KR20230108826A - 다단 구조 가압 활성화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가압 활성화 장치에 관한 것으로, 특히 다단 구조로 복수의 장착 공간을 형성하고, 각 장착 공간에 활성화 공정을 수행할 수 있는 가압 지그를 배치하며, 각 장착 공간으로 트레이가 로딩 및 언로딩되면 이송 유닛에 의해 복수의 파우치형 배터리 셀이 가압 지그와 트레이 사이에서 이송 장착될 수 있도록 구성함으로써, 각 장착 공간에서 동시 및 연속적으로 활성화 공정이 수행될 수 있도록 할 수 있고, 결과적으로 상대적으로 작은 레이아웃을 통해 많은 파우치형 배터리 셀에 대해 활성화 공정을 수행할 수 있어서 공정 효율을 증대시킬 수 있고, 복수의 파우치형 배터리 셀의 활성화 공정을 위한 시간, 노력 및 비용을 절약할 수 있도록 하는 다단 구조 가압 활성화 장치에 관한 것이다.
본 발명인 다단 구조 가압 활성화 장치를 이루는 구성수단은, 가압 활성화 장치에 있어서, 수평한 일방향으로 복수개 형성되고, 높이 방향으로 복수개 형성되어 다단 구조로 형성되는 복수의 장착 공간; 상기 각 장착 공간 내부에 장착 배치되되, 이송되는 복수의 파우치형 배터리 셀을 장착하고, 복수의 파우치형 배터리 셀을 가압하여 활성화 공정을 수행하는 가압 지그; 상기 각 장착 공간 내부로 상기 복수의 파우치형 배터리 셀을 수용하고 있는 트레이가 로딩되면, 상기 복수의 파우치형 배터리 셀을 상기 트레이로부터 상기 가압 지그로 이송하여 장착하고, 상기 가압 지그에서 상기 복수의 파우치형 배터리 셀에 대한 활성화 공정이 완료되면, 상기 복수의 파우치형 배터리 셀을 상기 가압 지그로부터 상기 트레이로 이송하여 장착하는 이송 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

다단 구조 가압 활성화 장치{Multi-stage structure pressurization activation device}
본 발명은 가압 활성화 장치에 관한 것으로, 특히 다단 구조로 복수의 장착 공간을 형성하고, 각 장착 공간에 활성화 공정을 수행할 수 있는 가압 지그를 배치하며, 각 장착 공간으로 트레이가 로딩 및 언로딩되면 이송 유닛에 의해 복수의 파우치형 배터리 셀이 가압 지그와 트레이 사이에서 이송 장착될 수 있도록 구성함으로써, 각 장착 공간에서 동시 및 연속적으로 활성화 공정이 수행될 수 있도록 할 수 있고, 결과적으로 상대적으로 작은 레이아웃을 통해 많은 파우치형 배터리 셀에 대해 활성화 공정을 수행할 수 있어서 공정 효율을 증대시킬 수 있고, 복수의 파우치형 배터리 셀의 활성화 공정을 위한 시간, 노력 및 비용을 절약할 수 있도록 하는 다단 구조 가압 활성화 장치에 관한 것이다.
이차 전지는 충전 및 방전을 통해 반복적으로 재사용될 수 있는 전지를 말한다. 최근 들어, 이차 전지는 스마트폰, 노트북 컴퓨터 그리고 전기 자동차 등 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지 및 니켈-아연 전지 등 다른 이차 전지와 비교할 때, 단위 중량당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능하기 때문에 최근 들어 다양한 분야에서 활발하게 사용되고 있는 추세이다.
이러한 이차 전지 중 파우치형 배터리 셀의 일반적인 구성은 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 파우치 케이스 그리고 전극 리드들을 포함한다. 전극 조립체는 파우치 케이스에 수납되며, 전극 리드들은 전극 조립체와 연결되고 파우치 케이스 외부로 돌출되어 제공된다.
한편, 파우치형 배터리 셀의 제조에 있어서, 완성된 배터리 셀의 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스 내부에는 전해액이 채워진다. 완성된 배터리 셀은 파우치 케이스를 밀봉한 뒤, 충방전 공정을 겪게 된다. 배터리 셀의 충방전하는 과정에서 내부에서 가스가 발생한다. 내부에서 발생된 가스로 인하여 배터리 셀 내부에 압력이 증가할 수 있다. 또한, 내부의 압력 증가로 파우치 케이스가 볼록하게 부풀어 오른다. 이러한 과정에서 전극판 사이가 들뜨게 되며, 활물질과 집전체 사이의 결합력이 약화될 수 있다.
따라서, 파우치형 배터리 셀의 충방전 공정 진행 중 또는 공정 진행 후 파우치형 배터리 셀을 가압하는 가압 활성화 공정이 수행된다. 파우치형 배터리 셀의 가압 활성화 공정은 내부에서 발생한 가스를 가스 포켓부에 포집할 수 있다. 또한, 파우치형 배터리 셀 내부에 충진된 전해액이 고르게 퍼지도록 한다.
이와 같은 가압 활성화 공정은 가압 활성화 장치를 통해 진행되는데, 가압 활성화 장치는 복수의 파우치형 배터리 셀을 장착한 상태에서 가압 활성화 공정을 수행하는 가압 지그를 포함한다. 상기 가압 지그는 복수의 파우치형 배터리 셀에 대해 가압만을 수행하여 예비 활성화 공정을 수행하거나 또는 가압과 가열을 함께 가하여 메인 활성화 공정, 즉 충방전 공정을 수행할 수 있으며, 복수개로 분리 구비되어 예비 활성화 공정과 메인 활성화 공정을 수행할 수도 있다.
가압 활성화 공정에 관련하여, 대한민국 공개특허 10-2017-0095013호(이하, "선행기술문헌"이라 함)는 복수개의 배터리 셀을 가압하여 배터리 셀 내부에 가스를 제거할 수 있는 이차전지 제조 장치를 개시하고 있고, 이를 위하여 복수의 가압 유닛을 채택 적용하고 있다.
그런데, 상기 선행기술문헌에서 상기 가압 유닛은 복수개로 구성하여 복수의 배터리 셀에 대해 가압 활성화 공정을 수행할 수 있지만, 평면 상에 일방향으로 순차적으로 배치되는 구조를 제안하고 있다. 결국, 상기 선행기술문헌은 복수의 가압 유닛을 평면 상에 일방향으로 순차 배치하는 구성을 채택 적용하기 때문에, 복수의 가압 유닛을 배치하기 위하여 평면상의 레이아웃을 너무 많이 차지하는 문제점을 가지고 있고, 여전히 가압 유닛의 배치 개수가 제한적이라는 단점을 가지고 있다.
대한민국 공개특허 10-2017-0095013호(공개일자 : 2017년 08월 22일, 발명의 명칭 : 이차 전지 제조 장치 및 이차 전지 제조 방법)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 다단 구조로 복수의 장착 공간을 형성하고, 각 장착 공간에 활성화 공정을 수행할 수 있는 가압 지그를 배치하며, 각 장착 공간으로 트레이가 로딩 및 언로딩되면 이송 유닛에 의해 복수의 파우치형 배터리 셀이 가압 지그와 트레이 사이에서 이송 장착될 수 있도록 구성함으로써, 각 장착 공간에서 동시 및 연속적으로 활성화 공정이 수행될 수 있도록 할 수 있고, 결과적으로 상대적으로 작은 레이아웃을 통해 많은 파우치형 배터리 셀에 대해 활성화 공정을 수행할 수 있어서 공정 효율을 증대시킬 수 있고, 복수의 파우치형 배터리 셀의 활성화 공정을 위한 시간, 노력 및 비용을 절약할 수 있도록 하는 다단 구조 가압 활성화 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 다단 구조 가압 활성화 장치를 이루는 구성수단은, 가압 활성화 장치에 있어서, 수평한 일방향으로 복수개 형성되고, 높이 방향으로 복수개 형성되어 다단 구조로 형성되는 복수의 장착 공간; 상기 각 장착 공간 내부에 장착 배치되되, 이송되는 복수의 파우치형 배터리 셀을 장착하고, 복수의 파우치형 배터리 셀을 가압하여 활성화 공정을 수행하는 가압 지그; 상기 각 장착 공간 내부로 상기 복수의 파우치형 배터리 셀을 수용하고 있는 트레이가 로딩되면, 상기 복수의 파우치형 배터리 셀을 상기 트레이로부터 상기 가압 지그로 이송하여 장착하고, 상기 가압 지그에서 상기 복수의 파우치형 배터리 셀에 대한 활성화 공정이 완료되면, 상기 복수의 파우치형 배터리 셀을 상기 가압 지그로부터 상기 트레이로 이송하여 장착하는 이송 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 트레이는 상기 각 장착 공간의 일측을 통해 로딩 또는 언로딩되고, 상기 각 장착 공간의 타측에는 상기 이송 유닛이 일방향으로 수평 왕복 이동할 수 있도록 하거나 또는 높이 방향으로 수직 왕복 이동할 수 있도록 있도록 하거나 또는 상기 수평 왕복 이동과 수직 왕복 이동을 할 수 있도록 하는 이동 통로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 트레이가 특정 장착 공간의 일측을 통해 로딩되면, 상기 이송 유닛은 상기 이동 통로를 통해 상기 특정 장착 공간의 타측으로 이동한 후 상기 특정 장착 공간 내부로 이동하도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제 및 해결수단을 가지는 본 발명인 다단 구조 가압 활성화 장치에 의하면, 다단 구조로 복수의 장착 공간을 형성하고, 각 장착 공간에 활성화 공정을 수행할 수 있는 가압 지그를 배치하며, 각 장착 공간으로 트레이가 로딩 및 언로딩되면 이송 유닛에 의해 복수의 파우치형 배터리 셀이 가압 지그와 트레이 사이에서 이송 장착될 수 있도록 구성하기 때문에, 각 장착 공간에서 동시 및 연속적으로 활성화 공정이 수행될 수 있도록 할 수 있고, 결과적으로 상대적으로 작은 레이아웃을 통해 많은 파우치형 배터리 셀에 대해 활성화 공정을 수행할 수 있어서 공정 효율을 증대시킬 수 있고, 복수의 파우치형 배터리 셀의 활성화 공정을 위한 시간, 노력 및 비용을 절약할 수 있도록 하는 장점이 발생된다.
또한, 본 발명에 의하면, 다단 구조로 복수의 장착 공간을 형성하고, 각 장착 공간에 가압 및 가열 중 적어도 하나를 가하는 동작을 수행할 수 있는 가압 지그를 배치하여 복수의 파우치형 배터리 셀에 대하여 활성화 공정을 수행하기 때문에, 기본적으로 충방전 효율을 향상시킬 수 있고, 정해진 면적에서 상대적으로 매우 많은 파우치형 배터리 셀에 대해 충방전 공정을 수행할 수 있기 때문에, 최종적으로 파우치형 배터리 셀에 대한 공정 및 생산 효율을 증폭시킬 수 있는 장점이 발휘된다.
또한, 본 발명에 의하면, 가압 및 가열 중 적어도 하나를 가하여 활성화 공정을 수행하는 가압 지그를 이용하기 때문에, 파우치형 배터리 셀 패키징시 파우치 케이스에 충진된 전해액이 셀 전체에 고르게 분포되어 함침 효율을 향상시킬 수 있고, 이로 인하여 배터리 셀의 용량을 증대시킬 수 있는 성능 향상 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 가압 지그를 통해 가압 및 가열 중 적어도 하나를 가하여 각 파우치형 배터리 셀에 대하여 활성화 공정을 수행하기 때문에, 파우치형 배터리 셀의 강성도 및 평탄도가 개선되고, 면적이 최소화되어 사이즈를 최적화시킬 수 있는 장점을 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 각 파우치형 배터리 셀에 대해 가압 및 가열 중 적어도 하나를 가하여 활성화 공정을 수행하기 때문에, 활성화 공정 진행시 발생하는 가스와 잉여 전해액이 가스를 포집하는 공간에 해당하는 가스 포켓부로 효과적으로 이동시킬 수 있고, 이로 인하여 추후 디개싱 공정을 용이하게 하는 공정상 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 장점이 발휘된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다단 구조 가압 활성화 장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다단 구조 가압 활성화 장치의 우측면도이다.
도 3은 도 2에 표시된 "A" 부분의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다단 구조 가압 활성화 장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결수단 및 효과를 가지는 본 발명인 다단 구조 가압 활성화 장치에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응되는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지는 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 동작 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 동작이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다단 구조 가압 활성화 장치의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다단 구조 가압 활성화 장치의 우측면도이며, 도 3은 도 2에 표시된 "A" 부분의 확대도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다단 구조 가압 활성화 장치(100)는 다단 구조로 형성되는 복수의 장착 공간(10), 상기 각 장착 공간(10)에 배치되는 가압 지그(30) 및 상기 가압 지그(30)로 복수의 파우치형 배터리 셀을 이송하여 장착하는 이송 유닛(50)을 포함하여 구성된다.
상기 복수의 장착 공간(10)은 평면상에 일렬로 연속해서 형성되는 구조로 아니라, 수평한 방향과 높이 방향으로 연속해서 형성되는 다단 구조로 형성된다. 구체적으로, 상기 복수의 장착 공간(10)은 수평한 일방향으로 복수개 형성되고, 높이 방향으로 복수개 형성되어 다단 구조로 형성된다.
도 1 및 도 2에서는 상기 장착 공간(10)이 수평한 일방향(이하, "x축 방향"과 동일한 방향을 의미하는 것으로 함)으로 7개, 이 7개가 높이 방향(이하, "z축 방향"과 동일한 방향을 의미하는 것으로 함)으로 6단 더 형성되어 총 42개로 구성되는 것을 예시하고 있지만, 필요에 따라 x축 방향에 해당하는 일방향과 z축 방향에 해당하는 높이 방향으로 더 증가하여 더 많은 개수로 구성할 수도 있다.
상기 장착 공간(10)은 프레임(1) 등을 통해 서로 공간적으로 분리되도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에 적용되는 단단 구조로 형성되는 복수의 장착 공간(10)은 프레임(1)들이 서로 결합된 프레임 구조물을 통해 형성되는 것이 바람직하다.
상기 각 장착 공간(10) 내부에는 복수의 파우치형 배터리 셀을 장착한 상태로 가압하여 활성화 공정을 수행할 수 있는 가압 지그(30)가 장착된다. 즉, 상기 가압 지그(30)는 상기 각 장착 공간(10) 내부에 장착 배치되되, 이송되는 복수의 파우치형 배터리 셀을 장착하고, 복수의 파우치형 배터리 셀을 가압하여 활성화 공정을 수행한다.
본 발명에서는 상기 각 장착 공간(10)에서 하나의 가압 지그(30)만이 장착 배치되는 것을 예시하고 있지만, 경우에 따라서 복수개, 즉 적어도 두 개의 가압 지그(30)가 장착 배치되어 하나의 장착 공간(10) 내부에서 복수개의 가압 지그를 통해 복수의 파우치형 배터리 셀에 대한 활성화 공정이 수행될 수도 있다.
상기 가압 지그(30)는 상기 복수의 파우치형 배터리 셀에 대해 가압만을 수행하여 활성화 공정을 진행하는 동작을 수행하거나 또는 상기 복수의 파우치형 배터리 셀에 대해 가열 및 가압을 수행하여 충방전을 진행하는 동작을 수행하거나 또는 상기 두개의 동작 모두를 수행할 수도 있다.
상기 가압 지그(30)는 상기 복수의 파우치형 배터리 셀에 대해 활성화 공정을 수행하기 위하여 알려진 바와 같이, 가압 활성화 공정을 수행받을 복수의 파우치형 배터리 셀을 수용 장착한 상태로 활성화 공정을 수행한다. 상기 가압 지그(30)는 복수의 파우치형 배터리 셀에 대해 가압만을 가하거나 또는 가압과 가열을 함께 가할 수 있는 구조 및 동작을 가질 수 있다.
상기 가압 지그(30)가 상기 복수의 파우치형 배터리 셀에 대해 가압만을 가하여 활성화 공정을 수행하는 경우에, 제어부(미도시)의 제어에 따라 장착되어 있는 상기 복수의 파우치형 배터리 셀을 동시에 가압하여 활성화 공정을 수행한다.
상기 가압 지그(30)가 상기 복수의 파우치형 배터리 셀에 대해 가압과 가열을 함께 가하여 활성화 공정을 수행하는 경우에, 상기 가압 지그(30)는 복수의 파우치형 배터리 셀을 가열할 수 있는 히팅 수단이 더 구비된다. 따라서, 상기 가열을 함께 수행하는 가압 지그(30)는 각각의 파우치형 배터리 셀을 사이에 두고 가압 및 가열하는 가압 플레이트에 히팅 패드 또는 히팅 라인이 형성되는 구성을 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 가열을 함께 수행하는 가압 지그(30) 제어부(미도시)의 제어에 따라 장착되어 있는 상기 복수의 파우치형 배터리 셀을 동시에 가열 및 가압한 상태에서 충방전 공정을 수행한다.
상기 가압 지그(30)에 관련된 기타 구성 및 동작은 기존에 알려진 가압 지그를 적용하기 때문에 좀 더 구체적인 구조와 동작에 대한 상세한 설명을 생략한다.
상기 가압 지그(30)에 장착되는 복수의 파우치형 배터리 셀은 각 장착 공간(10) 내부로 트레이(3)가 로딩되면, 상기 이송 유닛(50)이 상기 트레이(3)에 수용되어 있는 복수의 파우치형 배터리 셀을 집어서 상기 가압 지그(30)로 이송하여 장착한다. 또한, 상기 복수의 파우치형 배터리 셀이 상기 가압 지그(30)에서 활성화 공정을 수행받으면, 다시 상기 이송 유닛(50)에 의해 상기 트레이(3)로 이송되어 장착된다. 이후 상기 활성화 공정을 수행받은 상기 복수의 파우치형 배터리 셀을 수용하고 있는 트레이(3)는 언로딩된다.
즉, 상기 이송 유닛(50)은 상기 각 장착 공간(10) 내부로 상기 복수의 파우치형 배터리 셀을 수용하고 있는 트레이(3)가 로딩되면, 상기 복수의 파우치형 배터리 셀을 상기 트레이(3)로부터 상기 가압 지그(30)로 이송하여 장착하고, 상기 가압 지그(30)에서 상기 복수의 파우치형 배터리 셀에 대한 활성화 공정이 완료되면, 상기 복수의 파우치형 배터리 셀을 상기 가압 지그(30)로부터 상기 트레이(3)로 이송하여 장착하는 동작을 수행한다.
상기 트레이(3)는 스태커 크레인(stacker crane) 등을 통해 상기 각 장착 공간(10) 내부로 로딩되거나 또는 각 장착 공간(10)으로부터 언로딩된다. 즉, 스태커 크레인이 복수의 파우치형 배터리 셀을 수용하고 있는 트레이(3)를 상기 장착 공간(10) 내부로 로딩하면, 상기 이송 유닛(50)이 상기 트레이(3)에 수용되어 있는 복수의 파우치형 배터리 셀을 상기 가압 지그(30)로 이송 장착하여 활성화 공정을 수행받을 수 있도록 하고, 상기 활성화 공정이 완료되면, 상기 이송 유닛(50)이 상기 가압 지그(30)로부터 복수의 파우치형 배터리 셀을 상기 트레이(3)로 이송하여 장착하고, 이후 상기 스태커 크레인이 상기 트레이(3)를 언로딩한다.
이와 같이, 상기 각 장착 공간(10)에는 상기 가압 지그(30)가 장착 배치되고, 상기 트레이(3)가 로딩 또는 언로딩된다. 이를 위하여, 상기 각 장착 공간(10)에는 장착 스테이지(11)가 구비된다. 상기 장착 스테이지(11)는 프레임(1)을 통해 형성될 수도 있고, 프레임(1) 상에 플레이트 형상의 스테이지를 장착하여 형성할 수도 있다.
상기 장착 스테이지(11)에 상기 가압 지그(30)가 안정적으로 견고하게 장착 배치되고, 상기 장착 스테이지(11)에 상기 로딩되는 트레이(3)가 언로딩되기 전까지 안정적인 상태로 장착 유지된다.
상기 스테이지(3)는 지속적으로 로딩 및 언로딩되기 때문에 상기 장착 스테이지(11)에 용이하고 안정적으로 안착되고, 이후 용이하게 언로딩될 수 있어야 한다. 이를 위하여, 상기 장착 스테이지(11)에는 상기 트레이(3)를 안정한 상태로 안착시킬 수 있는 트레이 안착대(5)가 장착 구비된다. 즉, 상기 트레이 안착대(5)는 상기 장착 스테이지(11)에 견고하겨 결합 장착되고, 상기 로딩되는 트레이(3)가 안정적인 상태를 유지할 수 있도록 하며, 상기 스태커 크레인 등에 의해 용이하게 언로딩될 수 있도록 한다.
상기 이송 유닛(50)은 상기 각 장착 공간(10) 내부에서 상기 장착 공간(10)의 일측과 타측 사이의 방향, 즉 y축 방향으로 이동될 수 있도록 배치되고, 상기 가압 지그(30) 상부에 배치되어 상기 트레이(3)로부터 활성화 공정을 수행받을 복수의 파우치형 배터리 셀을 상기 가압 지그(30)로 이송하여 장착하거나 상기 가압 지그(30)로부터 활성화 공정이 완료된 복수의 파우치형 배터리 셀을 상기 트레이(3)로 이송하여 장착하는 동작을 수행한다.
상기 각 장착 공간(10)은 y축 방향으로 간섭이 발생하지 않도록 일측과 타측이 개방된 구조를 가진다. 이를 통해, 상기 상기 트레이(3)는 상기 각 장착 공간(10)의 일측(도 1에서 보여지는 전방측)을 통해 로딩 또는 언로딩된다. 즉, 상기 트레이(3)는 스태커 크레인 등에 의해 상기 장착 공간(10)의 일측을 통해 간섭없이 상기 트레이 안착대(5)로 안착되어 로딩될 수 있고, 상기 트레이 안착대(5)에 안착된 상태의 트레이(3)가 상기 장착 공간(10)의 일측을 통해 간섭없이 스태커 크레인 등에 의해 언로딩될 수 있다.
한편, 상기 이송 유닛(50)은 상기 가압 지그(50)에 일대일로 대응하여 상기 각 장착 공간(10)에 하나씩 장착 배치될 수도 있지만, 활성화 공정을 위하여 상당한 시간이 소요된다는 점을 고려하면, 불필요하게 너무 많은 이송 유닛(50)이 구비되는 것이고, 이로 인하여 장비 구성을 위한 시간, 노력 및 비용이 효율적이지 못하는 문제점을 발생시킨다.
이와 같은 문제점을 위하여, 각 이송 유닛(50)이 복수개의 가압 지그(50)에 복수의 파우치형 배터리 셀을 이송 장착할 수 있도록 해야 하고, 이를 위하여 본 발명에서는 각 이송 유닛(50)이 복수의 장착 공간(10)으로 드나들 수 있는 구성을 채택 적용한다. 상기 이송 유닛(50)이 복수의 장착 공간(10)을 드나들 수 있도록 하기 위해서는 복수의 장착 공간(10)을 거쳐 지나갈 수 있는 통로가 구비되어야 하고, 본 발명에서는 이를 위해 이동 통로(70)를 각 장착 공간(10)의 타측에 형성되는 구성을 채택 적용한다.
즉, 상기 각 장착 공간(10)의 타측에는 상기 이송 유닛(50)이 일방향(x축 방향)으로 수평 왕복 이동할 수 있도록 하거나 또는 높이 방향(z축 방향)으로 수직 왕복 이동할 수 있도록 있도록 하거나 또는 상기 x축 방향으로 수평 왕복 이동과 z축 방향으로 수직 왕복 이동을 할 수 있도록 하는 이동 통로(70)가 형성된다.
상기 이동 통로(70)는 상기 트레이(30)가 로딩 또는 언로딩되는 상기 장착 공간(10)의 일측의 반대측인 타측에 형성되어 상기 트레이(3)의 로딩 또는 언로딩에 간섭을 발생시키지 않도록 한다.
상기 이송 유닛(50)이 상기 장착 공간(10)의 타측에 형성되는 상기 이동 통로(70)를 통해 일방향과 높이 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동할 수 있기 때문에, 상기 이송 유닛(50)은 복수의 파우치형 배터리 셀의 이송이 필요한 해당 장착 공간(10)의 타측으로 이동한 다음 해당 장착 공간(10) 내부로 이동하여 복수의 파우치형 배터리 셀의 이송 동작을 수행할 수 있다.
구체적으로, 상기 트레이(3)가 특정 장착 공간(10)의 일측을 통해 로딩되면, 상기 이송 유닛(50)은 상기 이동 통로(10)를 통해 상기 특정 장착 공간(10)의 타측으로 이동한 후 상기 특정 장착 공간(10) 내부로 이동하도록 제어되고, 이후 상기 트레이(3)에 수용되어 있는 복수의 파우치형 배터리 셀을 상기 가압 지그(30)로 이송 장착하는 동작을 수행할 수 있도록 제어된다.
좀 더 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 특정 장착 공간(10, 도 4에서는 왼쪽에서 세번째 배치되는 장착 공간으로 예시함)의 일측을 통해 트레이 장착대(5)에 상기 트레이(3)가 로딩되면, 상기 이송 유닛(50)은 이동 통로(70)를 통해 상기 특정 장착 공간(10)의 타측까지 이동한 후, y축 방향, 즉 장착 공간(10)의 타측에서 일측 방향으로 이동하여 상기 장착 공간(10) 내부로 이동할 수 있고, 이후 상기 트레이(3)에 수용되는 복수의 파우치형 배터리 셀을 상기 가압 지그(30)로 이송 장착하는 동작을 수행할 수 있다.
도 4에서는 상기 이송 유닛(50)이 상기 이동 통로(70)를 통해 일방향, 즉 x축 방향으로 이동한 후 상기 해당 장착 공간(10) 내부로 이동하는 것을 예시하고 있지만, 물론 상기 이송 유닛(50)이 상기 이동 통로(70)를 통해 높이 방향, 즉 z축 방향으로 이동한 후 상기 해당 장착 공간(10) 내부로 이동할 수 있는 구성을 채택 적용할 수도 있다.
상기 이송 유닛(50)이 상기 이동 통로(70)를 통해 일방향, 즉 x축 방향으로 이동할 수 있도록, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 이동 통로(70)에는 x축 레일(51)이 구비되고, 상기 이송 유닛(50)이 해당 장착 공간(10)의 타측에서 y축 방향으로 이동하여 해당 장착 공간(10) 내부로 드나들 수 있도록, 각 장착 공간(10)에는 y축 레일(53)이 구비된다. 물론, 상기 이송 유닛(50)이 상기 이동 통로(70)를 통해 높이 방향, 즉 z축 방향으로 이동할 수 있는 구성을 채택 적용하면, 상기 이동 통로(70)에는 z축 레일(미도시) 또는 상기 x축 레일(51)을 승강시킬 수 있는 승강 모듈이 구비된다.
상기 이송 유닛(50)이 상기 이동 통로(70)를 통해 x축 방향인 일방향으로 수평 왕복 이동할 수 있도록 구성하면, 상기 이송 유닛(50)은 다단 구조에서 각 단에 하나씩 배치하면 된다. 즉, 본 발명에서 예시한 바와 같이 상기 장착 공간(10)을 6단으로 구성한 경우, 상기 이송 유닛(50)은 각 단에 하나씩 배치하여 총 6개로 구성할 수 있다. 이 경우, 각 단에 배치된 각 이송 유닛(50)은 상기 이동 통로(70)를 통해 일방향으로 수평 왕복 이동할 수 있기 때문에, 각 이동 통로(10)의 타측까지 이동한 후 해당 이동 통로(10) 내부로 이동할 수 있고, 이후 상기 트레이(3)와 상기 가압 지그(30) 사이에 복수의 파우치형 배터리 셀을 이송하는 동작을 수행할 수 있다. 이와 같은 이동 구조는 수평한 방향으로 이동하기 때문에 승강 구조보다 상대적으로 구동 로드가 작은 장점이 있다.
또한, 상기 이송 유닛(50)이 상기 이동 통로(70)를 통해 z축 방향인 높이 방향으로 수직 왕복 이동할 수 있도록 구성하면, 상기 이송 유닛(50)은 다단 구조에서 각 높이 방향, 즉 각 열에 하나씩 배치하면 된다. 즉, 본 발명에서 예시한 바와 같이 상기 장착 공간(10)을 7열로 구성한 경우, 상기 이송 유닛(50)은 각 열에 하나씩 배치하여 총 7개로 구성할 수 있다. 이 경우, 각 열에 배치된 각 이송 유닛(50)은 상기 이동 통로(70)를 통해 일방향으로 수직 왕복 이동할 수 있기 때문에, 각 이동 통로(10)의 타측까지 이동한 후 해당 이동 통로(10) 내부로 이동할 수 있고, 이후 상기 트레이(3)와 상기 가압 지그(30) 사이에 복수의 파우치형 배터리 셀을 이송하는 동작을 수행할 수 있다. 이와 같은 이동 구조는 수직한 방향으로 이동하기 때문에 단의 개수가 증가한 경우에도 커버할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 상기 이송 유닛(50)은 상술한 두가지 구조를 모두 적용하여 상기 이동 통로(70)를 통해 x축 방향인 일방향 및 z축 방향인 높이 방향으로 모두 이동할 수 있도록 구성할 수 있고, 이와 같은 구조에서는 하나의 이송 유닛(50)만으로도 복수의 장착 공간(10)으로 이동할 수 있기 때문에, 하나의 이송 유닛(50)으로 각 장착 공간(10)에서 수행할 복수의 파우치형 배터리 셀의 이송 동작을 모두 수행할 수 있다는 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명인 다단 구조 가압 활성화 장치(100)에 의하면, 다단 구조로 복수의 장착 공간을 형성하고, 각 장착 공간에 활성화 공정을 수행할 수 있는 가압 지그를 배치하며, 각 장착 공간으로 트레이가 로딩 및 언로딩되면 이송 유닛에 의해 복수의 파우치형 배터리 셀이 가압 지그와 트레이 사이에서 이송 장착될 수 있도록 구성하기 때문에, 각 장착 공간에서 동시 및 연속적으로 활성화 공정이 수행될 수 있도록 할 수 있고, 결과적으로 상대적으로 작은 레이아웃을 통해 많은 파우치형 배터리 셀에 대해 활성화 공정을 수행할 수 있어서 공정 효율을 증대시킬 수 있고, 복수의 파우치형 배터리 셀의 활성화 공정을 위한 시간, 노력 및 비용을 절약할 수 있도록 하는 장점이 발생된다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1 : 프레임 3 : 트레이
5: 트레이 안착대 10 : 장착 공간
11 : 장착 스테이지 30 : 가압 지그
50 : 이송 유닛 51 : x축 레일
53 : y축 레일 70 : 이동 통로
90 : 전원부
100 : 다단 구조 가압 활성화 장치

Claims (3)

  1. 가압 활성화 장치에 있어서,
    수평한 일방향으로 복수개 형성되고, 높이 방향으로 복수개 형성되어 다단 구조로 형성되는 복수의 장착 공간;
    상기 각 장착 공간 내부에 장착 배치되되, 이송되는 복수의 파우치형 배터리 셀을 장착하고, 복수의 파우치형 배터리 셀을 가압하여 활성화 공정을 수행하는 가압 지그;
    상기 각 장착 공간 내부로 상기 복수의 파우치형 배터리 셀을 수용하고 있는 트레이가 로딩되면, 상기 복수의 파우치형 배터리 셀을 상기 트레이로부터 상기 가압 지그로 이송하여 장착하고, 상기 가압 지그에서 상기 복수의 파우치형 배터리 셀에 대한 활성화 공정이 완료되면, 상기 복수의 파우치형 배터리 셀을 상기 가압 지그로부터 상기 트레이로 이송하여 장착하는 이송 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다단 구조 가압 활성화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 트레이는 상기 각 장착 공간의 일측을 통해 로딩 또는 언로딩되고,
    상기 각 장착 공간의 타측에는 상기 이송 유닛이 일방향으로 수평 왕복 이동할 수 있도록 하거나 또는 높이 방향으로 수직 왕복 이동할 수 있도록 있도록 하거나 또는 상기 수평 왕복 이동과 수직 왕복 이동을 할 수 있도록 하는 이동 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 구조 가압 활성화 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 트레이가 특정 장착 공간의 일측을 통해 로딩되면, 상기 이송 유닛은 상기 이동 통로를 통해 상기 특정 장착 공간의 타측으로 이동한 후 상기 특정 장착 공간 내부로 이동하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 다단 구조 가압 활성화 장치.
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