KR20230128820A - 파우치 셀의 벤팅 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 파우치 셀의 부피 변화를 이용하여 파우치 셀의 벤팅 여부를 기구적으로 감지하고, 벤팅 발생 시 전압을 즉각적으로 차단할 수 있는 파우치 셀 벤팅 검출 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치는 파우치 케이스와 상기 파우치 케이스의 일 측으로 돌출되는 전극 리드를 포함하는 파우치 셀의 벤팅 여부를 검출하는 장치에 있어서, 몸체부, 상기 몸체부의 일 면에 구비되는 회전 수단, 상기 몸체부의 일 면에서 상기 회전 수단에 의해 회전 가능하게 결합되되, 일 측에서 상기 전극 리드와 접하는 접합면이 형성된 회전부, 상기 회전부의 타 측에서 상기 파우치 케이스를 향하여 구비되는 지지대 및 상기 지지대의 단부에 결합되며, 상기 파우치 케이스의 외면을 가압하는 가압면이 형성된 셀 가압블록을 포함한다.

Description

파우치 셀의 벤팅 검출 장치{APPARATUS FOR DETECTING VENTING OF POUCH CELL}
본 발명은 파우치 셀 벤팅 검출 장치에 관한 것으로, 파우치 셀의 부피 변화를 이용하여 파우치 셀의 벤팅 여부를 기구적으로 감지하고, 벤팅 발생 시 전압을 즉각적으로 차단할 수 있는 파우치 셀 벤팅 검출 장치에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, 노트북, 휴대폰, PDA 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
이러한 이차 전지는 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스의 재질에 따라, 파우치 형(Pouch Type) 및 캔 형(Can Type) 등으로 분류된다. 파우치 형(Pouch Type)은 형태가 일정하지 않은 유연한 폴리머 재질로 제조된 파우치에 전극 조립체를 수용한다. 그리고 캔 형(Can Type)은 형태가 일정한 금속 또는 플라스틱 등의 재질로 제조된 케이스에 전극 조립체를 수용한다.
이처럼 전지 케이스의 내부에는 전극 조립체가 수용되고 전해액이 주입된 후 밀봉됨으로써 전지로 작동하게 되는데, 이차 전지는 충방전 과정에서 가스가 발생하며, 특히 전지의 과충전 또는 내부 단락 등이 발생하는 경우에는 전지 케이스의 내부에서 가스가 과도하게 발생하여 전지 케이스 내부의 압력이 상승하게 되고 이는 전지의 성능 저하로 이어지게 된다.
따라서, 이차전지에는 내부의 가스를 외부로 배출하는 벤트(vent)를 수행하는 테스트 공정 또는 장치가 필수적으로 요구된다. 그러나 파우치형 셀의 사전 안전성 검토 및 테스트 과정에서 예상치 못한 벤팅의 발생은 주변 시험 장소의 오염을 야기할 수 있을 뿐만 아니라, 벤팅 부위를 통한 전해액 누액 및 절연 파괴 등으로 인한 사고의 위험으로 이어질 수 있다. 또한, 이차전지의 벤트 과정에서 역으로 외부의 공기가 전지의 내부로 유입되는 경우가 있으며, 이 경우 전지의 성능이 저하될 뿐만 아니라, 내부에서 산소가 반응하여 전지의 발화 또는 폭발로 이어지게 되어 사용자의 안전을 심각하게 위협하게 된다. 따라서 파우치형 셀의 시험 중 벤팅을 즉각적으로 측정하고 전압을 차단할 수 있는 장치가 필요하였다.
이에 종래에는 가스 센서를 이용하여 파우치 셀의 벤팅 여부를 감지하였다. 그러나, 가스 센서는 고비용 제품으로써 경제성 면에서 바람직하지 않을 뿐 아니라, 사용자의 모니터링이 지속적으로 요구된다는 단점이 있었다. 따라서, 고가의 센서 없이도 자동적으로 벤팅을 측정하고 작동할 수 있는 기구 및 장치의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 파우치 셀의 부피 변화를 이용하여 파우치 셀의 벤팅 여부를 기구적으로 감지하고, 벤팅 발생 시 전압을 즉각적으로 차단할 수 있는 파우치 셀 벤팅 검출 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치는 파우치 케이스와 상기 파우치 케이스의 일 측으로 돌출되는 전극 리드를 포함하는 파우치 셀의 벤팅 여부를 검출하는 장치에 있어서, 몸체부, 상기 몸체부의 일 면에 구비되는 회전 수단, 상기 몸체부의 일 면에서 상기 회전 수단에 의해 회전 가능하게 결합되되, 일 측에서 상기 전극 리드와 접하는 접합면이 형성된 회전부, 상기 회전부의 타 측에서 상기 파우치 케이스를 향하여 구비되는 지지대 및 상기 지지대의 단부에 결합되며, 상기 파우치 케이스의 외면을 가압하는 가압면이 형성된 셀 가압블록을 포함한다.
셀 가압블록은 상기 파우치 케이스의 부피 증가에 따른 가압력을 상기 지지대를 통해 상기 회전부에 전달하고, 상기 회전부는 상기 지지대를 통해 전달되는 가압력에 의해 제1 방향으로 회전하되, 상기 접합면에서 상기 전극 리드와의 접합이 유지될 수 있다.
회전 수단은 상기 몸체부의 일 면에서 돌출되는 제1 축 부재 및 상기 제1 축 부재와 상기 회전부를 결합하며, 상기 회전부에 회전력을 제공하는 제1 토션 스프링을 포함할 수 있다.
제1 토션 스프링은 상기 회전부가 제1 방향으로 회전함에 따라 발생하는 회전력을 상기 회전부에 전달하고, 상기 회전부는 상기 회전력에 의해 제2 방향으로 회전하여 상기 접합면에서 상기 전극 리드와의 접합이 해제될 수 있다.
몸체부는 상기 전극 리드가 안착되도록 단차진 형태의 리드 안착부를 포함할 수 있다.
회전부는 전도체로 형성될 수 있다.
회전부는 상기 회전 수단을 기준으로 타 측에서 외부 장치와 연결되는 접속 단자가 형성될 수 있다.
접합면은 외측으로 볼록한 곡면으로 형성될 수 있다.
접합면은 상기 파우치 케이스가 위치한 측으로 갈수록 곡률 반경이 감소하도록 형성될 수 있다.
지지대는 상기 회전부의 타 측에서 힌지 결합될 수 있다.
셀 가압블록은 절연체로 형성될 수 있다.
가압면은 외측으로 볼록한 곡면으로 형성될 수 있다.
몸체부의 일 면에 구비되되, 상기 회전부의 단부에서 상기 회전부를 제1 방향으로 가압하여 지지하는 지지 수단을 더 포함할 수 있다.
지지 수단은 상기 몸체부의 일 면에서 돌출되는 제2 축 부재, 상기 회전부를 지지하는 토션 암 및 상기 제2 축 부재와 상기 토션 암을 결합하며, 상기 토션 암에 회전력을 제공하는 제2 토션 스프링을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치에서 지지대는 일 측이 개방된 중공이 형성된 제1 지지대, 일 측 단부는 상기 셀 가압블록과 결합되고, 타 측 단부는 상기 제1 지지대의 중공에 삽입되는 제2 지지대 및 상기 제1 지지대의 중공에 삽입되되, 상기 제1 지지대의 폐쇄된 타 측과 상기 제2 지지대 사이에 구비되어 상기 제2 지지대에 탄성력을 제공하는 압축 스프링을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 파우치 셀 벤팅 검출 장치는 파우치 케이스와 상기 파우치 케이스의 일 측으로 돌출되는 전극 리드를 포함하는 파우치 셀의 벤팅 여부를 검출하는 장치에 있어서, 몸체부, 몸체부의 일 면에 구비되는 회전 수단, 몸체부의 일 면에서 상기 회전 수단에 의해 회전 가능하게 결합되되, 일 측에서 상기 전극 리드와 접하는 접합면이 형성된 회전부, 상기 회전부의 타 측에서 상기 파우치 케이스를 향하여 구비되는 지지대 및 상기 지지대의 단부에 결합되며, 상기 파우치 케이스의 외면을 가압하는 가압면이 형성된 셀 가압블록을 포함하며, 이로써 파우치 셀의 부피 변화를 이용하여 파우치 셀의 벤팅 여부를 기구적으로 감지하고, 벤팅 발생 시 전압을 즉각적으로 차단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치가 파우치 셀에 장착된 모습을 측면에서 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치의 몸체부를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치의 회전 수단을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치의 회전부를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치의 셀 가압블록과 지지대를 확대하여 측면에서 도시한 도면이다.
도 7은 파우치 셀의 벤팅이 발생하기 전, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치의 작동 모습을 측면에서 도시한 도면이다.
도 8은 파우치 셀의 벤팅이 발생한 후, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치의 작동 모습을 측면에서 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치를 측면에서 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치가 파우치 셀에 장착된 모습을 측면에서 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치는, 파우치 케이스(11)와 파우치 케이스(11)의 일 측으로 돌출되는 전극 리드(12)를 포함하는 파우치 셀(10)의 벤팅 여부를 검출하는 장치에 있어서, 몸체부(100), 회전 수단(200), 회전부(300), 지지대(400) 및 셀 가압블록(500)을 포함한다.
회전 수단(200)은 몸체부(100)의 일 면에 구비되며, 회전부(300)는 몸체부(100)의 일 면에서 회전 수단(200)에 의해 회전 가능하게 결합되되 일 측에서 전극 리드(12)와 접하는 접합면(310)이 형성된다. 지지대(400)는 회전부(300)의 타 측에서 파우치 케이스(11)를 향하여 구비되며, 셀 가압블록(500)은 지지대(400)의 단부에 결합되며, 파우치 케이스(11)의 외면을 가압하는 가압면(510)이 형성된다.
이처럼 본 발명은 셀 가압블록(500)이 파우치 케이스(11)의 외면을 가압하고 있으므로, 파우치 셀(10)의 부피 변화에 따라 셀 가압블록(500) 및 지지대(400)의 이동이 발생하게 되고, 이는 지지대(400)와 결합된 회전부(300)의 회전을 유발하게 되어, 결과적으로는 셀의 부피 변화를 이용하여 파우치 셀(10)의 벤팅 여부를 기구적으로 감지할 수 있게 되며, 벤팅 발생 시 회전부(300)가 전극 리드(12)와 접합이 해제됨으로써 전압을 즉각적으로 차단할 수 있게 된다.
이하에서는 도 2 내지 도 6을 참조하여, 파우치 셀의 벤팅 검출 장치의 각 구성에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치의 몸체부를 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치의 회전 수단을 도시한 사시도이다. 도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치의 회전부를 도시한 사시도이다. 도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치의 셀 가압블록과 지지대를 확대하여 측면에서 도시한 도면이다. 도 7은 파우치 셀의 벤팅이 발생하기 전, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치의 작동 모습을 측면에서 도시한 도면이다. 도 8은 파우치 셀의 벤팅이 발생한 후, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치의 작동 모습을 측면에서 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치를 측면에서 도시한 도면이다.
먼저 도 2 및 도 3을 참조하면, 몸체부(100)는 파우치 셀의 벤팅 검출 장치의 중심이 되는 구성으로, 회전 수단(200) 및 회전부(300)가 결합되는 구성일 수 있으며, 동시에 본 발명에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치가 사용되는 테스트 공정 내에서 사이클 챔버, 고온 저장 챔버 또는 다이에 장착되도록하는 구성일 수 있다. 다만, 본 발명에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치는 반드시 테스트 공정 내에서 사용되는 것은 아니며, 이차전지 모듈 내에 장착되어 사용되는 과정에서 파우치 셀(10)의 벤팅 여부를 검출할 수도 있다.
몸체부(100)는 형상에 특별한 제한은 없으나, 회전부(300)가 결합된 상태에서 용이하게 회전할 수 있도록 적어도 하나의 평평한 일 면을 가지는 형상일 수 있으며, 회전 수단(200)이 결합되는 결합홀이 상기 일 면에 또는 상기 일 면과 타 면을 관통하는 형태로 형성될 수 있다.
한편, 몸체부(100)는 일 측에서 전극 리드(12)가 안착되도록 단차진 형태의 리드 안착부(110)를 포함할 수 있다. 이로써, 몸체부(100)의 일 측에 전극 리드(12)가 안정적으로 안착된 상태에서 회전부(300)와의 접합이 용이하게 유지 또는 해제될 수 있다. 리드 안착부(110)의 단차 높이에 대한 제한은 없으나, 단차의 폭 및 길이는 전극 리드(12)의 폭 및 길이와 같거나, 전극 리드(12)의 폭 및 길이보다 크게 형성되는 것이 전극 리드(12)의 안정적인 안착을 위해 바람직하다.
다음으로 회전 수단(200), 회전부(300), 지지대(400) 및 셀 가압블록(500)의 구조 및 각 구성들의 동작에 따른 파우치 셀(10) 벤팅 검출 장치의 작동을 살펴본다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 회전 수단(200)은 몸체부(100)의 일 면에 구비되는 것으로 회전부(300)를 몸체부(100)에 고정시키는 구성일 수 있으며, 이에 더하여 회전부(300)를 제1 방향 또는 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 회전시키는 구성일 수 있다. 여기서 제1 방향이란 도 2를 기준으로 시계 방향을 의미할 수 있으며, 제2 방향이란 도 2를 기준으로 반시계 방향을 의미할 수 있다. 회전 수단(200)은 제1 축 부재(210)와 제1 토션 스프링(220)을 포함할 수 있는데, 제1 축 부재(210)는 몸체부(100)의 일 면에서 돌출되게 결합되며, 제1 토션 스프링(220)은 제1 축 부재(210)와 회전부(300)를 결합하되, 회전부(300)에 회전력을 제공할 수 있다. 여기서 회전력은 제1 토션 스프링(220)의 탄성력에 의해 발생하는 힘일 수 있다. 회전 수단(200)의 제1 토션 스프링(220)은 셀 가압블록(500) 및 지지대(400)에 의해 전달되는 가압력에 의해 회전부(300)가 회전하는 경우, 비틀림에 의한 회전력이 생성되고 회전부(300)는 상기 회전력에 의해 회전하게 할 수 있다. 회전 수단(200)에 의한 회전부(300)의 작동에 대해서는 아래에서 보다 상세히 서술하기로 한다.
한편, 제1 토션 스프링(220)은 제1 축 부재(210)의 외주면을 감싸는 형태로 형성될 수 도 있으나, 반드시 이에 제한되지는 않고, 제1 축 부재가 중공으로 형성되고, 상기 중공에 제1 토션 스프링이 삽입된 형태로 형성될 수도 있다.
다음으로 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 회전부(300)는 몸체부(100)의 일 면에서 회전 수단(200)에 의해 회전 가능하게 결합되는 구성으로 전극 리드(12)와 접합되거나 또는 접합이 해제됨으로써 전압을 유지 또는 차단하는 구성이다. 이를 위해, 본 발명의 회전부(300)는 전도체로 형성될 수 있다.
한편, 회전부(300)는 회전부(300)에 연결된 회전 수단(200)의 위치를 기준으로 할 때 일 측에서 전극 리드(12)와 접하는 접합면(310)이 형성되고, 상기 회전 수단(200)을 기준으로 타 측에서 외부 장치와 연결되는 접속 단자(320)가 형성될 수 있다. 여기서 외부 장치란, 전류 또는 전압 측정 장치를 의미할 수 있으며, 회전부(300)가 회전에 의해 접합면(310)에서 전극 리드(12)와의 접합이 해제되는 경우 전압이 차단되고, 상기 접속 단자(320)에 연결된 외부 장치에서 벤팅이 발생하였는지 여부를 검출할 수 있다.
한편, 접합면(310)은 외측으로 볼록한 곡면으로 형성될 수 있다. 회전부(300)는 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전하는 구성이며, 접합면(310)은 회전부(300)에서 전극 리드(12)와 접합하는 면이다. 따라서 회전부(300)가 소정 각도만큼 회전하더라도 전극 리드(12)와 접합을 유지하기 위해 접합면(310)이 외측으로 볼록한 곡면으로 형성될 수 있으며, 또한 전극 리드(12)의 손상을 최소화하기 위해서도 접합면(310)이 곡면으로 형성될 필요성이 있다.
또한, 접합면(310)은 파우치 케이스(11)가 위치한 측으로 갈수록 곡률 반경이 감소하도록 형성될 수 있다. 즉, 접합면(310)의 곡면은 곡률 반경이 일정한 것이 아니라 비대칭적으로 형성될 수 있다. 회전부(300)가 제1 방향으로 회전하는 경우는, 파우치 케이스(11)가 팽창한 상태이며 벤팅이 발생하기 전이므로, 접합면(310)과 전극 리드(12)의 접합은 유지될 필요성이 있다. 여기서 제1 방향은 회전부(300)가 파우치 케이스(11)가 위치한 측으로 회전하는 방향을 의미할 수 있으며, 파우치 케이스(11)가 위치한 측으로 갈수록 접합면(310)의 곡률 반경이 감소하고, 파우치 케이스(11)가 위치한 측의 반대 측으로 갈수록 곡률 반경이 증가하도록 접합면(310)이 형성되는 경우, 회전부(300)가 제1 방향으로 소정 각도만큼 회전하더라도 접합면(310)과 전극 리드(12)의 접합이 유지될 수 있으며, 회전부(300)가 상기 소정 각도와 동일한 각도만큼 제2 방향으로 회전하는 경우, 접합면(310)과 전극 리드(12)의 접합이 해제될 수 있다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 지지대(400)는 회전부(300)의 타 측에서 파우치 케이스(11)를 향하여 구비되며, 셀 가압블록(500)과 회전부(300)를 연결하며, 셀 가압블록(500)에서 전달되는 가압력을 회전부(300)로 전달하거나 또는 회전부(300) 또는 회전 수단(200)에서 발생하는 회전력을 셀 가압블록(500)으로 전달할 수 있다. 지지대(400)는 회전부(300)의 타 측에서 힌지 결합될 수 있으며, 이로써 다양한 방향으로 발생하는 가압력 및 회전력의 손실을 최소화한 채 회전부(300) 또는 셀 가압블록(500)으로 전달할 수 있다. 이외에도, 도 6에 도시된 바와 같이 지지대(400)는 셀 가압블록(500)과 힌지 결합될 수 있으며, 가압력 및 회전력의 손실을 최소화할 수 있게 된다.
다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이 셀 가압블록(500)은 파우치 케이스(11)의 외면을 가압하는 구성으로, 상세하게는 외측으로 볼록한 곡면으로 형성된 가압면(510)이 파우치 케이스(11)의 외면을 가압할 수 있다. 이로써, 파우치의 부피 변화에 따른 가압력을 효과적으로 전달할 수 있으며, 파우치 케이스(11)와 맞닿은 경우에도 파우치 케이스(11)의 손상을 최소화할 수 있다.
한편, 셀 가압블록(500)은 파우치 케이스(11)의 부피 변화에 따른 가압력만을 전달하는 구성이므로, 절연체로 형성될 수 있다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치의 작동 과정에 대해 상세히 설명한다.
파우치 셀(10)의 충방전 과정에서는 셀 내부의 전극 및 전해액 반응에 의해 가스가 생성되게 되는데, 이 경우 파우치 케이스(11)가 부풀어오르게 되고 파우치 셀(10)의 부피가 증가하게 된다. 이때, 셀 가압블록(500)의 가압면(510)은 파우치 케이스(11)의 외면을 가압하고 있으므로, 셀 가압블록(500)은 파우치 케이스(11)의 부피 증가에 의해 파우치 셀(10)이 상기 셀 가압블록(500)을 가압하는 가압력을 상기 지지대(400)를 통해 D1 방향을 따라 상기 회전부(300)에 전달하고, 상기 회전부(300)는 상기 지지대(400)를 통해 전달되는 가압력에 의해 제1 방향(R1)으로 회전할 수 있다. 다만, 제1 방향(R1)으로 회전하더라도 회전부(300)의 접합면(310)에서는 여전히 전극 리드(12)와의 접합이 유지될 수 있다. 즉 파우치 케이스(11)가 부풀어 올라 파우치 셀(10)의 부피가 증가한다는 것은, 파우치 셀(10)의 벤팅이 발생하기 이전인 상태이므로, 가압력에 의해 회전부(300)가 회전하더라도 전극 리드(12)와의 접합이 유지된 상태로 존재하여야 하며 전압이 차단되지 않게 된다. 한편, 회전부(300)가 회전하는 경우 상술한 제1 토션 스프링(220)의 탄성에 의해 제2 방향(R2)으로의 회전력이 발생하나, 파우치 케이스(11)의 부피 증가에 따른 가압력이 더 크기 때문에 회전부(300)가 제1 방향(R1)으로 회전하게 될 수 있다.
그러나 벤팅이 발생하는 경우, 파우치 셀(10)의 부피가 급격히 감소하게 되고, 부풀어올랐던 파우치 케이스(11)는 부피가 감소하게 된다. 이에 따라 셀 가압블록(500)에 전달되던 가압력 역시 급격하게 감소되고, 회전부(300)의 제1 방향 회전에 의해 발생한 제2 방향 회전력의 크기가 더 커지게 된다.
따라서 회전 수단(200)의 제1 토션 스프링(220)은 회전부(300)가 제1 방향으로 회전함에 따라 발생하는 회전력을 상기 회전부(300)에 전달하고, 회전부(300)는 회전력에 의해 제2 방향으로 회전하여 상기 접합면(310)에서 상기 전극 리드(12)와의 접합이 해제될 수 있다. 여기서 전극 리드(12)와의 접합이 해제된다는 것은, 파우치 셀(10)에 벤팅이 발생하였다는 것을 의미하며, 전도체로 형성된 회전부(300)가 전극 리드(12)와 이격됨으로써 전기적으로 연결이 해제되어 전압이 차단되는 것을 의미할 수 있다.
이처럼 본 발명에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치는 파우치 케이스(11)의 부피 증감에 따른 가압력과, 제1 토션 스프링(220)의 회전력의 크기에 따라 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전하여, 회전부(300)의 접합면(310)과 전극 리드(12)와의 접합이 유지되거나 해제됨으로써 기구적으로 파우치의 벤팅 여부를 검출하고 전압을 차단할 수 있다. 이는 고가의 가스 센서 등과 비교할 때 경제적이며, 오작동의 가능성을 현저히 낮추어 보다 정확하게 벤팅 여부를 검출하고 자동적으로 전압을 차단할 수 있어 파우치 셀(10)의 테스트 과정에서 안전성을 확보할 수 있다.
도 2, 도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치는, 몸체부(100)의 일 면에 구비되되, 회전부(300)의 단부에서 상기 회전부(300)를 제1 방향으로 가압하여 지지하는 지지 수단(600)을 더 포함할 수 있다. 여기서 지지 수단(600)이 회전부(300)를 제1 방향으로 가압한다는 의미는 지지 수단(600)이 회전부(300)를 가압하되, 회전부(300)가 회전하여 전극 리드(12)와의 접합이 해제되는 방향 또는 파우치 케이스(11)로부터 멀어지는 방향으로 회전하는 것을 방지하기 위해, 그와 반대되는 방향으로 가압하는 것을 의미할 수 있다. 즉 지지 수단(600)은 회전부(300)가 벤팅이 발생한 상황이 아닌 경우에 회전부(300)가 제2 방향으로 회전하여 회전부(300)의 접합면(310)과 전극 리드(12)의 접합이 해제되는 것을 방지함으로써, 장치의 오작동 위험을 줄일 수 있다.
지지 수단(600)은 몸체부(100)의 일 면에서 돌출되는 제2 축 부재(610)와, 회전부(300)를 지지하는 토션 암(620) 및 제2 축 부재(610)와 상기 토션 암(620)을 결합하며 토션 암(620)에 회전력을 제공하는 제2 토션 스프링을 포함할 수 있으며, 이로써, 벤팅 발생 전 회전부(300)가 제2 방향으로 회전하는 것을 방지할 수 있다.
실시예 2
본 발명의 실시예 2는 실시예 1에 따른 지지대(400)가 제1 지지대(410) 및 제2 지지대(420)로 구성되며, 제1 지지대(410)와 제2 지지대(420) 사이에 구비되는 압축 스프링(430)을 더 포함하는 점에서 실시예 1과 차이가 있다. 따라서 파우치 셀의 벤팅 검출 장치의 나머지 구성에 대해서는 상술한 실시예 1에서의 설명 및 도면에 도시된 바와 동일하게 이해될 수 있으며, 그에 따른 효과 역시 동일하게 기대할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치를 측면에서 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면 본 발명의 실시예 2에 따른 지지대(400)는 제1 지지대(410), 제2 지지대(420) 및 압축 스프링(430)을 포함할 수 있다. 제1 지지대(410)는 일 측이 개방된 중공이 형성되며, 제2 지지대(420)는 일 측 단부가 셀 가압블록(500)과 결합되고, 타 측 단부는 제1 지지대(410)의 중공에 삽입될 수 있다. 압축 스프링(430)은 제1 지지대(410)의 중공에 삽입되되, 제1 지지대(410)의 폐쇄된 타 측과 상기 제2 지지대(420) 사이에 구비되어 제2 지지대(420)에 탄성력을 제공할 수 있다.
파우치 케이스의 부피가 증가하는 경우, 셀 가압블록(500) 및 지지대(400)에 전달되는 가압력에 의해 회전부(300)가 제1 방향으로 회전하게 된다. 이때, 압축 스프링(430) 역시 제1 지지대(410)와 제2 지지대(420) 사이에서 압축되는데, 순간적으로 벤팅이 발생하는 경우 상기 가압력이 약화되면서 압축 스프링(430)의 탄성력에 의해 회전부(300)가 제2 방향으로 회전하는 회전력을 얻게 된다.
이처럼 본 발명의 실시예 2에 따른 파우치 셀의 벤팅 검출 장치는 제1 지지대(410)와 제2 지지대(420) 사이에 압축 스프링(430)을 포함함으로써, 제1 토션 스프링(220)의 회전력에 더하여 압축 스프링(430)의 직선 방향 탄성력에 의한 회전력을 추가적으로 얻게 되며, 벤팅 발생과 동시에 신속히 이를 감지하고 전압을 차단할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
10: 파우치 셀
11: 파우치 케이스
12: 전극 리드
100: 몸체부
110: 리드 안착부
200: 회전 수단
210: 제1 축 부재
220: 제1 토션 스프링
300: 회전부
310: 접합면
320: 접속 단자
400: 지지대
410: 제1 지지대
420: 제2 지지대
430: 압축 스프링
500: 셀 가압블록
510: 가압면
600: 지지 수단
610: 제2 축 부재
620: 토션 암

Claims (15)

  1. 파우치 케이스와 상기 파우치 케이스의 일 측으로 돌출되는 전극 리드를 포함하는 파우치 셀의 벤팅 여부를 검출하는 장치에 있어서,
    몸체부;
    상기 몸체부의 일 면에 구비되는 회전 수단;
    상기 몸체부의 일 면에서 상기 회전 수단에 의해 회전 가능하게 결합되되, 일 측에서 상기 전극 리드와 접하는 접합면이 형성된 회전부;
    상기 회전부의 타 측에서 상기 파우치 케이스를 향하여 구비되는 지지대; 및
    상기 지지대의 단부에 결합되며, 상기 파우치 케이스의 외면을 가압하는 가압면이 형성된 셀 가압블록을 포함하는 파우치 셀의 벤팅 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀 가압블록은,
    상기 파우치 케이스의 부피 증가에 따른 가압력을 상기 지지대를 통해 상기 회전부에 전달하고,
    상기 회전부는,
    상기 지지대를 통해 전달되는 가압력에 의해 제1 방향으로 회전하되, 상기 접합면에서 상기 전극 리드와의 접합이 유지되는 파우치 셀의 벤팅 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전 수단은,
    상기 몸체부의 일 면에서 돌출되는 제1 축 부재; 및
    상기 제1 축 부재와 상기 회전부를 결합하며, 상기 회전부에 회전력을 제공하는 제1 토션 스프링을 포함하는 파우치 셀의 벤팅 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 토션 스프링은,
    상기 회전부가 제1 방향으로 회전함에 따라 발생하는 회전력을 상기 회전부에 전달하고,
    상기 회전부는,
    상기 회전력에 의해 제2 방향으로 회전하여 상기 접합면에서 상기 전극 리드와의 접합이 해제되는 파우치 셀의 벤팅 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    상기 전극 리드가 안착되도록 단차진 형태의 리드 안착부를 포함하는 파우치 셀의 벤팅 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회전부는,
    전도체로 형성되는 파우치 셀의 벤팅 검출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회전부는,
    상기 회전 수단을 기준으로 타 측에서 외부 장치와 연결되는 접속 단자가 형성되는 파우치 셀의 벤팅 검출 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 접합면은,
    외측으로 볼록한 곡면으로 형성되는 파우치 셀의 벤팅 검출 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 접합면은,
    상기 파우치 케이스가 위치한 측으로 갈수록 곡률 반경이 감소하도록 형성되는 파우치 셀의 벤팅 검출 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 지지대는,
    상기 회전부의 타 측에서 힌지 결합되는 파우치 셀의 벤팅 검출 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 셀 가압블록은,
    절연체로 형성되는 파우치 벤팅 검출 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가압면은,
    외측으로 볼록한 곡면으로 형성되는 파우치 셀의 벤팅 검출 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부의 일 면에 구비되되, 상기 회전부의 단부에서 상기 회전부를 제1 방향으로 가압하여 지지하는 지지 수단을 더 포함하는 파우치 셀의 벤팅 검출 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 지지 수단은,
    상기 몸체부의 일 면에서 돌출되는 제2 축 부재;
    상기 회전부를 지지하는 토션 암; 및
    상기 제2 축 부재와 상기 토션 암을 결합하며, 상기 토션 암에 회전력을 제공하는 제2 토션 스프링을 포함하는 파우치 셀의 벤팅 검출 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 지지대는,
    일 측이 개방된 중공이 형성된 제1 지지대;
    일 측 단부는 상기 셀 가압블록과 결합되고, 타 측 단부는 상기 제1 지지대의 중공에 삽입되는 제2 지지대; 및
    상기 제1 지지대의 중공에 삽입되되, 상기 제1 지지대의 폐쇄된 타 측과 상기 제2 지지대 사이에 구비되어 상기 제2 지지대에 탄성력을 제공하는 압축 스프링을 포함하는 파우치 셀의 벤팅 검출 장치.
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