KR20230130034A

KR20230130034A - 배터리 컨디셔닝 방법

Info

Publication number: KR20230130034A
Application number: KR1020237026320A
Authority: KR
Inventors: 막시밀리안 비그너
Original assignee: 눔바트 게엠베하
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2022-01-19
Publication date: 2023-09-11
Also published as: CA3204620A1; DE102021102316B4; EP4289016A1; WO2022167035A1; CN116868413A; DE102021102316A1; JP2024504853A

Abstract

본 발명은 제1 연결 유닛(12, 14)에 전기적으로 연결된 적어도 2개의 배터리 셀(2-10)을 포함하는 배터리(1) 컨디셔닝 방법 및 배터리 셀(2-10) 및 교체용 배터리 셀(30)을 갖는 배터리(1)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 제1 연결 유닛(12, 14)에 전기적으로 연결된 적어도 2개의 배터리 셀(2-10)을 갖고, 전기 전도성 접촉 연결부(16)가 제1 연결 유닛(12, 14)과 배터리 셀(2-10) 사이에 작동하는 배터리(1) 컨디셔닝 방법으로서, 접촉 연결부(16)를 제거하여 배터리 셀(2-10)로부터 제1 연결 유닛(12, 14)를 분리하는 단계; 상기 배터리(1) 중 적어도 하나의 배터리 셀(2-10)을 교체용 배터리 셀(30)로 교체하는 단계; 및 배터리 셀(2-10) 또는 배터리 셀들(2-10)과 적어도 하나의 교체용 배터리 셀(30)을 전기적으로 접촉시키고, 분리 제조 공정을 사용하여 접촉 연결부(16)를 제거하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.

Description

배터리 컨디셔닝 방법

본 발명은 제1 연결 유닛에 전기적으로 연결된 적어도 2개의 배터리 셀을 갖는 배터리, 및 배터리 셀 및 교체용 배터리 셀을 갖는 배터리를 컨디셔닝하는 방법에 관한 것이다.

배터리는 다양한 기술 제품에 사용된다. 배터리의 응용 분야는 과거에 더욱 다양해졌다. 예를 들어, 다수의 기존 구동 장치들이 현재 에너지원이 종종 배터리인 전기 구동 장치들로 대체되고 있다. 또한, 유선 전원 장치가 통합 배터리로 대체되고 있으며, 이는 지속적인 기술 제품의 소형화를 진행하고 사용자의 편의성을 향상시킨다.

그러나, 사용 중인 배터리 수의 급격한 증가는 한편으로는 배터리 사용의 경제적 효율성을 높이고 다른 한편으로는 부정적인 생태적 영향을 최소화하기 위해 이러한 배터리와 배터리에 포함된 부품들의 효율적인 사용이 필요함을 의미한다.

일부 시장성 있는 접근 방식에도 불구하고, 배터리를 컨디셔닝하는 몇 가지 방법만 사용할 수 있다. 배터리는 일반적으로 서로 전기적으로 접촉된 복수의 배터리 셀을 포함한다. 이 접촉은 예를 들어 버스 바를 사용하여 수행할 수 있다. 배터리를 컨디셔닝할 때, 버스 바는 기계적인 힘을 가하여 배터리 셀에서 제거된다. 이 과정에서, 배터리 셀이 손상되거나 배터리 셀의 폴이 재사용 불가능한 상태가 될 수 있다. 그 결과, 다수의 배터리 및 배터리 셀이 재사용되지 않고 폐기되어야 한다.

배터리 컨디셔닝을 위한 효율적인 접근 방식은 현재 존재하지 않는데, 이는 특히 배터리 셀을 서로 분리하는 것은 많은 기술적 노력을 기울이거나 배터리를 손상시켜야만 가능하기 때문이다. 예를 들어, 레이저 기반 방법을 적용하면 만족스러운 결과를 얻을 수 있지만, 버스 바에서 배터리 셀을 분리하는 데 최대 며칠이 걸리므로, 실제로 적용할 수 있는 방법이 아니다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 단점 중 하나 이상을 줄이거나 제거한 배터리 및 배터리 컨디셔닝 방법을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 비용 효율적이고/이거나 생태학적으로 지속가능한 배터리 컨디셔닝을 가능하게 하는 해결책을 제공하는 것이다. 적어도, 본 발명의 목적은 대안적인 방법 및/또는 대안적인 배터리를 제공하는 것이다.

제1 양태에 따르면, 이 목적은 적어도 2개의 배터리 셀이 제1 연결 유닛에 전기적으로 연결되고, 제1 연결 유닛과 배터리 셀 사이에 전기 전도성 접촉 연결부가 작동하는 배터리 컨디셔닝 방법으로서, 접촉 연결부를 제거하여 배터리 셀에서 제1 연결 유닛를 분리하는 단계; 배터리 중 적어도 하나의 배터리 셀을 교체용 배터리 셀로 교체하는 단계; 및 배터리 셀 또는 배터리 셀들과 적어도 하나의 교체용 배터리 셀을 전기적으로 접촉시키는 단계를 포함하고, 분리 제조 공정을 사용하여 접촉 연결부의 제거가 수행되는 방법에 의해 해결된다.

본 발명은 배터리 구동 시스템의 성공이 배터리를 효율적으로 사용하는 능력에 크게 좌우된다는 인식에 기초한다. 예를 들어, 현재 성능이 80% 미만인 배터리가 차량에서 제거되고 일반적으로 이후에 재사용되지 않는다. 따라서, 현재 더 이상 사용될 수 없는 배터리가 많은 것을 예상할 수 있다.

전술한 배터리 컨디셔닝 방법은 이미 사용된 배터리가 차후 적용, 예를 들어 전기 저장용 또는 더 낮은 요건을 갖는 차량 배터리용으로 사용될 수 있는 식으로 컨디셔닝은 것을 가능하게 한다.

또한, 본 발명자는 배터리 컨디셔닝 방법이 재현 가능한 방법이라는 것을 발견했습니다. 상기 방법은 제1 연결 유닛의 특정한 특성이나 개별 베터리 셀의 폴에 신경쓰지 않고 다양한 배터리에 적용할 수 있다. 특히, 구체적인 제조 공정이 알려지지 않은 배터리에도 상기 방법을 적용할 수 있다. 이는 배터리 컨디셔닝 회사가 일반적으로 배터리 제조업체가 아니기 때문에 특히 필요하다.

또한, 분리 제조 공정으로 인해 배터리 셀 및 제1 연결 유닛에 정의된 기계적 영향이 초래되므로, 배터리 셀 또는 배터리 셀들과 적어도 하나의 교체용 배터리 셀의 전기적 접촉에서 유리한 방식으로 이러한 영향을 고려할 수 있다. .

이 방법은 또한 높은 처리 속도를 특징으로 한다. 또한, 이 방법은 저렴한 비용으로 사용할 수 있음을 알았다. 또한. 분리 제조 공정용 도구의 사용가능성이 일반적으로 좋은 것으로 간주된다. 결과적으로, 배터리들의 컨디셔닝이 직렬로 공업화될 수 있으며 배터리의 지속 가능한 사용이 가능해진다.

배터리는 기본적으로 전기 에너지를 저장하는 저장 장치로 이해된다. 예를 들어, 배터리는 축전지로 구성할 수 있다. 배터리는 예를 들어 차량 구동장치 및/또는 전력 저장장치에 전원을 공급하도록 구성될 수 있고/있거나 10kWh 이상, 25kWh 이상, 50kWh 이상 및/또는 75kWh 이상의 용량을 가질 수 있다.

배터리는 일반적으로 복수의 개별 배터리 셀을 포함한다. 배터리의 배터리 셀은 배터리가 하나 또는 둘 이상의 배터리 모듈을 구비하거나 포함하도록 배터리 모듈로 조합될 수 있다. 배터리 모듈은 일반적으로 10kWh 미만, 5kWh 미만, 특히 2kWh 미만의 용량을 갖는다. 예를 들어, 배터리 셀은 전기화학적 에너지 저장 장치일 수 있다.

이러한 배터리를 사용하는 동안, 일반적으로 배터리 셀에 결함이나 마모가 발생하여 성능이 저하된다. 이러한 배터리 셀은 또한 배터리의 성능을 저하시킨다. 본 발명은 또한 성능이 저하된 배터리 셀을 교체함으로써 배터리가 리컨디셔닝될 수 있다는 지식에 기초한다.

특히, 배터리의 컨디셔닝은 배터리 셀에 대한 구성의 변화를 의미하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 컨디셔닝은 성능 향상으로 이어질 수 있지만 필수는 아니다. 예를 들어, 각각 75%의 성능을 갖는 2개의 배터리로부터, 하나의 배터리는 80% 성능을 갖고 다른 하나는 70% 성능을 갖는 2개의 컨디셔닝된 배터리가 제공될 수 있다.

배터리 셀은 제1 연결 유닛에 전기적으로 연결된다. 제1 연결 유닛은 예를 들어 버스 바 및/또는 집전체(current collector)일 수 있다. 특히, 제1 연결 유닛은 적어도 2개의 배터리 셀을 전기적 및/또는 기계적으로 연결하도록 배열 및 구성된다. 이를 위해, 제1 연결 유닛은 바람직하게는 전기 전도성 재료를 갖거나 전기 전도성 재료로 구성된다.

제1 연결 유닛과 배터리 셀 사이의 전기적 연결을 보장하기 위해, 전기 전도성 접촉 연결부가 제1 연결 유닛과 배터리 셀 사이에 작동하여 기계적 연결을 더 형성할 수 있다. 전기 전도성 접촉 연결부는 예를 들어 각각의 경우 배터리 셀과 제1 연결 유닛 사이의 물질 간 연결에 의해 구성될 수 있다. 물질적으로 맞물리는 연결은 예를 들어 용접 스팟을 통해 구성될 수 있다. 또한, 접촉 연결부는 배터리 셀과 제1 연결 유닛에 각각 연결되는 별개의 접촉 유닛으로 구성될 수도 있다. 보완적으로 또는 대안적으로, 접촉 연결부는 또한 제1 연결 유닛 및/또는 배터리 셀의 일부일 수 있다.

배터리 셀에서 제1 연결 장치를 분리하기 위해, 접촉 연결부가 제거된다. 접촉 연결부 제거는 분리 제조 공정을 사용하여 수행된다. 분리 제조 공정은 특히 공작물로부터 부품이 분리되는 제조 공정으로 이해되며, 이 부분은 칩의 형태로 구성될 수 있다. 분리 제조 공정의 선택은 예를 들어 독일 표준 DIN 8580에 포함되어 있다. 접촉 연결부를 제거하면 제1 연결 유닛 및/또는 하나 또는 둘 이상의 배터리 셀에서 재료가 제거될 수 있다. 접촉 연결부의 제거는 특히 제1 연결 유닛이 적은 힘으로 배터리 셀로부터 분리될 수 있는 방식으로 수행된다. 특히, 이는 제1 연결 유닛과 배터리 셀 사이에 기계적 연결이 실질적으로 없다는 것을 의미한다.

또한, 상기 방법은 배터리의 적어도 하나의 배터리 셀을 교체용 배터리 셀로 교체하는 단계를 포함한다. 이러한 교체는 예를 들어 하나 또는 둘 이상의 배터리 셀을 제거하고 교체용 배터리 셀을 설치하는 것을 포함할 수 있다. 특히, 제거된 배터리 셀에 따라 다수의 교체용 배터리 셀이 장착되는 것이 바람직하다. 또한, 제거된 배터리 셀의 수에 비해 더 적거나 더 많은 수의 교체용 배터리 셀이 제공될 수 있다.

다만, 이에 더하여, 이 단계는 배터리의 배터리 셀을 분리한 후 배터리 셀을 재배열하는 단계를 포함할 수도 있다. 따라서, n개의 배터리 셀들이 있는 배터리에서, n-1개의 배터리 셀들도 교체될 수 있다. 이러한 방식으로 리컨디셔닝된 배터리는 배터리 셀이 제거된 하나 또는 둘 이상의 배터리와 동일하거나 더 많거나 더 적은 배터리 셀을 가질 수 있다.

교체용 배터리 셀은 새 배터리 셀 또는 실질적으로 사용되지 않은 배터리 셀이거나 사용된 배터리 셀일 수 있다. 교체용 배터리 셀은 나머지 배터리 셀 또는 배터리 셀들의 성능과 실질적으로 동일한 성능을 갖는 것이 바람직하다. 배터리 셀 또는 배터리 셀들 및 교체용 배터리 셀은 동일하거나 상이한 구성일 수 있다.

또한, 상기 방법은 배터리 셀 또는 배터리 셀들과 적어도 하나의 교체용 배터리 셀을 전기적으로 접촉시키는 단계를 포함한다. 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 이러한 전기적 접촉은 다양한 방법을 사용하여, 예를 들어 연결 유닛, 특히 제1 연결 유닛 및/또는 제2 연결 유닛을 사용하여 수행될 수 있다. 상기 전기적 접촉 시, 베터리 셀 또는 베터리 셀들과 교체용 배터리 셀 및 연결 유닛 또는 연결 유닛들 사이에 각각 접촉 연결부를 구성하는 것이 바람직하다. 접촉 연결부는 교체 전과 동일한 위치 또는 다른 위치에서 배터리 셀 또는 폴에 작용할 수 있다.

방법의 바람직한 실시예는 제1 연결 유닛 및/또는 배터리 셀, 특히 배터리 셀의 폴에서 재료 제거에 의해 접촉 연결부가 제거되는 것을 특징으로 한다. 제1 연결 유닛 및/또는 배터리 셀에서의 재료 제거에 의해, 특히 접촉 연결부 자체에서의 재료 제거가 또한 발생할 수 있음을 이해해야 한다. 상기 방법이 높은 공정 안정성을 갖고 재현 가능한 방식으로 수행될 수 있도록, 이는 바람직하게는 제1 연결 유닛 및/또는 배터리 셀, 특히 배터리 셀의 폴의 기하학적으로 결정된 변형이다.

분리 제조 공정은 기하학적으로 결정된 절삭날을 갖는 방법, 특히 밀링 방법 및/또는 드릴링 방법, 및/또는 기하학적으로 결정되지 않은 절삭날을 갖는 방법, 특히 연삭 방법일 수 있다.

방법의 또 다른 바람직한 실시예는 접촉 연결부를 제거하기 위해 절삭 공구가 사용된다는 사실을 특징으로 한다. 절삭 공구는 특히 기하학적으로 결정된 절삭 날로 절삭하는 데 사용된다. 절삭 공구는 바람직하게는 예를 들어 평면 밀링 공구 및/또는 엔드 밀링 공구로서 구성될 수 있는 밀링 공구이다. 또한, 절삭 공구는 드릴링 공구일 수 있다. 드릴링 공구 또는 밀링 공구는 배터리 셀과의 낮은 수준의 간섭을 보장하기 때문에 가능한 한 큰 팁 각도를 갖는 것이 바람직하다. 드릴링 공구 또는 밀링 공구의 포인트 각도가 클수록 배터리 셀 또는 배터리 셀의 폴에서 재료 제거가 더 많아진다. 밀링 및/또는 드릴링 공구의 팁 각도는 바람직하게는 150°이상, 160°이상, 170°이상 및/또는 175°이상이다.

절삭 공구를 사용하면 배터리 셀의 세공 가공에도 불구하고 높은 공정 안정성이 가능해진다. 따라서, 종래의 배터리 셀에서 연결 유닛을 제거하는 방법에 비해, 배터리 셀에 미치는 악영향을 특히 적게 할 수 있다. 또한, 절삭 공구는 일반적으로 쉽게 구할 수 있으며 적용에 적합한 다양한 디자인으로 제공된다.

방법의 추가 개선은 절삭 공구의 이송 방향이 제1 연결 유닛의 표면 및/또는 배터리 셀 중 하나의 폴 표면에 실질적으로 직각으로 정렬되는 것을 특징으로 한다.

실질적으로 직교한다는 것은 특히 이송 방향이 제1 연결 유닛의 표면 및/또는 폴 표면에 직교하는 표면으로부터 20°미만, 10°미만, 5°미만 및/또는 2.5°미만으로 편향된다는 것을 의미한다. 특히, 폴 표면은 베터리 셀의 폴 표면으로 이해되어야 한다. 폴 표면은 제1 연결 유닛의 평면 연장선에 평행한 평면일 수 있다.

추가의 바람직한 실시예에서, 절삭 공구의 이송 방향은 제1 연결 유닛의 평면 연장부에 실질적으로 직각으로 정렬되는 것이 제공된다. 유리한 방식으로, 이 실시예 변형은 제1 연결 유닛 및/또는 배터리 셀에 거의 영향을 미치지 않으면서 접촉 연결부의 타겟팅 제거를 가능하게 한다.

방법의 또 다른 바람직한 추가 실시예는 접촉 연결부 각각이 접촉부에서 작용하고 절삭 공구의 직경이 접촉부의 주요 연장 방향보다 큰 것을 특징으로 한다.

접촉부는 특히 배터리 셀 중 하나와 제1 연결 유닛 사이에 각각 위치한다. 각각의 접촉 연결부는 배터리 셀과 제1 연결 유닛 사이에서 작용한다. 접촉부는 특히 배터리 셀이 전기적 및/또는 기계적으로 제1 연결 유닛에 연결되는 섹션으로 이해되어야 한다. 이는 예를 들어 용접부일 수 있다. 접촉부의 주요 연장 방향은 접촉부가 최대 확장, 예를 들어 용접의 최대 확장으로 확장되는 방향이다.

주요 연장 방향은 바람직하게는 제1 연결 유닛의 평면 연장부 및/또는 배터리 셀의 폴면과의 평면에서 연장된다. 공구 직경이 접촉부의 주요 연장 방향보다 크게 구성된 경우, 단 한 번의 이송 동작으로 접촉 연결부를 제거할 수 있다. 따라서, 절삭 공구의 반복적인 전후 이동이 방지된다. 결과적으로, 방상기 법을 신속하게 수행할 수 있고 관련 노력이 적다. 또한, 특히 유리한 방식으로 상기 방법을 자동화하는 것이 가능하므로, 연속 생산에 방법을 적용할 수 있다.

방법의 추가의 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 배터리 셀의 성능을 확인하는 단계를 포함하는 것이 제공된다. 배터리 셀의 성능을 확인하는 것은 예를 들어 전압 측정 및/또는 용량 측정일 수 있다. 특히, 이는 저항 및/또는 임피던스 측정으로 수행될 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 배터리 셀을 교체하기 전에 성능을 확인하는 것이 행해진다.

배터리 셀의 성능을 확인하면 유사한 성능의 배터리 셀을 배터리에 설치할 수 있으므로, 개별 배터리 셀을 특히 효율적으로 사용할 수 있다. 가장 약한 배터리 셀이 배터리의 성능을 결정하는 경우가 많기 때문에, 유사한 성능을 가진 배터리 셀을 사용하면 배터리 셀을 특히 효율적으로 사용할 수 있다.

상기 방법의 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 확인된 배터리 셀을 확인 결과에 기초하여 적어도 2개의 성능 카테고리로 범주화하는 단계를 포함하는 것이 제공된다.

검사 결과는 하나 또는 둘 이상의 측정 결과를 포함할 수 있다. 성능, 특히 저항 및/또는 임피던스에 대해 미리 정의된 임계값이 범주화에 사용되는 것이 바람직하다. 성능이 80%와 같은 건강 상태(State of Health SoH) 값인 것이 더 바람직하다.

또한, 임계값 초과 시 제1 및/또는 제2 적용을 위한 배터리 셀과 임계치 미달 시 제3 적용을 위한 배터리 셀로 범주화는 것이 바람직할 수 있다. 제2 적용을 위한 배터리 셀은 제3 적용을 위한 배터리보다 더 높은 성능을 가질 수 있다. 예를 들어, 성능의 임계값이 70%일 수 있다. 예를 들어, 제1 적용은 특히 차량용 배터리인 경우, 제1 배터리 수명 주기에서 배터리 셀의 사용을 포함할 수 있다. 제2 적용은 예를 들어 특히 차량 배터리 및/또는 전력 저장 장치인 경우 제2 배터리 수명 주기에서 배터리 셀의 사용에 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 제3 적용은 특히 전력 저장 장치인 경우 제3 배터리 수명 주기에서 배터리 셀의 사용에 관한 것일 수 있다. 확인 중인 배터리 셀의 범주화를 통해 다양한 성능의 배터리를 컨디셔닝하기 위한 연속 생산에 적합한 방법이 가능해진다.

방법의 추가의 바람직한 실시예에서, 배터리 셀 또는 배터리 셀들과 적어도 하나의 교체용 배터리 셀의 전기적 접촉이 연결 유닛으로 수행되는 것이 제공된다.

연결 유닛은 초기 구성에서 배터리 셀이 이미 연결되었던 동일한 제1 연결 유닛일 수 있다. 또한, 연결 유닛은 다른 동일한 제1 연결 유닛, 특히 새로운 제1 연결 유닛일 수 있다. 또한, 연결 유닛은 제1 연결 유닛과 다른 제2 연결 유닛일 수 있다.

동일한 제1 연결 유닛을 사용하면 제1 연결 유닛을 재사용하기 때문에 특히 자원 효율적인 배터리를 제공할 수 있는 이점이 있다. 또한, 제1 연결 유닛의 분리 제조 공정에 의해 형성된 개구부를 단열적으로 유리하게 사용할 수 있다. 다른 제1 연결 유닛의 사용으로 적어도 하나의 교체용 배터리 셀과 배터리 셀 또는 셀들 사이에 최적의 연결을 제공할 수 있다. 제2 연결 유닛의 사용으로 적어도 하나의 교체용 배터리 셀 및 배터리 셀 또는 배터리 셀들, 예를 들어 아래에 추가로 도시되는 바와 같이 특별한 기하학적 구조를 갖는 재구성에 대한 최적의 적응성이 가능해질 수 있다.

상기 방법의 또 다른 바람직한 실시예는 제2 연결 유닛의 접촉부가 배터리 셀과 마주하는 접촉면에서 볼록하게 구성되는 것을 특징으로 한다. 볼록 접촉부는 쉘 형상 방식으로 구성되는 것이 바람직하다.

제2 연결 유닛의 접촉부는 특히 접촉 연결부가 배터리 셀 또는 적어도 하나의 교체용 배터리 셀로 구성되는 제2 연결 유닛의 섹션 또는 영역이다. 예를 들어 용접이 이들에 구성되는 방식으로 제공된다.

쉘 모양은 예를 들어 반구형, 타원형 및/또는 각진 모양을 의미할 수 있다. 볼록 접촉부는 예를 들어 트로프(troughs) 또는 엠보싱으로 구성될 수 있다. 유리한 방식으로, 이는 배터리 셀에 대한 연결 유닛의 더 나은 기하학적 적응을 초래하고, 따라서 연결 유닛에 더 쉽게 연결될 수 있다. 이 때문에, 전기 접촉에 필요한 노력이 적다.

방법의 추가의 바람직한 실시예에 따르면, 배터리 셀 또는 배터리 셀들과 적어도 하나의 교체용 배터리 셀의 전기적 접촉이 용접법 및/또는 납땜법을 사용하여 수행되는 것이 제공된다. 또한, 전기적 접촉은 나사 및/또는 클램프로 수행될 수 있다. 접촉은 예를 들어 연결 유닛, 특히 제1 및/또는 제2 연결 유닛의 배열 및 배터리 셀(들) 및 적어도 하나의 교체용 배터리 셀에 대한 이 연결 유닛의 후속 용접 또는 납땜일 수 있다. 용접법 또는 납땜법에 의한 연결은 전기적 접촉에 유리한 연결이 가능할 뿐만 아니라 방법의 재현성이 높다.

상기 방법의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 제1 연결 유닛이 분리되기 전에, 각각의 경우에 배터리 셀의 제1 폴부 또는 배터리 셀들의 제1 폴부에 접촉 연결부가 작용하고/하거나 배터리 셀 또는 배터리 셀들이 제1 폴부와 다른 배터리 셀의 제2 폴부 또는 배터리 셀들의 제2 폴부에 접촉 연결부가 구성되는 방식으로 전기적으로 접촉되는 것이 제공된다.

폴부는 배터리 셀의 폴부이다. 제2 폴부는 제1 폴부와 상이하며, 제2 폴부는 바람직하게는 제1 폴부에 인접하여 위치된다. 바람직하게는, 제2 폴부는 제1 폴부에 인접하게 위치된다. 특히, 제1 폴부는 폴의 제1 측면 단부에 인접 배치되고 제2 폴부는 제1 단부와 다른 폴의 제2 단부에 인접 배치되는 것이 바람직하다.

제1 폴부는 제2 폴부가 제1 폴부의 각 측면에 위치하도록 폴의 중앙에 더 바람직하게 위치될 수 있다. 제2 폴부는 폴의 측면 단부에 인접한 영역에 위치하는 것이 특히 바람직하고, 더욱 바람직하게는 제1 폴부에 인접한다. 따라서, 배터리 셀 또는 배터리 셀들 및 교체용 배터리 셀과의 연결 유닛의 더 나은 연결성이 얻어지므로, 상기 방법은 더 나은 자동화 가능성 및 더 나은 재현성을 갖는다.

추가 양태에 따르면, 전술한 목적은 연결 유닛에 전기적으로 연결된 배터리 셀 및 교체용 배터리 셀을 포함하는 배터리에 의해 분리하는 것이며, 전기 전도성 접촉 연결부는 연결 유닛과 배터리 셀 사이에서 뿐만 아니라 연결 유닛과 교체용 배터리 셀 사이에서 작동하며, 바람직하게는 배터리는 전술한 실시예 중 하나에 따른 방법에 의해 제조된다.

특히, 배터리는 적어도 하나의 배터리 셀 및/또는 적어도 하나의 교체용 배터리 셀을 포함한다. 바람직하게는, 배터리는 2 이상의 배터리 셀 및/또는 2 이상의 교체용 배터리 셀을 포함한다.

연결 유닛은 전술한 제1 연결 유닛 및/또는 제2 연결 유닛일 수 있다. 전술한 배터리는 고성능 및 고효율을 특징으로 한다. 특히, 이 고효율은 배터리 셀의 가용한 성능 기능을 더 잘 활용하는 것과 관련이 있다. 교체용 배터리 셀은 바람직하게는 배터리 셀과 유사하다. 교체용 배터리 셀은 특히 배터리의 새로운 생산에 포함되지 않은 그러한 배터리 셀 및/또는 이후에 삽입되는 배터리 셀이다.

배터리의 바람직한 실시예에 따르면, 교체용 배터리 셀이 배터리 셀, 특히 제거된 배터리 셀보다 더 높은 성능을 갖는 것이 제공된다. 또한, 교체용 배터리 셀은 배터리에 설치될 때 실질적으로 사용되지 않는 것이 바람직하다. 또한, 교체용 배터리 셀은 사용한 배터리 셀일 수 있다. 예를 들어, 교체용 배터리 셀은 전술한 바와 같이 범주화된 배터리 셀일 수 있다.

배터리의 바람직한 실시예는 배터리 셀 및/또는 교체용 배터리 셀 각각이 제1 폴부 및 제1 폴부와 상이한 제2 폴부를 갖고, 배터리 셀의 제1 폴부는 제거하기 전에 접촉 연결부를 갖고/갖거나 배터리 셀과 연결 유닛 사이 및/또는 교체용 배터리 셀과 연결 유닛 사이의 접촉 연결부가 제2 폴부에서 작동하는 것을 특징으로 한다. 특히, 폴부는 배터리 셀 및/또는 교체용 배터리 셀의 폴의 상이한 영역으로 이해되어야 한다. 폴부는 또한 접촉을 위한 영역으로 이해될 수 있다. 이 실시예는 연결 유닛과 배터리 셀 또는 교체용 배터리 셀 사이에 양호한 연결이 확립될 수 있다는 이점을 갖는다.

배터리의 또 다른 바람직한 실시예는 연결 유닛이 볼록하게 구성된 접촉부를 갖는다는 사실을 특징으로 한다.

추가 이점, 실시예 변형 및 추가 양태의 실시예 세부사항 및 이들의 가능한 추가 실시예에 대해, 방법의 대응하는 특징 및 추가 실시예에 관해 앞서 제공된 설명을 참조한다.

본 발명의 내용에 포함됨.

첨부 도면을 참조하여 예로서 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 배터리의 예시적인 실시예의 개략적인 3차원 도면이다.
도 2는 배터리의 개략적인 2차원 상세도이다.
도 3은 방법의 하위 단계를 적용한 후 배터리의 개략적인 3차원 도면이다.
도 4는 방법의 하위 단계를 적용한 후 배터리의 개략적인 3차원 도면이다.
도 5는 교체용 셀 및 제2 연결 유닛을 갖는 도 1의 배터리의 개략적인 3차원 도면이다.
도 6은 개략적 방법이다.
도 7은 추가 개략적인 방법이다.

도면에서, 동일하거나 실질적으로 기능적으로 동일하거나 유사한 요소는 동일한 참조 부호로 표시된다.

도 1은 배터리 셀(2, 4, 6, 8, 10)을 갖는 배터리(1)를 도시한다. 배터리 셀(2-10)은 2개의 제1 연결 유닛(12, 14)에 전기적으로 연결된다. 전기 전도성 접촉 연결부(16)는 제1 연결 유닛(12, 14)과 배터리 셀(2-10) 사이에서 작용하고, 이로써 좌측 제1 연결 유닛(12)과 배터리 셀(2)의 접촉 연결부에만 참조 부호 16이 제공된다. 다른 접촉 연결부도 동일한 방식으로 구성된다.

도 2는 배터리(1)의 단면도를 나타내며, 여기서는 단면만이 도시되어 있다. 특히, 여기서는 제1 연결 유닛(12)과 배터리 셀(4) 사이의 접촉 연결부(16)가 도시되어 있는데, 연결부(12)와 배터리 셀(4)은 배터리 셀(4)의 폴(4a)에 의해 서로 결합된다. 접촉 연결부(16)는 제1 연결 유닛(12)과 배터리 셀(4)을 연결한다. 접촉 연결부(16)는 예를 들어 용접부일 수 있다. 배터리(1)를 컨디셔닝하기 위해, 제1 연결 유닛(12)이 배터리 셀(2-10)로부터 분리될 필요가 있을 수 있다. 이를 위해, 접촉 연결부(16)가 제거되어야 한다. 배터리(1)를 컨디셔닝하기 위해 전술한 방법에 따르면, 접촉 연결부(16)는 분리 제조 공정을 사용하여 제거된다. 이는 공구 직경이 접촉 연결부(16)의 접촉부의 주요 연장 방향보다 큰 드릴링 공구(32)로 행해진다. 접촉부는 x,y 평면에서 연장된다.

드릴링 공구(32)로 구성된 절삭 공구의 이송 방향(38)은 제1 연결 유닛(12)의 면과 폴(4a) 및 배터리 셀(4)의 폴면에 각각 직각, 즉 z방향으로 향한다. 드릴링 공구(32)로 여기서 점선으로 도시된 구멍 또는 개구부(18)를 드릴링함으로써 접촉 연결부(16)가 제거된다. 이는 한편으로는 제1 연결 유닛(12)에 개구부를 생성하고 다른 한편으로는 배터리 셀(4)의 폴(4a)에 오목부(20)를 생성한다. 배터리 셀(4)의 폴(4a)에 있는 오목부(20)는 한 작거나 방지되는 것이 바람직하다. 그러나, 일반적으로 드릴링 공구(32)의 포인트 각도로 인해 완전히 피할 수는 없다.

도 3에는 도 1의 배터리가 도시되어 있고, 접촉 연결부(16)를 제거한 후의 상태, 즉 접촉 연결부가 제거되었고 개구부가 보이는 것이 도시되어 있다. 접촉 연결부(16)를 제거함으로써, 이제 제1 연결 유닛(12)이 배터리 셀(2-10)로부터 분리될 수 있다.

도 4에는, 제1 연결 유닛(12, 14)이 분리 및 제거된 배터리(1)의 상태가 도시되어 있다. 그 결과, 배터리 셀(2-10)의 폴(2a, 4a, 6a, 8a, 10a)에 오목부(20)만이 보인다.

배터리 셀(2-10)에 대해 예시적으로, 폴(10a)의 예시적인 구조가 배터리 셀(10)에 기초하여 도시되어 있다. 폴(10a)은 중앙에 배열된 제1 폴부(22)를 포함한다. 제1 폴부(22)는 오목부(20)를 포함한다. 중앙에 배치된 제1 폴부(22)에 인접하여, 폴(10a)은 측면 폴부라고도 하는 2개의 제2 폴부(24)를 더 포함한다.

도 5는 컨디셔닝된 배터리(1)를 나타낸다. 컨디셔닝된 배터리(1)는 배터리 셀(2-6, 10) 및 교체용 배터리 셀(30)을 갖는다. 배터리 셀(8)은 교체용 배터리 셀(30)로 교체되었다. 배터리 셀(2-6, 10, 30)은 제2 연결 유닛(26, 28)에 의해 전기적으로 접촉된다. 배터리 셀(2-6, 10, 30)의 각 폴(2a, 4a, 6a, 10a)은 각각의 제2 연결 유닛(26, 28)에 2개의 접촉 연결부(34)로 연결된다. 폴(2a, 4a, 6a, 10a) 및 제1 접촉 연결부(16)의 이용 가능한 크기가 허용한다면, 연결은 단 하나의 접촉 연결부(34)로도 이루어질 수 있다. 또한, 접촉 연결부(34)가 제2 폴부 내에 위치되는 것을 볼 수 있다. 각각의 폴(2a, 4a, 6a, 10a)은 또한 각각의 제2 연결 유닛(26, 28)에 접촉 연결부(34)로 연결될 수 있다.

제2 연결 유닛(26, 28)은 트로프(36)로 도시된 배터리 셀(2-6, 10, 30)을 향하는 접촉면에 볼록하게 구성된 형상을 갖는다. 이들은 이미지 평면으로 돌출하고 용접 공정을 사용하는 특히 유리한 방식으로 폴(10a)에 용접될 수 있다.

도 6은 제1 연결 유닛(12, 14)에 전기적으로 연결된 복수의 배터리 셀(2-10)을 갖고, 전기 전도성 접촉 연결부(16)가 제1 연결 유닛(12, 14)과 배터리 셀(2-10) 사이에 작동하는 배터리(1)를 컨디셔닝하기 위한 개략적인 방법을 도시한다.

단계(100)에서, 제1 연결 유닛(12, 14)이 배터리 셀(2-10)로부터 분리된다. 이러한 분리는 접촉 연결부(16)를 제거함으로써 수행되며, 이는 분리 제조 공정을 사용하여 수행된다. 예를 들어, 드릴링 공구(32)가 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 대안으로, 예를 들어, 밀링 공구 또는 연마 공구를 이 목적으로 사용할 수 있다.

단계(110)에서, 배터리(1) 중 적어도 하나의 배터리 셀(2-10)을 교체용 배터리 셀(30)로 교체한다. 이를 위해, 적어도 하나의 배터리 셀(2-10)이 배터리(1)에서 제거되고, 교체용 배터리 셀(30)이 배터리(1)에 삽입된다.

단계(120)에서, 배터리 셀(2-10)과 적어도 하나의 교체용 배터리 셀(30)이 전기적으로 접촉된다. 이러한 전기적 접촉은 예를 들어 제2 연결 유닛(26, 28), 대안적으로 또한 제1 연결 유닛(12, 14)으로 행해질 수 있다.

도 7은 바람직한 개략적인 방법을 도시한다. 이 방법에서, 도 6에 도시된 방법에 비해 단계(102 및 104)가 보완된다. 단계(102)에서. 배터리 셀(2-10)의 성능이 확인된다. 예를 들어, 저항 및/또는 임피던스 측정을 통해 성능을 확인할 수 있다. 교체(110)하기 전에 확인이 수행된다.

단계(104)에서, 확인된 배터리 셀은 확인 결과에 따라 적어도 2개의 성능 카테고리로 범주화된다. 바람직하게는, 저항 또는 임피던스와 같은 성능에 대해 미리 정의된 임계값이 범주화를 위해 사용된다.

특히, 단계(102) 및/또는 단계(104)는 단계(100) 이전에 수행되는 것이 바람직하다. 특히, 단계(102) 및/또는 단계(104)는 배터리 사용 중 기록된 정보에 기초하여 수행될 수 있다.

전술한 배터리(1)를 컨디셔닝하는 방법에 의해, 배터리(1)를 컨디셔닝하는 재현 가능한 방법이 제공된다. 이 방법은 폴과 접촉 연결부(16, 34)의 형상에 상관없이 수행되기 때문에 다른 배터리(1)에 적용될 수 있다. 또한, 제조 공정을 분리하기 위한 공구(32), 예를 들어 전술한 드릴링 공구(32)를 쉽게 이용할 수 있다. 또한, 드릴링 공구(32)는 배터리 셀(2-10) 및 연결 유닛(12, 14)에 정의된 손상을 유발하는 데 사용되므로, 프로세스를 쉽게 제어할 수 있다. 이 방법은 또한 속도 빠르고 비용이 저렴한 것을 특징으로 한다.

1 배터리
2 배터리 셀
2a 폴
4 배터리 셀
4a 폴
6 배터리 셀
6a 폴
8 배터리 셀
10 배터리 셀
10a 폴
12 제1 연결 유닛
14 제1 연결 유닛
16 접촉 연결부
18 홀
20 오목부
22 제1 폴부
24 제2 폴부
26 제2 연결 유닛
28 제2 연결 유닛
30 교체용 배터리 셀
32 드릴링 공구
34 접촉 연결부
36 트로프
38 이송 방향

Claims

적어도 2개의 배터리 셀(2-10)이 제1 연결 유닛(12, 14)에 전기적으로 연결되고, 제1 연결 유닛(12, 14)과 배터리 셀(2-10) 사이에 전기 전도성 접촉 연결부(16)가 작동하는 배터리(1) 컨디셔닝 방법으로서,
- 접촉 연결부(16)를 제거하여 배터리 셀(2-10)에서 제1 연결 유닛(12, 14)를 분리하는 단계;
- 배터리(1) 중 적어도 하나의 배터리 셀(2-10)을 교체용 배터리 셀(30)로 교체하는 단계; 및
- 배터리 셀(2-10) 또는 배터리 셀들(2-10)과 적어도 하나의 교체용 배터리 셀(30)을 전기적으로 접촉시키는 단계를 포함하고,
분리 제조 공정을 사용하여 접촉 연결부(16)의 제거가 수행되는 방법.
제1항에 있어서,
접촉 연결부(16)가 제1 연결 유닛(12, 14) 및/또는 배터리 셀(2-10)에서 재료 제거에 의해 제거되는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
접촉 연결부(16)를 제거하기 위해 절삭 공구, 특히 밀링 공구, 바람직하게는 평면 밀링 공구 및/또는 드릴링 공구(32)가 사용되는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
절삭 공구의 이송 방향은 제1 연결 유닛(12, 14)의 표면 및/또는 배터리 셀( 2-10) 중 하나의 폴 표면에 실질적으로 직각으로 지향되는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
접촉 연결부(16)는 배터리 셀(2-10) 중 하나와 제1 연결 유닛(12, 14) 사이의 접촉부에서 각각 작동하고 절삭 공구의 직경이 접촉부의 주요 연장 방향보다 큰 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
- 특히, 저항 및/또는 임피던스 측정으로 배터리 셀(2-10)의 성능을 확인하는 단계를 포함하고,
바람직하기로, 상기 확인하는 단계는 적어도 하나의 배터리 셀(2-10)을 교체하기 전에 수행되는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
- 확인된 배터리 셀(2-10)을 확인 결과를 기초로 적어도 2개의 성능 카테고리로 범주화하는 단계; 및
- 바람직하게는, 임계값을 초과할 때 제2 적용으로, 임계값에 도달하지 않을 때 제3 적용으로 배터리 셀(2-10)을 범주화하는 단계를 포함하고,
바람직하게는, 성능에 대한 미리 정의된 임계값, 특히 저항 및/또는 임피던스가 범주화에 사용되는 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
배터리 셀(2-10) 또는 배터리 셀들(2-10)과 적어도 하나의 교체용 배터리 셀(30)의 전기적 접촉은 연결 유닛(12, 14, 26, 28), 특히:
- 동일한 제1 연결 유닛(12, 14); 및/또는
- 추가의 제1 연결 유닛; 및/또는
- 제1 연결 유닛과 다른 제2 연결 유닛(26, 28)으로 수행되는 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
- 제2 연결 유닛(26, 28)의 접촉부(36)는 배터리 셀(2-10)과 마주하는 접촉면에서 볼록하게 구성되고,
- 바람직하게는, 볼록 접촉부는 쉘 형상으로 구성되는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
배터리 셀(2-10) 또는 배터리 셀들(2-10)과 적어도 하나의 교체용 배터리 셀(30)의 전기적 접촉은 용접법 및/또는 납땜법에 의해 수행되는 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 연결 유닛(12,14)을 분리하기 전에, 접촉 연결부(16)가 배터리 셀(2-10)의 제1 폴부 또는 배터리 셀들(2-10)의 제1 폴부에서 각각 작동하고, 접촉 연결부(34)가 제1 폴부와 다른 배터리 셀(2-10)의 제2 폴부에 그리고 제1 폴부와 다른 배터리 셀들(2-10)의 제2 폴부에 구성되는 식으로 배터리 셀(2-10) 또는 배터리 셀들(2-10)이 각각 전기적으로 접촉되는 방법.
연결 유닛(12, 14, 26, 28)에 전기적으로 연결되는 배터리 셀(2-10)과 교체용 배터리 셀(30)을 갖고, 연결 유닛(12, 14, 26, 28)과 배터리 셀(2-10) 사이 및 연결 유닛(12, 14, 26, 28)과 교체용 배터리 셀(30) 사이에 전기 전도성 접촉 연결부(34)가 작동하는 배터리(1)로서,
바람직하게는, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 배터리(1)가 제조되는 배터리(1).
제12항에 있어서,
교체용 배터리 셀(30)은 배터리 셀(2-10)보다 더 높은 성능을 갖는 배터리(1).
제12항 또는 제13항에 있어서,
- 배터리 셀(2-10) 및 교체용 배터리 셀(30) 중 적어도 하나는 각각 제1 폴부 및 상기 제1 폴부와 상이한 제2 폴부를 갖고, 상기 배터리 셀(2-10)의 제1 폴부는 제거하기 전에 접촉 연결부를 갖고/갖거나,
- 배터리 셀(2-10)과 연결 유닛(12, 14, 26, 28) 사이 및/또는 교체용 배터리 셀(30)과 연결 유닛(12, 14, 26, 28) 사이의 접촉 연결부(34)가 제2 폴부에서 작동하는 배터리(1).
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
연결 유닛(12, 14, 26, 28)은 볼록하게 구성된 접촉부를 포함하는 배터리(1).