KR20240012949A - 전해액이 주액된 전지셀을 이송시키는 이송 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전해액이 주입된 파우치 배터리 셀을 이송시키기 위한 이송 장치에 관한 것으로, 상기 이송 장치는 파우치 셀을 지지하는 수직 가이드에, 파우치 셀의 흔들림을 최소화하기 위하여 파우치 셀의 중량에 의해 파우치 셀의 표면을 고정하는 그리퍼; 및 내부에 주액된 전해액의 유체 운동을 제어하는 가압부를 구비함으로써, 파우치 셀의 이송 시 전해액의 유체 운동을 저감시킬 수 있으므로 이로 인해 발생되는 전극과 분리막의 계면 박리, 분리막의 접힘 현상 등이 개선되는 효과가 우수한 이점이 있다.
Description
본 발명은 전해액이 주입된 미실링 파우치 전지를 이송하기 위한 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 슬로싱(sloshing)과 같은 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 주입된 미실링 파우치 셀을 이송하기 위한 장치로서,
파우치 셀의 이송을 위한 이송부, 및 상기 이송부와 결합되고 파우치 셀을 고정하는 그립핑부를 포함하며,
상기 그립핑부는 파우치 셀이 탑재되는 본체; 상기 본체 상면에 서로 평행하게 한 쌍으로 수직 배치되어 파우치 셀의 양면을 지지하는 수직 가이드; 상기 수직 가이드의 하부에, 하단부가 연결되어 한 쌍의 수직 가이드 사이에 삽입되는 파우치 셀의 중량에 의해 작동하는 그리퍼; 및 상기 그리퍼의 상단부에 연결되어 파우치 셀의 표면을 가압하는 가압부를 포함하는 이차전지용 이송장치를 제공한다.
이때, 상기 가압부는 수직 가이드의 내측에 위치하여 파우치 셀의 표면을 가압함으로써 전해액의 유체 운동을 제어하는 가압 가이드; 및 그리퍼 상단부와 상기 가압 가이드 사이에 배치되는 탄성부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수직 가이드는 상부 관통홀을 포함하고, 가압 가이드는 상기 상부 관통홀에 삽입된 연결부를 통해 그리퍼의 상단부와 결합될 수 있다.
아울러, 상기 가압 가이드는 그립핑부의 본체와 수평하게 배치되고 연결부와 결합되는 제1 가이드바; 및 상기 제1 가이드바로부터 하향으로 연장된 1개 이상의 제2 가이드바를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 가이드바는 파우치 셀 내부에 주액된 전해액의 높이와 동등하거나 높게 위치할 수 있다.
또한, 상기 가압 가이드는 파우치 셀의 표면 손상을 방지하기 위하여 파우치 셀과 맞닿는 가압면에 에폭시 수지, 실리콘, 스티렌계 고무, 부타디엔계 고무, 폴리우레탄, 연질 PVC 및 폴리프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 소재를 포함할 수 있다.
한편, 상기 수직 가이드는 하부 관통홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 그리퍼는 수직 가이드 기준 사선 방향으로 수직 가이드의 하부 관통홀에 삽입되어 수직 가이드의 내측으로 돌출되는 돌출부를 포함하는 제1 프레임; 및 수직 가이드와 수평이 되도록 돌출부가 있는 상기 제1 프레임의 타단부에 절곡되도록 연결되고, 제1 프레임과 연결된 단부의 타단부에서 파우치 셀의 상부 표면을 가압하는 가압부와 연결되는 제2 프레임을 포함할 수 있다.
이와 더불어, 상기 돌출부는 파우치 셀과 접촉하도록 배치되고, 파우치 셀과의 접촉 또는 비접촉 시 가해지는 파우치 셀의 중량 변화에 따라 제1 프레임의 승강 운동을 구현할 수 있다.
이때, 상기 돌출부는 삽입된 파우치 셀의 표면 손상을 방지하기 위하여 에폭시 수지, 실리콘, 스티렌계 고무, 부타디엔계 고무, 폴리우레탄, 연질 PVC 및 폴리프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 코팅된 구조를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 이송 장치는 파우치 셀을 지지하는 수직 가이드에, 파우치 셀의 흔들림을 최소화하기 위하여 파우치 셀의 중량에 의해 파우치 셀의 표면을 고정하는 그리퍼; 및 내부에 주액된 전해액의 유체 운동을 제어하는 가압부를 구비함으로써, 파우치 셀의 이송 시 전해액의 유체 운동을 저감시킬 수 있으므로 이로 인해 발생되는 전극과 분리막의 계면 박리, 분리막의 접힘 현상 등이 개선되는 효과가 우수한 이점이 있다.
도 1는 종래 전해액이 주입된 파우치 셀의 이동 시 사용되는 이송 장치의 그립핑부를 나타낸 사시도이다.
도 2은 본 발명에 따른 이송 장치의 구조를 나타낸 평면도이다.
도 3은 파우치 셀의 삽입 여부에 따른 본 발명의 이송 장치에 구조를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 가압 가이드의 예시를 나타낸 구조도이다.
도 2은 본 발명에 따른 이송 장치의 구조를 나타낸 평면도이다.
도 3은 파우치 셀의 삽입 여부에 따른 본 발명의 이송 장치에 구조를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 가압 가이드의 예시를 나타낸 구조도이다.
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.
이송 장치
본 발명은 일실시예에서,
파우치 셀의 이송을 위한 이송부, 및 상기 이송부와 결합되고 파우치 셀을 고정하는 그립핑부를 포함하며,
상기 그립핑부는 파우치 셀이 탑재되는 본체; 상기 본체 상면에 서로 평행하게 한 쌍으로 수직 배치되어 파우치 셀의 양면을 지지하는 수직 가이드; 상기 수직 가이드의 하부에, 하단부가 연결되어 한 쌍의 수직 가이드 사이에 삽입되는 파우치 셀의 중량에 의해 작동하는 그리퍼; 및 상기 그리퍼의 상단부에 연결되어 파우치 셀의 표면을 가압하는 가압부를 포함하는 이차전지용 이송장치를 제공한다.
본 발명에 따른 이송 장치는 이차전지의 제조 시 공정 간 이송에 사용되는 것으로서, 구체적으로는 파우치 형태의 이차전지의 조립 과정에서 전극 조립체가 삽입된 파우치에 전해액을 주입하고 미실링한 상태에서 이송하는 경우 사용되는 것일 수 있다.
도 1은 종래 이송 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 1을 참고하면, 종래 이송 장치(1)는 하부에서 파우치 셀(E-PC)을 지지하면서 지지된 파우치 셀(E-PC)을 이동시키는 본체(10)를 포함하고, 상기 본체(10)의 상면에 파우치 셀(E-PC)의 양면을 지지하여 고정시키는 한 쌍의 수직 가이드(20)가 배치된 구조를 갖는다. 이러한 이송 장치(1)는 파우치 셀(E-PC)을 이동시키기에는 유용하나, 파우치 셀의 이동으로 인해 발생되는 파우치 셀 내부의 전해액 유체 운동, 즉, 전해액의 슬로싱(sloshing)을 억제하는데 한계가 있다.
그러나, 본 발명에 따른 이송 장치는 전해액이 주입된 미실링 파우치 셀을 지지하는 수직 가이드에, 파우치 셀의 중량에 의해 파우치 셀의 양면을 고정하면서, 내부에 주액된 전해액의 유체 운동을 제어하는 가압 가이드를 포함하는 그리퍼를 구비하여 파우치 셀 내의 전해액의 유체 운동을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 이송 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도 및 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 이송 장치(100)는 파우치 셀의 이송을 위한 이송부(미도시)와 상기 이송부와 결합되고 파우치 셀을 고정하는 그립핑부(100)를 포함하고, 상기 그립핑부(100)는 파우치 셀이 탑재되는 본체(110); 상기 본체(100) 상면에 서로 평행하게 한 쌍으로 수직 배치되어 파우치 셀(E-PC)의 양면을 지지하는 수직 가이드(120); 상기 수직 가이드(120)의 하부에, 하단부가 연결되어 한 쌍의 수직 가이드(120) 사이에 삽입되는 파우치 셀(E-PC)의 중량에 의해 작동하는 그리퍼(130); 및 상기 그리퍼(130)의 상단부에 연결되어 파우치 셀(E-PC)의 표면을 가압하는 가압부(140)를 포함한다.
여기서, 상기 본체(110)와 수직 가이드(120)는 전해액이 주입된 미실링 파우치 셀(E-PC)가 길이방향으로 지지하여 수직으로 세워진 상태로 이송되도록 하는 역할을 수행한다. 이를 위하여, 상기 본체(110)는 파우치 셀(E-PC)의 하부에 위치하여 파우치 셀(E-PC)을 지지함과 동시에; 파우치 셀의 이송을 위하여 컨베이어벨트 및 상기 컨베이어벨트를 회전시키는 구동롤러 등을 포함하는 이송부(미도시)와 체결되어 상부에 지지된 파우치 셀을 이송하는 구조를 가질 수 있다. 상기 본체(110)는 파우치 셀(E-PC)의 하부에서 상기 셀을 지지하고, 이송부와 체결되는 형태라면 특별히 제한되지 않고 적용될 수 있다.
아울러, 상기 수직 가이드(120)는 상기 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 파우치 셀(E-PC)이 수납되어 지지될 수 있다. 여기서, 상기 수직 가이드(120)는 파우치 셀(E-PC)을 지지할 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 파우치 셀(E-PC)의 수납 시 파우치 셀의 표면에 밀접되되 파우치 셀 내부에 주입된 전해액이 외부로 누출되지 않도록 파우치 셀 표면을 가압하지 않는 정도로 이격된 형태를 가질 수 있다. 아울러, 상기 수직 바(vertical bar)는 파우치 셀(E-PC)의 이송 시 전지의 흔들림을 저감시키기 위하여 복수의 쌍, 구체적으로는 2쌍 이상, 보다 구체적으로는 2쌍 내지 5쌍; 또는 2쌍 내지 4쌍이 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 파우치 셀(E-PC)의 양면 중앙에 배치될 수 있다.
또한, 상기 수직 가이드(120)는 이송 시 파우치 셀(E-PC)이 수직으로 세워지도록 지지하는 한편, 지지된 파우치 셀(E-PC) 내부에 주액된 전해액(E)의 유체 운동을 저감시키기 위한 구성, 구체적으로, 그리퍼(130)와 가압부(140)가 연결된 구조를 갖는다.
상기 그리퍼(130)는 이송 시 전해액이 주액된 파우치 셀(E-PC) 자체의 흔들림을 최소화할 수 있도록 파우치 셀의 표면을 고정시키는 역할을 수행한다. 이때, 상기 그리퍼(130)는 하단부가 수직 가이드(120)의 하부와 연결되어 파우치 셀(E-PC)의 삽입 시 삽입된 파우치 셀(E-PC)의 중량에 의해 작동하게 된다. 이를 위하여, 도 3에 나타낸 바와 같이 수직 가이드(120)는 삽입된 파우치 셀(E-PC)과 그리퍼(130)가 접촉될 수 있도록 하부 관통홀(121)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 그리퍼(130)는 수직 가이드(120) 기준 사선 방향으로 상기 하부 관통홀(121)에 삽입되는 제1 프레임(130a)과; 수직 가이드(120)와 수평이 되도록 수직 가이드(120) 외측에서 제1 프레임(130a)과 절곡되도록 연결되고, 제1 프레임과 연결된 단부의 타단부에서 가압부(140)와 연결되는 제2 프레임(130b)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 프레임(130a)은 수직 가이드(120) 하부에 마련된 하부 관통홀(121)에 수직 가이드(120) 기준 사선 방향으로 삽입되어 수직 가이드(120)의 내측으로 단부가 소정의 길이만큼 돌출될 수 있다. 이렇게 돌출된 단부, 즉 돌출부(131)는 수직 가이드(120) 내측에 삽입되는 파우치 셀(E-PC)의 중량에 의해 승강 운동을 수행할 수 있으며, 이에 따라 그리퍼(130) 상단부의 좌우 운동을 통해 파우치 셀(E-PC)을 고정시킬 수 있다.
하나의 예로서, 상기 돌출부(131)는 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이 파우치 셀(E-PC)이 그립핑부(100)에 삽입되는 경우 파우치 셀(E-PC)의 하단 또는 하부가 접촉될 수 있으며, 접촉된 파우치 셀(E-PC)의 중량에 의하여 눌려 하강 운동을 수행할 수 있다. 상기 돌출부(131)의 하강 운동은 돌출부가 마련된 제1 프레임(130a)의 타단부, 즉 제2 프레임(130b)과의 연결부의 상승 운동을 유도하며, 이러한 상승 운동은 수직 가이드(120) 내측으로 제2 프레임(130b)의 좌우 운동을 유도하여 파우치 셀(E-PC)의 표면을 가압 및/또는 고정할 수 있다.
이와 반대로, 상기 돌출부(131)는 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이 파우치 셀(E-PC)이 그립핑부(100)에서 제거되는 경우 하단 또는 하부에 가해지던 파우치 셀(E-PC)의 중량이 사라지면서 상승 운동을 수행할 수 있다. 이러한 돌출부(131)의 상승 운동은 돌출부가 마련된 제1 프레임(130a)의 타단부, 즉 2 프레임(130b)과의 연결부의 하강 운동을 유도하며, 이러한 하강 운동은 수직 가이드(120) 외측으로 제2 프레임(130b)의 좌우 운동을 유도하여 파우치 셀(E-PC)의 표면에 가해지는 압력 및/또는 고정을 제거할 수 있다.
한편, 상기 돌출부(131)는 접촉된 파우치 셀(E-PC)의 표면 손상을 방지하기 위하여 단부가 파우치 셀(E-PC)의 삽입 방향을 따라 테이퍼진 형태를 가지면서 둥글게 라운딩 처리될 수 있으며, 경우에 따라서는 에폭시, 실리콘, 스티렌계 고무, 부타디엔계 고무, 폴리우레탄, 연질 PVC 및 폴리프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 수지로 코팅된 구조를 가질 수 있다. 상기 수지들은 탄성력을 가져 돌출부와 파우치 셀(E-PC)의 접촉 시 표면 손상을 최소화할 수 있다.
나아가, 상기 가압부(140)는 그리퍼(130)의 제2 프레임(130b) 상단부에 마련되어 상기 제2 프레임(130b)의 좌우 운동에 따라 파우치 셀(E-PC)의 표면을 가압할 수 있으며, 이에 따라 파우치 셀(E-PC) 내부에 존재하는 전해액의 유체 운동을 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
이를 위하여, 상기 가압부(140)는 수직 가이드의 내측에 위치하여 파우치 셀(E-PC) 표면을 가압하여 고정하고 셀 내부의 전해액(E)의 유체 운동을 제어하는 가압 가이드(142); 및 그리퍼 상단부, 구체적으로는 제2 프레임(130b)의 상단부와 상기 가압 가이드(142) 사이에 배치되는 탄성부재(141)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 수직 가이드(120)는 수직 가이드(120)의 외측에 위치하는 그리퍼(130)와 수직 가이드(120)의 내측에 위치하는 가압 가이드(142)를 결합하기 위하여 상부 관통홀(122)을 포함하고, 상기 가압 가이드(142)는 상기 관통홀(122)에 삽입된 연결부를 통해 그리퍼(130)의 상단부, 구체적으로는 제2 프레임(130b)의 상단부와 결합될 수 있으며, 상기 연결부는 탄성부재(141)가 도입된 형태를 가질 수 있다. 상기 탄성부재(141)는 그리퍼(130)와 가압 가이드(142) 사이에 배치된 연결부에 마련되어 그리퍼(130)에 구비된 제2 프레임(130b)의 좌우 운동 시 가압 가이드(142)로 압력이 직접적으로 가해져 삽입된 파우치 셀(E-PC)의 손상을 방지하는 한편 가해진 압력으로 인한 탄성력을 가압 가이드(142)에 가함으로써 파우치 셀(E-PC)을 견고하게 고정할 수 있다.
또한, 상기 가압 가이드(142)는 제2 프레임(130b)의 좌우 운동에 따라 그리퍼(130)가 파우치 셀(E-PC) 표면을 고정할 때 파우치 셀(E-PC)의 표면을 가압하는 동작을 수행한다.
이러한 가압 동작은 가압 가이드(142)가 맞닿는 영역에서의 파우치와 파우치 내부의 전극 조립체(S)의 간격을 최소화할 수 있으며, 이를 통해 파우치 셀(E-PC)의 이동 시 파우치 내부에서 전극 조립체(S)에 함침되지 않은 잔류 전해액(E)이 슬로싱(sloshing) 등의 유체 운동을 유도하는 것을 억제할 수 있다.
여기서, 상기 가압 가이드(142)는 그립핑부(100)의 본체(110)와 수평하게 배치되고 탄성부재(141)를 포함하는 연결부와 결합되는 제1 가이드바(142a)와 상기 제1 가이드바(142a)로부터 하향으로 연장된 1개 이상의 제2 가이드바(142b)를 포함할 수 있다.
상기 제1 가이드바(142a)는 파우치 셀(E-PC) 내부에 존재하는 전해액(E)의 수직 방향으로의 움직임을 제어하는 역할을 수행할 수 있으며, 파우치 셀(E-PC)이 이송되지 않을 때의 전해액 높이와 동등하거나 높은 높이에 위치할 수 있다. 이를 통해, 상기 제1 가이드바(142a)는 이송 시 파우치 셀(E-PC) 내부의 전해액(E)의 넘침을 방지하는 한편, 이송 시 노출되는 전극 조립체(S)의 측면부 손상을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 제1 가이드바(142a)는 중심부에 그리퍼의 제2 프레임(130b)과 연결되는 탄성부재(141)가 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 가이드바(142b)는 탄성부재(141)를 통해 가해지는 힘이 가이드바 전체에 균등하게 분배될 수 있으므로, 파우치 셀(E-PC)의 표면 손상없이 전해액(E)의 유체 운동을 용이하게 제어할 수 있다.
아울러, 상기 제2 가이드바(142b)는 제1 가이드바(142a)의 하향으로 연장되어 가압 가이드(142)의 가압 시 파우치 셀(E-PC) 내부에 존재하는 전해액(E)의 수평 방향으로의 움직임을 제어하는 배리어 역할을 수행할 수 있다. 이때, 상기 제2 가이드바(142b)는 제1 가이드바(142a)에서 1개 이상이 연장된 형태를 가질 수 있으며, 구체적으로는 1개 내지 5개; 1개 내지 3개; 또는 2개 내지 4개가 연장된 형태를 가질 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 가압 가이드(242)는 도 4의 (a) 내지 (c)에 나타낸 바와 같이 제1 가이드바(142a)에서 1개 내지 3개의 제2 가이드바(142b)가 하향으로 연장되어 T자형, n자형, m자형 등의 형상을 가질 수 있다.
나아가, 상기 가압 가이드는 본체 상에 2쌍 이상의 수직 가이드가 존재하는 경우 각각의 수직 가이드에 구비된 그리퍼에 연결될 수 있으며, 이때 연결된 가압 가이드는 인접한 가압 가이드와 결합된 형태를 가질 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 가압 가이드(242)는 본체 상에 2쌍의 수직 가이드가 존재하는 경우 탄성부재(241)를 통하여 각 수직 가이드에 구비된 그리퍼에 개별적으로 연결될 수 있으며, 연결된 가압 가이드(242)는 도 4의 (d)에 나타낸 바와 같이 인접한 가압 가이드(242)와 결합된 형태를 가질 수 있다.
이 경우, 상기 가압 가이드(242)는 파우치 셀(E-PC)에 주액된 전해액(E)의 유체 운동, 특히 전극 조립체(S) 가장자리에서 발생되는 전해액(E)의 유체 운동을 보다 효과적으로 제어할 수 있으므로, 전극 조립체(S)에 포함된 분리막의 접힘 및 손상을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 가압 가이드(142)는 파우치 셀(E-PC)과 맞닿는 가압면에 탄성력을 갖는 소재를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 가압 가이드(142)는 파우치 셀(E-PC)의 표면 손상을 최소화하기 위하여 표면과 맞닿는 가압면에 탄성력을 갖는 소재로 구성되는 시트, 패드, 또는 필름 등이 마련될 수 있다. 상기 소재로는 탄성력을 갖는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 구체적으로 에폭시 수지, 실리콘, 스티렌계 고무, 부타디엔계 고무, 폴리우레탄, 연질 PVC 및 폴리프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
한편, 상기 탄성부재(141)는 그리퍼(130)의 제2 프레임(130b)과 가압 가이드(142) 사이, 보다 구체적으로는 제2 프레임(130b)과 가압 가이드(142) 사이에 위치하는 연결부에 도입되어, 수직 가이드(120) 내측에 삽입된 파우치 셀(E-PC)의 중량에 의한 제2 프레임(130b)의 좌우 이동 시 탄성력을 부여함으로써 가압 가이드(142)가 파우치 셀(E-PC)의 표면을 보다 견고하게 고정하게 함과 동시에 과도한 압력으로 인해 파우치 셀(E-PC)의 표면 손상을 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 탄성부재(141)는 도 3에 나타낸 바와 같이 한 쌍의 수직 가이드(120) 사이에 파우치 셀(E-PC)이 삽입되면 파우치 셀(E-PC)의 중량에 의해 제1 프레임(130a)의 돌출부(131)가 하강하게 되고, 이에 따라 제2 프레임(130b)의 상단부가 좌우 운동을 통해 수직 가이드(120)의 내측 방향으로 움직이게 된다. 이때, 제2 프레임(130b)의 상단부와 가압 가이드(142) 사이에 위치하는 탄성부재(141)는 수축을 통하여 삽입된 파우치 셀(E-PC)을 보다 견고하게 고정할 수 있다.
또한, 상기 탄성부재(141)는 제2 프레임(130b)과 가압 가이드(142) 사이에서 수축과 팽창을 통해 탄성력을 부여할 수 있는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 구체적으로는 스프링, 탄성 발포체, 탄성 구조체 등을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이송 장치는 상술된 구성을 가짐으로써 파우치 셀 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.
파우치 셀의 이동방법
또한, 본 발명은 일실시예에서,
상술된 본 발명에 따른 이송 장치를 이용하는 파우치 셀의 이동방법을 제공한다.
구체적으로, 상기 파우치 셀의 이동방법은 전해액 주입 전, 전지 파우치에 전극 조립체가 삽입된 파우치 셀을 본 발명에 따른 이송 장치에 장착하고, 파우치 셀이 장착된 이송 장치를 작동시켜 전해액 주입 공정 및 파우치 셀 실링 공정을 위한 이동을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 파우치 셀의 이동방법은 본 발명의 이송 장치를 이용하여 이동 시 발생되는 파우치 셀 내 전해액의 슬로싱(sloshing) 현상을 규제할 수 있으므로, 전해액이 주입된 미실링 파우치 셀의 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 파우치 셀을 준비하고, 준비된 파우치 셀을 이송 장치에 장착하였다. 그 후, 파우치 셀이 장착된 이송 장치를 이용하여 전해액 주입장치로 파우치 셀을 이동시키고, 파우치 셀 내에 전해액을 주입하였다. 그런 다음, 이송 장치를 이용하여 미실링 상태의 파우치 셀을 파우치 실링기까지 이동시키고, 이동된 파우치 셀로부터 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 파우치 셀의 이동에 사용된 이송 장치로는 표 1에 나타낸 바와 같이, 도 1 또는 도 2의 구조를 갖는 그립핑부를 구비하는 것을 사용하였으며 도 2의 구조를 갖는 그립핑부를 구비하는 경우 가압 가이드의 형태는 도 4에 나타낸 형태로 조절되었다.
| 그립핑부 구조 | 가압 가이드 구조 | 발생률 | |||
| 구조 | 제1 가이드 바 위치 | 분리막 접힘 | 전해액 손실 | ||
| 비교예 1 | 도 1의 구조 | 미포함 | - | 9±0.5% | 3±0.5% |
| 실시예 1 | 도 2의 구조 | 도 4의 (a) | 전해액 경계면 하부 | 6±0.5% | 1.2±0.5% |
| 실시예 2 | 도 2의 구조 | 도 4의 (a) | 전해액 경계면 | 4±0.5% | 0.5±0.5% |
| 실시예 3 | 도 2의 구조 | 도 4의 (a) | 전해액 경계면 상부 | 4±0.5% | 0.5±0.5% |
| 실시예 4 | 도 2의 구조 | 도 4의 (c) | 전해액 경계면 상부 | 2±0.5% | 0±0.5% |
| 실시예 5 | 도 2의 구조 | 도 4의 (d) | 전해액 경계면 상부 | 1±0.5% | 0±0.5% |
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 이송 장치는 전해액이 주입된 미실링 파우치 셀의 전해액 슬로싱(sloshing) 등의 유체 운동이 저감되어 분리막의 접힘 현상이나 전해액의 손실 등이 개선되는 것을 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 이송 장치
100: 그립핑부
10, 110: 본체 20, 120: 수직 가이드
121: 하부 관통홀 122: 상부 관통홀
130: 그리퍼 130a: 제1 프레임
130b: 제2 프레임 131: 돌출부
140 및 240: 가압부 141, 241: 탄성부재
142, 242: 가압 가이드 242a: 제1 가이드바
242b: 제2 가이드바
E-PC: 전해액이 주입된 미실링 파우치 셀
SD: 파우치 셀의 이동방향/이송 장치의 이동방향
E: 전해액
S: 전극 조립체
10, 110: 본체 20, 120: 수직 가이드
121: 하부 관통홀 122: 상부 관통홀
130: 그리퍼 130a: 제1 프레임
130b: 제2 프레임 131: 돌출부
140 및 240: 가압부 141, 241: 탄성부재
142, 242: 가압 가이드 242a: 제1 가이드바
242b: 제2 가이드바
E-PC: 전해액이 주입된 미실링 파우치 셀
SD: 파우치 셀의 이동방향/이송 장치의 이동방향
E: 전해액
S: 전극 조립체
Claims (10)
- 전해액이 주입된 미실링 파우치 셀을 이송하기 위한 장치로서,
파우치 셀의 이송을 위한 이송부, 및 상기 이송부와 결합되고 파우치 셀을 고정하는 그립핑부를 포함하며,
상기 그립핑부는,
파우치 셀이 탑재되는 본체;
상기 본체 상면에 서로 평행하게 한 쌍으로 수직 배치되어 파우치 셀의 양면을 지지하는 수직 가이드;
상기 수직 가이드의 하부에, 하단부가 연결되어 한 쌍의 수직 가이드 사이에 삽입되는 파우치 셀의 중량에 의해 작동하는 그리퍼; 및
상기 그리퍼의 상단부에 연결되어 파우치 셀의 표면을 가압하는 가압부를 포함하는 이차전지용 이송장치.
- 제1항에 있어서,
가압부는,
수직 가이드의 내측에 위치하여 파우치 셀의 표면을 가압함으로써 전해액의 유체 운동을 제어하는 가압 가이드; 및
그리퍼 상단부와 상기 가압 가이드 사이에 배치되는 탄성부재를 포함하는 이차전지용 이송장치.
- 제2항에 있어서,
수직 가이드는 상부 관통홀을 포함하고,
가압 가이드는 상기 상부 관통홀에 삽입된 연결부를 통해 그리퍼의 상단부와 결합되는 이차전지용 이송장치.
- 제2항에 있어서,
가압 가이드는,
그립핑부의 본체와 수평하게 배치되고 연결부와 결합되는 제1 가이드바; 및
상기 제1 가이드바로부터 하향으로 연장된 1개 이상의 제2 가이드바를 포함하는 이차전지용 이송장치.
- 제4항에 있어서,
제1 가이드바는 파우치 셀 내부에 주액된 전해액의 높이와 동등하거나 높게 위치하는 이차전지용 이송장치.
- 제2항에 있어서,
가압 가이드는 파우치 셀과 맞닿는 가압면에 에폭시 수지, 실리콘, 스티렌계 고무, 부타디엔계 고무, 폴리우레탄, 연질 PVC 및 폴리프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 소재를 포함하는 이차전지용 이송장치.
- 제1항에 있어서,
수직 가이드는 하부 관통홀을 포함하는 이차전지용 이송장치.
- 제7항에 있어서,
그리퍼는,
수직 가이드 기준 사선 방향으로 수직 가이드의 하부 관통홀에 삽입되어 수직 가이드의 내측으로 돌출되는 돌출부를 포함하는 제1 프레임; 및
수직 가이드와 수평이 되도록 돌출부가 있는 상기 제1 프레임의 타단부에 절곡되도록 연결되고, 제1 프레임과 연결된 단부의 타단부에서 파우치 셀의 상부 표면을 가압하는 가압부와 연결되는 제2 프레임을 포함하는 이차전지용 이송장치.
- 제8항에 있어서,
돌출부는 파우치 셀과 접촉하도록 배치되고, 파우치 셀과의 접촉 또는 비접촉 시 가해지는 파우치 셀의 중량 변화에 따라 제1 프레임의 승강 운동을 구현하는 이차전지용 이송장치.
- 제8항에 있어서,
돌출부는 에폭시, 실리콘, 스티렌계 고무, 부타디엔계 고무, 폴리우레탄, 연질 PVC 및 폴리프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 수지로 코팅된 구조를 갖는 이차전지용 이송장치.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination |