WO2019146925A1 - 배터리 셀의 전극 이송 장치 - Google Patents

배터리 셀의 전극 이송 장치 Download PDF

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WO2019146925A1
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electrode
gripper
battery cell
transfer device
pair
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이상균
최백범
구자훈
김민욱
김진곤
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주식회사 엘지화학
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    • B65H2701/19—Specific article or web

Definitions

  • the present invention relates to an electrode transfer device for a battery cell.
  • Secondary batteries having high electrical characteristics such as high energy density and high ease of application according to the product group can be applied not only to portable devices but also to electric vehicles (EVs) or hybrid electric vehicles (HEVs) driven by electric driving sources It is universally applied.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • Such a secondary battery is not only a primary advantage that the use of fossil fuel can be drastically reduced, but also produces no by-products resulting from the use of energy, and thus is attracting attention as a new energy source for enhancing environmental friendliness and energy efficiency.
  • Types of secondary batteries widely used today include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel metal hydride batteries, and nickel-zinc batteries.
  • the operating voltage of such a unitary secondary battery cell that is, the unit battery cell is about 2.5V to 4.6V. Therefore, when a higher output voltage is required, a plurality of battery cells may be connected in series to form a battery pack. In addition, a plurality of battery cells may be connected in parallel according to a charge / discharge capacity required for the battery pack to form a battery pack. Therefore, the number of battery cells included in the battery pack can be variously set according to the required output voltage or the charge / discharge capacity.
  • a battery module including at least one battery cell is first configured, and other components are added using the at least one battery module, Is generally used.
  • the battery cells constituting the battery module or the battery pack are generally provided as a pouch type secondary battery having an advantage that they can be easily stacked.
  • lithium metal Li metal
  • scratches on the surface of the electrode have a problem that they act as factors that can affect the safety of the electrode.
  • an object of the present invention to provide an electrode transfer device for a battery cell that can prevent scratches on the surface of an electrode during the transfer of the electrode of the battery cell.
  • an electrode transfer device for a battery cell comprising: a transfer device main body for transferring at least one electrode of the battery cell; And an electrode gripper which is provided on the transfer device body so as to be able to move upward and downward and which catches at least one electrode of the battery cell and has an end rounded to contact with the at least one electrode. Thereby providing an electrode transfer device for the cell.
  • the electrode grippers may be provided in a pair, and the pair of electrode grippers may be lifted and lowered from the upper and lower sides of the at least one electrode to catch the at least one electrode.
  • the electrode gripper includes: a gripper body connected to the transfer device body so as to be able to move up and down; And at least one gripper handle protruding from the gripper body, wherein the at least one gripper handle contacts the rim of the at least one electrode and may be formed to be round.
  • the gripper handles are provided in a pair, and the pair of gripper handles are spaced apart from each other by a predetermined distance, and can be contacted with both ends of the edge of the at least one electrode.
  • the end that is in contact with the at least one electrode may be DLC coated.
  • the at least one electrode may be a lithium metal electrode, and the battery cell may be a secondary battery.
  • an electrode transfer device for a battery cell that can prevent scratches on the electrode surface during electrode transfer of the battery cell.
  • FIG. 1 is a view for explaining an electrode transfer device of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the electrode transfer device of the battery cell of FIG.
  • FIG. 3 is a view for explaining an electrode gripper of the electrode transfer device of the battery cell of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a view for explaining an electrode gripper according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a side view of an electrode transfer device of the battery cell of FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrode transfer device of the battery cell of FIG. 1
  • Fig. 8 is a view for explaining an electrode gripper of a transfer device.
  • the electrode transfer device 10 for transferring at least one electrode E of the battery cell may include a transfer device body 100 and an electrode gripper 200.
  • the battery cell may be a secondary battery, and the at least one electrode E may include a lithium metal electrode as a cathode material.
  • the transfer apparatus main body 100 is for transferring at least one electrode E of the battery cell, and may include various components such as a motor for transfer, a transfer arm, and the like.
  • the electrode gripper 200 is provided in the transfer device body 100 so as to be able to move up and down and catch at least one electrode E of the battery cell for transferring the electrode E.
  • the end of the electrode gripper 200 contacting the at least one electrode E may be rounded and the end of the electrode gripper 200 contacting the at least one electrode E may be coated with a diamond like coating .
  • the electrode grippers 200 may be provided as a pair.
  • the pair of electrode grippers 200 can be gripped on the at least one electrode E while rising and falling at the upper and lower sides of the at least one electrode E, respectively.
  • the electrode gripper 200 may include a gripper body 210 and a gripper handle 250.
  • the gripper body 210 may be connected to the conveying apparatus main body 100 so as to be movable up and down.
  • the gripper handle 250 may protrude from the gripper body 210.
  • the surface of the gripper handle 250 may be coated with a particulate coating material, and in the case of this embodiment, it may be DLC coated.
  • the gripper handles 250 may be provided as a pair.
  • the pair of gripper handles 250 may be in contact with the rim of the at least one electrode E when the electrode gripper 200 catches the at least one electrode E.
  • the pair of gripper handles 250 are spaced apart from each other by a predetermined distance, and can be contacted with both ends of the edge of the at least one electrode E between the lead connecting portions L of the at least one electrode E have.
  • the portions of the pair of gripper handles 250 that contact both edges of the at least one electrode E may be rounded.
  • the diameter d of each gripper handle 250 may be 20 mm and the radius r of the rounded portion may be 10 mm.
  • a gripper handle 250 which contacts the at least one electrode E is rounded and DLC coated , Stress applied to the at least one electrode (E) is reduced, and damage to the surface of the electrode (E) due to friction can be minimized.
  • the electrode transfer device 10 can prevent the surface of the electrode (E) from being damaged or scratches during the transfer of the electrode (E) of the battery cell. Accordingly, in the present embodiment, the problem of the safety of the electrode E due to breakage or scratch of the electrode E can be prevented.
  • FIG. 4 is a view for explaining an electrode gripper according to another embodiment of the present invention.
  • the electrode gripper 300 according to the present embodiment is similar to the electrode gripper 200 of the previous embodiment, the same or similar portions will not be described in duplicate and the differences will be mainly described below.
  • the electrode gripper 300 may include a gripper body 310 and a gripper handle 350.
  • the gripper body 310 is substantially the same as or similar to the gripper body 210 of the previous embodiment, the overlapping description will be omitted.
  • the gripper handles 350 are provided in a pair, and the ends of the gripper handles 350 can be bent toward each other.
  • the gripper handle 350 may contact both ends of the at least one electrode E at both ends of the edge of the at least one electrode E (see FIG. 1).
  • the gripper handle 350 contacts the at least one electrode E
  • the gripping of the electrode 300 may be more stable since the electrode 300 is disposed outside the frame at both ends of the edge of the at least one electrode E.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 이송 장치는, 배터리 셀의 적어도 하나의 전극을 이송하기 위한 이송 장치 본체 및 이송 장치 본체에 승하강 가능하게 구비되고, 배터리 셀의 적어도 하나의 전극을 붙잡으며, 적어도 하나의 전극과 접촉되는 단부가 라운드지게 형성되는 전극 그립퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 셀의 전극 이송 장치
본 발명은 배터리 셀의 전극 이송 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 01월 24일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2018-0008847호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.6V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 여기서, 배터리 모듈이나 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들은 일반적으로 용이하게 상호 적층할 수 있는 이점을 갖는 파우치형 이차 전지로 구비된다.
이러한 종래 이차 전지는, 최근 들어, 전극의 음극 재료로서, 리튬 메탈(Li metal)을 직접적으로 사용하는 추세가 증가하고 있다. 그러나, 이러한 리튬 메탈의 경우, 상대적으로 무른 특성으로 인해 조립 공정 상의 전극의 이송 등을 위한 전극 이송 장치의 그립핑 작업에서 전극 표면에 스크래치 발생 위험이 큰 문제가 있다. 나아가 이러한 전극 표면의 스크래치는 전극의 안전성에도 영향을 미칠 수 있는 인자로 작용하는 문제가 있다.
그러므로, 배터리 셀의 전극 이송 중 전극 표면의 스크래치 발생을 방지할 수 있는 배터리 셀의 전극 이송 장치를 제공할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리 셀의 전극 이송 중 전극 표면의 스크래치 발생을 방지할 수 있는 배터리 셀의 전극 이송 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 셀의 전극 이송 장치로서, 상기 배터리 셀의 적어도 하나의 전극을 이송하기 위한 이송 장치 본체; 및 상기 이송 장치 본체에 승하강 가능하게 구비되고, 상기 배터리 셀의 적어도 하나의 전극을 붙잡으며, 상기 적어도 하나의 전극과 접촉되는 단부가 라운드지게 형성되는 전극 그립퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 이송 장치를 제공한다.
상기 전극 그립퍼는, 한 쌍으로 구비되며, 상기 한 쌍의 전극 그립퍼는, 상기 적어도 하나의 전극의 상하측에서 각각 승하강되면서 상기 적어도 하나의 전극을 붙잡을 수 있다.
상기 전극 그립퍼는, 상기 이송 장치 본체로부터 승하강 가능하게 연결되는 그립퍼 바디; 및 상기 그립퍼 바디로부터 돌출되는 적어도 하나의 그립퍼 핸들;을 포함하며, 상기 적어도 하나의 그립퍼 핸들은, 상기 적어도 하나의 전극의 테두리에 접촉되며, 라운드지게 형성될 수 있다.
상기 그립퍼 핸들은, 한 쌍으로 구비되며, 상기 한 쌍의 그립퍼 핸들은, 상호 소정 거리 이격되며, 상기 적어도 하나의 전극의 테두리 양단에 접촉될 수 있다.
상기 적어도 하나의 전극과 접촉되는 단부는, DLC 코팅될 수 있다.
상기 적어도 하나의 전극은, 리튬 메탈 전극이며, 상기 배터리 셀은, 이차 전지일 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀의 전극 이송 중 전극 표면의 스크래치 발생을 방지할 수 있는 배터리 셀의 전극 이송 장치를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 이송 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 셀의 전극 이송 장치의 측면도이다.
도 3은 도 1의 배터리 셀의 전극 이송 장치의 전극 그립퍼를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 그립퍼를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 이송 장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 셀의 전극 이송 장치의 측면도이며, 도 3은 도 1의 배터리 셀의 전극 이송 장치의 전극 그립퍼를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 셀의 적어도 하나의 전극(E)을 이송하기 위한 전극 이송 장치(10)는, 이송 장치 본체(100) 및 전극 그립퍼(200)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 배터리 셀은 이차 전지일 수 있으며, 상기 적어도 하나의 전극(E)은 음극 재료로서, 리튬 메탈 전극을 포함할 수 있다.
상기 이송 장치 본체(100)는, 상기 배터리 셀의 적어도 하나의 전극(E)을 이송하기 위한 것으로서, 이송을 위한 모터, 이송 암 등을 각종 구성품 등을 포함할 수 있다.
상기 전극 그립퍼(200)는, 상기 이송 장치 본체(100)에 승하강 가능하게 구비되고, 상기 전극(E)의 이송을 위해 상기 배터리 셀의 적어도 하나의 전극(E)을 붙잡을 수 있다. 이러한 상기 전극 그립퍼(200)는, 상기 적어도 하나의 전극(E)과 접촉되는 단부가 라운드지게 형성될 수 있으며, 상기 적어도 하나의 전극(E)과 접촉되는 단부는 DLC(Diamond Like Coating) 코팅될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 상기 전극 그립퍼(200)에 대해 보다 자세히 살펴 본다.
상기 전극 그립퍼(200)는, 한 쌍으로 구비될 수 있다.
상기 한 쌍의 전극 그립퍼(200)는, 상기 적어도 하나의 전극(E)의 상하측에서 각각 승하강되면서 상기 적어도 하나의 전극(E)을 붙잡을 수 있다.
상기 전극 그립퍼(200)는, 그립퍼 바디(210) 및 그립퍼 핸들(250)을 포함할 수 있다.
상기 그립퍼 바디(210)는, 상기 이송 장치 본체(100)로부터 승하강 가능하게 연결될 수 있다.
상기 그립퍼 핸들(250)은, 상기 그립퍼 바디(210)로부터 돌출되게 구비될 수 있다. 상기 그립퍼 핸들(250)의 표면은 미립 코팅 재료로 코팅될 수 있으며, 본 실시예의 경우, DLC 코팅될 수 있다.
이러한 상기 그립퍼 핸들(250)은 한 쌍으로 구비될 수 있다.
상기 한 쌍의 그립퍼 핸들(250)은, 상기 전극 그립퍼(200)가 상기 적어도 하나의 전극(E)을 붙잡을 때, 상기 적어도 하나의 전극(E)의 테두리에 접촉될 수 있다.
구체적으로, 상기 한 쌍의 그립퍼 핸들(250)은 상호 소정 거리 이격되며, 상기 적어도 하나의 전극(E)의 리드 연결부(L) 사이에서 상기 적어도 하나의 전극(E)의 테두리 양단에 접촉될 수 있다. 여기서, 상기 한 쌍의 그립퍼 핸들(250)의 상기 적어도 하나의 전극(E)의 테두리 양단에 접촉되는 부분은 라운드지게 형성될 수 있다. 각각의 그립퍼 핸들(250)의 직경(d)은 20mm일 수 있으며, 라운드진 부분의 반경(r)은 10mm일 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 전극 그립퍼(200)가 상기 적어도 하나의 전극(E)을 붙잡을 때, 상기 적어도 하나의 전극(E)에 접촉되는 그립퍼 핸들(250)이 라운드지게 형성됨과 아울러 DLC 코팅되기에, 상기 적어도 하나의 전극(E)에 걸리는 응력이 줄어들며, 마찰에 의한 전극(E) 표면의 데미지가 최소화될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 상기 전극 이송 장치(10)는, 상기 배터리 셀의 전극(E) 이송 중 전극(E) 표면의 파손이나 스크래치 발생을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 전극(E)의 파손이나 스크래치 등에 따른 상기 전극(E)의 안전성 저하 문제를 막을 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 그립퍼를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 전극 그립퍼(300)는 앞선 실시예의 전극 그립퍼(200)와 유사하므로, 동일하거나 또는 유사한 부분에 대해서는 중복 설명하지 않고, 이하, 차이점을 중심으로 설명한다.
도 4를 참조하면, 상기 전극 그립퍼(300)는, 그립퍼 바디(310) 및 그립퍼 핸들(350)을 포함할 수 있다.
상기 그립퍼 바디(310)는, 앞선 실시예의 그립퍼 바디(210)와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 그립퍼 핸들(350)은 한 쌍으로 구비되며, 각각의 단부가 서로를 향해 절곡 형성될 수 있다. 이러한 상기 그립퍼 핸들(350)은 상기 적어도 하나의 전극(E, 도 1 참조)의 테두리 양단 바깥쪽에서 상기 적어도 하나의 전극(E)의 테두리 양단에 접촉될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 전극 그립퍼(300)의 경우, 상기 전극 그립퍼(300)가 상기 적어도 하나의 전극(E)을 붙잡을 때, 상기 그립퍼 핸들(350)이 상기 적어도 하나의 전극(E)의 테두리 양단 바깥쪽에서 상기 적어도 하나의 전극(E)의 테두리 양단을 감싸는 형태로 배치되기에, 상기 전극(300)의 그립핑이 보다 더 안정적일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (6)

  1. 배터리 셀의 전극 이송 장치에 있어서,
    상기 배터리 셀의 적어도 하나의 전극을 이송하기 위한 이송 장치 본체; 및
    상기 이송 장치 본체에 승하강 가능하게 구비되고, 상기 배터리 셀의 적어도 하나의 전극을 붙잡으며, 상기 적어도 하나의 전극과 접촉되는 단부가 라운드지게 형성되는 전극 그립퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 이송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 그립퍼는,
    한 쌍으로 구비되며,
    상기 한 쌍의 전극 그립퍼는,
    상기 적어도 하나의 전극의 상하측에서 각각 승하강되면서 상기 적어도 하나의 전극을 붙잡는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 이송 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극 그립퍼는,
    상기 이송 장치 본체로부터 승하강 가능하게 연결되는 그립퍼 바디; 및
    상기 그립퍼 바디로부터 돌출되는 적어도 하나의 그립퍼 핸들;을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 그립퍼 핸들은,
    상기 적어도 하나의 전극의 테두리에 접촉되며, 라운드지게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 이송 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 그립퍼 핸들은,
    한 쌍으로 구비되며,
    상기 한 쌍의 그립퍼 핸들은,
    상호 소정 거리 이격되며, 상기 적어도 하나의 전극의 테두리 양단에 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 이송 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전극과 접촉되는 단부는,
    DLC 코팅되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 이송 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전극은,
    리튬 메탈 전극이며,
    상기 배터리 셀은,
    이차 전지인 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 전극 이송 장치.
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