WO2019013535A1 - 이차전지 시험용 고정장치 - Google Patents

이차전지 시험용 고정장치 Download PDF

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WO2019013535A1
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magnetic force
secondary battery
permanent magnet
force generating
cylindrical permanent
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정범영
김병수
이용민
정일형
김규락
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주식회사 엘지화학
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    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B11/00—Work holders not covered by any preceding group in the subclass, e.g. magnetic work holders, vacuum work holders
    • B25B11/002—Magnetic work holders
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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a fixing apparatus for a secondary battery test.
  • rechargeable secondary batteries can be recharged, and they are being researched and developed recently due to their small size and high capacity.
  • technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing.
  • the secondary battery is classified into a coin type battery, a cylindrical type battery, a square type battery, and a pouch type battery depending on the shape of the battery case.
  • An electrode assembly mounted in a battery case of a secondary battery is a chargeable and dischargeable power generation device having a stacked structure of an electrode and a separation membrane.
  • the electrode assembly includes a jelly-roll type in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode coated with an active material, and a stacked type in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes are sequentially stacked with a separator interposed therebetween And a stack / folding type in which stacked unit cells are wound with a long length separating film.
  • the secondary battery flows while the nail passes through the secondary battery, which makes it difficult to accurately test it.
  • 1 is a plan view showing a measurement part of a secondary battery used in a nail penetration test.
  • One aspect of the invention is to provide a securing apparatus for a secondary battery test capable of preventing the secondary battery from flowing when the secondary battery is tested.
  • a securing apparatus for testing a secondary battery includes: a seating stage on which a test secondary battery is mounted and which is made of a magnetic material; a lid unit comprising a magnetic body covering the secondary battery; Wherein when a magnetic force is transmitted to the seating stage and the lid unit through the magnetic force generating unit, a magnetic force is generated between the lid unit and the seating stage, and the magnetic force is generated between the lid unit and the seating stage
  • the secondary battery may be fixed so as not to flow.
  • the present invention it is possible to fix the secondary battery so as to prevent the secondary battery from flowing during the test of the secondary battery, thereby improving the test reliability.
  • the present invention by securing the secondary battery positioned between the lid unit and the stage through the magnetic force pulling each other by magnetic force through the magnetic force generating unit and the nail penetration test or the like, The flow phenomenon of the nail test can be effectively prevented, and the reliability of the nail test can be enhanced.
  • the secondary battery located between the lid portion and the stage via the mutual pulling magnetic force can be fixed, so that the secondary battery of various shapes and sizes can be easily fixed without damaging the secondary battery.
  • 1 is a plan view showing a measurement part of a secondary battery used in a nail penetration test.
  • FIG. 2 is a front perspective view showing a concept of a fixing apparatus for testing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a magnetic force generating unit in a fixing apparatus for a secondary battery test according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a magnetic force generating unit in a fixing apparatus for a secondary battery test according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a front view showing a state where the magnetic force of the magnetic force generating unit is off in the fixing apparatus for testing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a front view showing the magnetism-on state of the magnetic force generating portion in the fixing device for a secondary battery test according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a fixing apparatus for a secondary battery test according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a magnetic force generating unit in a fixing apparatus for a secondary battery test according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. Furthermore, the present invention can be embodied in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the following description of the present invention, a detailed description of related arts which may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.
  • FIG. 2 is a front perspective view showing a concept of a fixing apparatus for a secondary battery test according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in FIG.
  • the securing apparatus 100 for testing a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a seating stage 110 on which the secondary battery 10 is placed, And a magnetic force generating unit 130 that transmits a magnetic force to the cover 120 and the seating stage 110 and the cover 120 to fix the secondary battery 10 so as not to flow.
  • the securing apparatus 100 for testing a secondary battery according to an embodiment of the present invention may further include a vertically moving means 160 for vertically moving the lid unit 120.
  • a secondary battery 10 to be tested in a secondary battery test fixture 100 includes a battery case 11 having a housing space therein, And an electrode assembly 12 accommodated in the accommodation space.
  • the electrode assembly 12 is a power generation device capable of charging and discharging, and the electrode 12c and the separation membrane 12d can be assembled and alternately stacked.
  • the electrode 12c may be composed of the anode 12a and the cathode 12b.
  • the electrode assembly 12 may have a structure in which the anode 12a / the separation membrane 12d / the cathode 12b are alternately stacked.
  • the separation membrane 12d may be located between the anode 12a and the cathode 12b, the outside of the anode 12a, and the outside of the cathode 12b.
  • the separation membrane 12d may be formed to entirely surround the electrode assembly 12 in which the anode 12a / the separation membrane 12d / the cathode 12b are stacked.
  • the separator 12d is made of an insulating material and electrically insulates between the anode 12a and the cathode 12b.
  • the separation membrane 12d may be formed of, for example, a polyolefin-based resin film such as polyethylene or polypropylene having micropores.
  • the seating surface 110 may be formed in a flat surface such that the test secondary battery 10 can be seated.
  • the seating stage 110 may be formed, for example, in the form of a square block.
  • the seating stage 110 may be made of a magnetic material.
  • the seating stage 110 may be made of a ferromagnetic material made of a metal.
  • the seating stage 110 may include at least one of iron (Fe), nickel (Ni), and cobalt (Co).
  • the cover 120 may be made of a magnetic material covering the secondary battery 10.
  • the cover 120 may be made of a ferromagnetic material made of a metal.
  • the cover 120 may include at least one of iron (Fe), nickel (Ni), and cobalt (Co).
  • the lid portion 120 may be formed in the form of, for example, a rectangular block.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a magnetic force generating unit in a fixing apparatus for a secondary battery test according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating a magnetic force generating unit in the fixing apparatus for a secondary battery test according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a front view showing a state where the magnetic force of the magnetic force generating unit 130 is off in the fixing apparatus 100 for testing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, Is a front view showing a state in which the magnetic force of the magnetic force generating unit 130 is turned on in the fixing apparatus 100 for a secondary battery test according to the second embodiment of the present invention.
  • the magnetic force generating unit 130 may transmit magnetic force to the seating stage 110 and the lid 120.
  • FIG. A magnetic force is generated between the cover 120 and the seating stage 110 to receive a magnetic force from the magnetic force generating unit 130 and a magnetic force is generated between the cover 120 and the seating stage 110, (10) may not be caused to flow.
  • the magnetic force generating part 130 is mounted on the seating stage 110 and the lid part 120 is movable up and down on the other side so that the magnetic force generated by the magnetic force generating part 130 is seated To the stage 110 and the lid 120.
  • the magnetic force generating unit 130 includes a pair of ferromagnetic body blocks 132 and 133, a cylindrical permanent magnet 131 rotatably disposed between the pair of ferromagnetic body blocks 132 and 133, and a pair of ferromagnetic body blocks 132 and 133. [ 132, 133) for rotatably supporting the cylindrical permanent magnet (131).
  • the magnetic force generating unit 130 may further include an adjusting unit 135 at an end of the cylindrical permanent magnet 131.
  • the ferromagnetic body blocks 132 and 133 are made of a pair and can be located on both sides of the nonmagnetic body block 134.
  • the ferromagnetic body blocks 132 and 133 may include at least one of Fe, Ni, and Co.
  • the nonmagnetic body block 134 may include at least one of aluminum (Al), copper (Cu), and gold (Au).
  • the cylindrical permanent magnet 131 may have magnetic poles of N poles and S poles of opposite polarities on both sides in the lateral direction of the rotation axis C, respectively. At this time, as the cylindrical permanent magnet 131 rotates, the magnetism of the magnetic force generating unit 130 can be turned on / off.
  • a mounting hole 136 through which the cylindrical permanent magnet 131 is rotatably mounted can be formed over the nonmagnetic body block 134 and the pair of ferromagnetic body blocks 132 and 133.
  • the mounting hole 136 may be formed in a shape corresponding to the cylindrical permanent magnet 131.
  • the cylindrical permanent magnet 131 is rotated along the inner wall of the mounting hole 136 so that both sides of the cylindrical permanent magnet 131 alternately face the non-magnetic body block 134 and the pair of ferromagnetic body blocks 132 and 133 .
  • the adjustment portion 135 is provided at the end of the cylindrical permanent magnet 131 and may be provided outside the mounting hole 136. At this time, the cylindrical permanent magnet 131 can be rotated in the same direction as the adjusting portion 135 is rotated.
  • the magnetism of the magnetic force generating unit 130 can be easily turned on / off.
  • the cylindrical permanent magnet 131 is rotated by rotating the regulating portion 135, the N-pole and S-pole end portions 131a and 132b of the cylindrical permanent magnet 131 are rotated in the X-
  • the magnetism of the magnetic force generating part 130 can be turned off when the magnetic block 130 is positioned to face the integration block 134.
  • the cylindrical permanent magnet 131 is rotated by rotating the regulating portion 135, the N-pole and S-pole end portions 131a and 132b of the cylindrical permanent magnet 131 are rotated
  • the magnetism of the magnetic force generating part 130 can be turned on when it is positioned to face the pair of ferromagnetic body blocks 132 and 133.
  • the up-and-down moving means 160 can couple the lid 120 to the magnetic force generating unit 130 so as to be movable upward and downward.
  • the up-and-down moving means 160 can couple the lid portion 120 to the magnetic force generating portion 130 so as to be movable upward and downward.
  • the vertical movement unit 160 may include a guide unit 150 fixed to the magnetic force generating unit 130 and a moving block 140 coupled to the guide unit 150.
  • the guide portion 150 may be formed with a guide protrusion 151 protruding therefrom. At this time, the guide protrusion 151 may protrude in a direction in which the moving block 140 is positioned.
  • One side of the moving block 140 is coupled to the guide part 150 so as to be movable up and down, and the lid part 120 can be fixed to the other side.
  • the guide block 141 inserted into the guide protrusion 151 may be formed along the vertical direction. Accordingly, the moving block 140 can be moved up and down under the guidance of the guide protrusion 151.
  • the guide protrusion 151 may include a body portion 151b positioned in the guide hole 141 and an end portion 151a protruding outward from the guide hole 141. [ At this time, the end 151a of the guide protrusion 151 is formed to be larger than the width of the guide hole 141, so that the guide block 150 can prevent the moving block 140 from being detached.
  • the movable block 140 may have a receiving jaw 142 so that the end 151a of the guide protrusion 151 can be received along the edge of the guide hole 141.
  • a step is formed along the edge of the guide hole 141 of the moving block 140, and a receiving portion 143 in which the end portion 151a of the guide protrusion 151 is received can be formed.
  • the width of the receiving portion 143 in which the end portion 151a of the guide protrusion 151 is received may be the same as the width of the end portion 151a of the guide protrusion 151.
  • the width of the guide hole 141 and the width of the body portion 151b of the guide protrusion 151 may be formed to correspond to each other.
  • the securing apparatus 100 for testing a secondary battery has a structure in which the cover 120 and the seating stage 110, which receive magnetic force through the magnetic force generating unit 130, The secondary battery 10 can be fixed. Therefore, when the nail 21 passes through the secondary battery 10 during the nail penetration test, the flow of lifting or the like of the secondary battery 10 can be suppressed, thereby preventing a secondary short. That is, when the nail 21 is passed through the secondary battery 10, it is possible to prevent the secondary battery 10 from being shaken by the impact and generating a secondary shot, thereby significantly reducing the reliability of the test result.
  • a nail penetration test of a secondary battery was performed after securing the secondary battery with a fixing device composed of a seating stage made of a magnetic body, a cover made of a magnetic body covering the secondary battery, and a magnetic force generating portion.
  • the nail penetration test was conducted on the secondary battery, and the results are shown in Table 1. During the nail penetration test, the state of charge was SOC 100% and the penetration speed was 1 m / min.
  • the dependent variable is a fixing device for fixing the secondary battery.
  • Example 1 As shown in Table 1, it is observed that the firing rate is significantly reduced in Example 1 as compared with Comparative Example 1. More specifically, in Example 1, mutual pulling of the lid portion and the seating stage through the magnetic force generating portion is fixed by the magnetic force The firing rate in the nail penetration test of the secondary battery was 43%, and it was found that the firing rate in the nail penetration test was 86%, which was not fixed by a separate device. That is, it can be seen that the secondary ignition occurred during the nail penetration test of the secondary battery without fixing the secondary battery of Comparative Example 1. As a result, the secondary battery test fixture according to the embodiment 1 of the present invention, It can be seen that the reliability of the nail penetration test can be remarkably increased when the nail penetration test of the battery 10 is fixed so that the secondary battery 10 does not flow.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a fixing device for testing a secondary battery according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a magnetic force generating part in a fixing device for a secondary battery test according to another embodiment of the present invention.
  • the securing apparatus 200 for testing a secondary battery includes a seating stage 110 on which the secondary battery 10 is seated, a lid unit 210 covering the secondary battery 10, A magnetic force generating unit 230 for transmitting a magnetic force to the lid unit 120 and a vertical moving unit 160 for movably coupling the lid unit 120 up and down, can do.
  • the securing device 200 for testing a secondary battery according to another embodiment of the present invention may include nonmagnetic bodies 231b and 231c on both sides of the cylindrical permanent magnet 231 of the magnetic force generating unit 230.
  • the fixing device 200 for testing a secondary battery according to another embodiment of the present invention differs from the fixing device 100 for testing a secondary battery according to the above embodiment in that the configuration of the cylindrical permanent magnet 231 is different have. Therefore, the present embodiment will briefly describe the contents overlapping one embodiment, and focus on the differences.
  • the magnetic force generating unit 230 includes a pair of ferromagnetic body blocks 232 and 233, and a pair of ferromagnetic body blocks 232 and 233 Magnetic body block 234 that is disposed between the cylindrical permanent magnet 231 and the pair of ferromagnetic body blocks 232 and 233 and rotatably supports the cylindrical permanent magnet 231.
  • the cylindrical permanent magnet 231 may have magnetic poles of N poles and S poles of opposite polarities on both sides in the lateral direction of the rotation axis C, respectively.
  • the cylindrical permanent magnet 231 is divided into three, for example, and a permanent magnet 231a is provided at the center, and non-magnetic bodies 231b and 231c may be provided at both sides of the permanent magnet 231a.
  • the non-magnetic bodies 231b and 231c located on both sides of the permanent magnet 231a, (232, 233).

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Abstract

본 발명에 따른 이차전지 시험용 고정장치는 시험용 이차전지가 안착되고, 자성체로 이루어진 안착 스테이지와, 상기 이차전지의 덮는 자성체로 이루어진 덮개부 및 상기 안착 스테이지 및 상기 덮개부로 자기력을 전달하는 자기력 발생부를 포함하고, 상기 자기력 발생부를 통해 상기 안착 스테이지 및 상기 덮개부로 자기력이 전달되면, 상기 덮개부와 상기 안착 스테이지 사이에 상호 당기는 자력이 발생되어, 상기 덮개부 및 상기 안착 스테이지 사이에 위치된 상기 이차전지가 유동되지 않도록 고정된다.

Description

이차전지 시험용 고정장치
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2017년07월11일자 한국특허출원 제10-2017-0087843호 및 2018년07월05일자 한국특허출원 제10-2018-0078398호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 이차전지 시험용 고정장치에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.
이러한 파우치형 전지를 포함한 대부분의 이차전지들은 개발 과정에서 전지 테스트 시에 많은 관련 시험들이 행해지고 있다.
일례로, 이차전지의 네일(Nail) 관통 테스트 시, 네일이 이차전지를 관통하는 과정에서 이차전지가 유동되어 정확한 테스트가 어려운 문제가 있다.
도 1은 네일 관통 시험에 사용되는 이차전지의 측정부분을 나타낸 평면도이다.
종래의 이차전지(10)의 관통시험 시, 도 1에 도시된 이차전지(10)의 3번 위치에 네일을 관통시킬 때 7번 위치에서 들림이 발생되는 문제가 있다. 이때, 이차전지(10)의 들림 등의 유동으로 인해 2차 쇼트가 발생되어 이차전지(10)의 관통 시험의 신뢰성이 현저히 저하되는 문제가 있어왔다.
발명의 하나의 관점은 이차 전지의 테스트 시 이차전지가 유동되는 것을 방지할 수 있는 이차전지 시험용 고정장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치는, 시험용 이차전지가 안착되고, 자성체로 이루어진 안착 스테이지와, 상기 이차전지의 덮는 자성체로 이루어진 덮개부 및 상기 안착 스테이지 및 상기 덮개부로 자기력을 전달하는 자기력 발생부를 포함하고, 상기 자기력 발생부를 통해 상기 안착 스테이지 및 상기 덮개부로 자기력이 전달되면, 상기 덮개부와 상기 안착 스테이지 사이에 상호 당기는 자력이 발생되어, 상기 덮개부 및 상기 안착 스테이지 사이에 위치된 상기 이차전지가 유동되지 않도록 고정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 이차전지의 테스트 시 이차전지의 유동을 방지하도록 고정할 수 있어, 테스트 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 자기력 발생부를 통해 자기력을 전달받는 덮개부 및 스테이지의 상호 당기는 자력을 통해 사이에 위치된 이차전지를 고정함으로써, 네일 관통 시험 등에서 네일이 이차전지를 관통 시 발생되던 이차전지의 유동현상을 효과적으로 방지하여, 네일 테스트의 신뢰성을 높일 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 덮개부 및 스테이지의 상호 당기는 자력을 통해 사이에 위치된 이차전지를 고정함으로써, 다양한 형태 및 크기의 이차전지를 손상시키지 않고 용이하게 고정할 수 있다.
도 1은 네일 관통 시험에 사용되는 이차전지의 측정부분을 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치의 개념을 나타낸 정면 사시도이다.
도 3은 도 1에서 A-A'선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치에서 자기력 발생부를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치에서 자기력 발생부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치에서 자기력 발생부의 자성이 오프(off) 상태를 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치에서 자기력 발생부의 자성이 온(on) 상태를 나타낸 정면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치에서 자기력 발생부를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치의 개념을 나타낸 정면 사시도이고, 도 3은 도 1에서 A-A'선을 따라 절개한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치(100)는 이차전지(10)가 안착되는 안착 스테이지(Stage)(110)와, 이차전지(10)를 덮는 덮개부(120) 및 안착 스테이지(110) 및 덮개부(120)로 자기력을 전달하는 자기력 발생부(130)를 포함하여, 이차전지(10)가 유동되지 않도록 고정한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치(100)는 덮개부(120)를 상,하 이동가능하게 결합시키는 상하 이동수단(160)을 더 포함할 수 있다.
이하에서, 도 2 내지 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예인 이차전지 시험용 고정장치에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예인 이차전지 시험용 고정장치(100)에 테스트 되는 이차전지(10)는 예를 들어 내부에 수용공간이 형성된 전지 케이스(11)와 전지 케이스(11)의 수용공간에 수용되는 전극 조립체(12)를 포함할 수 있다.
전극 조립체(12)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극(12c)과 분리막(12d)이 결집되어 교대로 적층된 구조를 형성할 수 있다.
전극(12c)은 양극(12a) 및 음극(12b)으로 구성될 수 있다. 이때, 전극 조립체(12)는 양극(12a)/분리막(12d)/음극(12b)이 교대로 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 여기서, 분리막(12d)은 양극(12a)과 음극(12b) 사이와, 양극(12a)의 외측 및 음극(12b)의 외측에 위치될 수 있다. 이때, 분리막(12d)은 양극(12a)/분리막(12d)/음극(12b)이 적층된 전극 조립체(12)를 전체적으로 감싸며 형성될 수 있다.
분리막(12d)은 절연 재질로 이루어져 양극(12a)과 음극(12b) 사이를 전기적으로 절연한다. 여기서, 분리막(12d)은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 등 폴리올레핀계 수지막으로 형성될 수 있다.
안착 스테이지(110)는 시험용 이차전지(10)가 안착될 수 있도록, 안착면이 평면으로 형성될 수 있다. 이때, 안착 스테이지(110)는 예를 들어 사각 블록(block) 형태로 형성될 수 있다.
또한, 안착 스테이지(110)는 자성체로 이루어질 수 있다. 여기서, 안착 스테이지(110)는 금속재질의 강자성체로 이루어질 수 있다. 이때, 안착 스테이지(110)는 철(Fe), 니켈(Ni) 또는 코발트(Co) 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
덮개부(120)는 이차전지(10)를 덮는 자성체로 이루어질 수 있다. 여기서, 덮개부(120)는 금속재질의 강자성체로 이루어질 수 있다. 이때, 덮개부(120)는 철(Fe), 니켈(Ni) 또는 코발트(Co) 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 덮개부(120)는 예를들어 사각형 블록 형태로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치에서 자기력 발생부를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치에서 자기력 발생부를 나타낸 분해 사시도이다.
또한, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치(100)에서 자기력 발생부(130)의 자성이 오프(off) 상태를 나타낸 정면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치(100)에서 자기력 발생부(130)의 자성이 온(on) 상태를 나타낸 정면도이다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 자기력 발생부(130)는 안착 스테이지(110) 및 덮개부(120)로 자기력을 전달할 수 있다. 이때, 자기력 발생부(130)로부터 자기력을 전달받는 덮개부(120) 및 안착 스테이지(110) 사이에 상호 당기는 자력이 발생되어, 덮개부(120) 및 안착 스테이지(110) 사이에 위치된 이차전지(10)가 유동되지 않도록 고정될 수 있다.
또한, 자기력 발생부(130)는 일측부가 안착 스테이지(110)에 안착되고, 타측부에 덮개부(120)가 상,하 이동가능하게 구비되어, 자기력 발생부(130)에서 발생되는 자기력을 안착 스테이지(110) 및 덮개부(120)로 전달할 수 있다.
아울러, 자기력 발생부(130)는 한 쌍의 강자성체 블록(Block)(132,133)과, 한 쌍의 강자성체 블록(132,133) 사이에 회전가능하게 구비되는 원통형 영구 자석(131) 및 한 쌍의 강자성체 블록(132,133) 사이에 위치되어 원통형 영구 자석(131)을 회전가능하게 지지하는 비자성체 블록(134)을 포함할 수 있다. 또한, 자기력 발생부(130)는 원통형 영구 자석(131)의 단부에 조절부(135)가 더 구비될 수 있다.
강자성체 블록(132,133)은 한 쌍으로 이루어져, 비자성체 블록(134)의 양측에 위치될 수 있다. 강자성체 블록(132,133)은 Fe, Ni 또는 Co 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
비자성체 블록(134)은 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 금(Au) 어느 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
원통형 영구 자석(131)은 회전축(C)의 측면방향으로 양측부가 서로 다른 극성인 N극 및 S극의 자성이 형성될 수 있다. 이때, 원통형 영구 자석(131)이 회전됨에 따라 자기력 발생부(130)의 자성이 온/오프(on/off) 될 수 있다.
한편, 비자성체 블록(134) 및 한 쌍의 강자성체 블록(132,133)에 걸쳐 원통형 영구 자석(131)이 회전가능하게 장착되는 장착홀(136) 이 형성될 수 있다. 여기서, 장착홀(136) 은 원통형 영구 자석(131)에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 이때, 원통형 영구 자석(131)이 장착홀(136) 의 내벽을 따라 회전되어, 원통형 영구 자석(131)의 양측부가 비자성체 블록(134) 및 한 쌍의 강자성체 블록(132,133)과 교대로 마주할 수 있다.
조절부(135)는 원통형 영구 자석(131)의 단부에 구비되고, 장착홀(136) 의 외측에 구비될 수 있다. 이때, 원통형 영구 자석(131)은 조절부(135)가 회전됨에 따라 동회전 될 수 있다.
여기서, 조절부(135)를 회전시켜 원통형 영구 자석(131)이 회전됨에 따라, 자기력 발생부(130)의 자성을 온/오프 시키기 용이할 수 있다.
도 5 및 6을 참고하면, 조절부(135)를 회전시켜 원통형 영구 자석(131)이 회전됨에 따라, 원통형 영구 자석(131)의 N극 및 S극의 끝단부(131a,132b)가 각각 비자성체 블록(134)과 마주보도록 위치되면 자기력 발생부(130)의 자성이 오프(off) 상태가 될 수 있다.
도 5 및 7을 참고하면, 조절부(135)를 회전시켜 원통형 영구 자석(131)이 회전됨에 따라, 원통형 영구 자석(131)의 N극 및 S극의 끝단부(131a,132b)가 각각 한 쌍의 강자성체 블록(132,133)과 마주보도록 위치되면 자기력 발생부(130)의 자성이 온(on) 상태가 될 수 있다.
따라서, 도 2, 도 5 및 도 7을 참고하면, 예를 들어 시험용 이차전지(10)의 네일 관통 시험 시, 네일 관통 장치(20)를 통해 네일(Nail)(21)을 이차전지(10)에 관통 시키기 전, 원통형 영구 자석(131)의 N극 및 S극의 끝단부(131a,132b)가 각각 한 쌍의 강자성체 블록(132,133)과 마주보도록 위치시켜 자기력 발생부(130)의 자성을 온(on) 상태로 만들어 덮개부(120)와 안착 스테이지(110)를 통해 이차전지(10)를 고정할 수 있다. 이때, 덮개부(120)와 안착 스테이지(110)가 상호 당기는 방향으로 자력이 발생되어 이차전지(10)를 고정함으로써, 네일(21)이 이차전지(10)를 관통할 때 이차전지(10)가 유동되지 않고 고정될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 상하 이동수단(160)은 덮개부(120)를 상,하 이동가능하게 자기력 발생부(130)에 결합시킬 수 있다.
또한, 상하 이동수단(160)은 덮개부(120)를 상,하 이동가능하게 자기력 발생부(130)에 결합시킬 수 있다.
또한, 상하 이동수단(160)은 자기력 발생부(130)에 고정된 가이드 부(150) 및 가이드 부(150)에 결합되는 이동 블록(140)을 포함할 수 있다.
가이드 부(150)는 가이드 돌기(151)가 돌출 형성될 수 있다. 이때, 가이드 돌기(151)는 이동 블록(140)이 위치된 방향으로 돌출 형성될 수 있다.
이동 블록(140)은 가이드 부(150)에 일측부가 상하 이동가능하게 결합되고, 타측부에 덮개부(120)가 고정될 수 있다.
또한, 이동 블록(140)은 가이드 돌기(151)에 삽입되는 가이드 홀(141)이 상하 방향을 따라 형성될 수 있다. 이에 따라, 이동 블록(140)은 가이드 돌기(151)의 안내를 받으며 상하 이동될 수 있다.
한편, 가이드 돌기(151)는 가이드 홀(141)에 위치되는 몸체부(151b) 및 가이드 홀(141)의 외측으로 돌출된 단부(151a)를 포함할 수 있다. 이때, 가이드 돌기(151)의 단부(151a)는 가이드 홀(141)의 너비 보다 크게 형성되어 가이드 부(150)에서 이동 블록(140)이 이탈되지 않도록 할 수 있다.
여기서, 이동 블록(140)은 가이드 홀(141)의 가장자리를 따라 가이드 돌기(151)의 단부(151a)가 수용가능하도록 수용턱(142)이 형성될 수 있다. 즉, 이동 블록(140)의 가이드 홀(141)의 가장자리를 따라 단차가 형성되어, 가이드 돌기(151)의 단부(151a)가 수용되는 수용부(143)가 형성될 수 있다. 이때, 가이드 돌기(151)의 단부(151a)가 수용되는 수용부(143)의 폭은 가이드 돌기(151)의 단부(151a)의 폭과 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
그리고, 가이드 홀(141)의 폭과 가이드 돌기(151)의 몸체부(151b)의 폭은 상호 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치(100)는 자기력 발생부(130)를 통해 자기력을 전달받는 덮개부(120)와 안착 스테이지(110)의 상호 당기는 자력을 통해 사이에 위치된 이차전지(10)를 고정할 수 있다. 따라서, 네일 관통 시험 시, 네일(21)이 이차전지(10)를 관통할때 이차전지(10)의 들림 등의 유동이 억제되고, 이로 인해 2차 쇼트(Short)가 방지될 수 있다. 즉, 이차전지(10)에 네일(21)을 관통시키는 시험 시, 이차전지(10)가 충격에 의해 흔들리며 2차 쇼트가 발생되어 테스트 결과에 대한 신뢰성이 현저히 저하되는 문제를 방지할 수 있다.
< 실시예 1 >
자성체로 이루어진 안착 스테이지와, 이차전지의 덮는 자성체로 이루어진 덮개부 및 자기력 발생부로 구성된 고정장치로 이차전지를 고정한 후 이차전지의 네일 관통시험을 진행하였다.
< 비교예 1 >
이차전지를 고정하는 별도의 고정장치가 없는 것을 제외하고 나머지 조건(변수)는 실시예 1과 같다.
< 실험예 >
이차전지에 네일 관통시험을 진행한 결과를 분석하여 표 1에 나타내었다. 네일 관통시험 시 충전상태는 SOC 100%이고, 관통속도는 1m/min이었다. 그리고, 종속변수는 이차전지를 고정하는 고정장치 유/무이다.
발화횟수 (총 시험 횟수) 발화율
실시예 1 3 (7) 43%
비교예 1 6 (7) 86%
표 1에 나타난 바와 같이, 비교예 1에 비해 실시예 1에서 발화율이 현저히 감소된 것이 관찰된다.보다 상세히, 실시예 1에서 자기력 발생부를 통해 덮개부와 안착 스테이지의 상호 당기는 자력에 의해 위치 고정된 이차전지의 네일 관통 시험 시 발화율은 43%이고, 비교예 1의 이차전지를 별도의 장치로 고정하지 않고 네일 관통 시험 시 발화율은 86%로서 현저히 증가된 것을 알 수 있다. 즉, 비교예 1의 이차전지를 고정하지 않고 이차전지의 네일 관통 시험 시 2차 발화가 일어난 것을 알 수 있다.결국, 실시예 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치로 이차전지(10)의 네일 관통 시험 시, 이차전지(10)가 유동되지 않도록 고정되어 네일 관통 시험의 신뢰성을 현저히 높일 수 있음을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치를 나타낸 단면도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치에서 자기력 발생부를 나타낸 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치(200)는 이차전지(10)가 안착되는 안착 스테이지 (110)와, 이차전지(10)를 덮는 덮개부(120) 및 안착 스테이지(110)와, 덮개부(120)로 자기력을 전달하는 자기력 발생부(230) 및 덮개부(120)를 상,하 이동가능하게 결합시키는 상하 이동수단(160)을 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치(200)는 자기력 발생부(230)의 원통형 영구 자석(231)의 양측에 비자성체(231b,231c)를 구비할 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치(200)는 전술한 일 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치(100)와 비교할 때, 원통형 영구 자석(231)의 구성이 상이한 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 시험용 고정장치(200)에서 자기력 발생부(230)는 한 쌍의 강자성체 블록(232,233)과, 한 쌍의 강자성체 블록(232,233) 사이에 회전가능하게 구비되는 원통형 영구 자석(231) 및 한 쌍의 강자성체 블록(232,233) 사이에 위치되어 원통형 영구 자석(231)을 회전가능하게 지지하는 비자성체 블록(234)을 포함할 수 있다.
원통형 영구 자석(231)은 회전축(C)의 측면방향으로 양측부가 서로 다른 극성인 N극 및 S극의 자성이 형성될 수 있다. 여기서, 원통형 영구 자석(231)은 예들어 3분할 되어 중앙부에 영구 자석(231a)이 구비되고, 영구 자석(231a)의 양측에 비자성체(231b,231c)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 영구 자석(231a)의 N,S극이 비자성체(231b,231c)와 마주보는 방향에 위치될 때, 영구 자석(231a)의 양측에 위치된 비자성체(231b,231c)는 강자성체 블록(232,233)과 마주볼 수 있다. 결국, 영구 자석(231a)의 N,S극이 비자성체 블록(134)와 마주보는 자기력 발생부(230)의 자성이 오프(off) 상태에서, 보다 완전한 비자성 상태를 형성시키기 용이할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지 시험용 고정장치는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (15)

  1. 시험용 이차전지가 안착되고, 자성체로 이루어진 안착 스테이지;
    상기 이차전지의 덮는 자성체로 이루어진 덮개부; 및
    상기 안착 스테이지 및 상기 덮개부로 자기력을 전달하는 자기력 발생부를 포함하고,
    상기 자기력 발생부를 통해 상기 안착 스테이지 및 상기 덮개부로 자기력이 전달되면, 상기 덮개부와 상기 안착 스테이지 사이에 상호 당기는 자력이 발생되어, 상기 덮개부 및 상기 안착 스테이지 사이에 위치된 상기 이차전지가 유동되지 않도록 고정되는 이차전지 시험용 고정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기력 발생부는 한 쌍의 강자성체 블록(Block); 및 상기 한 쌍의 강자성체 블록 사이에 회전가능하게 구비되는 원통형 영구 자석을 포함하여,
    상기 원통형 영구 자석이 회전됨에 따라 상기 자기력 발생부의 자성이 온/오프(on/off) 되는 이차전지 시험용 고정장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 한 쌍의 강자성체 블록 사이에 위치되어 상기 원통형 영구 자석을 회전가능하게 지지하는 비자성체 블록을 더 포함하는 이차전지 시험용 고정장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 비자성체 블록 및 상기 한 쌍의 강자성체 블록에 걸쳐 상기 원통형 영구 자석이 회전가능하게 장착되는 장착홀이 형성되어,
    상기 원통형 영구 자석이 회전됨에 따라, 상기 원통형 영구 자석의 양측부가 상기 비자성체 블록 및 상기 한 쌍의 강자성체 블록과 교대로 마주하는 이차전지 시험용 고정장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 원통형 영구 자석은 회전축의 측면방향으로 양측부가 서로 다른 극성인 N극 및 S극의 자성이 형성되는 이차전지 시험용 고정장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 원통형 영구 자석이 회전됨에 따라,
    상기 원통형 영구 자석의 N극 및 S극의 끝단부가 각각 상기 비자성체 블록과 마주보도록 위치되면 상기 자기력 발생부의 자성이 오프(off) 상태가 되고,
    상기 원통형 영구 자석의 N극 및 S극의 끝단부가 각각 상기 한 쌍의 강자성체 블록과 마주보도록 위치되면 상기 자기력 발생부의 자성이 온(on) 상태가 되는 이차전지 시험용 고정장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 강자성체 블록은 Fe, Ni 또는 Co 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 이루어지는 이차전지 시험용 고정장치.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 비자성체 블록은 Al, Cu 또는 Au 어느 하나 이상을 포함하여 이루어지는 이차전지 시험용 고정장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 안착 스테이지 및 상기 덮개부는 금속재질의 강자성체로 이루어지는 이차전지 시험용 고정장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 안착 스테이지 및 상기 덮개부는 Fe, Ni 또는 Co 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 이루어지는 이차전지 시험용 고정장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기력 발생부는 일측부가 상기 안착 스테이지에 안착되고, 타측부에 상기 덮개부가 상,하 이동가능하게 구비되어, 상기 자기력 발생부에서 발생되는 자기력을 상기 안착 스테이지 및 상기 덮개부로 전달하는 이차전지 시험용 고정장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 덮개부를 상,하 이동가능하게 상기 자기력 발생부에 결합시키는 상하 이동수단을 더 포함하고,
    상기 상하 이동수단은 상기 자기력 발생부에 고정된 가이드 부; 및
    상기 가이드 부에 일측부가 상하 이동가능하게 결합되고, 타측부에 상기 덮개부가 고정되는 이동 블록을 포함하는 이차전지 시험용 고정장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 가이드 부는 가이드 돌기가 형성되고,
    상기 이동 블록은 상기 가이드 돌기의 안내를 받으며 상하 이동가능하도록 상기 가이드 돌기가 삽입되는 가이드 홀이 상하방향을 따라 형성되는 이차전지 시험용 고정장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 가이드 부에서 상기 이동 블록이 이탈되지 않도록, 상기 가이드 돌기의 단부는 상기 가이드 홀의 너비 보다 크게 형성되는 이차전지 시험용 고정장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 이동 블록은 상기 가이드 홀의 가장자리를 따라 상기 가이드 돌기의 단부가 수용가능하도록 수용턱이 형성되는 이차전지 시험용 고정장치.
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