KR20240097162A - 가스 분석 장치 - Google Patents

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KR20240097162A
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gas
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KR1020220178977A
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박광연
최낙희
황동국
김경민
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0062—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the measuring method or the display, e.g. intermittent measurement or digital display
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass

Abstract

본 발명은 가스 분석 장치에 관한 것으로, 자동화된 시스템으로 전지에서 발생하는 가스를 발화 상태에 발생하는 것과 누출에 인해 발생하는 것으로 분류하여 포집 및 분석 가능한 가스 분석 장치를 제공하기 위한 것이다.

Description

가스 분석 장치{APPARATUS FOR ANALYZING GAS}
본 발명은 가스 분석 장치에 관한 것으로, 자동화된 시스템으로 전지에서 발생하는 가스를 발화 상태에 발생하는 것과 누출에 인해 발생하는 것으로 분류하여 포집 및 분석 가능한 가스 분석 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 방전과 역방향인 충전 과정을 통하여 반복 사용이 가능한 전지이며, 그 종류로는 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬-금속 전지, 리튬-이온(Li-ion) 전지 및 리튬-이온 폴리머 전지(Li-ion Polymer Battery) 등이 있다. 이러한 이차전지 중 높은 에너지밀도와 전압을 가지고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.
리튬 이차전지 내부에서 반응에 따라 수소, 산소, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, CnH2n-2(n=2~5), CnH2n(n=2~5), CnH2n+2(n=1~5)인 탄화수소 및 기타 유기가스종 등의 다양한 종류의 가스가 이차전지 발생가스로서 발생할 수 있다.
또한, 리튬 이차전지는 거듭된 충방전 진행에 따라 전해질 분해에 의한 다량의 이차전지 발생가스가 발생하면서 퇴화되며, 이 양상은 전지의 설계 및 사용 형태에 따라 다르게 나타난다. 따라서 이차전지 발생가스를 분석하여 전지의 퇴화 메커니즘을 유추하는 것이 전지의 개발과정에서 필수적으로 수행되어야 한다.
따라서, 이차전지 발생가스를 정확하게 분석하는 것이 매우 중요하다. 구체적으로, 이차전지 발생가스의 조성 및 함량에 대한 정보는 전지소재의 개발, 전지제조공정 최적화, 전지 불량 원인의 파악 등에 있어 유용하게 이용된다. 이를 위해서는 이차전지 발생가스를 분석하는 기술 개발이 중요하다.
이차전지 발생가스는 이차전지의 상태에 따라서 발생하는 조성, 양 등이 달라질 수 있고, 이차전지의 정확한 분석을 위해서는 이차전지에 부여되는 상황에 따라서 이차전지 발생가스를 구분하여 포집할 필요가 있다.
구체적으로, 발화 및 폭발 시에 이차전지 발생가스와 이차전지 케이스 내부의 이차전지 발생가스의 양이 점차적으로 증가하여 케이스 외부로 누출되는 경우는 다른 조성의 가스가 발생할 수 있기 때문에 이를 구분하여 포집하는 것이 바람직할 수 있다.
예를 들어, 종래에는 폭발 시의 가스를 포집하기 위해서는 발화시점까지 분석자가 대기한 상태에서, 발화가 시작되면 이차전지가 수용된 챔버와 가스를 포집하기 위한 포집 용기 간의 유로의 흐름을 수동으로 조작하였다.
하지만, 발화 시점을 예측하는 것은 어려움이 있고, 그 시점을 예측하더라도 불확실성이 크기 때문에, 가스 포집을 위한 진공, 확산 및 포집 단계를 위한 조작에서 휴먼 에러가 발생할 가능성이 높았다.
따라서, 이차전지 전지의 상태를 파악하고, 이를 근거로 가스 포집을 구분하여 수행하기 위한 자동화된 시스템이 필요하다.
본 발명은 가스 분석 장치에 관한 것으로, 자동화된 시스템으로 전지에서 발생하는 가스를 발화 상태에 발생하는 것과 누출에 인해 발생하는 것으로 분류하여 포집 및 분석 가능한 가스 분석 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 가스 분석 장치는,
내부에 분석 대상 전지가 수용되는 가스 확산 공간이 마련되는 가스 확산 챔버;
상기 가스 확산 공간의 압력을 측정하는 압력 센서;
상기 가스 확산 공간에서의 가스 발생을 감지하는 가스 센서;
상기 가스 확산 공간의 가스를 포집하는 제1 가스 포집부;
상기 가스 확산 공간의 가스를 포집하는 제2 가스 포집부;
상기 제1 가스 포집부 또는 상기 제2 가스 포집부로부터 가스를 전달받아 분석하는 가스 분석부;
상기 가스 확산 챔버와 상기 제1 가스 포집부를 연결하는 제1 유로를 개폐하는 제1 개폐 밸브;
상기 가스 확산 챔버와 상기 제2 가스 포집부를 연결하는 제2 유로를 계폐하는 제2 개폐 밸브;
상기 제1 개폐 밸브 및 제2 개폐 밸브의 개폐작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 압력 센서의 압력 측정 값 또는 상기 가스 센서의 가스 측정 값을 입력받는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 분석 장치는 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 연결하는 제3 유로에 연결되는 진공 펌프부를 더 포함하고, 상기 제1 유로와 상기 제3 유로가 연결되는 지점은 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제1 가스 포집부 사이이며, 상기 제2 유로와 상기 제3 유로가 연결되는 지점은 상기 제2 개폐 밸브와 상기 제2 가스 포집부 사이인 것일 수 있다.
본 발명의 가스 분석 장치의 상기 제3 유로에는, 상기 제1 유로와 상기 제3 유로가 연결되는 지점과 상기 진공 펌프부 사이의 위치에 제1 진공 펌프 개폐 밸브가 마련되고, 상기 제2 유로와 상기 제3 유로가 연결되는 지점과 상기 진공 펌프부 사이의 위치에 제2 진공 펌프 개폐 밸브가 마련되는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 분석 장치의 상기 제어부는 상기 압력 측정 값 또는 상기 가스 측정 값을 근거로 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브 중 하나만을 개방시키는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 분석 장치의 상기 제어부는, 상기 압력 측정 값이 설정 압력 값 이상이면 상기 제어부는 상기 제1 개폐 밸브를 개방시키고, 상기 가스 측정 값이 설정 가스 값 이상이면 상기 제어부는 상기 제2 개폐 밸브를 개방시키는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 분석 장치에서 상기 제1 개폐 밸브는 볼 밸브이고, 상기 제2 개폐 밸브는 전자 밸브인 것일 수 있다.
본 발명의 가스 분석 장치에서 상기 가스 확산 챔버에는, 상기 분석 대상 전지의 온도는 측정하는 온도 센서와, 상기 분석 대상 전지의 전압을 측정하기 위한 전압 측정 단자가 구비되는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 분석 장치에서, 상기 온도 센서로 측정된 온도 측정 값 및 상기 전압 측정 단자로 측정된 전압 측정 값은 상기 제어부로 입력되는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 분석 장치에서, 상기 압력 측정 값, 상기 가스 측정 값, 상기 온도 측정 값 및 상기 전압 측정 값은 일정 주기로 상기 제어부에 입력되고, 상기 제어부는 상기 일정 주기마다 획득된 상기 압력 측정 값, 상기 가스 측정 값, 상기 온도 측정 값 및 상기 전압 측정 값을 각 주기마다 서로 매칭하여 기록하는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 분석 장치에서, 상기 제1 가스 포집부는 복수로 마련되고, 상기 제2 가스 포집부는 복수로 마련되며, 상기 복수의 제1 가스 포집부 각각은 가스가 저장되는 제1 가스 저장 용기와, 상기 제1 가스 저장 용기로의 가스 유입을 차단 또는 개방하는 제1 가스 포집 개폐 밸브를 포함하고, 상기 복수의 제2 가스 포집부 각각은 가스가 저장되는 제2 가스 저장 용기와, 상기 제2 가스 저장 용기로의 가스 유입을 차단 또는 개방하는 제2 가스 포집 개폐 밸브를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 분석 장치에서 상기 제어부는, 시간 값, 상기 압력 측정 값, 상기 가스 측정 값, 상기 온도 측정 값 및 상기 전압 측정 값 중 적어도 하나 이상의 값을 기준으로 상기 복수의 제1 가스 포집 개폐 밸브 또는 상기 복수의 제2 가스 포집 개폐 밸브를 순차적으로 개방하는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 분석 장치는 자동화된 시스템으로 이차전지에서 발생하는 가스를 발화 상태에 발생하는 것과 누출에 인해 발생하는 것으로 분류하여 포집 및 분석 가능하기 때문에, 분석자의 안전 확보와 분석 효율을 향상시킬 수 있다.
더하여, 본 발명의 가스 분석 장치는 가스 포집 및 분석에 있어서, 휴먼 에러를 최소화할 수 있으며, 가스 포집 및 분석에 대한 과정 및 결과에 데이터를 일원화하여 수집 및 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 가스 분석 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 가스 분석 장치의 다른 실시 양태를 나타내는 블록도이다.
도 3은 제어부의 UI 화면을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
본 발명의 설명에 있어서, 유의하여야 할 점은 용어 "중심", "상", "하" "좌", "우", "수직", "수평", "내측", "외측", “일면”, “타면” 등이 지시한 방위 또는 위치 관계는 도면에서 나타낸 방위 또는 위치 관계, 또는 평소에 본 발명 제품을 사용할 시 배치하는 방위 또는 위치관계에 기초한 것이고, 본 발명의 설명과 간략한 설명을 위한 것일 뿐, 표시된 장치 또는 소자가 반드시 특정된 방위를 가지고 특정된 방위로 구성되거나 조작되어야 하는 것을 제시 또는 암시하는 것이 아니므로 본 발명을 제한하는 것으로 이해해서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 가스 분석 장치를 나타내는 블록도이다. 도 2는 본 발명의 가스 분석 장치의 다른 실시 양태를 나타내는 블록도이다. 도 3은 제어부(400)의 UI 화면을 나타내는 도면이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 가스 분석 장치에 대해서 상세히 설명한다.
본 발명의 가스 분석 장치는 분석 대상 전지에서 발생하는 가스를 자동화된 시스템으로 포집한 후 가스 분석부(200)에 전달하는 것으로, 이차전지 발생 가스의 포집 및 분석 시에 분석 효율, 정확도 및 재현성을 향상시키고, 수동 조작에 의한 휴먼 에러 최소화가 가능한 것일 수 있다.
더 구체적으로, 본 발명의 가스 분석 장치는 전지에서 발생된 가스 상황별로 구분하여 포집 및 분석함으로써, 전지가 적용되는 다양한 환경을 모사한 분석을 가능하게 하는 것일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 가스 분석 장치는 전지 케이스의 누출 인해 전지로부터 밴팅된 가스와, 전지 폭발 등으로 발생한 가스를 자동으로 인지하고, 이를 구분하여 포집 및 분석 가능한 것일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가스 분석 장치는,
내부에 분석 대상 전지가 수용되는 가스 확산 공간이 마련되는 가스 확산 챔버(100);
상기 가스 확산 공간의 압력을 측정하는 압력 센서(101);
상기 가스 확산 공간에서의 가스 발생을 감지하는 가스 센서(102);
상기 가스 확산 공간의 가스를 포집하는 제1 가스 포집부(310);
상기 가스 확산 공간의 가스를 포집하는 제2 가스 포집부(320);
상기 제1 가스 포집부(310) 또는 상기 제2 가스 포집부(320)로부터 가스를 전달받아 분석하는 가스 분석부(200);
상기 가스 확산 챔버(100)와 상기 제1 가스 포집부(310)를 연결하는 제1 유로(910)를 개폐하는 제1 개폐 밸브(911);
상기 가스 확산 챔버(100)와 상기 제2 가스 포집부(320)를 연결하는 제2 유로(920)를 계폐하는 제2 개폐 밸브(921);
상기 제1 개폐 밸브(911) 및 제2 개폐 밸브(921)의 개폐작동을 제어하는 제어부(400)를 포함하고,
상기 제어부(400)는 상기 압력 센서(101)의 압력 측정 값 또는 상기 가스 센서(102)의 가스 측정 값을 입력받는 것일 수 있다.
가스 분석부(200)는 제1 가스 포집부(310) 및 제2 가스 포집부(320) 중 하나로부터 가스를 분석하는 것일 수 있다. 가스 분석부(200)는 예를 들어, GC/MS 장치일 수 있다. 가스 분석부(200)에는 분석부 개폐 밸브(210)가 마련되고, 분석부 개폐 밸브(210)는 가스 분석부(200)에 연결되는 제1 유로(910) 및 제2 유로(920)를 동시에 개방 또는 폐쇄 가능한 것일 수 있다.
가스 확산 챔버(100)는 내부에 전지가 수용되는 밀폐 공간으로서 가스 확산 공간이 마련되는 것일 수 있다. 가스 확산 챔버(100)는 압력 센서(101)와 가스 센서(102)가 구비되고, 압력 센서(101)와 가스 센서(102)는 각각 가스 확산 공간의 압력 측정 및 가스 발생 감지할 수 있다.
압력 센서(101)는 압력 게이지일 수 있다. 압력 센서(101)는 가스 확산 챔버(100)에 직접 설치될 수도 있고, 가스 확산 공간과 연결되는 배관 또는 매니폴드를 통해 간접적으로 설치될 수 있다.
가스 센서(102)는 가스 확산 공간에서의 가스 발생 여부를 확인하기 위해 마련되는 것일 수 있다. 가스 센서(102)는 전지에서 발생하는 가스 성분인 수소, 산소, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, CnH2n-2(n=2~5), CnH2n(n=2~5), CnH2n+2(n=1~5)인 탄화수소 또는 기타 유기가스종 등의 발생여부를 감지 가능한 것일 수 있다. 가스 센서(102)는 약 수십에서 수백 ppb의 가스 발생 여부를 감지할 수 있는 것으로, 예를 들어 환경복합센서일 수 있다.
가스 확산 챔버(100)는 강성 소재의 밀폐 형 챔버일 수 있다. 가스 확산 챔버(100)는 방폭 설계된 것일 수 있다. 예를 들어, 가스 확산 챔버(100)는 일단부가 개방되는 원통형 몸통부와, 몸통부의 상기 일단부를 덮어 밀폐 공간으로서 가스 확산 공간을 몸통부의 내부에 형성하는 도어부를 포함하는 것일 수 있다. 도어부의 내측 면에는 분석 대상 전지를 거치하는 거치 플레이트가 결합될 수 있다.
가스 확산 챔버(100)에는 분석 대상 전지에 분석 조건을 부여하기 위한 다양한 장치들이 연결될 수 있다. 예를 들어, 가스 확산 챔버(100)에는 히터, 충방전 모듈, 내외부 단락 평가 모듈 등이 구비될 수 있다.
가스 확산 챔버(100)에는 확산 챔버 개폐 밸브(110)가 마련되고, 확산 챔버 개폐 밸브(110)는 가스 확산 챔버(100)에 연결되는 제1 유로(910) 및 제2 유로(920)를 동시에 개방 또는 폐쇄 가능한 것일 수 있다.
제1 유로(910) 및 제2 유로(920), 그리고 후술되는 제3 유로(930)는 유체가 흐르는 배관, 튜브 등일 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가스 분석 장치는 가스 확산 챔버(100)의 가스 확산 공간에서 누출 또는 폭발이 발생하면 가스를 가스 발생 상태에 따라 제1 유로(910) 및 제2 유로(920) 중 하나를 선택하여 가스를 전달할 수 있다. 따라서, 제1 유로(910) 및 제2 유로(920)는 함께 가스 확산 챔버(100)에 연결될 수 있다. 제1 유로(910) 및 제2 유로(920) 각각에는 제1 압력 게이지(912) 및 제2 압력 게이지(922)가 각각 마련되어 제1 유로(910) 및 제2 유로(920)의 이상을 감지할 수 있다.
본 발명의 가스 분석 장치는 상기 제1 유로(910)와 상기 제2 유로(920)를 연결하는 제3 유로(930)에 연결되는 진공 펌프부(500)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 가스 분석 장치는 가스 포집 및 가스 분석 과정에서 가스 확산 챔버(100), 가스 분석부(200), 제1 가스 포집부(310) 및 제2 가스 포집부(320)에 진공 형성이 필요하다. 따라서, 진공 펌프부(500)는 가스 확산 챔버(100), 가스 분석부(200), 제1 가스 포집부(310) 및 제2 가스 포집부(320) 중 적어도 하나 이상에 진공을 형성하기 위해 마련되는 것일 수 있다. 예를 들어, 진공 펌프부(500)는 다이어프램 펌프일 수 있다.
제3 유로(930)는 양단부가 각각 제1 유로(910) 및 제2 유로(920)가 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 유로(910)와 상기 제3 유로(930)가 연결되는 지점은 상기 제1 개폐 밸브(911)와 상기 제1 가스 포집부(310) 사이이며, 상기 제2 유로(920)와 상기 제3 유로(930)가 연결되는 지점은 상기 제2 개폐 밸브(921)와 상기 제2 가스 포집부(320) 사이인 것일 수 있다.
따라서, 본 발명의 가스 분석 장치는 제1 개폐 밸브(911) 및 제2 개폐 밸브(921) 폐쇄한 후, 가스 확산 챔버(100)에 대해서 독립적으로 제1 가스 포집부(310) 및 제2 가스 포집부(320)에 별도로 진공 형성이 가능한 것일 수 있다.
상기 제3 유로(930)에는, 상기 제1 유로(910)와 상기 제3 유로(930)가 연결되는 지점과 상기 진공 펌프부(500) 사이의 위치에 제1 진공 펌프 개폐 밸브(931)가 마련되고, 상기 제2 유로(920)와 상기 제3 유로(930)가 연결되는 지점과 상기 진공 펌프부(500) 사이의 위치에 제2 진공 펌프 개폐 밸브(932)가 마련되는 것일 수 있다. 제1 진공 펌프 개폐 밸브(931) 및 제2 진공 펌프 개폐 밸브(932)를 선택적으로 개방함으로써, 제1 유로(910) 및 제2 유로(920) 중 하나를 선택적으로 진공 펌프부(500)와 연결할 수 있고, 제1 가스 포집부(310)와 제2 가스 포집부(320) 중 하나를 선택하여 진공을 형성할 수 있다.
제어부(400)는 연산 장치를 포함하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 제어부(400)는 PC일 수 있다. 제어부(400)는 입력 장치 및 디스플레이 장치 등이 더 구비되어, 분석자는 제어부(400)를 조작함으로써, 가스 포집 및 분석을 자동화된 시스템으로 수행할 수 있다. 상술되는 압력 측정 값 및 가스 측정 값을 비롯하여 후술되는 온도 센서 값, 충방전 측정 값은 제어부(400)에 기록 및 관리될 수 있다.
제어부(400)는 압력 측정 값, 가스 측정 값, 온도 센서 값 및 충방전 측정 중 적어도 하나 이상을 근거로, 제1 개폐 밸브(911), 제2 개폐 밸브(921), 제1 진공 펌프 개폐 밸브(931), 제2 진공 펌프 개폐 밸브(932), 확산 챔버 개폐 밸브(110) 및 분석부 개폐 밸브(210) 등을 제어 가능한 것일 수 있다.
상기 제어부(400)는 상기 압력 측정 값 또는 상기 가스 측정 값을 근거로 상기 제1 개폐 밸브(911) 및 상기 제2 개폐 밸브(921) 중 하나만을 개방시키는 것일 수 있다.
상기 제어부(400)는, 상기 압력 측정 값이 설정 압력 값 이상이면 상기 제어부(400)는 상기 제1 개폐 밸브(911)를 개방시키고, 상기 가스 측정 값이 설정 가스 값 이상이면 상기 제어부(400)는 상기 제2 개폐 밸브(921)를 개방시키는 것이 수 있다. 본 발명의 가스 분석 장치에서, 제1 가스 포집부(310)는 분석 대상 전지의 폭발 시에 발생하는 가스를 포집하기 위한 것이고, 제2 가스 포집부(320)는 전지 케이스의 누출로 인한 벤팅 가스를 포집하기 위한 것일 수 있다. 따라서, 상기 압력 측정 값이 설정 압력 값 이상이면 상기 제어부(400)는 상기 제1 개폐 밸브(911)를 개방시키고, 상기 가스 측정 값이 설정 가스 값 이상이면 상기 제어부(400)는 상기 제2 개폐 밸브(921)를 개방시키는 것이 수 있다.
상기 제1 개폐 밸브(911)는 볼 밸브이고, 상기 제2 개폐 밸브(921)는 전자 밸브인 것일 수 있다. 제1 개폐 밸브(911)는 고압의 상황에서도 작동 시 문제가 없는 볼 밸브로 마련되고, 제2 개폐 밸브(921)는 정밀 제어가 가능한 전자 밸브로 마련되는 것일 수 있다.
상술한 바와 같이, 온도 측정 값 및 충방전 측정 값을 획득하기 위해서, 상기 가스 확산 챔버(100)에는, 상기 분석 대상 전지의 온도는 측정하는 온도 센서와, 상기 분석 대상 전지의 전압을 측정하기 위한 전압 측정 단자가 구비되는 것일 수 있다. 온도 센서 및 전압 측정 단자는 피드스루를 통해 가스 확산 챔버(100)의 벽을 관통하여 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 온도 센서로 측정된 온도 측정 값 및 상기 전압 측정 단자로 측정된 전압 측정 값은 상기 제어부(400)로 입력되는 것일 수 있다.
제어부(400)에는 타이머가 마련될 수 있다. 타이머를 이용하여, 상기 압력 측정 값, 상기 가스 측정 값, 상기 온도 측정 값 및 상기 전압 측정 값은 일정 주기로 상기 제어부(400)에 입력될 수 있다.
상기 제어부(400)는 상기 일정 주기마다 획득된 상기 압력 측정 값, 상기 가스 측정 값, 상기 온도 측정 값 및 상기 전압 측정 값을 각 주기마다 서로 매칭하여 기록하는 것일 수 있다. 즉, 제어부(400)는 다종의 데이터를 서로 매칭하고, 일원화하여 관리할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 가스 포집부(310)는 복수로 마련되고, 상기 제2 가스 포집부(320)는 복수로 마련될 수 있다. 이때, 상기 복수의 제1 가스 포집부(310) 각각은 가스가 저장되는 제1 가스 저장 용기(311)와, 상기 제1 가스 저장 용기(311)로의 가스 유입을 차단 또는 개방하는 제1 가스 포집 개폐 밸브(312)를 포함하고, 상기 복수의 제2 가스 포집부(320) 각각은 가스가 저장되는 제2 가스 저장 용기(321)와, 상기 제2 가스 저장 용기(321)로의 가스 유입을 차단 또는 개방하는 제2 가스 포집 개폐 밸브(322)를 포함하는 것일 수 있다.
상기 제어부(400)는, 시간 값, 상기 압력 측정 값, 상기 가스 측정 값, 상기 온도 측정 값 및 상기 전압 측정 값 중 적어도 하나 이상의 값을 기준으로 상기 복수의 제1 가스 포집 개폐 밸브(312) 또는 상기 복수의 제2 가스 포집 개폐 밸브(322)를 순차적으로 개방하는 것일 수 있다.
예를 들어, 시간 값, 상기 압력 측정 값, 상기 가스 측정 값, 상기 온도 측정 값 및 상기 전압 측정 값 중 하나를 가스 포집 기준 변수로 지정하고, 가스 포집 기준 변수의 구간 별 값을 설정한 다음, 가스 포집 기준 변수의 구간 별로 복수의 제1 가스 포집부 또는 복수의 제2 가스 포집부 각각에 순차적으로 가스 포집을 수행할 수 있다.
다른 예를 들어, 시간 값, 상기 압력 측정 값, 상기 가스 측정 값, 상기 온도 측정 값 및 상기 전압 측정 값 중 하나를 가스 포집 기준 변수로 지정하고, 가스 포집 기준 변수에서 각기 다른 복수의 값을 지정하고, 각각의 지정 값에서 복수의 제1 가스 포집부 또는 복수의 제2 가스 포집부 각각에 순차적으로 가스 포집을 수행할 수 있다.
도 3에 나타난 바와 같이, 분석자는 제어부(400)에 발화 가스와 벤티 가스를 구분하여 수집 조건을 입력하여, 가스 포집할 수 있다.
예를 들어 도 3에 따르면, 가스 확산 공간의 압력이 1 Bar 이상이 되면, 20초 대기 후에 20초 동안 제1 가스 포집부(310) 중 하나에 가스를 포집하고, 다른 제1 가스 포집부(310)들에 순차적으로 590초 간격으로 10초식 가스 포집한다. 이는 전지 폭발로 인한 가스 발생을 1 Bar의 압력을 조건으로 판단하여 수집하는 것일 수 있다. 이때, 제1 개폐 밸브(911)는 개방된 상태이고, 제2 개폐 밸브(921)는 폐쇄된 상태일 수 있다.
다른 예를 들어, 도 3에 따르면, 가스 센서(102)에서 측정되는 가스 측정 값이 200 ppb가되면 10초 대기 후에 30초 동안 제2 가스 포집부(320) 중 하나에 가스를 포집할 수 있다. 제2 개폐 밸브(921)는 개방된 상태이고, 제1 개폐 밸브(911)는 폐쇄된 상태일 수 있다.
제어부(400)를 통해서 펌핑 압력 및 시간을 입력하여, 가스을 포집하기 전에 제1 가스 포집부(310) 또는 제2 가스 포집부(320)에 진공을 형성할 수 있다. 도 3과 같이 입력이 되면, 제1 압력 게이지(912) 또는 제2 압력 게이지(922)의 측정 값이 0.0 Bar가 될 때까지 진공 펌프부(500)을 작동하거나, 진공 펌프부(500)를 10초가 작동시켜 진공을 형성할 수 있다.
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.
100...가스 확산 챔버 101...압력 센서
102...가스 센서 110...확산 챔버 개폐 밸브
200...가스 분석부 210...분석부 개폐 밸브
310...제1 가스 포집부 311...제1 가스 저장 용기
312...제1 가스 포집 개폐 밸브 320...제2 가스 포집부
321...제2 가스 저장 용기 322...제2 가스 포집 개폐 밸브
400...제어부 500...진공 펌프부
910...제1 유로 911...제1 개폐 밸브
912...제1 압력 게이지 920...제2 유로
921...제2 개폐 밸브 922...제2 압력 게이지
930...제3 유로 931...제1 진공 펌프 개폐 밸브
932...제2 진공 펌프 개폐 밸브

Claims (11)

  1. 내부에 분석 대상 전지가 수용되는 가스 확산 공간이 마련되는 가스 확산 챔버;
    상기 가스 확산 공간의 압력을 측정하는 압력 센서;
    상기 가스 확산 공간에서의 가스 발생을 감지하는 가스 센서;
    상기 가스 확산 공간의 가스를 포집하는 제1 가스 포집부;
    상기 가스 확산 공간의 가스를 포집하는 제2 가스 포집부;
    상기 제1 가스 포집부 또는 상기 제2 가스 포집부로부터 가스를 전달받아 분석하는 가스 분석부;
    상기 가스 확산 챔버와 상기 제1 가스 포집부를 연결하는 제1 유로를 개폐하는 제1 개폐 밸브;
    상기 가스 확산 챔버와 상기 제2 가스 포집부를 연결하는 제2 유로를 계폐하는 제2 개폐 밸브;
    상기 제1 개폐 밸브 및 제2 개폐 밸브의 개폐작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 압력 센서의 압력 측정 값 또는 상기 가스 센서의 가스 측정 값을 입력받는 것인 가스 분석 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 연결하는 제3 유로에 연결되는 진공 펌프부를 더 포함하고,
    상기 제1 유로와 상기 제3 유로가 연결되는 지점은 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제1 가스 포집부 사이이며,
    상기 제2 유로와 상기 제3 유로가 연결되는 지점은 상기 제2 개폐 밸브와 상기 제2 가스 포집부 사이인 것인 가스 분석 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3 유로에는,
    상기 제1 유로와 상기 제3 유로가 연결되는 지점과 상기 진공 펌프부 사이의 위치에 제1 진공 펌프 개폐 밸브가 마련되고,
    상기 제2 유로와 상기 제3 유로가 연결되는 지점과 상기 진공 펌프부 사이의 위치에 제2 진공 펌프 개폐 밸브가 마련되는 것인 가스 분석 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 압력 측정 값 또는 상기 가스 측정 값을 근거로 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브 중 하나만을 개방시키는 것인 가스 분석 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 압력 측정 값이 설정 압력 값 이상이면 상기 제어부는 상기 제1 개폐 밸브를 개방시키고,
    상기 가스 측정 값이 설정 가스 값 이상이면 상기 제어부는 상기 제2 개폐 밸브를 개방시키는 것인 가스 분석 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 개폐 밸브는 볼 밸브이고,
    상기 제2 개폐 밸브는 전자 밸브인 것인 가스 분석 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가스 확산 챔버에는,
    상기 분석 대상 전지의 온도는 측정하는 온도 센서와,
    상기 분석 대상 전지의 전압을 측정하기 위한 전압 측정 단자가 구비되는 것인 가스 분석 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 온도 센서로 측정된 온도 측정 값 및 상기 전압 측정 단자로 측정된 전압 측정 값은 상기 제어부로 입력되는 것인 가스 분석 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 압력 측정 값, 상기 가스 측정 값, 상기 온도 측정 값 및 상기 전압 측정 값은 일정 주기로 상기 제어부에 입력되고,
    상기 제어부는 상기 일정 주기마다 획득된 상기 압력 측정 값, 상기 가스 측정 값, 상기 온도 측정 값 및 상기 전압 측정 값을 각 주기마다 서로 매칭하여 기록하는 것인 가스 분석 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 가스 포집부는 복수로 마련되고,
    상기 제2 가스 포집부는 복수로 마련되며,
    상기 복수의 제1 가스 포집부 각각은 가스가 저장되는 제1 가스 저장 용기와, 상기 제1 가스 저장 용기로의 가스 유입을 차단 또는 개방하는 제1 가스 포집 개폐 밸브를 포함하고,
    상기 복수의 제2 가스 포집부 각각은 가스가 저장되는 제2 가스 저장 용기와, 상기 제2 가스 저장 용기로의 가스 유입을 차단 또는 개방하는 제2 가스 포집 개폐 밸브를 포함하는 것인 가스 분석 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 시간 값, 상기 압력 측정 값, 상기 가스 측정 값, 상기 온도 측정 값 및 상기 전압 측정 값 중 적어도 하나 이상의 값을 기준으로 상기 복수의 제1 가스 포집 개폐 밸브 또는 상기 복수의 제2 가스 포집 개폐 밸브를 순차적으로 개방하는 것인 가스 분석 장치.
KR1020220178977A 2022-12-20 가스 분석 장치 KR20240097162A (ko)

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