KR20230108820A - 전고체용 이차전지 고온 가압시스템 및 방법 - Google Patents

전고체용 이차전지 고온 가압시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230108820A
KR20230108820A KR1020220004393A KR20220004393A KR20230108820A KR 20230108820 A KR20230108820 A KR 20230108820A KR 1020220004393 A KR1020220004393 A KR 1020220004393A KR 20220004393 A KR20220004393 A KR 20220004393A KR 20230108820 A KR20230108820 A KR 20230108820A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vessel
pressurization
secondary battery
solid
basket
Prior art date
Application number
KR1020220004393A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102622321B1 (ko
Inventor
오태봉
이석우
권오철
Original Assignee
(주)하나기술
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)하나기술 filed Critical (주)하나기술
Priority to KR1020220004393A priority Critical patent/KR102622321B1/ko
Priority to JP2022186626A priority patent/JP7467807B2/ja
Priority to EP23150637.9A priority patent/EP4213259A1/en
Priority to US18/152,689 priority patent/US20230223578A1/en
Publication of KR20230108820A publication Critical patent/KR20230108820A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102622321B1 publication Critical patent/KR102622321B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404Machines for assembling batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562Solid materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0068Solid electrolytes inorganic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0082Organic polymers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 전고체용 이차전지 고온 가압시스템(1) 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고체 전해질과 활물질 간 접촉계면 극대화 및 계면 저항 최소화를 위한 고온 가압공정이 수행되는 가압 챔버부(40)의 좌우 양측 한 쌍의 이송부(10) 측에, 이차전지가 수용된 바스켓(20)이 투입된 상태에서 상기 가압 챔버부(40) 내부 공간으로 투입 또는 내부 공간으로부터 배출되는 베셀(Vessel; 30)을 각각 형성하여, 고온 가압공정 종료 후 어느 하나의 베셀(30)이 가압 챔버부(40)로부터 배출되는 직후 나머지 베셀(30)이 챔버부(40) 내부 공간으로 투입되도록 함으로써 택트 타임(Tact Time) 단축을 통한 공정 효율 상승을 도모하도록 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템(1) 및 방법에 관한 것이다.

Description

전고체용 이차전지 고온 가압시스템 및 방법{PRESSURIZING SYSTEM OF ALL SOLID STATE SECONDARY BATTERY WITH HIGH TEMPERATURE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 전고체용 이차전지 고온 가압시스템(1) 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고체 전해질과 활물질 간 접촉계면 극대화 및 계면 저항 최소화를 위한 고온 가압공정이 수행되는 가압 챔버부(40)의 좌우 양측 한 쌍의 이송부(10) 측에, 이차전지가 수용된 바스켓(20)이 투입된 상태에서 상기 가압 챔버부(40) 내부 공간으로 투입 또는 내부 공간으로부터 배출되는 베셀(Vessel; 30)을 각각 형성하여, 고온 가압공정 종료 후 어느 하나의 베셀(30)이 가압 챔버부(40)로부터 배출되는 직후 나머지 베셀(30)이 챔버부(40) 내부 공간으로 투입되도록 함으로써 택트 타임(Tact Time) 단축을 통한 공정 효율 상승을 도모하도록 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템(1) 및 방법에 관한 것이다.
최근 전기자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리인 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재인 파우치를 구비한다.
그 중에서도 전고체용 이차전지는 주요 소재가 모두 고체로 이루어지는 이차전지로, 고체 전해질을 사용함에 따라 화재 및 폭발 위험이 현저히 줄어들어 활용 범위가 넓어지고 성능이 월등히 우수함에도 화재 및 폭발 위험으로 인하여 활용하지 못하였던 리튬 금속을 음극재로 사용 가능하여 에너지 밀도를 비약적으로 높일 수 있다. 이러한 장점들로 인하여 현재 전고체용 이차전지에 대한 개발이 활발히 진행되고 있는 상태이다.
이러한 전고체용 이차전지에서의 고체 전해질은 이온이 고체 격자 사이에서 이동하므로 활물질과 전해질 간 접촉 계면을 극대화하면서도 계면 저항을 최소화하여야 한다. 이를 위하여 고체 전해질층을 적층한 후 등 수압 프레스 장비로 압력을 가하는 방식으로 제작되어 왔으나 해당 방식의 전고체용 이차전지는 대량 생산에 적합하지 않은 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명의 발명자는 개선된 구조/방식을 가지는 신규의 전고체용 이차전지 고온 가압시스템을 제시하며, 상세한 내용은 후술하도록 한다.
국내공개특허 제10-2015-0069523호 '전고체 이차전지 및 전고체 이차전지의 제조 방법'
앞서 본 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,
본 발명은 내부에 바스켓이 투입된 베셀이 측방 이동하여 가압 챔버부의 내부 공간에서 고온 가압공정이 수행되도록 함으로써 전고체용 이차전지의 접촉계면 극대화 및 계면 저항 최소화가 가능하도록 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 한 쌍의 베셀이 좌우 양측에 형성되어, 어느 하나의 베셀에 대한 가압공정 종료 후 가압 챔버부의 내부 공간으로부터 배출되어 대기 위치로 되돌아가면, 대기 중인 나머지 베셀이 상기 가압 챔버부의 내부 공간으로 곧바로 투입되도록 함으로써 공정시간 단축 및 그에 따른 공정 효율 상승을 도모하도록 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 가압 챔버부의 일 측에 제1 히팅블럭을 형성함으로써, 상기 가압 챔버부 내부 공간으로 압력전달매질 공급 시 상기 매질의 열손실을 최소화하도록 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 압력전달매질을 저장하는 저장탱크의 일 측에도 제2 히팅블럭을 형성함으로써, 상기 매질이 고온을 유지한 상태에서 가압 챔버부 측으로 공급되어 공정 효율 상승을 도모하도록 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 배관부의 외면 또는 외주면 상에 히팅자켓을 형성함으로써, 압력전달매질이 저장탱크로부터 가압 챔버부 측으로 유동 시 발생 가능한 열손실을 최소화하도록 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 잔류물 배출부가 제2 연통공을 통해 가압 챔버부의 내부 공간과 연통되도록 함으로써, 가압공정 후 상기 내부 공간에 잔류하는 매질이 용이하게 배출되도록 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 앞서 상술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의하여 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 전고체용 이차전지 가압시스템은 바스켓을 전후방향을 따라 이송시키는 이송부; 내부 공간에 전고체용 이차전지를 수용하는 바스켓; 일 측이 가압 챔버부와 연결되어 상기 가압 챔버부 내부 공간으로 측방 이동 또는 대기 위치로 반대방향 이동하고, 상기 이송부에 의하여 바스켓이 투입되는 입구부; 상기 투입된 바스켓을 배출하는 출구부;를 포함하는 베셀; 상기 베셀이 투입되도록 내부 공간을 가지는 가압 챔버부; 액체류 압력전달용 매질을 저장하는 저장탱크; 및 일 단이 저장탱크와, 타 단이 가압 챔버부와 연결되는 배관부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 전고체용 이차전지 가압시스템에서의 상기 가압 챔버부는 상기 투입된 베셀의 입구부를 개폐하는 제1 덮개부; 및 상기 투입된 베셀의 출구부를 개폐하는 제2 덮개부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 전고체용 이차전지 가압시스템에서의 상기 가압 챔버부는 상기 매질이 상기 가압 챔버부의 내부 공간으로 공급 및 배출되도록 하는 제1 관통공; 및 상기 매질이 상기 가압 챔버부의 내부 공간으로부터 공급 및 배출되도록 하는 제2 관통공;을 추가로 포함하고, 상기 배관부는 일 단이 저장탱크와, 타 단이 제1 관통공과 연통하는 제1 배관; 및 일 단이 저장탱크와, 타 단이 제2 관통공과 연통하는 제2 배관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 전고체용 이차전지 가압시스템에서의 상기 제1 배관의 일 측에는 상기 가압 챔버부 내부 공간으로의 유체 공급 및 상기 가압 챔버부로부터의 유체 배출을 위한 펌프;가 형성되고, 상기 제2 배관의 일 측에는 가압 공정 시 상기 가압 챔버부의 내부 공간을 증압시키는 증압 펌프;가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 전고체용 이차전지 가압시스템에서의 상기 가압 챔버부는 상기 가압 챔버부의 내부에 설치되어, 상기 저장탱크로부터 투입되는 매질에 열을 전달하는 제1 히팅블럭;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 전고체용 이차전지 가압시스템에서의 상기 가압 챔버부는 가압 공정 종료 후 잔류 매질이 배출되는 관통홀인 유체 유동공;을 추가로 포함하고, 상기 배관부는 일 단이 저장탱크와, 타 단이 유체 유동공과 연통하는 잔류물 배출부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 전고체용 이차전지 가압시스템에서의 상기 저장탱크는 상기 저장탱크 일 측에 설치되어, 저장된 매질에 열을 전달하는 제2 히팅블럭;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 전고체용 이차전지 가압시스템에서의 상기 제1 배관과 제2 배관은 상기 저장탱크와 연통하는 공통 배관으로부터 분기되며, 상기 배관부는 일 측의 외면 상의 히팅 자켓;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 전고체용 이차전지 가압시스템은 바스켓을 전후방향을 따라 이송시키며, 가압 챔버부를 기준으로 좌우 측에 제1 이송부; 및 제2 이송부를 각각 포함하는 이송부; 내부 공간에 전고체용 이차전지가 투입되며, 상기 제1 이송부 상의 제1 바스켓; 및 상기 제2 이송부 상의 제2 바스켓;을 포함하는 바스켓; 일 측이 가압 챔버부와 연결되어 상기 가압 챔버부 내부 공간으로 측방 이동 또는 반대방향 이동하고, 상기 제1 바스켓이 투입되며 상기 가압 챔버부 좌측의 제1 베셀; 제2 바스켓이 투입되고 상기 가압 챔버부 우측의 제2 베셀;을 포함하는 베셀; 투입된 제1 베셀 또는 제2 베셀이 배치되는 내부 공간을 가지는 가압 챔버부; 액체류 압력전달용 매질을 저장하는 저장탱크; 및 일 단이 저장탱크와, 타 단이 가압 챔버부와 연결되는 배관 구성인 배관부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 전고체용 이차전지 가압시스템에서의 상기 제1 베셀 및 제2 베셀은 선택적으로 상기 가압 챔버부의 내부 공간으로 투입되며, 상기 가압 챔버부로부터 제1 베셀 및 제2 베셀 중 어느 하나 배출 시, 나머지 하나가 상기 가압 챔버부의 내부 공간으로 투입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 전고체용 이차전지 가압방법은 바스켓을 전후방향을 따라 이송시키며, 가압 챔버부를 기준으로 좌우 측에 제1 이송부; 및 제2 이송부를 각각 포함하는 이송부; 내부 공간에 전고체용 이차전지가 투입되며, 상기 제1 이송부 상의 제1 바스켓; 및 상기 제2 이송부 상의 제2 바스켓;을 포함하는 바스켓; 일 측이 가압 챔버부와 연결되어 상기 가압 챔버부 내부 공간으로 측방 이동 또는 반대방향 이동하고, 상기 제1 바스켓이 투입되며 상기 가압 챔버부 좌측의 제1 베셀; 제2 바스켓이 투입되고 상기 가압 챔버부 우측의 제2 베셀;을 포함하는 베셀; 투입된 제1 베셀 또는 제2 베셀이 배치되는 내부 공간을 가지는 가압 챔버부; 액체류 압력전달용 매질을 저장하는 저장탱크; 및 일 단이 저장탱크와, 타 단이 가압 챔버부와 연결되는 배관 구성인 배관부;를 포함하고, 내측에 전고체용 이차전지가 놓인 제1 바스켓이 제1 이송부를 통하여 대기 위치에 있는 상기 제1 베셀 내부 공간으로 삽입되는 단계; 및 내측에 전고체용 이차전지가 놓인 제2 바스켓이 제2 이송부를 통하여 대기 위치에 있는 제2 베셀의 입구부를 통해 상기 제2 베셀 내부 공간으로 삽입되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 전고체용 이차전지 가압방법에서의 상기 가압 챔버부는 상기 투입된 제1 베셀의 입구부를 개폐하는 제1 덮개부; 및 상기 투입된 베셀의 출구부를 개폐하는 제2 덮개부;를 포함하고, 상기 제1 베셀이 가압 챔버부의 내부 공간으로 투입되는 단계; 상기 제1 덮개부가 제1 베셀의 입구부를, 상기 제2 덮개부가 제1 베셀의 출구부를 밀폐하는 단계; 상기 저장탱크 내 액체류 매질이 배관부를 통하여 가압 챔버부 내부 공간으로 공급되는 단계; 및 상기 제1 바스켓 내 전고체용 이차전지가 가압되는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 전고체용 이차전지 가압방법은 상기 전고체용 이차전지에 대한 가압 완료 후 상기 가압 챔버부 내부 공간의 매질을 배관부를 통해 저장탱크로 배출하는 단계; 상기 제1 덮개부가 입구부를, 상기 제2 덮개부가 출구부를 개방하는 단계; 및 상기 제1 베셀이 대기 위치로 되돌아가는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 전고체용 이차전지 가압방법은 상기 제1 베셀 내부 공간으로부터 제1 바스켓이 제1 이송부 측으로 배출되는 단계; 및 제2 베셀이 가압 챔버부의 내부 공간으로 투입되는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 구성에 의하여 다음과 같은 효과를 가진다.
본 발명은 내부에 바스켓이 투입된 베셀이 측방 이동하여 가압 챔버부의 내부 공간에서 고온 가압공정이 수행되도록 함으로써 전고체용 이차전지의 접촉계면 극대화 및 계면 저항 최소화가 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 한 쌍의 베셀이 좌우 양측에 형성되어, 어느 하나의 베셀에 대한 가압공정 종료 후 가압 챔버부의 내부 공간으로부터 배출되어 대기 위치로 되돌아가면, 대기 중인 나머지 베셀이 상기 가압 챔버부의 내부 공간으로 곧바로 투입되도록 함으로써 공정시간 단축 및 그에 따른 공정 효율 상승을 도모하도록 하는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 가압 챔버부의 일 측에 제1 히팅블럭을 형성함으로써, 상기 가압 챔버부 내부 공간으로 압력전달매질 공급 시 상기 매질의 열손실을 최소화하도록 하는 효과가 도출된다.
또한, 본 발명은 압력전달매질을 저장하는 저장탱크의 일 측에도 제2 히팅블럭을 형성함으로써, 상기 매질이 고온을 유지한 상태에서 가압 챔버부 측으로 공급되어 공정 효율 상승을 도모하도록 하는 효과를 보인다.
또한, 본 발명은 배관부의 외면 또는 외주면 상에 히팅자켓을 형성함으로써, 압력전달매질이 저장탱크로부터 가압 챔버부 측으로 유동 시 발생 가능한 열손실을 최소화하도록 하는 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명은 잔류물 배출부가 제2 연통공을 통해 가압 챔버부의 내부 공간과 연통되도록 함으로써, 가압공정 후 상기 내부 공간에 잔류하는 매질이 용이하게 배출되도록 하는 효과가 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체용 이차전지 가압시스템의 전체적인 개념도이고;
도 2는 도 1에 따른 전고체용 바스켓의 사시도이고;
도 3은 도 1에 따른 가압 챔버부에 대한 개략적인 참고도이고;
도 4는 가압 챔버부에 대한 수평단면도이고;
도 5 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체용 이차전지 고온 가압방법을 설명하기 위한 참고도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 다양한 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며 청구범위에 기재된 사항을 기준으로 해석되어야 한다. 또한, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 참고적으로 제공되는 것일 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하에서는, 일 구성요소(또는 층)가 타 구성요소(또는 층) 상에 배치되는 것으로 설명되는 경우, 일 구성요소가 타 구성요소 위에 직접적으로 배치되는 것일 수도, 또는 해당 구성요소들 사이에 다른 구성 요소(들) 또는 층(들)이 사이에 위치할 수도 있음에 유의하여야 한다. 또한, 일 구성요소가 타 구성요소 상 또는 위에 직접적으로 배치되는 것으로 표현되는 경우, 해당 구성요소들 사이에 타 구성 요소(들)이 위치하지 않는다. 또한, 일 구성요소의 '상', '상부', '하부', '상측', '하측' 또는 '일 측', '측면'에 위치한다는 것은 상대적인 위치 관계를 의미하는 것이다.
이하에서는 바스켓의 이송방향(또는 이송부의 연장방향)이 전후방향인 것을 기준으로 설명하는 것으로 이해한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체용 이차전지 가압시스템의 전체적인 개념도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체용 이차전지 고온 가압시스템(1)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1을 참고하면, 본 발명은 전고체용 이차전지 고온 가압시스템(1) 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고체 전해질과 활물질 간 접촉계면 극대화 및 계면 저항 최소화를 위한 고온 가압공정이 수행되는 가압 챔버부(40)의 좌우 양측 한 쌍의 이송부(10) 측에, 이차전지가 수용된 바스켓(20)이 투입된 상태에서 상기 가압 챔버부(40) 내부 공간으로 투입 또는 내부 공간으로부터 배출되는 베셀(Vessel; 30)을 각각 형성하여, 고온 가압공정 종료 후 어느 하나의 베셀(30)이 가압 챔버부(40)로부터 배출되는 직후 나머지 베셀(30)이 챔버부(40) 내부 공간으로 투입되도록 함으로써 택트 타임(Tact Time) 단축을 통한 공정 효율 상승을 도모하도록 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템(1) 및 방법에 관한 것이다.
이를 위하여, 상기 가압시스템(1)은, 이송부(10), 바스켓(20), 베셀(30), 가압 챔버부(40), 저장탱크(50) 및 배관부(60)를 포함할 수 있다.
이송부(10)는 전고체용 이차전지(S)가 수용된 바스켓(20)이 가압 챔버부(40)의 일 측면(또는 베셀(30)의 대기 위치)과 인접한 측으로 이송되도록 하는 구성으로, 예를 들어 컨베이어 구성일 수 있고 이에 제한이 있는 것은 아니다.
상기 이송부(10)는 가압 챔버부(40)를 기준으로 양 측면에 한 쌍이 형성되어 있는 것이 바람직하고, 설명의 편의를 위하여 상기 가압 챔버부(40) 일 측면과 인접한 이송부를 제1 이송부(110)로, 타 측면과 인접한 이송부를 제2 이송부(130)로 지칭한다. 하기에서 상세히 설명하겠지만, 제1 이송부(110)와 제2 이송부(130)를 통하여 한 쌍의 바스켓(20)이 대응하는 베셀(30)의 대기 위치로 각각 이송될 수 있다. 상기 이송부(10)는 대기 위치에 있는 각각의 베셀(30)의 입구부까지 전후방향을 따라 연장되며, 개별 베셀(30)의 출구부로부터 다시 전후방향을 따라 연장될 수 있다.
즉, 개별 제1 이송부(110)와 제2 이송부(130)는 한 쌍의 베셀(30)의 대기 위치와 대응되는 측에서는 끊겨 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 제1 이송부(110)를 기준으로 설명하면, 상기 제1 이송부(110)는 대기위치에서의 제1 베셀(310)의 입구부까지만 연장되며, 상기 제1 베셀(310)의 출구부에서 다시 연장되도록 형성될 수 있다. 다만 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2는 도 1에 따른 전고체용 바스켓의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 바스켓(20)은 내부에 전고체용 이차전지(S)를 수용한 상태에서 이송부(10)에 의하여 인접한 베셀(30)의 내부 공간으로 수용되는 구성이다. 상기 바스켓(20)은 제1 이송부(110) 상의 제1 바스켓(210)과 제2 이송부(130) 상의 제2 바스켓(230)을 포함할 수 있다. 또한, 개별 바스켓(210,230)은 예를 들어 그 외면이 대략 원통형으로 형성되되 일 측에 이차전지(S)가 투입되도록 하기 위한 개방영역(211,231)을 포함할 수 있다. 상기 개방영역(211,231)은 예를 들어 바스켓(20)의 전면 및 배면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 바스켓(210,230)에는 그 외면 또는 외주면에 다수의 관통공(213,233)이 형성되어 후술할 압력전달매질인 유체가 내부 공간으로 유입되어 이차전지(S)를 고온 가압하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 바스켓(210,230) 내부 공간에는 상이한 높이에 형성되는 다수의 이차전지(S) 안착판(215,235)이 형성되어, 한 번에 복수개의 이차전지(S)가 내부 공간에서 적층되는 구조로 담아지도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 전고체용 이차전지(S)를 바스켓(20)의 내부 공간으로 공급하는 과정은, 작업자의 수작업에 의하여 또는 로봇팔(미도시)과 같은 자동 공정에 의하여 수행될 수 있고 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.
도 3은 도 1에 따른 가압 챔버부에 대한 개략적인 참고도이고; 도 4는 베셀이 투입된 가압 챔버부에 대한 수평단면도이다.
도 1 및 도 4를 참고하면, 베셀(30)은 일 측이 가압 챔버부(40)와 연결되어 상기 가압 챔버부(40)의 내부 공간으로 측방 이동 또는 반대방향 이동하며, 전후방향으로 형성되는 관통공을 따라 근접하는 바스켓(20)이 삽입되도록 하는 구성이다. 상기 베셀(30)은 제1 이송부(110) 측에 형성되는 제1 베셀(310) 그리고 제2 이송부(130) 측에 형성되는 제2 베셀(330)을 포함할 수 있다. 이러한 베셀(310,330)은 예를 들어 가압 챔버부(40)의 내부 공간과 예를 들어 레일(R) 구성에 의하여 서로 연결되어 상기 레일(R) 상에서 측방 이동되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 개별 베셀(30)은 대응되는 이송부(10)와 연결되도록 대기 위치에 있거나, 측방 이동을 통해 가압 챔버부(40)의 내부 공간에 위치할 수 있다.
또한, 개별 베셀(310,330)의 전면에는 입구부(311,331)가, 배면에는 출구부(313,333)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 바스켓(210)은 제1 이송부(110)의 구동에 의하여 대기 위치에 있는 제1 베셀(310)의 입구부(311)를 통해 상기 제1 베셀(310)의 내부 공간으로 투입될 수 있다. 그 후, 상기 제1 베셀(310)은 레일(R) 상에서 가압 챔버부(40)의 내부 공간으로 투입되어 전고체용 이차전지(S)에 대한 고온 가압공정이 이루어지도록 할 수 있다.
이후, 공정이 종료하면 제1 베셀(310)은 다시 가압 챔버부(40) 외측으로 측방 이동하여 다시 대기 위치로 되돌아가고, 상기 제1 베셀(310) 내 제1 바스켓(210)은 출구부(313)로부터 배출되어 제1 이송부(110)를 따라 이송될 수 있다. 상기 입구부(311,331)와 출구부(313,333)는 관통공에 의하여 서로 연통되며, 상기 관통공은 개별 바스켓(210,230)의 과 대응되는 수직단면 형상을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 입구부(311,331)와 출구부(313,333)는 제1 및 제2 베셀(310,330)과 그 단면적 크기가 실질적으로 동일하거나 조금 더 크게 형성될 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참고하면, 가압 챔버부(40)는 내부 공간으로 공급되는 제1 베셀(310) 또는 제2 베셀(330)의 입구부(311,331)와 출구부(313,333)를 커버한 상태에서, 공급되는 압력전달매질로서의 유체(예를 들어 액체)를 통해 상기 제1 베셀(310) 또는 제2 베셀(330) 내 수용된 전고체용 이차전지(S)가 고온 가압되도록 하는 구성이다.
전술한 바와 같이, 상기 가압 챔버부(40)의 내부 공간은 레일(R)과 연결되어 상기 베셀(30)이 삽입 및 배출되도록 할 수 있다. 따라서, 상기 가압 챔버부(40)의 내부 공간은 베셀(30)이 삽입되기에 적절한 크기로 형성될 수 있다. 또한, 상기 가압 챔버부(40)는 제1 베셀(310)이 삽입되는 제1 측면과 제2 베셀(330)이 삽입되는 제2 측면이 모두 개방된 측을 가지도록 형성될 수 있다.
이를 위하여, 상기 가압 챔버부(40)는 제1 히팅블럭(410), 제1 덮개부(430), 제2 덮개부(450), 유체 유동공(470), 잔류 유체 배출공(490)을 포함할 수 있다.
제1 히팅블럭(410)은 가압 챔버부(40)의 내부 공간 상에 설치되어 압력전달용 매질인 유체(예를 들어 액체)에 고온의 열을 전달하는 구성이다. 상기 제1 히팅블럭(410)은 예를 들어 투입된 베셀(30)의 외주면을 감싸는 형태로 이루어지며, 그 내부를 통하여 열전달용 유체가 유동함으로써 베셀(30) 내측으로 열을 전달할 수 있으나 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니며 가압 챔버부(40) 내측으로 공급되는 압력전달매질인 유체에 열에너지를 전달할 수 있는, 공지된 또는 공지될 임의의 구성이면 족하다. 상기 예시의 경우, 제1 히팅블럭(410) 내 유체를 공급하기 위한 별도의 공급장치(미도시)가 상기 제1 히팅블럭(410) 일 측과 연결될 수 있다.
제1 덮개부(430)는 투입된 베셀(310 또는 330)의 입구부(311,331)를 개폐하는 구성으로, 소정 거리 전후방향 왕복운동 가능하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제1 덮개부(430)는 예를 들어 유공압 실린더(미도시)와 같은 구동수단과 연결되어 왕복운동할 수 있으나 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 제1 덮개부(430)는 입구부(311,331)에 삽입되는 측 단면 형상이 상기 입구부(311,331)와 상보적인 형상으로 형성될 수 있다.
제2 덮개부(450)는 투입된 베셀(310 또는 330)의 출구부(313,333)를 개폐하는 구성으로, 소정 거리 전후방향 왕복운동 가능하도록 설계될 수 있다. 상기 제2 덮개부(450)는 제1 덮개부(430)와 실질적으로 동일한 형상으로 형성되며, 동일한 방식으로 왕복운동할 수 있고 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
유체 유동공(470)은 압력전달용 매질인 유체가 유동하는 경로인 관통공 구성으로, 가압 챔버부(40)의 일 측에 형성될 수 있다. 상기 유체 유동공(470)은 가압 챔버부(40) 내부 공간으로 유체가 공급되는 측인 제1 관통공(471)과; 고온 가압공정 종료 후 유체가 배출되는 측인 제2 관통공(473);을 포함할 수 있다. 별도의 제한이 있는 것은 아니나, 상기 제1 관통공(471)은 제1 덮개부(430)와 제2 덮개부(450) 중 어느 한 측에, 제2 관통공(473)은 나머지 한 측에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제1 관통공(471)은 후술할 제1 배관(610)과 연결되며, 제2 관통공(473)은 제2 배관(630)과 연결될 수 있다.
도 1을 참고하면, 잔류 유체 배출공(490)은 가압 챔버부(40)의 내부 공간에 형성되어 제1 베셀(310) 및 제2 베셀(330) 중 어느 하나에 대한 가압공정 종료 후, 제2 관통공(473)을 통하여 유체가 빠져나간 이후에 상기 내부 공간에 잔류하는 유체가 챔버부(40) 외부로 배출되도록 하는 관통공 구성이다. 이를 위하여, 상기 잔류 유체 배출공(490)은 가압 챔버부(40) 내부 공간 저부에 형성되어 잔류 유체가 자연스럽게 외부로 배출되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 잔류 유체 배출공(490)은 후술할 잔류물 배출부(650)와 연결될 수 있다.
도 1을 참고하면, 저장탱크(50)는 압력전달용 매질인 유체를 저장한 상태에서 가압 챔버부(40) 내부 공간으로 상기 유체를 공급하는 구성이다. 상기 저장탱크(50)는 유체를 저장하는 내부 공간이 제1 배관(610), 제2 배관(630) 및 잔류물 배출부(650)와 연통될 수 있다. 따라서, 저장탱크(50)는 유체를 저장한 상태에서, 가압 공정 시 제1 배관(610) 및 제2 배관(630)을 통해 가압 챔버부(40)로 공급하고, 가압 공정 후 상기 배관들(610,630)를 통해 다시 가압 챔버부(40) 내의 유체를 공급받는다. 그리고, 상기 가압 챔버부(40)로부터 가압 공정을 마친 베셀(310 또는 330)이 배출되면, 상기 챔버부(40) 내부 공간에 잔류하는 유체를 잔류물 배출부(650)를 통하여 공급받는다.
상기 저장탱크(50)가 저장하는 유체는 액체류인 것이 바람직하고, 예를 들어 물 또는, 공지된 또는 공지될 다양한 열매체유 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다. 일반적으로 열매체유가 물보다 상대적으로 사용온도가 높으므로, 고온 및 고압에 유리한 열매체유를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 저장탱크(50) 상에는 제1 배관(610) 및 제2 배관(630)과 연통하는 제1 연통공(510); 및 잔류물 배출부(650)와 연통하는 제2 연통공(530);이 각기 다른 위치에 형성될 수 있다.
그리고 상기 저장탱크(50)는 일 측에 제2 히팅블럭(550)을 구비하여, 유체에 고온의 열을 전달하는 것이 바람직하다. 일반적으로 전고체용 이차전지(S)에서의 고체 전해질은 이온이 고체 격자 사이에서 이동하므로 활물질과 전해질 간 접촉 계면을 극대화하면서도 계면 저항을 최소화되어야 하며, 이에 따라 고온/고압의 가압공정을 수행하여야 한다. 이를 위하여, 상기 저장탱크(50)는 가압 챔버부(40)에 유체가 고온의 상태로 공급되도록 하기 위하여 제2 히팅블럭(550)을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 제2 히팅블럭(550)은 제1 히팅블럭(410)과 실질적으로 동일 구조로 형성될 수 있고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
배관부(60)는 일 단이 저장탱크(50)와, 타 단이 가압 챔버부(40)와 연결되어 양 구성 사이에서의 유체의 공급 및 배출 경로를 제공하는 구성이다. 이를 위하여, 상기 배관부(60)는 제1 배관(610), 제2 배관(630), 잔류물 배출부(650), 히팅 자켓(670)과 공통 배관(690)을 포함할 수 있다.
제1 배관(610)은 일 단이 제1 연통공(510)과, 타 단이 제1 관통공(471)과 연통되어 저장탱크(50)에 저장된 유체가 가압 챔버부(40) 내부 공간으로 공급되도록 또는 반대방향으로 유동하도록 유로를 제공하는 배관 구성이다. 상기 제1 배관(610)의 일 측에는 가압 챔버부(40)로의 유체 공급 또는 상기 가압 챔버부(40)로부터의 유체 배출을 위한 프리필(Pre-Fill) 펌프(611)가 형성될 수 있다. 상기 제1 배관(610)은 제2 배관(630)과의 공통 배관(690)으로부터 서로 분기될 수 있고, 공통 배관(690)이 제1 연통공(510)과 연결되는 것이다.
제2 배관(630)은 일 단이 제1 연통공(510)와, 타 단이 제2 관통공(473)과 연결되어 가압 챔버부(40) 내부 공간에 투입된 유체가 저장탱크(50)로 재공급되도록 또는 반대방향으로 유동하도록 유로를 제공하는 배관 구성이다. 상기 제2 배관(630)의 일 측에는 증압펌프(Intensifier Pump;631)가 형성될 수 있다. 제1 배관(610) 및 제2 배관(630)을 통하여 가압 챔버부(40) 내부 공간에 유체 공급이 완료되면, 증압 펌프(631)를 통하여 상기 가압 챔버부(40) 내부 공간을 증압시킬 수 있다. 상기 제2 배관(630)은 제1 배관(610)의 공통 배관(690)으로부터 서로 분기될 수 있으며, 공통 배관(690)이 제1 연통공(510)과 연결되는 것이다.
상기 배관 구성인 제1 배관(610) 및/또는 제2 배관(630)의 외면에는 유동 중인 유체에 대한 열손실을 최소화하기 위한 히팅 자켓(670)이 형성될 수 있다. 상기 히팅 자켓(670)은 공통 배관(690) 측에, 추가로 제1 및 제2 배관(610,630) 측에 형성될 수 있고 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다. 상기 히팅 자켓(670)은 배관 외면 상에 형성되는 공지된 또는 공지될 대응구성 중 임의의 것일 수 있고 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.
잔류물 배출부(650)는 일 단이 제2 연통공(530)과, 타 단이 잔류 유체 배출공(490)과 연결되어 고온 가압 공정이 종료한 이후 가압 챔버부(40) 내 잔류하는 유체가 저장탱크(50) 측으로 유동하도록 유로를 제공하는 배관 구성이다.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체용 이차전지 고온 가압방법을 설명하기 위한 참고도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체용 이차전지 가압방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 5를 참고하면, 내측에 전고체용 이차전지(S)가 놓인 제1 바스켓(210)이 제1 이송부(110)의 구동에 의하여, 대기 중인 제1 베셀(310) 입구부(311)를 통해 상기 제1 베셀(310) 내부 공간으로 삽입된다. 이 때 제2 이송부(130) 상의 제2 바스켓(230)은 초기 위치에서 대기 중일 수도, 제2 베셀(330) 내부 공간으로 삽입될 수도 있으나 공정 효율 상 후자인 것이 바람직하다.
그리고 나서, 도 6을 참고하면, 상기 제1 베셀(310)은 예를 들어 레일(R)을 통해 가압 챔버부(40)의 내부 공간으로 측방 이동한다. 그리고, 상기 제1 베셀(310)의 이동 완료 후 제1 덮개부(430)가 입구부(311)를, 제2 덮개부(450)가 출구부(313)를 밀폐한다(도 4 참고).
이후, 도 7을 참고하면, 펌프(611) 동작으로, 저장탱크(50) 내 액체류 압력전달매질이 공통 배관(690)으로부터 제1 배관(610)과 제2 배관(630)을 거쳐 가압 챔버부(40) 내부 공간으로 공급된다. 이 때 제1 바스켓(210)은 외면에 다수의 관통공(213)이 형성되어 있으므로, 전고체용 이차전지(S)가 압력전달매질에 담가진 형태로 놓일 수 있다.
그 후, 도 8를 참고하면, 증압 펌프(631) 동작을 통해 가압 챔버부(40) 내부 공간을 증압시킨다. 이 때 압력전달매질은 제1 히팅블럭(410) 동작에 의하여 고온 상태를 유지하여 열손실을 최대화함으로써 전고체용 이차전지(S)에 대한 고온 가압공정을 수행할 수 있다.
공정 종료 후, 도 9를 참고하면, 펌프(611) 동작으로, 가압 챔버부(40) 내부 공간의 압력전달매질이 제1 배관(610)과 제2 배관(630)을 통하여 저장탱크(50)를 향하여 유동한다. 그리고 도 10을 참고하면, 제1 덮개부(430) 및 제2 덮개부(450)가 각각 입구부(311)와 출구부(313)를 개방하며, 제1 베셀(310)은 레일(R)을 통해 가압 챔버부(40)의 내부 공간에서 제1 이송부(110)와 인접한 대기 위치로 배출된다. 이 때, 가압 챔버부(40) 내에서 미처 빠져나오지 못한 액체류 매질은 잔류물 배출부(650)를 통해 유동할 수 있다.
이후, 상기 제1 베셀(310)은 제1 바스켓(210)을 제1 이송부(110) 측으로 배출한다. 그리고, 제2 이송부(130)를 통하여 제2 바스켓(230)이 삽입된 상태에서 대기 중인 제2 베셀(330)은 가압용 챔버(40) 내부 공간으로 이동하며, 전술한 단계들을 다시 반복 수행한다.
이와 같이 제1 베셀(310)에 내 이차전지(S)에 대한 가압 공정 중에, 제2 베셀(330)이 제2 바스켓(230)이 삽입된 상태에서 대기 중인 상태를 유지하므로, 다시 제1 바스켓(210)이 제1 베셀(310) 내 삽입되는 공정 시간만큼 단축하여 공정 효율을 상승시킬 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다.
1 : 전고체용 이차전지 고온 가압시스템
10 : 이송부
110 : 제1 이송부 130 : 제2 이송부
20 : 바스켓
210 : 제1 바스켓 211 : 개방영역
213 : 관통공 215 : 안착판
230 : 제2 바스켓 231 : 개방영역
233 : 관통공 235 : 안착판
30 : 베셀
310 : 제1 베셀 311 : 입구부
313 : 출구부
330 : 제2 베셀 331 : 입구부
333 : 출구부
40 : 가압 챔버부
410 : 제1 히팅블럭 430 : 제1 덮개부
450 : 제2 덮개부 470 : 유체 유동공
471 : 제1 관통공 473 : 제2 관통공
490 : 잔류 유체 배출공
50 : 저장탱크
510 : 제1 연통공 530 : 제2 연통공
550 : 제2 히팅블럭
60 : 배관부
610 : 제1 배관 630 : 제2 배관
650 : 잔류물 배출부 670 : 히팅 자켓
690 : 공통 배관
S : 전고체용 이차전지 R : 레일

Claims (14)

  1. 바스켓을 전후방향을 따라 이송시키는 이송부;
    내부 공간에 전고체용 이차전지를 수용하는 바스켓;
    일 측이 가압 챔버부와 연결되어 상기 가압 챔버부 내부 공간으로 측방 이동 또는 대기 위치로 반대방향 이동하고, 상기 이송부에 의하여 바스켓이 투입되는 입구부; 상기 투입된 바스켓을 배출하는 출구부;를 포함하는 베셀;
    상기 베셀이 투입되도록 내부 공간을 가지는 가압 챔버부;
    액체류 압력전달용 매질을 저장하는 저장탱크; 및
    일 단이 저장탱크와, 타 단이 가압 챔버부와 연결되는 배관부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가압 챔버부는
    상기 투입된 베셀의 입구부를 개폐하는 제1 덮개부; 및
    상기 투입된 베셀의 출구부를 개폐하는 제2 덮개부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가압 챔버부는
    상기 매질이 상기 가압 챔버부의 내부 공간으로 공급 및 배출되도록 하는 제1 관통공; 및
    상기 매질이 상기 가압 챔버부의 내부 공간으로부터 공급 및 배출되도록 하는 제2 관통공;을 추가로 포함하고,
    상기 배관부는
    일 단이 저장탱크와, 타 단이 제1 관통공과 연통하는 제1 배관; 및
    일 단이 저장탱크와, 타 단이 제2 관통공과 연통하는 제2 배관;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 배관의 일 측에는
    상기 가압 챔버부 내부 공간으로의 유체 공급 및 상기 가압 챔버부로부터의 유체 배출을 위한 펌프;가 형성되고,
    상기 제2 배관의 일 측에는
    가압 공정 시 상기 가압 챔버부의 내부 공간을 증압시키는 증압 펌프;가 형성되는 것을 특징으로 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 가압 챔버부는
    상기 가압 챔버부의 내부에 설치되어, 상기 저장탱크로부터 투입되는 매질에 열을 전달하는 제1 히팅블럭;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템.
  6. 제3항에 있어서, 상기 가압 챔버부는
    가압 공정 종료 후 잔류 매질이 배출되는 관통홀인 유체 유동공;을 추가로 포함하고,
    상기 배관부는
    일 단이 저장탱크와, 타 단이 유체 유동공과 연통하는 잔류물 배출부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 저장탱크는
    상기 저장탱크 일 측에 설치되어, 저장된 매질에 열을 전달하는 제2 히팅블럭;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템.
  8. 제3항에 있어서, 상기 제1 배관과 제2 배관은
    상기 저장탱크와 연통하는 공통 배관으로부터 분기되며,
    상기 배관부는
    일 측의 외면 상의 히팅 자켓;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템.
  9. 바스켓을 전후방향을 따라 이송시키며, 가압 챔버부를 기준으로 좌우 측에 제1 이송부; 및 제2 이송부를 각각 포함하는 이송부;
    내부 공간에 전고체용 이차전지가 투입되며, 상기 제1 이송부 상의 제1 바스켓; 및 상기 제2 이송부 상의 제2 바스켓;을 포함하는 바스켓;
    일 측이 가압 챔버부와 연결되어 상기 가압 챔버부 내부 공간으로 측방 이동 또는 반대방향 이동하고, 상기 제1 바스켓이 투입되며 상기 가압 챔버부 좌측의 제1 베셀; 제2 바스켓이 투입되고 상기 가압 챔버부 우측의 제2 베셀;을 포함하는 베셀;
    투입된 제1 베셀 또는 제2 베셀이 투입되는 내부 공간을 가지는 가압 챔버부;
    액체류 압력전달용 매질을 저장하는 저장탱크; 및
    일 단이 저장탱크와, 타 단이 가압 챔버부와 연결되는 배관 구성인 배관부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 베셀 및 제2 베셀은
    선택적으로 상기 가압 챔버부의 내부 공간으로 투입되며,
    상기 가압 챔버부로부터 제1 베셀 및 제2 베셀 중 어느 하나 배출 시, 상기 제1 베셀 및 제2 베셀 중 나머지 하나가 상기 가압 챔버부의 내부 공간으로 투입되는 것을 특징으로 하는 전고체용 이차전지 고온 가압시스템.
  11. 바스켓을 전후방향을 따라 이송시키며, 가압 챔버부를 기준으로 좌우 측에 제1 이송부; 및 제2 이송부를 각각 포함하는 이송부; 내부 공간에 전고체용 이차전지가 투입되며, 상기 제1 이송부 상의 제1 바스켓; 및 상기 제2 이송부 상의 제2 바스켓;을 포함하는 바스켓; 일 측이 가압 챔버부와 연결되어 상기 가압 챔버부 내부 공간으로 측방 이동 또는 반대방향 이동하고, 상기 제1 바스켓이 투입되며 상기 가압 챔버부 좌측의 제1 베셀; 제2 바스켓이 투입되고 상기 가압 챔버부 우측의 제2 베셀;을 포함하는 베셀; 투입된 제1 베셀 또는 제2 베셀이 배치되는 내부 공간을 가지는 가압 챔버부; 액체류 압력전달용 매질을 저장하는 저장탱크; 및 일 단이 저장탱크와, 타 단이 가압 챔버부와 연결되는 배관 구성인 배관부;를 포함하고,
    내측에 전고체용 이차전지가 놓인 제1 바스켓이 제1 이송부를 통하여 대기 위치에 있는 상기 제1 베셀 내부 공간으로 삽입되는 단계; 및
    내측에 전고체용 이차전지가 놓인 제2 바스켓이 제2 이송부를 통하여 대기 위치에 있는 제2 베셀의 입구부를 통해 상기 제2 베셀 내부 공간으로 삽입되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체용 이차전지 고온 가압방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 가압 챔버부는
    상기 투입된 제1 베셀의 입구부를 개폐하는 제1 덮개부; 및 상기 투입된 베셀의 출구부를 개폐하는 제2 덮개부;를 포함하고,
    상기 제1 베셀이 가압 챔버부의 내부 공간으로 투입되는 단계;
    상기 제1 덮개부가 제1 베셀의 입구부를, 상기 제2 덮개부가 제1 베셀의 출구부를 밀폐하는 단계;
    상기 저장탱크 내 액체류 매질이 배관부를 통하여 가압 챔버부 내부 공간으로 공급되는 단계; 및
    상기 제1 바스켓 내 전고체용 이차전지가 가압되는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체용 이차전지 고온 가압방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전고체용 이차전지에 대한 가압 완료 후 상기 가압 챔버부 내부 공간의 매질을 배관부를 통해 저장탱크로 배출하는 단계;
    상기 제1 덮개부가 입구부를, 상기 제2 덮개부가 출구부를 개방하는 단계; 및
    상기 제1 베셀이 대기 위치로 되돌아가는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체용 이차전지 고온 가압방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 베셀 내부 공간으로부터 제1 바스켓이 제1 이송부 측으로 배출되는 단계; 및
    제2 베셀이 가압 챔버부의 내부 공간으로 투입되는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체용 이차전지 고온 가압방법.
KR1020220004393A 2022-01-12 2022-01-12 전고체용 이차전지 고온 가압시스템 및 방법 KR102622321B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220004393A KR102622321B1 (ko) 2022-01-12 2022-01-12 전고체용 이차전지 고온 가압시스템 및 방법
JP2022186626A JP7467807B2 (ja) 2022-01-12 2022-11-22 全固体用二次電池高温加圧システム及び方法
EP23150637.9A EP4213259A1 (en) 2022-01-12 2023-01-08 System and method for pressurizing all-solid-state secondary battery at high temperature
US18/152,689 US20230223578A1 (en) 2022-01-12 2023-01-10 System and method for pressurizing all-solid-state secondary battery at high temperature

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220004393A KR102622321B1 (ko) 2022-01-12 2022-01-12 전고체용 이차전지 고온 가압시스템 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230108820A true KR20230108820A (ko) 2023-07-19
KR102622321B1 KR102622321B1 (ko) 2024-01-08

Family

ID=87377337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220004393A KR102622321B1 (ko) 2022-01-12 2022-01-12 전고체용 이차전지 고온 가압시스템 및 방법

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7467807B2 (ko)
KR (1) KR102622321B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150069523A (ko) 2013-12-13 2015-06-23 삼성전자주식회사 전고체 이차전지 및 전고체 이차전지의 제조 방법
KR20200024724A (ko) * 2018-08-28 2020-03-09 토레스 마르티네츠 마뉴엘 가압 전기화학 전지 및 그 제조방법
KR20200037601A (ko) * 2018-10-01 2020-04-09 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 전극조립체 제작 방법 및 장치
KR20210096269A (ko) * 2018-12-12 2021-08-04 폭스바겐 악티엔게젤샤프트 전극 적층체의 제작 방법 및 장치
KR20210113027A (ko) * 2020-03-05 2021-09-15 도요타 지도샤(주) 전고체 전지의 제조 방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010034002A (ja) 2008-07-31 2010-02-12 Idemitsu Kosan Co Ltd リチウム電池及びリチウム電池搭載装置
JP5636634B2 (ja) 2009-02-25 2014-12-10 トヨタ自動車株式会社 電極板加圧装置
CN102906898B (zh) 2011-05-25 2015-09-09 丰田自动车株式会社 电池及其制造方法
WO2012164723A1 (ja) 2011-06-02 2012-12-06 トヨタ自動車株式会社 全固体電池の製造方法
JP7222680B2 (ja) 2018-12-05 2023-02-15 三桜工業株式会社 電池ケース装置及び電源装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150069523A (ko) 2013-12-13 2015-06-23 삼성전자주식회사 전고체 이차전지 및 전고체 이차전지의 제조 방법
KR20200024724A (ko) * 2018-08-28 2020-03-09 토레스 마르티네츠 마뉴엘 가압 전기화학 전지 및 그 제조방법
KR20200037601A (ko) * 2018-10-01 2020-04-09 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 전극조립체 제작 방법 및 장치
KR20210096269A (ko) * 2018-12-12 2021-08-04 폭스바겐 악티엔게젤샤프트 전극 적층체의 제작 방법 및 장치
KR20210113027A (ko) * 2020-03-05 2021-09-15 도요타 지도샤(주) 전고체 전지의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP7467807B2 (ja) 2024-04-16
JP2023102760A (ja) 2023-07-25
KR102622321B1 (ko) 2024-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11362348B2 (en) Replaceable modular device for hydrogen release
CN205882076U (zh) 电池化成装置
EP2619836B1 (en) Lithium accumulator
EP2664017A1 (en) Flow cell stack
CN105374964A (zh) 电池壳
CN102449810A (zh) 卷绕电极
KR102586807B1 (ko) 전해질 주입장치 및 전해액 주입방법
EP3096373A1 (en) Liquid electrolyte lithium accumulator and a method of making the same
KR20230108820A (ko) 전고체용 이차전지 고온 가압시스템 및 방법
KR20190091047A (ko) 주입 노즐 어셈블리
JP6684716B2 (ja) シャント電流カウンター電極を有するフローセル
KR20170101025A (ko) 집전체 코팅용 슬러리 제어 장치 및 이를 이용한 집전체 코팅 방법
US20230223578A1 (en) System and method for pressurizing all-solid-state secondary battery at high temperature
KR102556565B1 (ko) 전지 가압 유닛 및 그를 포함하는 전지 가압 장치와 파우치형 이차전지 제조 장치
KR20240012798A (ko) 전고체용 이차전지 가압시스템 및 그 방법
CN218525644U (zh) 一种电池壳体、电池及大容量电池
CN110425421A (zh) 储氢容器、储氢装置及氢动力车辆
KR101405474B1 (ko) 나트륨 유황 전지
CN110718711A (zh) 一种紧装配电池酸循环化成系统及利用该系统的化成方法
CN115036624A (zh) 一种电池壳体、电池及大容量电池
CN113097641B (zh) 一种双极性电池堆以及注液排气式双极性电池
KR102581082B1 (ko) 전고체용 이차전지 가압시스템
KR20200065509A (ko) 전해액 함침 장치 및 전해액 함침 방법
KR102234989B1 (ko) 각형 전지의 전해액 주입장치 및 이를 이용한 전해액 주입 방법
CN111448694A (zh) 氧化还原液流电池

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant