KR20240000820A - 전해액이 주액된 전지셀을 이송시키는 셔틀 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전해액이 주입된 파우치 배터리 셀을 이송시키기 위한 셔틀 장치에 관한 것으로, 상기 셔틀 장치는 전해액이 주입된 미실링 파우치셀의 길이방향 단부 양면에 맞물려 셔틀 장치의 이동 시 파우치셀에 발생되는 관성력을 이용하여 내부의 전해액 유체 운동량을 저감시킬 수 있으므로 전해액의 유체 운동으로 발생되는 전극과 분리막의 계면 박리, 분리막의 접힘 현상 등이 개선되는 효과가 우수한 이점이 있다.
Description
본 발명은 전해액이 주입된 파우치 배터리 셀을 이송시키기 위한 셔틀 장치에 관한 것이다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 하이브리드 자동차나 전기 자동차의 배터리 팩 또는 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 적용되고 있다.
이러한 이차전지는 케이스 내부에 전지셀 및 전해액을 포함하여 구성된다. 그 중 전지셀은 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 재료로 제작되어 상호 교번으로 적층되는 음극 및 양극과, 양극과 음극이 직접 접촉되지 아니하도록 양극과 음극 사이에 삽입되는 분리막으로 구성된다.
이차전지 케이스 내부에 전지셀이 삽입되고 전해액이 주입된 후에는 케이스의 측면 부분을 실링하는 등의 추가 공정을 위해서 이차전지를 캐리어 내에 수납한 후 원하는 지점으로 이송시킨다. 이러한 이차전지의 수납 및 이송은 자동화로 이루어진다.
이때, 전해액이 주입된 이차전지는 이송 과정에서 캐리어의 이동 및/또는 정지에 따라 내부 전해액의 유체 운동이 발생된다. 이와 같은 전해액의 유체 운동은 전극과 분리막의 계면이 박리되거나, 분리막이 전극 안으로 접히는 현상이 발생되는데, 상기 전극과 분리막의 계면 박리나 분리막의 접힘은 음극의 외부 노출로 인한 단락 불량 등을 유도하며, 이에 따라 전지의 발화 등 안전성 저하를 초래하는 문제가 있다.
이에, 본 발명의 목적은 전해액이 주입된 이차전지의 실링 전 이송 시 전해액의 유체 운동으로 인한 분리막의 계면 박리 및/또는 접힘 현상을 방지할 수 있는 전지셀 이송장치 및 이를 이용한 전지셀의 제조방법을 제공하는데 있다
상술된 문제를 해결하기 위하여,
본 발명은 일실시예에서,
전해액이 주액된 파우치셀을 공정 간에 이동시키는 셔틀 장치에 있어서,
파우치셀이 탑재되어 이동하는 셔틀 본체;
상기 셔틀 본체 상에 좌우 한 쌍으로 구비되어 상기 파우치셀을 세워 지지하는 수직 가이드; 및
상기 수직 가이드의 일측에 파우치셀의 길이방향으로 설치되며, 상기 파우치셀의 길이방향 단부 양면에 맞물려 셔틀 장치 이동 시의 관성력에 따른 파우치셀 내 전해액의 쏠림을 규제하는 전해액 쏠림방지기구를 포함하는 셔틀 장치를 제공한다.
여기서, 상기 전해액 쏠림방지기구는 상하 연장 프레임과, 상기 상하 연장 프레임의 파우치셀과 반대되는 쪽 측벽으로부터 좌우방향으로 돌출연장되는 좌우 연장 프레임을 구비한 프레임 본체와; 상기 상하 연장 프레임을 따라 상하로 이동하는 상하이동부와; 상기 상하이동부와 연동되어 상기 좌우 연장 프레임을 따라 좌우로 이동하는 좌우이동부와; 상기 상하이동부에 연결되어 상하로 이동하며 상기 파우치셀의 길이방향 단부 양면에 맞물려 파우치셀 내 전해액의 쏠림을 규제하는 전해액 쏠림방지가이드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 상하 연장 프레임에는 상하방향으로 연장되는 상하 연장 장공이 형성되고, 상기 상하 이동부는 상기 상하 연장 장공을 따라 이동하는 상하 이동베어링부이고; 상기 좌우 연장 프레임에는 좌우방향으로 연장되는 좌우 연장 장공이 형성되고, 상기 좌우 이동부는 상기 좌우 연장 장공을 따라 이동하는 좌우 이동베어링부이며; 상기 상하 이동베어링부와 좌우 이동베어링부는 연결로드에 의하여 연결될 수 있다.
아울러, 상기 좌우 이동베어링부는 셔틀 장치의 이동 방향과 평행하게 배치된 좌우 연장 프레임의 좌우 연장 장공을 따라 좌우로 이동하되, 셔틀 장치의 이동에 따른 관성력이 작용하는 방향으로 이동할 수 있다.
또한, 상기 상하 이동베어링부는 상기 좌우 이동베어링부와 연동되어 상하로 이동하되, 전해액 쏠림방지기구의 위치에 따라 상하 이동이 상이할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 상하 이동베어링부는 전해액 쏠림방지기구가 파우치셀의 전방에 위치하는 경우 좌우 이동베어링부의 후진 이동에 따라 상향 이동할 수 있다.
다른 하나의 예로서, 상기 상하 이동베어링부는 전해액 쏠림방지기구가 파우치셀의 후방에 위치하는 경우 좌우 이동베어링부의 후진 이동에 따라 하향 이동할 수 있다.
이와 더불어, 상기 전해액 쏠림방지가이드는 일단부가 상기 상하 이동베어링부에 직접 또는 상기 연결부를 개재하여 상기 상하 이동베어링부에 결합되고, 타단부에 상기 파우치셀의 길이방향 단부에 결합되는 결합홈이 형성되어 상하 이동베어링부의 상하 이동에 따라 파우치셀의 길이방향 단부 양면을 가압하면서 이동할 수 있다.
또한, 상기 결합홈은 탄성부재를 포함할 수 있으며, 상기 탄성부재는 실리콘, 스티렌계 고무, 부타디엔계 고무, 폴리우레탄, 연질 PVC 및 폴리프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명은 일실시예에서,
상술된 본 발명에 따른 셔틀 장치를 이용한 파우치셀의 이동방법을 제공한다.
이때, 상기 파우치셀은 전해액이 주입된 미실링 파우치셀이고; 상기 파우치셀은 셔틀 장치 이동 시의 관성력에 따른 파우치셀 내 전해액의 쏠림을 규제될 수 있다.
본 발명에 따른 셔틀 장치는 전해액이 주입된 미실링 파우치셀의 길이방향 단부 양면에 맞물려 셔틀 장치의 이동 시 파우치셀에 발생되는 관성력을 이용하여 내부의 전해액 유체 운동량을 저감시킬 수 있으므로 전해액의 유체 운동, 구체적으로는 전해액 쏠림 현상으로 발생되는 전극과 분리막의 계면 박리, 분리막의 접힘 현상 등이 개선되는 효과가 우수한 이점이 있다.
도 1는 종래 전해액이 주입된 파우치셀의 이동 시 사용되는 셔틀 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 셔틀 장치의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 4는 셔틀 장치 작동 시, 셔틀 장치에 구비된 전해액 쏠림 방지 가이드의 위치에 따라 작용되는 관성력 방향과, 상하 이동베어링부, 좌우 이동베어링부 및 전해액 쏠림방지가이드의 작동 방향을 도시한 구동 원리도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 셔틀 장치의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 4는 셔틀 장치 작동 시, 셔틀 장치에 구비된 전해액 쏠림 방지 가이드의 위치에 따라 작용되는 관성력 방향과, 상하 이동베어링부, 좌우 이동베어링부 및 전해액 쏠림방지가이드의 작동 방향을 도시한 구동 원리도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부 뿐만 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
셔틀 장치
본 발명은 일실시예에서,
파우치셀이 탑재되어 이동하는 셔틀 본체;
상기 셔틀 본체 상에 좌우 한 쌍으로 구비되어 상기 파우치셀을 세워 지지하는 수직 가이드; 및
상기 수직 가이드의 일측에 파우치셀의 길이방향으로 설치되며, 상기 파우치셀의 길이방향 단부 양면에 맞물려 셔틀 장치 이동 시의 관성력에 따른 파우치셀 내 전해액의 쏠림을 규제하는 전해액 쏠림방지기구를 포함하는 셔틀 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 셔틀 장치는 이차전지의 제조 시 공정 간 이송에 사용되는 것으로서, 구체적으로는 파우치 형태의 미실링 이차전지에 전해액을 주입하고 미실링한 상태에서 이송하는 경우 사용되는 것일 수 있다.
도 1은 종래 셔틀 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 1을 참고하면, 종래 셔틀 장치(1)는 하부에서 파우치셀(E-PC)을 지지하면서 지지된 파우치셀(E-PC)을 이동시키는 셔틀 본체(10)를 포함하고, 상기 셔틀 본체(10)의 상면에 파우치셀(E-PC)의 양면을 지지하여 고정시키는 한 쌍의 수직 가이드(20)가 배치된 구조를 갖는다. 이러한 셔틀 장치(1)는 파우치셀(E-PC)을 이동시키기에는 유용하나, 파우치셀의 이동으로 인해 발생되는 파우치셀 내부의 전해액 유체 운동, 즉, 전해액의 쏠림은 억제하는데 한계가 있다.
그러나, 본 발명에 따른 셔틀 장치는 전해액이 주입된 미실링 파우치셀의 길이방향 단부에 전해액 쏠림방지기구를 구비하여 파우치셀 내의 전해액 쏠림 현상을 개선할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 셔틀 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 셔틀 장치(100)는 전해액이 주입된 미실링 파우치셀(E-PC)이 탑재되어 이동하는 셔틀 본체(110); 상기 셔틀 본체(110) 상에 좌우 한 쌍으로 구비되어 상기 파우치셀(E-PC)을 세워 지지하는 수직 가이드(120); 및 상기 수직 가이드(120)의 일측에 파우치셀(E-PC)의 길이방향으로 설치되고 파우치셀(E-PC)의 길이방향 단부 양면에 맞물리는 전해액 쏠림방지기구(130)를 포함한다.
여기서, 상기 셔틀 본체(110)와 수직 가이드(120)는 전해액이 주입된 미실링 파우치셀(E-PC)가 길이방향으로 수직 고정하여 이송되도록 하는 역할을 수행한다. 이를 위하여, 상기 셔틀 본체(110)는 파우치셀(E-PC)의 하부에 위치하여 파우치셀(E-PC)을 지지함과 동시에; 컨베이어벨트 및 컨베이어벨트를 회전시키는 구동롤러 등을 포함하는 이송부(미도시)와 체결되어 상부에 지지된 파우치셀을 이송하는 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 셔틀 본체(110)는 파우치셀(E-PC)의 하부에서 상기 셀을 지지하고, 이송부와 체결되는 형태라면 특별히 제한되지 않고 적용될 수 있다.
아울러, 상기 수직 가이드(120)는 상기 셔틀 본체(110)의 상면에 좌우 한 쌍으로 배치될 수 있다. 좌우 한 쌍의 수직 가이드(120)는 이들 사이에 상부가 개방되고 하부는 차단된 형태의 수납공간을 형성할 수 있으며, 상기 수납공간에는 파우치셀(E-PC)이 수납되어 고정될 수 있다. 여기서, 상기 수직 가이드(120)는 파우치셀(E-PC)을 지지하여 고정할 수 있는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니다.
하나의 예로서, 상기 수직 가이드(120)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 수직 바(vertical bar)의 형태를 가질 수 있으며, 이 경우 파우치셀(E-PC)의 수납 시 파우치셀의 표면에 밀접되되 표면을 가압하여 내부에 주입된 전해액이 외부로 누출되지 않도록 직선이 아닌 파우치셀(E-PC)의 표면을 따라 외측으로 굽은 곡선의 형태를 가질 수 있다. 아울러, 상기 수직 바(vertical bar)는 파우치셀(E-PC)의 이송 시 전지의 흔들림을 저감시키기 위하여 복수개, 구체적으로는 2개 이상, 보다 구체적으로는 2개 내지 5개; 또는 2개 내지 4개가 셔틀 본체(110)의 상면에 마련될 수 있다.
다른 하나의 예로서, 상기 수직 가이드(120)는 한 쌍의 격판(diaphragm)의 형태를 가질 수 있으며, 이 경우 상기 격판은 파우치셀(E-PC)의 양면 중앙에 배치되어 파우치셀(E-PC)의 길이방향 단부 양면에 맞물리는 전해액 쏠림방지기구와 이격될 수 있다.
또한, 상기 전해액 쏠림방지기구(130)는 상하 연장 프레임(131)과, 상기 상하 연장 프레임(131)의 파우치셀과 반대되는 쪽 측벽으로부터 좌우방향으로 돌출연장되는 좌우 연장 프레임(133)을 구비한 프레임 본체와; 상기 상하 연장 프레임(131)을 따라 상하로 이동하는 상하이동부와; 상기 상하이동부와 연동되어 상기 좌우 연장 프레임(133)을 따라 좌우로 이동하는 좌우이동부와; 상기 상하이동부에 연결되어 상하로 이동하며 상기 파우치셀의 길이방향 단부 양면에 맞물려 파우치셀 내 전해액의 쏠림을 규제하는 전해액 쏠림방지가이드(136)를 포함할 수 있다.
도 3은 셔틀 장치(100)의 이동 방향, 즉 파우치셀(E-PC)의 이동방향(SD)을 기준으로 전해액 쏠림방지기구(130)가 파우치셀(E-PC)의 후방에 배치된 경우, 셔틀 장치(100)의 각 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 3을 참고하면. 상기 전해액 쏠림방지기구(130)는 파우치셀(E-PC)의 길이방향 단부와 수평하되, 상기 길이방향 단부에 마련된 전극 탭과 이격되도록 배치된 상하 연장 프레임(131)을 포함하고, 상기 상하 연장 프레임(131)에서 파우치셀(E-PC)과 대향하는 면의 타측벽으로부터 좌우방향으로 돌출연장되는 좌우 연장 프레임(133)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 상하 연장 프레임(131)과 좌우 연장 프레인(133)은 각각 상하 및 좌우로 이동하는 상하이동부와 좌우이동부를 포함하고, 상기 상하이동부에 연결되고 파우치셀(E-PC)의 길이방향 단부 양면에 맞물려 상하이동부의 이동에 따라 파우치셀(E-PC)의 양면을 가압하는 쏠림방지가이드(136)를 포함할 수 있다.
이를 위하여, 상기 상하 연장 프레임(131)과 좌우 연장 프레임(133)은 각각 상하 연장 장공(131a) 및 좌우 연장 장공(133a)을 포함할 수 있으며, 상기 상하이동부와 좌우이동부는 각각 상하 연장 장공(131a) 및 좌우 연장 장공(133a)을 따라 이동하는 상하 이동베어링부(132)와 좌우 이동베어링부(134)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 상하 연장 프레임(131)은 내부에 상하 연장 장공(131a)을 포함하고, 상기 상하 이동베어링부(132)는 상하 연장 장공(131a)에 체결되어 이를 따라 상하 이동이 수행되는 구조를 가질 수 있다. 아울러, 상기 좌우 연장 장공(133a) 및 좌우 이동베어링부(134)도 이와 동일한 구조를 가져 좌우 이동을 수행할 수 있다.
또한, 상기 상하 이동베어링부(132) 및 좌우 이동베어링부(134)는 서로 연동되어 작동할 수 있도록 연결 수단으로 연결될 수 있다. 이러한 연결 수단으로 연결로드(135ac 및 135b) 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 상하 이동베어링부(132)와 좌우 이동베어링부(134)는 연결 수단에 의해 서로 연동됨에 따라, 좌우 이동베어링부(134)의 좌우 이동에 따라 상하 이동베어링부(132)의 상하 이동이 연속적으로 및/또는 동시에 수행되게 된다.
이와 더불어, 상기 좌우 이동베어링부(134)는 셔틀 장치의 이동 방향과 평행하게 배치된 좌우 연장 프레임(133)의 좌우 연장 장공(133a)을 따라 좌우로 이동하되, 셔틀 장치의 이동 시 발생되는 관성력이 작용하는 방향으로 이동할 수 있다. 이때, 셔틀 장치의 이동 시 발생되는 관성력이 좌우 이동베어링부(134)에 작용하여 좌우 이동베어링부(134)가 좌우 이동하게 되면, 상기 좌우 이동베어링부(134)와 연동된 상하 이동베어링부(132)는 좌우 이동베어링부(134)의 이동 방향에 따라 상하 이동하되, 상하 이동베어링부(132)에 쏠림방지가이드(136)에 의해 맞물린 부분의 내부 전해액 수위가 이동하는 반대 방향으로 상하 이동하는 방식으로 작동하게 될 수 있다.
또한, 상기 상하 이동베어링부(132)의 상하 이동 방향은 상하 이동 베어링부(132)를 포함하는 전해액 쏠림방지기구(130)의 위치, 예컨대 파우치셀(E-PC)의 이동방향을 기준으로 파우치셀(E-PC)의 전방 및/또는 후방에 위치하느냐에 따라 상이할 수 있다.
하나의 예로서, 도 4에 나타낸 바와 같이 전해액 쏠림방지기구(230a) 파우치셀(E-PC)의 이동 방향을 기준으로 파우치셀(E-PC)의 전방에 위치하는 경우, 셔틀 장치가 이동하면 관성력이 셀 이동방향(SD)와 반대 방향으로 작용한다. 이에 따라 전방에 배치된 전해액 쏠림방지기구(230a)의 좌우 이동베어링부(234)는 셀 이동방향(SD)에 대하여 후진 이동하게 되고, 좌우 이동베어링부(234)와 연동된 상하 이동베어링부(232)는 상향 이동할 수 있다. 그러나, 전해액 쏠림방지기구(230b) 파우치셀(E-PC)의 이동 방향을 기준으로 파우치셀(E-PC)의 후방에 위치하는 경우, 셔틀 장치가 이동하면 관성력이 셀 이동방향(SD)와 반대 방향으로 작용하고, 이에 따라 전방에 배치된 전해액 쏠림방지기구(230b)의 좌우 이동베어링부(234)는 셀 이동방향(SD)에 대하여 후진 이동하게 되며, 좌우 이동베어링부(234)와 연동된 상하 이동베어링부(232)는 하향 이동할 수 있다.
다른 하나의 예로서, 도 4에 나타낸 바와 같이 전해액 쏠림방지기구(230a) 파우치셀(E-PC)의 이동 방향을 기준으로 파우치셀(E-PC)의 전방에 위치하는 경우, 셔틀 장치가 멈추면 관성력이 셀 이동방향(SD)으로 작용한다. 이에 따라 전방에 배치된 전해액 쏠림방지기구(230a)의 좌우 이동베어링부(234)는 셀 이동방향(SD)에 대하여 전진 이동하게 되고, 좌우 이동베어링부(234)와 연동된 상하 이동베어링부(232)는 하향 이동할 수 있다. 그러나, 전해액 쏠림방지기구(230b) 파우치셀(E-PC)의 이동 방향을 기준으로 파우치셀(E-PC)의 후방에 위치하는 경우, 셔틀 장치가 멈추면 관성력이 셀 이동방향(SD)으로 작용한다. 이에 따라 전방에 배치된 전해액 쏠림방지기구(230b)의 좌우 이동베어링부(234)는 셀 이동방향(SD)에 대하여 전진 이동하게 되고, 좌우 이동베어링부(234)와 연동된 상하 이동베어링부(232)는 상향 이동할 수 있다.
한편, 상기 전해액 쏠림방지기구(130)는 파우치셀(E-PC)의 길이방향 단부 양면에 맞물리는 구조를 갖는 쏠림방지가이드(136)를 포함한다. 이때, 상기 쏠림방지가이드(136)는 일단부가 상하 이동베어링부(132)에 직접 결합(136a)되거나, 또는 연결부(미도시)를 개재하여 상하 이동베어링부(132)에 결합될 수 있으며, 이에 따라 결합된 상하 이동베어링부(132)와 동일한 방향으로 상하 이동할 수 있다.
또한, 상기 쏠림방지가이드(136)는 상하 이동베어링부(132)와 결합되는 단부의 타단부에 상기 파우치셀(E-PC)의 길이방향 단부에 결합되는 결합홈(136b)이 형성되어 상하 이동을 수행하면서 파우치셀(E-PC)의 길이방향 단부 양면을 가압하면서 이동할 수 있다. 이때, 결합홈(136b)의 가압은 파우치셀(E-PC) 내부의 전해액의 유체 운동 방향과 반대 방향으로 가해질 수 있으며, 이를 통해 전해액의 유체 운동, 즉 전해액의 쏠림 현상을 완화시킬 수 있다.
여기서, 상기 결합홈(136b)은 파우치셀(E-PC)의 표면을 가압하되 내부에 주입된 전해액이 누액되지 않는 정도로 가압할 수 있다. 구체적으로, 상기 가압 정도는 결합홈에 맞물린 파우치셀(E-PC) 단부의 두께 변화가 10% 이하가 되도록 수행될 수 있으며, 보다 구체적으로는 8% 이하, 5% 이하, 또는 3% 이하가 되도록 수행될 수 있다.
또한, 상기 결합홈(136b)은 파우치셀(E-PC)의 단부 양면과 맞닿는 부분에 탄성부재를 포함하여 파우치셀(E-PC) 표면의 손상을 방지할 수 있다. 이러한 탄성부재로는 실리콘, 스티렌계 고무, 부타디엔계 고무, 폴리우레탄, 연질 PVC 및 폴리프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 들 수 있으며, 필름, 발포시트 등의 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 셔틀 장치는 상술된 구성을 가짐으로써 파우치셀 내부의 전해액 유체 운동량을 저감시킬 수 있으므로 전해액의 유체 운동으로 발생되는 전극과 분리막의 계면 박리, 분리막의 접힘 현상 등을 저감시킬 수 있으므로, 이로 인한 내부단락 불량, 전지 발화 등 전지 안전성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
파우치셀의 이동방법
또한, 본 발명은 일실시예에서,
상술된 본 발명에 따른 셔틀 장치를 이용하는 파우치셀의 이동방법을 제공한다.
구체적으로, 상기 파우치셀의 이동방법은 전해액 주입 전, 전지 파우치에 전극 조립체가 삽입된 파우치셀을 본 발명에 따른 셔틀 장치에 장착하고, 파우치셀이 장착된 셔틀 장치를 작동시켜 전해액 주입 공정 및 파우치셀 실링 공정을 위한 이동을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 파우치셀의 이동방법은 본 발명의 셔틀 장치를 이용하여 셔틀 장치 이동 시 발생되는 관성력으로 인해 발생된 파우치 내 전해액의 쏠림 현상을 규제할 수 있으므로, 전해액이 주입된 미실링 파우치셀의 이동 시 내부에서 발생되는 전극과 분리막의 계면 박리, 분리막의 접힘 현상 등을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예.
전지 파우치에 전극 조립체가 삽입된 미실링 파우치셀을 준비하고, 준비된 파우치셀을 셔틀 장치에 장착하였다. 그 후, 파우치셀이 장착된 셔틀 장치를 이용하여 전해액 주입장치로 파우치셀을 이동시키고, 파우치셀 내에 전해액을 주입하였다. 그런 다음, 셔틀 장치를 이용하여 미실링 상태의 파우치셀을 파우치 실링기까지 이동시키고, 이동된 파우치셀로부터 전극 조립체와 전해액을 분리하여 분리막의 접힘 발생 여부를 확인하고, 전해액 손실량을 측정하였다. 이러한 과정을 100회 반복 수행하여 분리막 접힘 발생률과 전해액 손실 발생률을 산출하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
이때, 각 파우치셀의 이동에 사용된 셔틀 장치로는 도 2 및 4에 나타낸 바와 같이 파우치셀의 이동방향(SD)을 기준으로 파우치셀(E-PC)의 후방에 1개의 전해액 쏠림방지기구를 구비하거나 전후방에 각각 1개의 전해액 쏠림방지기구를 구비하거나, 도 1에 나타낸 바와 같이 전해액 쏠림방지기구를 미구비하는 셔틀 장치를 사용하였다.
| 전해액 쏠림방지기구 | 발생률 | |||
| 개수 | 위치 | 분리막 접힘 | 전해액 손실 | |
| 실시예 1 | 1개 | 파우치셀의 후방 | 2±0.5% | 0±0.5% |
| 실시예 2 | 2개 | 파우치셀의 전후방 | 1±0.5% | 0±0.5% |
| 비교예 1 | 0개 | - | 8±0.5% | 3±0.5% |
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 셔틀 장치는 전해액이 주입된 미실링 파우치셀의 전해액 쏠림 현상이 개선되어 분리막의 접힘 현상이나 전해액의 손실 등이 개선되는 것을 알 수 있다.
이러한 결과로부터, 본 발명에 따른 셔틀 장치는 셔틀 장치의 이동 시 파우치셀에 발생되는 관성력을 이용하여 내부의 전해액 유체 운동량을 저감시킬 수 있으며, 이를 통해 전해액의 유체 운동으로 발생되는 전극과 분리막의 계면 박리, 분리막의 접힘 현상 등을 개선할 수 있음을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
1: 종래 셔틀 장치
100 및 200: 본 발명의 셔틀 장치
10, 110, 210: 셔틀 본체 20, 120, 220: 수직 가이드
130: 전해액 쏠림방지기구 230a: 전방 전해액 쏠림방지기구
230b: 후방 전해액 쏠림방지기구 131, 231: 상하 연장 프레임
131a, 231a: 상하 연장 장공 132, 232: 상하 이동베어링부
133, 233: 좌우 연장 프레임 133a, 233a: 좌우 연장 장공
134, 234: 좌우 이동베어링부 135a 및 135b: 제1 및 제2 연결로드
235: 연결로드 136, 236: 쏠림방지가이드 136a: 연결부
136b: 결합홈
E-PC: 전해액이 주입된 미실링 파우치셀
SD: 파우치셀의 이동방향/셔틀 장치의 이동방향
E: 전해액
10, 110, 210: 셔틀 본체 20, 120, 220: 수직 가이드
130: 전해액 쏠림방지기구 230a: 전방 전해액 쏠림방지기구
230b: 후방 전해액 쏠림방지기구 131, 231: 상하 연장 프레임
131a, 231a: 상하 연장 장공 132, 232: 상하 이동베어링부
133, 233: 좌우 연장 프레임 133a, 233a: 좌우 연장 장공
134, 234: 좌우 이동베어링부 135a 및 135b: 제1 및 제2 연결로드
235: 연결로드 136, 236: 쏠림방지가이드 136a: 연결부
136b: 결합홈
E-PC: 전해액이 주입된 미실링 파우치셀
SD: 파우치셀의 이동방향/셔틀 장치의 이동방향
E: 전해액
Claims (10)
- 전해액이 주액된 파우치셀을 공정 간에 이동시키는 셔틀 장치에 있어서,
파우치셀이 탑재되어 이동하는 셔틀 본체;
상기 셔틀 본체 상에 좌우 한 쌍으로 구비되어 상기 파우치셀을 세워 지지하는 수직 가이드; 및
상기 수직 가이드의 일측에 파우치셀의 길이방향으로 설치되며, 상기 파우치셀의 길이방향 단부 양면에 맞물려 셔틀 장치 이동 시의 관성력에 따른 파우치셀 내 전해액의 쏠림을 규제하는 전해액 쏠림방지기구를 포함하는 셔틀 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 전해액 쏠림방지기구는,
상하 연장 프레임과, 상기 상하 연장 프레임의 파우치셀과 반대되는 쪽 측벽으로부터 좌우방향으로 돌출연장되는 좌우 연장 프레임을 구비한 프레임 본체와,
상기 상하 연장 프레임을 따라 상하로 이동하는 상하이동부와,
상기 상하이동부와 연동되어 상기 좌우 연장 프레임을 따라 좌우로 이동하는 좌우이동부와,
상기 상하이동부에 연결되어 상하로 이동하며 상기 파우치셀의 길이방향 단부 양면에 맞물려 파우치셀 내 전해액의 쏠림을 규제하는 전해액 쏠림방지가이드를 포함하는 셔틀 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 상하 연장 프레임에는 상하방향으로 연장되는 상하 연장 장공이 형성되고, 상기 상하 이동부는 상기 상하 연장 장공을 따라 이동하는 상하 이동베어링부이고,
상기 좌우 연장 프레임에는 좌우방향으로 연장되는 좌우 연장 장공이 형성되고, 상기 좌우 이동부는 상기 좌우 연장 장공을 따라 이동하는 좌우 이동베어링부이며,
상기 상하 이동베어링부와 좌우 이동베어링부는 연결로드에 의하여 연결되는 셔틀 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 좌우 이동베어링부는 셔틀 장치의 이동 방향과 평행하게 배치된 좌우 연장 프레임의 좌우 연장 장공을 따라 좌우로 이동하되, 셔틀 장치의 이동에 따른 관성력이 작용하는 방향으로 이동하는 셔틀 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 상하 이동베어링부는 상기 좌우 이동베어링부와 연동되어 상하로 이동하되, 상기 전해액 쏠림방지기구가 파우치셀의 전방에 위치하는 경우 좌우 이동베어링부의 후진 이동에 따라 상향 이동하는 셔틀 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 상하 이동베어링부는 상기 좌우 이동베어링부와 연동되어 상하로 이동하되, 상기 전해액 쏠림방지기구가 파우치셀의 후방에 위치하는 경우 좌우 이동베어링부의 후진 이동에 따라 하향 이동하는 셔틀 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 전해액 쏠림방지가이드는 일단부가 상기 상하 이동베어링부에 직접 또는 상기 연결부를 개재하여 상기 상하 이동베어링부에 결합되고, 타단부에 상기 파우치셀의 길이방향 단부에 결합되는 결합홈이 형성되어 상하 이동베어링부의 상하 이동에 따라 파우치셀의 길이방향 단부 양면을 가압하면서 이동하는 셔틀 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 결합홈은 탄성부재를 포함하는 셔틀 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 탄성부재는 실리콘, 스티렌계 고무, 부타디엔계 고무, 폴리우레탄, 연질 PVC 및 폴리프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 셔틀 장치.
- 제1항에 따른 셔틀 장치를 이용하는 파우치셀의 이동방법에 있어서,
상기 파우치셀은 전해액이 주입된 미실링 파우치셀이고,
셔틀 장치 이동 시의 관성력에 따른 파우치셀 내 전해액의 쏠림을 규제되는 파우치셀의 이동방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020220077497A KR20240000820A (ko) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | 전해액이 주액된 전지셀을 이송시키는 셔틀 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220077497A KR20240000820A (ko) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | 전해액이 주액된 전지셀을 이송시키는 셔틀 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240000820A true KR20240000820A (ko) | 2024-01-03 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20150027689A (ko) | 2013-09-02 | 2015-03-12 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지 이송장치 및 이차전지의 안착불량 검출방법 |
| KR20210011261A (ko) | 2019-07-22 | 2021-02-01 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지 분리막 접힘 방지를 위한 분리막 실링 장치 및 실링 방법 |
-
2022
- 2022-06-24 KR KR1020220077497A patent/KR20240000820A/ko unknown
Patent Citations (2)
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