WO2021194237A1 - 파우치형 배터리의 충방전 장치 - Google Patents

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WO2021194237A1
WO2021194237A1 PCT/KR2021/003608 KR2021003608W WO2021194237A1 WO 2021194237 A1 WO2021194237 A1 WO 2021194237A1 KR 2021003608 W KR2021003608 W KR 2021003608W WO 2021194237 A1 WO2021194237 A1 WO 2021194237A1
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pouch
charging
discharging
terminal
type battery
Prior art date
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PCT/KR2021/003608
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English (en)
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임종현
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(주)에이프로
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J7/0042—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • H02J7/0045—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction concerning the insertion or the connection of the batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a charging/discharging device for a pouch-type battery, and in particular, by configuring so that charging and discharging of a plurality of pouch-type batteries can be performed simultaneously, the time, effort, and cost required for charging and discharging a plurality of pouch-type batteries It relates to a charging/discharging device for a pouch-type battery that can save money.
  • the pouch-type battery has many advantages such as higher energy density per unit weight and volume, thinner and lighter battery, and lower material cost as an exterior material.
  • a positive electrode plate and a negative electrode plate are prepared, a separator is interposed therebetween, and then laminated to prepare an electrode assembly.
  • a tab is welded to the lead of the electrode assembly manufactured as described above, and is embedded in the pouch.
  • an electrolyte is injected into the pouch to impregnate the electrode assembly with the electrolyte.
  • the edges of the pouch are joined by thermal fusion to seal the pouch.
  • the pouch-type battery assembled as described above has a pressurization activation process (pre-formation process) in which the pouch is activated by pressing in order to evenly spread the electrolyte filled inside the pouch, and aging (pre-formation process) to stabilize the battery. Aging) process and a charging/discharging process (formation process) for activating the battery are performed.
  • the pouch-type battery charging/discharging process is performed by a pouch-type battery charging/discharging device having a gripper for charging and discharging the pouch-type battery.
  • FIG. 1 A charging/discharging device for a pouch-type battery according to a conventional embodiment is shown in FIG. 1 .
  • a plurality of current applying pieces 2 are mounted on one support 1 and one voltage measuring piece 3 is mounted on the center or one side of the support 1 .
  • the current applying pieces 2 are in contact with the electrode lead of the pouch-type battery to conduct current
  • the voltage measuring piece 3 is in contact with the electrode lead of the pouch-type battery to measure the voltage at the time of charging or discharging. plays a role in measuring.
  • the conventional current applying piece (2) could not be installed in a large area because it was mounted avoiding the width (S) of the voltage measuring piece (3) mounted on the support (1).
  • Republic of Korea Patent No. 10-1065392 (hereinafter referred to as "prior art literature”) attaches the electrode piece of the battery between the support and the current applying piece and the voltage measuring piece attached to the support to attach the battery to the battery.
  • a current applying piece is attached to the support without a voltage measuring piece, and a voltage measuring piece is attached to the support separately so that the voltage can be measured, and then the voltage is measured by the attachment means
  • a battery that is made by attaching a piece to a support, and since the contact area is widened by the wider width of the current applying piece, the contact resistance can be reduced, thereby reducing the amount of heat generated during charging and discharging, and at the same time improving the charging and discharging efficiency.
  • a jig for charging and discharging Disclosed is a jig for charging and discharging.
  • the prior art document only describes a structure of a jig for charging and discharging capable of improving charging and discharging efficiency by reducing contact resistance, and a charging and discharging jig capable of performing charging and discharging processes for a plurality of batteries.
  • the charging/discharging device is not disclosed at all.
  • the present invention was devised to solve the problems of the prior art as described above, and by configuring so that charging and discharging of a plurality of pouch-type batteries can be performed simultaneously, the time required for charging and discharging of the plurality of pouch-type batteries;
  • An object of the present invention is to provide a charging/discharging device for a pouch-type battery capable of reducing effort and cost.
  • the constituent means constituting the charging/discharging device of the pouch-type battery according to the present invention proposed to solve the above problems is a tray for mounting a plurality of pouch-type batteries in the charging/discharging device of the pouch-type battery, the tray is mounted on the tray. and a unit charge/discharge unit electrically connected to electrode leads of a plurality of pouch-type batteries to charge/discharge the plurality of pouch-type batteries, wherein the unit charge/discharge unit includes the plurality of pouch-type batteries
  • the plurality of charge/discharge grippers are moved to a gripping position capable of gripping the electrode leads of the corresponding pouch-type batteries, and in this state, the movable gripper block moves the plurality of grippers for charge/discharge. It is characterized by simultaneously operating the clamping or unclamping operations of
  • the gripper movable block is a movable cylinder generating forward or backward power, a pusher that moves forward or backward by the movable cylinder, and a front end of the pusher, and is formed to correspond one-to-one to the plurality of grippers for charging and discharging. It is characterized in that it comprises a plurality of clamping derivatives that enable the corresponding gripper for charging and discharging to perform a clamping or unclamping operation according to the forward or backward movement of the pusher.
  • the unit charging and discharging unit is characterized in that it includes a plurality of sensors for detecting whether an abnormality that may occur in the process of charging and discharging the plurality of pouch-type batteries.
  • the charging/discharging device of the pouch-type battery is configured to include a plurality of unit charging/discharging units, wherein the plurality of unit charging/discharging units are arranged in multiple stages in a vertical direction and in pairs arranged in a horizontal direction, at least It is characterized in that it is arranged in one way.
  • the charging/discharging device for a pouch-type battery having the above problems and solutions, because it is configured to simultaneously charge and discharge a plurality of pouch-type batteries, for charging and discharging a plurality of pouch-type batteries
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a conventional jig for charging and discharging a battery.
  • FIG. 2 is a front view of a charging/discharging device for a pouch-type battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partial perspective view of a charging/discharging device for a pouch-type battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view of a charging/discharging device for a pouch-type battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram of a gripper movable block constituting a charging/discharging device for a pouch-type battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a clamping/unclamping operation of a gripper for charging and discharging constituting a charging/discharging device of a pouch-type battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of a charging/discharging gripper constituting a charging/discharging device for a pouch-type battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a gripper for charging and discharging constituting a charging/discharging device for a pouch-type battery according to an embodiment of the present invention.
  • the charging/discharging device 100 for a pouch-type battery includes a tray 95 for mounting a plurality of pouch-type batteries and a tray 95 mounted on the tray 95 . and a charge/discharge unit (“U”) electrically connected to electrode leads of a plurality of pouch-type batteries to charge and discharge the plurality of pouch-type batteries.
  • U charge/discharge unit
  • the unit charge/discharge unit (“U”) is disposed in a one-to-one correspondence with the plurality of pouch-type batteries, and a plurality of charge/discharge grippers 50 for elastically gripping the electrode leads of the corresponding pouch-type batteries;
  • a gripper movable block 60 in which a plurality of charge/discharge grippers 50 simultaneously clamp or unclamp the electrode leads of the plurality of pouch-type batteries, and a driving force while supporting the gripper movable block 60 in a vertical direction It is configured to include a driving module 80 for horizontally reciprocating the transport block 70 and the transport block 70 to be transported according to the .
  • a plurality of pouch-type batteries are mounted and fixed to the tray 95 so as to correspond one-to-one to the grippers 50 for charging and discharging of the pouch-type batteries.
  • the tray 95 is seated on the tray holder 90 provided in front of the gripper 50 for charging and discharging the plurality of pouch-type batteries.
  • the tray mount 90 is preferably formed so as to be seated by guiding the lower four corners of the tray 95 .
  • the unit charging/discharging unit (“U”) is a device that performs a charging/discharging process for a pouch-type battery, and electrically connects to the electrode lead of the pouch-type battery mounted on the tray 95 to charge/discharge the pouch-type battery. perform the action
  • the plurality of charge/discharge grippers 50 constituting the unit charge/discharge unit (“U”) are clamp-type electrode terminals comprising a current electrode terminal and a voltage electrode terminal for elastically gripping the electrode lead of the pouch-type battery.
  • An assembly (indicated by reference numeral 40 in FIGS. 6 to 8 ) is provided to perform an operation for gripping the electrode lead of the pouch-type battery during charging and discharging of the pouch-type battery.
  • the plurality of charging/discharging grippers 50 are disposed in one-to-one correspondence with the plurality of pouch-type batteries mounted and fixed to the tray 95, and elastically gripping both sides of the electrode leads of the corresponding pouch-type batteries. do.
  • the plurality of grippers 50 for charging and discharging are arranged to be spaced apart from each other at equal intervals in the horizontal direction. A detailed configuration of each gripper 50 for charging and discharging will be described later.
  • the gripper movable block 60 fixedly supports the charge/discharge grippers 50 of the plurality of pouch-type batteries, and the plurality of charge/discharge grippers 50 simultaneously clamp or unlock the electrode leads of the plurality of pouch-type batteries. actuate to clamp. Specifically, the gripper movable block 60 fixedly supports the plurality of charge/discharge grippers 50 through a case forming an exterior, and, as shown in FIG. By applying an external force to each of the grippers 50 for charging and discharging, the electrode leads of the pouch-type battery inserted between the clamp-type electrode terminal assemblies 40 are elastically pressed by the clamp-type electrode terminal assembly 40 . make it possible
  • the transfer block 70 supports the gripper movable block 60 in a vertical direction, and horizontally reciprocates, specifically, forwards or backwards according to the driving of the driving module 80 .
  • the forward or backward movement of the transport block 70 is performed by the driving module 80 . That is, the driving module 80 may drive the transport block 70 to move forward or backward, and as a result, the gripper movable block 60 supported and coupled to the transport block 70 and a plurality of the gripper movable blocks supported thereon.
  • the gripper 50 for charging and discharging dogs may also move forward or backward.
  • the plurality of charge/discharge grippers 50 are moved to a blotting position capable of gripping the electrode lead of the corresponding pouch-type battery, and in this state, the gripper movable block 60
  • the clamping or unclamping operations of the plurality of grippers 50 for charging and discharging are simultaneously operated.
  • the blotter position means a position at which each charge/discharge gripper 50 can clamp the electrode lead of the pouch-type battery corresponding to the clamping operation of the gripper movable block 60 . Accordingly, when the gripper movable block 60 clamps and operates the plurality of charge/discharge grippers 50 at the same time in the blotting position, each charge/discharge gripper 50 clamps the electrode lead of the corresponding pouch-type battery to blotter. can do. Of course, when the gripper movable block 60 simultaneously unclamps and operates the plurality of charge/discharge grippers 50 in the blotting position, each charge/discharge gripper 50 unclamps the electrode lead of the corresponding pouch-type battery. can do.
  • the gripper movable block 60 enables the plurality of charge/discharge grippers 50 to simultaneously clamp or unclamp the electrode leads of the pouch-type battery corresponding to each other through a clamping operation or an unclamping operation.
  • the gripper movable block 60 includes a movable cylinder 65 that generates forward or backward power, and a pusher 67 that moves forward or backward by the movable cylinder 65, as shown in FIG. ) and the pusher 67 protruding from the front end, formed in one-to-one correspondence with the plurality of charge/discharge grippers 50, and the corresponding charge/discharge grippers 50 are clamped according to the forward or backward movement of the pushers 67. or a plurality of clamping derivatives 69 for performing an unclamping operation.
  • the movable cylinder 65 generates power for a forward operation or a backward operation of the pusher 67 .
  • the pusher 67 moves forward or backward according to the driving of the movable cylinder 65 .
  • the plurality of clamping guides 69 also advance or retreat at the same time.
  • the plurality of clamping guides 69 are attached to the rear of the corresponding charging/discharging gripper 50, specifically the first pressing part and the second pressing part. (indicated by reference numerals 12 and 14 in FIGS. 6 to 8 ) is maintained.
  • the pusher 67 advances, and the plurality of clamping guides 69 protruding from the front end of the pusher 67 also advance.
  • the corresponding charging/discharging gripper 50 performs the clamping operation, and through this, the corresponding electrode lead of the pouch-type battery can be gripped.
  • the corresponding charge/discharge gripper 50 performs an unclamping operation, and through this, the corresponding charging/discharging gripper 50 performs an unclamping operation on the electrode lead of the corresponding pouch-type battery. You can release the blotter.
  • a process and operation for charging and discharging the pouch-type battery stably mounted on the tray 95 through the unit charging/discharging unit “U” will be schematically described as follows.
  • the tray 95 in which a plurality of pouch-type batteries are stably mounted while being spaced apart from each other at equal intervals is seated on the tray holder 90 .
  • the plurality of pouch-type batteries are mounted on the tray 95 such that electrode leads are arranged in a lateral direction, specifically, in a direction toward the gripper 50 for charging and discharging of the pouch-type battery.
  • the grippers 50 for charging and discharging of the plurality of pouch-type batteries are driven to move forward by the driving module 80, so that the electrode leads of the pouch-type batteries correspond one-to-one to the grippers 50 for charging and discharging. It is made to be in a state disposed between the type electrode terminal assemblies 40 .
  • the driving module 80 drives the transfer block 70 to advance in the direction of the tray 95 . Then, as the transfer block 70 advances, the gripper movable block 60 also advances, and as a result, the plurality of charge/discharge grippers 50 supported by the gripper movable block 60 are disposed in the tray 95 . It advances to a position capable of clamping the electrode leads of the plurality of pouch-type batteries mounted on the . At this time, the electrode lead of the pouch-type battery is disposed between the clamp-type electrode terminal assemblies constituting the gripper 50 for charging and discharging each pouch-type battery.
  • the gripper movable block 60 composed of the movable cylinder 65, the pusher 67 and the clamping derivative 69 is simultaneously clamped to the gripper 50 for charging and discharging of the plurality of pouch-type batteries. is applied so that the gripper 50 for charging and discharging of each pouch-type battery can elastically grip and clamp the electrode lead of the corresponding pouch-type battery.
  • the external force for clamping the gripper 50 for charging and discharging the plurality of pouch-type batteries causes the movable cylinder 65 to advance the plurality of clamping derivatives 69 via the pusher 67. This can be done through driving.
  • the electrode leads of the plurality of pouch-type batteries are elastically gripped and clamped by the plurality of grippers 50 for charging and discharging, charging/discharging of the plurality of pouch-type batteries is performed according to a predetermined procedure.
  • the unit charge/discharge unit (“U”) includes a plurality of sensors for detecting abnormalities that may occur in the process of charging and discharging the plurality of pouch-type batteries. That is, a temperature sensor 61 for detecting heat that may be abnormally generated in the charging/discharging process and a smoke detection sensor (not shown) capable of detecting abnormal fire are provided in the unit charging/discharging unit (“U”).
  • the temperature sensor 61 in order to detect heat generated by the gripper 50 for charging and discharging due to contact failure and resistance increase in the charging/discharging process, and furthermore, when a fire occurs due to overheating It is desirable to have a smoke detection sensor for quick response.
  • the temperature sensor 61 is adjacent to the plurality of grippers 50 for charging and discharging in order to effectively sense the heat generated by the grippers 50 for charging and discharging. It is preferably disposed on the gripper movable block 60 .
  • the tray 95 seated on the tray holder 90 may be seated out of alignment, and in this state, when the plurality of charge/discharge grippers 50 are advanced, the pouch type battery The electrode leads may not be correctly inserted between the clamp-type electrode terminal assemblies 40 constituting the corresponding charge/discharge gripper 50 and may be misaligned.
  • a pair of tray guides 63 capable of guiding both sides of the tray 95 in contact with each other in the process of advancing the plurality of grippers 50 for charging and discharging are provided in the unit charging/discharging unit.
  • (“U”) is fixedly disposed on both sides, specifically, on both sides of the gripper movable block 60 .
  • the above-described unit charge/discharge unit (“U”) clamps the electrode lead of the pouch-type battery in only one direction of the pouch-type battery to perform a charge/discharge process. Therefore, when the charging/discharging process for the pouch-type battery is performed using only one charging/discharging unit (“U”) as described above, both the positive electrode lead and the negative electrode lead are applied to the pouch-type battery formed on one side. This applies to the case of performing the charging/discharging process for
  • a pouch-type battery in which a positive electrode lead is formed on one side of the pouch-type battery and a negative electrode lead is formed on the other side of the pouch-type battery may be applied.
  • a multi-stage tray 95 in order to increase the number of pouch-type batteries to be charged and discharged at the same time, there may be a case where a multi-stage tray 95 is applied.
  • a plurality of the above-described unit charging/discharging units (“U”) may be configured and arranged in at least one of a horizontal direction and a vertical direction.
  • the charging/discharging device 100 of the pouch-type battery is configured to include a plurality of unit charging/discharging units (“U”), wherein the plurality of unit charging/discharging units (“U”) are arranged in a vertical direction. It is arranged in at least one method among the method arranged in multiple stages and the method arranged in pairs in the horizontal direction. That is, the plurality of unit charging and discharging units (“U”) may be arranged in multiple stages only in the vertical direction, may be arranged in pairs only in the horizontal direction, and as shown in FIG. 2 , in the vertical direction It is also possible to combine the multi-stage arrangement method and the arrangement method in pairs in the horizontal direction.
  • the charging/discharging device of the pouch-type battery according to the present invention is paired in a horizontal direction. It should be composed of a plurality of unit charge/discharge units (“U”) disposed to face each other. In this case, after driving all of the unit charging/discharging units (“U") disposed on both sides of the tray 95 to advance toward the tray 95, the unit charging/discharging units ("U") on both sides are configured
  • the charging/discharging process may be performed in a state in which each of the plurality of charge/discharge grippers 50 clamps each of the electrode leads formed on both sides of the pouch-type battery.
  • Each unit charge/discharge unit "U” in this case also performs the same operation as the above-described unit charge/discharge unit "U".
  • FIGS. 2 and 3 exemplify that a pair of unit charge/discharge units (“U”) arranged in a horizontal direction is configured in multiple stages, specifically, two layers.
  • the tray 95 is also stacked in multiple stages, specifically, two layers.
  • the charging/discharging device 100 for a pouch-type battery having such a configuration may perform a charging/discharging process in a state in which a plurality of pouch-type batteries forming electrode leads on both sides are arranged in multiple stages, specifically, in two layers. As a result, the charging/discharging process can be simultaneously performed for more pouch-type batteries.
  • the charging/discharging device 100 of the pouch-type battery may be configured by disposing the pair of charging/discharging units (“U”) in two layers, as illustrated in FIGS. 2 and 3 , but if necessary, 3 It can also be configured by arranging it in multiple stages of more than one layer. As shown in FIGS. 2 and 3 , when a pair of unit charge/discharge units (“U”) are arranged in two layers, the tray guide 63 is disposed between the unit charge/discharge units arranged vertically. Preferably, they are each fixedly arranged.
  • FIGS. 6 to 8 a gripper 50 for charging and discharging provided in the charging/discharging device 100 for a pouch-type battery according to an embodiment of the present invention is illustrated in FIGS. 6 to 8 .
  • the gripper 50 for charging and discharging applied to the present invention is composed of a current electrode terminal 30 and a voltage electrode terminal 20 for elastically gripping the electrode lead of the pouch-type battery. It has a structure capable of performing an operation of gripping the electrode lead of the pouch-type battery during charging and discharging of the pouch-type battery by providing the tongs-type electrode terminal assembly 40 to be used.
  • the charge/discharge gripper 50 includes a terminal mounting block 10 formed by combining the first mounting block 11 and the second mounting block 13 , and a clamp-type electrode terminal coupled to the terminal mounting block 10 .
  • An assembly 40 specifically, a pair of voltage electrode terminals 20 coupled to the first mounting block 11 and the second mounting block 13, respectively, and the first mounting block 11 and the second mounting block Doedoe coupled to the block 13, respectively, is configured to include a pair of current electrode terminals 30 disposed inside the voltage electrode terminal (20).
  • the terminal mounting block 10 is formed by coupling the first mounting block 11 and the second mounting block 13 in a tongs-like structure with an elastic force.
  • the gripper 50 for charging and discharging adopts a clamp-type structure unlike the existing ones.
  • the terminal mounting block 10 is formed by combining the first mounting block 11 and the second mounting block 13 in a tongs-type structure.
  • first mounting block 11 and the second mounting block 13 are rotatably coupled to each other through a coupling pin 15 to configure the terminal mounting block 10 having a clamp-type structure. And, the first mounting block 11 and the second mounting block 13 are coupled in a state of mutual elasticity to provide the terminal mounting block 10 of a clamp-type structure.
  • the elastic member 16 is configured such that the front ends of the first mounting block 11 and the second mounting block 13 are in a state where the front ends of the first mounting block 11 and the second mounting block 13 are mutually apart or adjacent to each other in a state where no external clamping force is applied. It is interposed between (11) and the second mounting block (13).
  • first mounting block 11 and the second mounting block 13 constituting the terminal mounting block 10 are each in a state where no external clamping force is applied (state (a) of FIG. 6 ).
  • the elastic member ( 16) and the coupling pin 15 is coupled.
  • the first mounting block 11 and the second mounting block 13 constituting the terminal mounting block 10 are connected to the tongs-type electrode terminal assembly 40 (a pair of If the voltage electrode terminal 20 and the pair of current electrode terminals 30) are combined so as to be adjacent to each other, the tongs-type electrode terminal assembly 40, which grips both sides of the electrode lead of the pouch-type battery
  • the pressure of the pair of voltage electrode terminals 20 and the pair of current electrode terminals 30 is determined by the elastic member 16 .
  • the gripping force of the tongs-type electrode terminal assembly 40 (a pair of voltage electrode terminals 20 and a pair of current electrode terminals 30) for gripping both sides of the electrode leads of the pouch-type battery It may cause a disadvantage that it cannot be adjusted or controlled, and also the pressure force on the electrode lead of the pouch-type battery is weakened due to the decrease in the elastic force of the elastic member 16 that is generated with the increase in the number and time of use. Due to this, poor contact with the electrode lead of the pouch-type battery may occur.
  • the first mounting block 11 and the second mounting block 13 constituting the terminal mounting block 10 according to the present invention are in a state in which no external clamping force is applied, and the clamp type It is preferable that the electrode terminal assembly 40 (a pair of voltage electrode terminals 20 and a pair of current electrode terminals 30) are coupled so as to be in a state of being spaced apart from each other.
  • the gripping force of the tongs-type electrode terminal assembly 40 (a pair of voltage electrode terminals 20 and a pair of current electrode terminals 30) for gripping both sides of the electrode leads of the pouch-type battery is It is determined by the external clamping force applied not by the elastic body.
  • the pressure of the clamp-type electrode terminal assembly 40 (a pair of voltage electrode terminals 20 and a pair of current electrode terminals 30) for gripping both sides of the electrode leads of the pouch-type battery is applied. It can be adjusted or controlled by an external force. As a result, the thickness of the electrode lead of the pouch-type battery is variable, or the elastic force of the gripping force of the tongs-type electrode terminal assembly 40 (a pair of voltage electrode terminals 20 and a pair of current electrode terminals 30) is variable. Even if it is, the clamp-type electrode terminal assembly 40 (a pair of voltage electrode terminals 20 and a pair of current electrode terminals 30) that grips both sides of the electrode leads of the pouch-type battery by the clamping external force. It is possible to appropriately adjust or variably control the pressure.
  • the clamping external force is the clamp-type electrode terminal assembly 40 (a pair of voltage electrode terminals 20 and a pair of current electrodes) in a mutually spaced state in a state where no external force is applied (state (a) of FIG. 6).
  • the terminals 30) are placed in an adjacent state (state (b) of FIG. 6) to elastically press both sides of the electrode lead of the pouch-type battery. If the clamping external force can make the clamp-type electrode terminal assembly 40 (a pair of voltage electrode terminals 20 and a pair of current electrode terminals 30) adjacent to each other, through various configurations and methods can occur and apply.
  • the first mounting block 11 and the second mounting block 13 constituting the terminal mounting block 10 to be inserted between the rear ends of each.
  • An external clamping force can be applied by the clamping inductor 69 arranged so as to When the clamping derivative 69 is inserted between the rear ends of each of the first mounting block 11 and the second mounting block 13, they are rotatably coupled to each other at each central portion by the coupling pins 15
  • the rear ends of each of the first mounting block 11 and the second mounting block 13 are spaced apart from each other, whereas the front ends of each of the first mounting block 11 and the second mounting block 13 are adjacent to each other.
  • the clamp-type electrode terminal assembly 40 (a pair of voltage electrode terminals 20 and a pair of current electrode terminals 30) is adjacent to each other.
  • the clamp-type electrode terminal assembly 40 a pair of voltage electrode terminals 20 and a pair of current electrode terminals 30
  • the frontal portion of the clamping derivative 69 corresponding to the portion inserted between the rear ends of each of the first mounting block 11 and the second mounting block 13 has a round shape or a pointed shape, specifically, in a direction from the front end to the rear end. It is preferable to have a shape in which the thickness becomes thicker as it goes.
  • the clamp-type electrode terminal The degree or distance of the assembly 40 (a pair of voltage electrode terminals 20 and a pair of current electrode terminals 30) can be adjusted, and as a result, both sides of the electrode leads of the pouch-type battery can be adjusted.
  • the pressure of the clamp-type electrode terminal assembly 40 (a pair of voltage electrode terminals 20 and a pair of current electrode terminals 30) may be appropriately adjusted or variably controlled.
  • a first pressing part 12 and a second pressing part ( 14) is provided at the rear ends of each of the first mounting block 11 and the second mounting block 13. That is, the rear end of the first mounting block 11 is provided with a first pressing part 12 that is pressed according to the insertion of the clamping derivative 69, but is not deformed according to the insertion pressing, and the second mounting block ( 13) is provided with a second pressing part 14 that is pressed according to the insertion of the clamping derivative 69, but is not deformed according to the insertion pressing.
  • the first pressing part 12 and the second pressing part 14 allow the clamping derivative 69 to be inserted between the rear ends of the first and second mounting blocks 11 and 13, respectively, more smoothly. It is preferably formed so that it can be rotated in place in order to be able to be inserted. To this end, it is preferable that the first pressing part 12 and the second pressing part 14 are formed of rollers that can rotate in place according to the entry of the clamping derivative 69 .
  • a current/voltage cable 17 is connected to the rear end of the first mounting block 11 and the second mounting block 13 constituting the terminal mounting block 10 .
  • the current/voltage cable 17 is a pair of voltage electrode terminals ( 20) and a pair of current electrode terminals 30 are electrically connected. That is, the current/voltage cable 17 is connected to each voltage electrode terminal 20 and each current electrode terminal 30 through the inside of each of the first mounting block 11 and the second mounting block 13 . ) and electrically connected.
  • a voltage electrode terminal 20 constituting the clamp-type electrode terminal assembly 40 protrudes from the front end of each of the first mounting block 11 and the second mounting block 13 constituting the terminal mounting block 10 . Coupled, the pair of voltage electrode terminals 20 are disposed to face each other inwardly. That is, the pair of voltage electrode terminals 20 are protruded from the front ends of each of the first mounting block 11 and the second mounting block 13 to face each other.
  • the inner side means a space in a direction in which the pair of voltage electrode terminals 20 face each other, and the electrode lead of the pouch-type battery is inserted into the inner side, and the pair of voltage electrode terminals 20 and one Both sides are elastically pressed by the pair of current electrode terminals 30 .
  • a current electrode terminal 30 constituting the tongs-type electrode terminal assembly 40 is provided at the front end of each of the first mounting block 11 and the second mounting block 13 constituting the terminal mounting block 10 .
  • a pair of current electrode terminals 30 are disposed to face each other inwardly, and are disposed inside while being spaced apart from the voltage electrode terminals 20 . That is, the pair of current electrode terminals 30 are protruded from the front ends of each of the first mounting block 11 and the second mounting block 13 and are arranged to face each other, and to the voltage electrode terminal 20 . It is disposed inside the voltage electrode terminal 20 in a spaced apart state.
  • the inside means a space in which the pair of current electrode terminals 30 face each other, and the electrode lead of the pouch-type battery is inserted into the inside, so that the pair of voltage electrode terminals 20 and one Both sides are elastically pressed by the pair of current electrode terminals 30 .
  • Each of the pair of current electrode terminals 30 is always spaced apart from the voltage electrode terminal 20 so as not to be short-circuited with the adjacent voltage electrode terminal 20 .
  • each of the pair of current electrode terminals 30 is disposed inside the adjacent voltage electrode terminals 20 in order to increase the contact area with the electrode lead of the pouch-type battery.
  • the gripper 50 for charging and discharging since the gripper 50 for charging and discharging is configured in a tongs type, contact failure with the electrode lead of the pouch-type battery can be minimized, and the current electrode terminal 30 And since the voltage electrode terminal 20 is configured to contact both sides of the electrode lead of the pouch-type battery, it is possible to improve the contact reliability and increase the contact area, thereby ultimately improving the charging/discharging efficiency and reliability. have.
  • the gripper 50 for charging and discharging applied to the present invention can be in close contact with the electrode lead of the pouch-type battery with strong elastic force, and thereby, when in contact with the oxide film formed on the surface of the electrode lead of the pouch-type battery, or A structure is adopted and applied to prevent contact errors that occur when contacting the non-uniform electrode leads of pouch-type batteries.
  • each of the pair of voltage electrode terminals 20 applied to the present invention that is, each of the voltage electrode terminals 20 is attached to the terminal mounting block 10 .
  • the voltage terminal body 21 is formed to protrude while being fixedly mounted to the terminal mounting block 10 . That is, the voltage terminal body 21 of the voltage electrode terminal 20 protrudingly coupled from the front end of the first mounting block 11 is formed to protrude while being fixedly mounted to the first mounting block 11 , The voltage terminal body 21 of the voltage electrode terminal 20 protruded from the front end of the second mounting block 13 is protruded while being fixedly mounted to the second mounting block 13 . Each of the voltage terminal bodies 21 is fixedly mounted while being inserted into the terminal mounting block 10 , and is mounted to be electrically connected to the above-described current/voltage cable 17 .
  • the plurality of voltage terminal elastic pieces 23 are integrally formed with the voltage terminal body 21 coupled to the first mounting block 11 and the second mounting block 13, respectively, and are formed with voltage terminal cutouts. (24) is formed through mutual separation. Since the plurality of voltage terminal elastic pieces 23 are spaced apart from each other through the voltage terminal cutout 24 , they are elastically integrally coupled to the voltage terminal body 21 . As a result, the coupling structure of the voltage terminal body 21 and the plurality of voltage terminal elastic pieces 23 has a rake-shaped structure.
  • the voltage terminal bent piece 25 is formed integrally with each of the voltage terminal elastic pieces 23 formed separately from each other, and is bent inwardly. Since the voltage terminal bent pieces 25 are integrally formed with the respective voltage terminal elastic pieces 23 that are formed to be separated from each other, they are also formed in plurality and are formed to be separated from each other. Accordingly, the plurality of voltage terminal bent pieces 25 are also elastically integrally coupled to the voltage terminal body 21 via the voltage terminal elastic piece 23 . As a result, the coupling structure of the voltage terminal body 21 , the plurality of voltage terminal elastic pieces 23 and the voltage terminal bent piece 25 has a more complete rake-shaped structure.
  • the voltage terminal bent piece 25 is formed by being bent inwardly from the end of each voltage terminal elastic piece 23, it is in a state of being elastically integrally coupled to the voltage terminal elastic piece 23, and further Furthermore, it is in a state of being elastically and integrally coupled to the voltage terminal body 21 via the voltage terminal elastic piece 23 .
  • the voltage terminal bent piece 25 is formed by being bent inwardly from the end of each voltage terminal elastic piece 23 , a pair of voltage terminal bent pieces 25 , that is, the first mounting block 11 .
  • the voltage terminal bent piece 25 constituting the voltage electrode terminal 20 coupled to ) and the voltage terminal bent piece 25 constituting the voltage electrode terminal 20 coupled to the second mounting block 13 are inside are arranged opposite each other in the direction.
  • the end of the voltage terminal bent piece 25 is preferably formed in a sawtooth shape. Since an oxide film may be formed on the electrode lead surface of the pouch-type battery, it is preferable that the end of the voltage terminal bent piece 25 has a sawtooth shape so as to pass through the oxide film. Accordingly, charging and discharging may be performed in a state in which resistance is minimized without generating a contact error.
  • the voltage terminal bent piece 25 can be integrally formed by bending inwardly from the end of the voltage terminal elastic piece 23, the bending angle with respect to the voltage terminal elastic piece 23 needs to be limited.
  • the bending angle ⁇ of the voltage terminal bending piece 25 with respect to the voltage terminal elastic piece 23 is in the range of 90 ⁇ or more and 110 ⁇ or less (90 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 110). ⁇ ), and most preferably in the range of 95 ⁇ or more and 100 ⁇ or less (95 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 100 ⁇ ).
  • each of the pair of current electrode terminals 30 that is, each of the current electrode terminals 30 . 7 and 8, the current terminal body 31 is formed to protrude in a state of being fixedly mounted on the terminal mounting block 10, and is formed integrally with the current terminal body 31, the current terminal A plurality of current terminal elastic pieces 33 formed to be separated from each other through the cutout 34, the current terminal bending pieces 35 formed integrally with each of the current terminal elastic pieces 33 and formed by bending inwardly ) is included.
  • the current electrode terminal 30 is disposed inside the voltage electrode terminal 20 in a state that is always spaced apart from the voltage electrode terminal 20, the current electrode terminal 30 is The current terminal body 31 , the plurality of current terminal elastic pieces 33 , and the current terminal bent piece 35 are the voltage terminal body 21 and the plurality of voltage terminals constituting the voltage electrode terminal 20 corresponding to each other. It is disposed inside the elastic piece 23 and the voltage terminal bent piece 25 in a spaced apart state.
  • the current terminal body 31 is formed to protrude while being fixedly mounted to the terminal mounting block 10 . That is, the current terminal body 31 of the current electrode terminal 30 protrudingly coupled from the front end of the first mounting block 11 is formed to protrude in a state of being fixedly mounted to the first mounting block 11 , 2
  • the current terminal body 31 of the current electrode terminal 30 protrudingly coupled from the front end of the mounting block 13 is formed to protrude while being fixedly mounted to the second mounting block 13 .
  • Each of the current terminal body 31 is fixedly mounted while being inserted into the terminal mounting block 10 , and is mounted to be electrically connected to the above-described current/voltage cable 17 .
  • the plurality of current terminal elastic pieces 33 are integrally formed with the current terminal body 31 coupled to the first mounting block 11 and the second mounting block 13, respectively, and the current terminal cutout portion 34 through mutual separation is formed. Since the plurality of current terminal elastic pieces 33 are spaced apart from each other through the current terminal cutout 34 , they are elastically integrally coupled to the current terminal body 31 . As a result, the coupling structure of the current terminal body 31 and the plurality of current terminal elastic pieces 33 has a rake-shaped structure.
  • the current terminal bent piece 35 is formed integrally with each of the current terminal elastic pieces 33 formed separately from each other, and is bent inwardly. Since the current terminal bent pieces 35 are integrally formed with the respective current terminal elastic pieces 33 that are formed to be separated from each other, they are also formed in plurality and are formed to be separated from each other. Accordingly, the plurality of current terminal bent pieces 35 are also elastically integrally coupled to the current terminal body 31 via the current terminal elastic pieces 33 . As a result, the coupling structure of the current terminal body 31 , the plurality of current terminal elastic pieces 33 and the current terminal bent piece 35 has a more complete rake-shaped structure.
  • the current terminal bent piece 35 is formed by being bent inwardly from the end of each current terminal elastic piece 33, it is in a state of being elastically integrally coupled to the current terminal elastic piece 33, and further Furthermore, it is in a state of being elastically integrally coupled to the current terminal body 31 via the current terminal elastic piece 33 .
  • the current terminal bent piece 35 is formed by being bent inwardly at the end of each of the current terminal elastic piece 33 , a pair of current terminal bent pieces 35 , that is, the first mounting block 11 .
  • the current terminal bent piece 35 constituting the current electrode terminal 30 coupled to and the current terminal bent piece 35 constituting the current electrode terminal 30 coupled to the second mounting block 13 are inside are arranged opposite each other in the direction.
  • the end of the current terminal bent piece 35 is preferably formed in a sawtooth shape. Since an oxide film may be formed on the electrode lead surface of the pouch-type battery, it is preferable that the end of the current terminal bent piece 35 has a sawtooth shape so as to pass through the oxide film. Accordingly, charging and discharging may be performed in a state in which resistance is minimized without generating a contact error.
  • the current terminal bending piece 35 can be formed integrally by being bent inwardly from the end of the current terminal elastic piece 33, the bending angle with respect to the current terminal elastic piece 33 needs to be limited. there is no
  • the voltage electrode terminal 20 specifically the voltage terminal bent piece ( 25)
  • the bending angle ⁇ of the current terminal bent piece 35 with respect to the current terminal elastic piece 33 is determined by the voltage terminal bent piece with respect to the voltage terminal elastic piece 23. It is preferably the same as the bending angle ⁇ of (25).
  • the bending angle ⁇ of the current terminal bent piece 35 with respect to the current terminal elastic piece 33 is preferably in the range of 90 ⁇ to 110 ⁇ (90 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 110 ⁇ ), and 95 ⁇ It is most preferable that the range is greater than or equal to 100 ⁇ (95 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 100 ⁇ ).
  • the current terminal bent piece 35 protrudes less inwardly than the voltage terminal bent piece 25 . That is, the voltage terminal bent piece 25 is formed to protrude further inward than the current terminal bent piece 35 . Therefore, in the process of elastically gripping both sides of the electrode lead of the pouch-type battery by the pair of voltage electrode terminals 20 and the pair of current electrode terminals 30, the voltage terminal bent piece is preferentially disposed outside. (25) is bent outward to elastically grip the electrode lead of the pouch-type battery, and then, in the process in which the voltage terminal bent piece 25 is bent outward, the current terminal bent piece 35 is the electrode of the pouch-type battery.
  • the electrode lead of the pouch-type battery can be elastically gripped while being bent outward while in contact with the lead.
  • the contact area with the electrode lead of the pouch-type battery can be further increased, Due to this, the contact resistance can be reduced, the amount of heat generated during charging and discharging can be reduced, and as a result, the structure of the gripper 50 for charging and discharging of the pouch type battery can be adopted to further improve the charging and discharging efficiency.
  • a current terminal flat contact piece 37 for increasing the contact area with the electrode lead of the pouch-type battery is provided on each of the current terminal elastic pieces 33 . do.
  • the current electrode terminal 30 and the voltage electrode terminal 20 according to the present invention are configured to contact both sides of the electrode lead of the pouch-type battery, the contact reliability can be improved, and compared to the conventional The contact area can be increased.
  • the current terminal flat contact piece 37 is formed on each of the current terminal elastic pieces 33 . The configuration provided is additionally adopted and applied.
  • the current terminal flat contact piece 37 is not formed on the current terminal body 31 to elastically grip the electrode lead of the pouch-type battery, but is formed on the current terminal elastic piece 33 .
  • the current electrode terminal 30 is positioned inside the voltage electrode terminal 20 . It will adopt and apply the structure arranged in
  • the projection is formed on the inner side surface of the current terminal planar contact piece 37 (the side opposite to each other a pair of current terminal planar contact surfaces 37 respectively formed on the pair of mutually opposing current terminal elastic pieces 33). Since an oxide film may be formed on the electrode lead surface of the pouch-type battery, it is preferable that a plurality of protrusions are formed on the inner surface of the current terminal flat contact piece 37 so as to pass through the oxide film. Accordingly, charging and discharging may be performed in a state in which resistance is minimized without generating a contact error.
  • the current terminal flat contact piece 37 protrudes inward less than the current terminal bent piece 35 . That is, the current terminal bent piece 35 is formed to protrude further inward than the current terminal flat contact piece 37 . Therefore, in the process of elastically gripping both sides of the electrode lead of the pouch-type battery by the pair of voltage electrode terminals 20 and the pair of current electrode terminals 30, the voltage terminal bent piece is preferentially disposed outside (25) is bent outward to elastically grip the electrode lead of the pouch-type battery, and then, in the process in which the voltage terminal bent piece 25 is bent outward, the current terminal bent piece 35 is the electrode of the pouch-type battery.
  • the electrode lead of the pouch-type battery can be elastically gripped while in contact with the lead and bent outward, and then, in the process where the current terminal bent piece 35 is bent outward, the current terminal flat contact piece 37 becomes the pouch. It can be elastically blotted by contacting the electrode lead of a battery-type battery.
  • the spacer 45 is formed of an insulating material and has elasticity. As a result, by interposing the spacer 45, the possibility of contact between the voltage electrode terminal 20 and the current electrode terminal 30 can be reduced, and the voltage electrode terminal 20 and the current electrode terminal (20) by elastic force 30) can be prevented.
  • the charging/discharging device for a pouch-type battery according to the present invention is configured to simultaneously perform charging and discharging of a plurality of pouch-type batteries, the time, effort and cost required for charging and discharging a plurality of pouch-type batteries is reduced. There is an industrial applicability that makes it possible.

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Abstract

본 발명은 파우치형 배터리의 충방전 장치에 관한 것으로, 특히 복수개의 파우치형 배터리에 대한 충방전을 동시에 수행할 수 있도록 구성함으로써, 복수개의 파우치형 배터리의 충방전을 위해 소요되는 시간, 노력 및 비용을 절감할 수 있도록 하는 파우치형 배터리의 충방전 장치에 관한 것이다.

Description

파우치형 배터리의 충방전 장치
본 발명은 파우치형 배터리의 충방전 장치에 관한 것으로, 특히 복수개의 파우치형 배터리에 대한 충방전을 동시에 수행할 수 있도록 구성함으로써, 복수개의 파우치형 배터리의 충방전을 위해 소요되는 시간, 노력 및 비용을 절감할 수 있도록 하는 파우치형 배터리의 충방전 장치에 관한 것이다.
최근 전기, 전자, 통신 및 컴퓨터 산업이 급속하게 발전함에 따라 고성능, 고안전성의 배터리에 대한 수요가 점차 증대되고 있으며, 특히 전자기기의 소형화, 박형화 및 경량화가 급속도로 확산되면서 이에 따른 배터리의 소형화, 박형화의 요구가 날로 증대되고 있다. 이러한 요구에 부응하여 최근 가장 많은 관심을 갖고 있는 것이 에너지밀도가 높은 리튬 이차 배터리이다.
리튬 이차 배터리 중, 파우치형 배터리는 단위 중량 및 체적 당 에너지밀도가 보다 높고 배터리의 박형화 및 경량화가 가능할뿐 아니라 외장재로서의 재료비가 적게 드는 등 유리한 점이 많아 최근 그 개발이 활발하게 진행 중에 있다.
이러한 파우치형 배터리의 제조방법은 우선, 양극판 및 음극판을 제조하고, 이들 사이에 세퍼레이터를 개재한 후 적층하여 전극 조립체를 제작한다. 상기와 같이 제작된 전극 조립체의 리드에 탭을 용접하여 파우치 내부에 내장하게 된다. 이렇게 파우치에 전극 조립체를 내장한 후에는 파우치의 내부로 전해액을 주입시켜 전극 조립체에 전해액이 함침되도록 한다. 상기와 같이 전해액이 주입되면, 파우치의 가장자리를 열융착에 의해 접합시켜 파우치를 밀봉하게 된다.
상기와 같이 조립이 완료된 파우치형 배터리는 파우치 내부에 충진된 전해액이 고르게 퍼지도록 하기 위하여 파우치를 가압하여 활성화시키는 가압 활성화 공정(프리-포메이션(pre-formation)공정), 배터리를 안정화시키기 위한 에이징(Aging) 공정 및 배터리를 활성화하기 위한 충방전 공정(포메이션(formation) 공정)을 수행받게 된다.
상기 파우치형 배터리 충방전 공정은 파우치형 배터리의 충방전용 그립퍼를 구비한 파우치형 배터리의 충방전 장치에 의해 수행된다.
종래의 일 실시예에 따른 파우치형 배터리의 충방전 장치가 도 1에 도시되어 있다.
상기의 종래 파우치형 배터리의 충방전 장치는 한개의 지지대(1)에 다수개의 전류인가편(2)들이 장착되어지고 지지대(1)의 중앙이나 일측부에는 한개의 전압측정편(3)이 장착된 구성으로 되어 있다.
즉, 상기 전류인가편(2)들은 파우치형 배터리의 전극 리드와 접촉하면서 전류를 통전시키는 역할을 하게 되고 전압측정편(3)은 파우치형 배터리의 전극 리드와 접촉하여 충전 또는 방전시의 전압을 측정하는 역할을 하게 된다.
그러나, 상기의 종래 전류인가편(2)은 지지대(1)에 장착되는 전압측정편(3) 의 폭(S) 만큼을 피해서 장착이 되었기 때문에 넓은 면적으로 설치되지 못하였었다.
상기와 같이 전류인가편(2)의 폭이 적게 설치될 경우 전극편과의 접촉면적이 적어지게 되어 접촉저항이 증가하면서 열이 많이 발생하는 문제점이 나타났었고 나아가서 충,방전효율이 저하되는 문제점을 발생시켰었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-1065392호(이하, "선행기술문헌"이라 함)는 전지의 전극편을 서포트와 지지대에 부착된 전류인가편 및 전압측정편 사이로 밀착시켜 전지에 충,방전을 시키는 전지 충,방전용 지그에 있어서, 상기 지지대에 전압측정편 없이 전류인가편을 부착시키고 서포트에는 전압측정편을 별도로 부착시켜 전압을 측정할 수 있도록 한 다음 부착수단에 의해 전압측정편을 서포트에 부착시켜서 된 것으로 전류 인가편의 넓어진 폭에 의해 접촉면적이 넓어지게 되므로 접촉저항을 줄일 수 있어 충,방전시 발생되는 열의 양을 줄일 수 있는 동시에 충,방전효율을 향상시킬 수 있는 전지 충,방전용 지그를 개시하고 있다.
그러나 상기 선행기술문헌은 단지 접촉 저항을 줄여서 충,방전 효율을 향상시킬 수 있는 충,방전용 지그 구조에 대해서만 기재하고 있을 뿐, 복수의 전지에 대한 충,방전 공정을 수행할 수 있는 충방전용 지그 또는 충방전 장치에 대해서는 전혀 개시하지 못하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 복수개의 파우치형 배터리에 대한 충방전을 동시에 수행할 수 있도록 구성함으로써, 복수개의 파우치형 배터리의 충방전을 위해 소요되는 시간, 노력 및 비용을 절감할 수 있도록 하는 파우치형 배터리의 충방전 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 파우치형 배터리의 충방전 장치를 이루는 구성수단은, 파우치형 배터리의 충방전 장치에 있어서, 복수개의 파우치형 배터리를 장착하는 트레이, 상기 트레이에 장착된 복수개의 파우치형 배터리의 전극 리드와 전기적으로 연결하여 상기 복수개의 파우치형 배터리를 충방전하는 동작을 수행하는 단위 충방전 유닛을 포함하여 구성되되, 상기 단위 충방전 유닛은, 상기 복수개의 파우치형 배터리에 일대일 대응하여 배치되되, 대응하는 파우치형 배터리의 전극 리드를 탄성적으로 압지하는 복수개의 충방전용 그립퍼, 상기 복수개의 충방전용 그립퍼가 동시에 상기 복수개의 파우치형 배터리의 전극 리드를 클램핑 또는 언클램핑하도록 가동하는 그립퍼 가동 블록, 상기 그립퍼 가동 블록을 수직 방향으로 지지한 상태로 구동력에 따라 이송되는 이송 블록, 상기 이송 블록을 수평 왕복 이동시키는 구동 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 구동 모듈의 구동에 따라, 상기 복수개의 충방전용 그립퍼는 대응하는 파우치형 배터리의 전극 리드를 압지할 수 있는 압지 포지션으로 이동되고, 이 상태에서 상기 그립퍼 가동 블록이 상기 복수개의 충방전용 그립퍼의 클램핑 또는 언클램핑 동작을 동시에 가동하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 그립퍼 가동 블록은 전진 또는 후진 동력을 발생하는 가동 실린더, 상기 가동 실린더에 의해 전진 또는 후진하는 푸셔 및 상기 푸셔의 전단에 돌출 형성되되, 상기 복수개의 충방전용 그립퍼에 일대일 대응하여 형성되고 상기 푸셔의 전진 또는 후진에 따라 대응하는 충방전용 그립퍼가 클램핑 또는 언클램핑하는 동작을 수행하도록 하는 복수개의 클램핑 유도체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단위 충방전 유닛은 상기 복수개의 파우치형 배터리를 충방전하는 과정에서 발생할 수 있는 이상 여부를 감지하는 복수의 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 파우치형 배터리의 충방전 장치는 복수개의 단위 충방전 유닛을 포함하여 구성되되, 상기 복수개의 단위 충방전 유닛은 수직 방향으로 다단으로 배치되는 방식 및 수평 방향으로 쌍을 이뤄 배치되는 방식 중, 적어도 하나의 방식으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제 및 해결 수단을 가지는 본 발명인 파우치형 배터리의 충방전 장치에 의하면, 복수개의 파우치형 배터리에 대한 충방전을 동시에 수행할 수 있도록 구성하기 때문에, 복수개의 파우치형 배터리의 충방전을 위해 소요되는 시간, 노력 및 비용을 절감할 수 있도록 하는 장점이 발생된다.
도 1은 종래의 전지 충방전용 지그의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리의 충방전 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리의 충방전 장치의 부분 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리의 충방전 장치의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리의 충방전 장치를 구성하는 그립퍼 가동 블록의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리의 충방전 장치를 구성하는 충방전용 그립퍼의 클램핑/언클램핑 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리의 충방전 장치를 구성하는 충방전용 그립퍼의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리의 충방전 장치를 구성하는 충방전용 그립퍼의 개략적인 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결수단 및 효과를 가지는 본 발명인 파우치형 배터리의 충방전 장치에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리의 충방전 장치(100)는 복수개의 파우치형 배터리를 장착하는 트레이(95) 및 상기 트레이(95)에 장착된 복수개의 파우치형 배터리의 전극 리드와 전기적으로 연결하여 상기 복수개의 파우치형 배터리를 충방전하는 동작을 수행하는 단위 충방전 유닛("U")을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 단위 충방전 유닛("U")은 상기 복수개의 파우치형 배터리에 일대일 대응하여 배치되되, 대응하는 파우치형 배터리의 전극 리드를 탄성적으로 압지하는 복수개의 충방전용 그립퍼(50), 상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50)가 동시에 상기 복수개의 파우치형 배터리의 전극 리드를 클램핑 또는 언클램핑하도록 가동하는 그립퍼 가동 블록(60), 상기 그립퍼 가동 블록(60)을 수직 방향으로 지지한 상태로 구동력에 따라 이송되는 이송 블록(70) 및 상기 이송 블록(70)을 수평 왕복 이동시키는 구동 모듈(80)을 포함하여 구성된다.
복수개의 파우치형 배터리는 상기 파우치형 배터리의 충방전용 그리퍼(50)에 일대일 대응되도록 상기 트레이(95)에 장착 고정된다. 상기 트레이(95)는 상기 복수개의 파우치형 배터리의 충방전용 그립퍼(50) 전방에 구비되는 트레이 안착대(90)에 안착된다. 상기 트레이 안착대(90)는 상기 트레이(95)의 하측 네 모서리를 가이드하여 안착할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 단위 충방전 유닛("U")은 파우치형 배터리에 대한 충방전 공정을 수행하는 장치로서, 상기 트레이(95)에 장착된 파우치형 배터리의 전극 리드와 전기적으로 연결하여 파우치형 배터리를 충방전하는 동작을 수행한다.
상기 단위 충방전 유닛("U")을 구성하는 상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50)는 상기 파우치형 배터리의 전극 리드를 탄성적으로 압지하는 전류 전극단자 및 전압 전극단자로 구성되는 집게형 전극단자 조립체(도 6 내지 도 8에서 도면 부호 40으로 표기됨)를 구비하여 파우치형 배터리의 충방전시 파우치형 배터리의 전극 리드를 압지하는 동작을 수행한다.
상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50)는 상기 트레이(95)에 장착 고정되는 복수개의 파우치형 배터리에 일대일 대응하여 배치되되, 대응하는 파우치형 배터리의 전극 리드의 양측면을 탄성적으로 압지하는 동작을 수행한다. 상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50)는 수평 방향으로 상호 동일 간격으로 이격 배치된다. 각각의 충방전용 그립퍼(50)의 구체적인 구성에 대해서는 후술하겠다.
상기 그립퍼 가동 블록(60)은 상기 복수개의 파우치형 배터리의 충방전용 그립퍼(50)를 고정 지지하되, 상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50)가 동시에 상기 복수개의 파우치형 배터리의 전극 리드를 클램핑 또는 언클램핑하도록 가동한다. 구체적으로, 상기 그립퍼 가동 블록(60)은 외관을 형성하는 케이스를 통해 상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50)를 고정 지지하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 케이스 내부의 가동 구성품을 통해 상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50) 각각에 외력을 가하여 상기 집게형 전극단자 조립체(40) 사이에 삽입된 상태로 배치되는 파우치형 배터리의 전극 리드가 상기 집게형 전극단자 조립체(40)에 의하여 탄성적으로 압지될 수 있도록 한다.
상기 이송 블록(70)은 상기 그립퍼 가동 블록(60)을 수직 방향으로 지지하고, 상기 구동 모듈(80)의 구동에 따라 수평 왕복 이동, 구체적으로 전진 또는 후진된다. 상기 이송 블록(70)의 전진 또는 후진은 상기 구동 모듈(80)에 의하여 수행된다. 즉, 상기 구동 모듈(80)은 상기 이송 블록(70)을 전진 또는 후진되도록 구동할 수 있고, 결과적으로, 상기 이송 블록(70)에 지지 결합되는 상기 그립퍼 가동 블록(60) 및 이에 지지되는 복수개의 충방전용 그립퍼(50) 역시 전진 또는 후진될 수 있다.
상기 구동 모듈(80)의 구동에 따라, 상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50)는 대응하는 파우치형 배터리의 전극 리드를 압지할 수 있는 압지 포지션으로 이동되고, 이 상태에서 상기 그립퍼 가동 블록(60)이 상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50)의 클램핑 또는 언클램핑 동작을 동시에 가동한다.
상기 압지 포지션은 상기 그립퍼 가동 블록(60)의 클램핑 가동에 의해 각각의 충방전용 그립퍼(50)가 대응하는 파우치형 배터리의 전극 리드를 클램핑할 수 있는 위치를 의미한다. 따라서, 상기 압지 포지션에서 상기 그립퍼 가동 블록(60)이 상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50)를 동시에 클램핑 가동하면, 각각의 충방전용 그립퍼(50)는 대응하는 파우치형 배터리의 전극 리드를 클램핑하여 압지할 수 있다. 물론, 상기 압지 포지션에서 상기 그립퍼 가동 블록(60)이 상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50)를 동시에 언클램핑 가동하면, 각각의 충방전용 그립퍼(50)는 대응하는 파우치형 배터리의 전극 리드를 언클램핑할 수 있다.
상기 그립퍼 가동 블록(60)은 클램핑 가동 또는 언클램핑 가동을 통해서 상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50)가 동시에 대응하는 파우치형 배터리의 전극 리드를 클램핑 또는 언클램핑할 수 있도록 한다. 이를 위한, 상기 그립퍼 가동 블록(60)은 도 5에 도시된 바와 같이, 전진 또는 후진 동력을 발생하는 가동 실린더(65), 상기 가동 실린더(65)에 의해 전진 또는 후진하는 푸셔(pusher)(67) 및 상기 푸셔(67)의 전단에 돌출 형성되되, 상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50)에 일대일 대응하여 형성되고 상기 푸셔(67)의 전진 또는 후진에 따라 대응하는 충방전용 그립퍼(50)가 클램핑 또는 언클램핑하는 동작을 수행하도록 하는 복수개의 클램핑 유도체(69)를 포함하여 구성된다.
상기 가동 실린더(65)는 상기 푸셔(67)의 전진 동작 또는 후진 동작을 위한 동력을 발생한다. 결국, 상기 가동 실린더(65)의 구동에 따라 상기 푸셔(67)는 전진 또는 후진하는 동작을 수행한다. 상기 푸셔(67)의 전진 또는 후진에 따라 상기 복수개의 클램핑 유도체(69) 역시 동시에 전진 또는 후진한다.
평상시, 즉 상기 가동 실린더(65)가 전진 동력을 발생하지 않는 경우에, 상기 복수개의 클램핑 유도체(69)는 대응하는 충방전용 그립퍼(50)의 후미, 구체적으로 제1 가압부와 제2 가압부(도 6 내지 도 8에서 도면부호 12와 14로 표기됨)에 인접한 상태를 유지하고 있다. 이 상태에서, 상기 가동 실린더(65)가 전진 동력을 발생하면, 상기 푸셔(67)가 전진하고, 이 푸셔(67)의 전단에 돌출 형성되는 상기 복수개의 클램핑 유도체(69) 역시 전진한다. 상기 복수개의 클램핑 유도체(69) 각각의 전진 동작에 의해, 대응하는 충방전용 그립퍼(50)가 클램핑하는 동작을 수행하고, 이를 통해 대응하는 파우치형 배터리의 전극 리드를 압지할 수 있다. 이후, 복수개의 클램핑 유도체(69)가 상기 가동 실린더(65)에 의해 후진하면, 대응하는 충방전용 그립퍼(50)가 언클램핑하는 동작을 수행하고, 이를 통해 대응하는 파우치형 배터리의 전극 리드에 대한 압지를 해제할 수 있다.
상기 단위 충방전 유닛("U")을 통해 상기 트레이(95)에 안정적으로 장착된 파우치형 배터리를 충방전하기 위한 과정 및 동작을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
복수개의 파우치형 배터리가 상호 동일 간격으로 이격 배치된 상태로 안정적으로 장착되어 있는 상기 트레이(95)를 상기 트레이 안착대(90)에 안착시킨다. 상기 복수개의 파우치형 배터리는 전극 리드가 측방향, 구체적으로 상기 파우치형 배터리의 충방전용 그립퍼(50)를 향하는 방향으로 배치되도록 상기 트레이(95)에 장착된다.
다음, 상기 복수개의 파우치형 배터리의 충방전용 그립퍼(50)가 상기 구동 모듈(80)에 의해 전진하도록 구동되어, 상기 파우치형 배터리의 전극 리드가 일대일로 대응하는 상기 충방전용 그립퍼(50)의 집게형 전극단자 조립체(40) 사이에 배치된 상태가 되도록 한다.
이를 위하여, 상기 구동 모듈(80)은 상기 이송 블록(70)이 상기 트레이(95) 방향으로 전진되도록 구동한다. 그러면, 상기 이송 블록(70)의 전진에 따라 상기 그립퍼 가동 블록(60) 역시 전진하고, 결과적으로 상기 그립퍼 가동 블록(60)에 지지되어 있는 복수개의 충방전용 그립퍼(50)는 상기 트레이(95)에 장착되어 있는 상기 복수의 파우치형 배터리의 전극 리드를 클램핑할 수 있는 위치, 즉 압지 포지션까지 전진한다. 이때, 각각의 파우치형 배터리의 충방전용 그립퍼(50)를 구성하는 집게형 전극단자 조립체 사이에는 대응하는 파우치형 배터리의 전극 리드가 배치된다.
이후, 상기 가동 실린더(65), 푸셔(67) 및 클램핑 유도체(69)로 구성되는 그립퍼 가동 블록(60)이 상기 복수개의 파우치형 배터리의 충방전용 그립퍼(50)에 동시적으로 클램핑을 위한 외력을 가하여 각각의 파우치형 배터리의 충방전용 그립퍼(50)가 대응하는 파우치형 배터리의 전극 리드를 탄성적으로 압지하여 클램핑할 수 있도록 한다. 상기 복수개의 파우치형 배터리의 충방전용 그립퍼(50)의 클램핑을 위한 외력은 상술한 바와 같이, 상기 가동 실린더(65)가 상기 푸셔(67)를 매개로 하여 복수개의 클램핑 유도체(69)를 전진시키는 구동을 통하여 수행될 수 있다. 상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50)에 의하여 대응하는 복수의 파우치형 배터리의 전극 리드가 탄성적으로 압지되어 클램핑되면, 소정의 절차에 따라 복수개의 파우치형 배터리에 대한 충방전을 수행한다.
상기 충방전을 수행하는 과정에서, 충방전 과정에서 발생할 수 있는 이상 여부를 감지할 필요성이 있다. 따라서, 상기 단위 충방전 유닛("U")은 상기 복수개의 파우치형 배터리를 충방전하는 과정에서 발생할 수 있는 이상 여부를 감지하는 복수의 센서를 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 충방전 과정에서 비정상적으로 발생할 수 있는 열을 감지하기 위한 온도 센서(61) 및 비정상적인 화재를 감지할 수 있는 연기 감지 센서(미도시) 등이 단위 충방전 유닛("U")에 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 충방전 과정에서 접촉 불량, 저항 증가로 인하여 상기 충방전용 그립퍼(50)에서 발생하는 열을 감지하기 위하여 상기 온도 센서(61)를 구비하는 것이 바람직하고, 더 나아가 과열로 인하여 화재가 발생한 경우 신속한 대응을 위하여 연기 감지 센서를 구비하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 온도 센서(61)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 충방전용 그립퍼(50)에서 발생하는 열을 효과적으로 감지하기 위하여, 상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50)에 인접하여 상기 그립퍼 가동 블록(60) 상에 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 트레이 안착대(90)에 안착된 상기 트레이(95)는 정렬 위치에 벗어난 상태로 안착될 수도 있고, 이 상태에서 상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50)를 전진시키면, 상기 파우치형 배터리의 전극 리드가 대응하는 충방전용 그립퍼(50)를 구성하는 집게형 전극단자 조립체(40) 사이에 정확하게 삽입되지 못하고 오정렬된 상태가 될 수 있다.
이와 같은 오정렬 발생을 방지하기 위하여, 상기 복수개의 충방전용 그립퍼(50)를 전진시키는 과정에서 상기 트레이(95)의 양측면을 접촉 가이드할 수 있는 한 쌍의 트레이 가이드(63)가 상기 단위 충방전 유닛("U")의 양측, 구체적으로 상기 그립퍼 가동 블록(60)의 양측에 고정 배치된다.
이상에서 설명한 단위 충방전 유닛("U")은 상기 파우치형 배터리의 일측 방향에 대해서만 파우치형 배터리의 전극 리드를 클램핑하여 충방전 공정을 수행할 수 있도록 한다. 따라서, 이와 같이 하나의 단위 충방전 유닛("U")만을 이용하여 파우치형 배터리에 대한 충방전 공정을 수행하는 경우에는, 양의 전극 리드와 음의 전극 리드가 모두 일측에 형성된 파우치형 배터리에 대한 충방전 공정을 수행하는 경우에 해당된다.
그런데, 파우치형 배터리는 양측에 각각 전극 리드가 형성되는 경우도 있다. 즉, 양의 전극 리드가 파우치형 배터리의 일측에 형성되고 음의 전극 리드가 파우치형 배터리의 타측에 형성되는 형태의 파우치형 배터리가 적용될 수도 있다. 또한, 동시에 충방전을 수행할 파우치형 배터리의 개수를 증가시키기 위하여 다단의 트레이(95)를 적용하는 경우가 발생할 수 있다. 이를 위하여, 상술한 단위 충방전 유닛("U")을 복수개로 구성하여 수평 방향 및 수직 방향 중, 적어도 하나의 방향으로 배치할 수도 있다.
즉, 본 발명에 따른 상기 파우치형 배터리의 충방전 장치(100)는 복수개의 단위 충방전 유닛("U")을 포함하여 구성되되, 상기 복수개의 단위 충방전 유닛("U")은 수직 방향으로 다단으로 배치되는 방식 및 수평 방향으로 쌍을 이뤄 배치되는 방식 중, 적어도 하나의 방식으로 배치된다. 즉, 상기 복수개의 단위 충방전 유닛("U")은 수직 방향으로만 다단으로 배치될 수도 있고, 수평 방향으로만 쌍을 이뤄 배치될 수도 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 수직 방향으로의 다단 배치 방식과 수평 방향으로 쌍을 이뤄 배치하는 방식을 조합할 수도 있다.
구체적으로, 양측에 전극 리드가 각각 형성되는 파우치형 배터리를 상기 트레이(95)에 장착된 상태에서 충방전을 수행하기 위해서, 본 발명에 따른 파우치형 배터리의 충방전 장치는 수평 방향으로 쌍을 이뤄 마주보도록 배치되는 복수개의 단위 충방전 유닛("U")으로 구성되어야 한다. 이 경우, 상기 트레이(95) 양측에 각각 배치되는 단위 충방전 유닛("U") 모두가 상기 트레이(95)를 향하여 전진되도록 구동한 후, 양측의 단위 충방전 유닛("U")을 구성하는 각각의 복수의 충방전용 그립퍼(50)가 파우치형 배터리의 양측에 형성되는 전극 리드 각각을 클램핑한 상태에서 충방전 공정이 수행될 수 있도록 한다. 이 경우의 각각의 단위 충방전 유닛("U") 역시 상술한 단위 충방전 유닛("U")과 동일한 동작을 수행한다.
한편, 도 2 및 도 3은 수평 방향으로 배치되는 한 쌍의 단위 충방전 유닛("U")이 다단, 구체적으로 2층으로 구성되는 것을 예시하고 있다. 이 경우에는 상기 트레이(95) 역시 다단, 구체적으로 2층으로 적층 배치된다. 이와 같은 구성을 가지는 파우치형 배터리의 충방전 장치(100)는 양측에 전극 리드를 형성하는 복수의 파우치형 배터리를 다단, 구체적으로 2층으로 배치시킨 상태에서 충방전 공정을 수행할 수 있다. 결과적으로, 보다 많은 파우치형 배터리들에 대하여 동시에 충방전 공정을 수행할 수 있다.
상기 파우치형 배터리의 충방전 장치(100)는 도 2 및 도 3에 예시한 바와 같이, 상기 한 쌍의 충방전 유닛("U")을 2층으로 배치하여 구성할 수도 있지만, 필요에 따라 3층 이상의 다단으로도 배치하여 구성할 수도 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 같이, 한 쌍의 단위 충방전 유닛("U")이 2층으로 배치하여 구성되는 경우에, 상기 트레이 가이드(63)는 상하로 배치된 단위 충방전 유닛 사이에 각각 고정 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리의 충방전 장치(100)에 구비되는 충방전용 그립퍼(50)는 도 6 내지 도 8에 도시되어 있다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용되는 충방전용 그립퍼(50)는 파우치형 배터리의 전극 리드를 탄성적으로 압지하는 전류 전극단자(30) 및 전압 전극단자(20)로 구성되는 집게형 전극단자 조립체(40)를 구비하여 파우치형 배터리의 충방전시 파우치형 배터리의 전극 리드를 압지하는 동작을 수행할 수 있는 구조를 가진다.
상기 충방전용 그립퍼(50)는 제1 장착 블록(11)과 제2 장착 블록(13)이 결합되어 형성되는 단자 장착 블록(10)과, 상기 단자 장착 블록(10)에 결합되는 집게형 전극단자 조립체(40), 구체적으로 상기 제1 장착 블록(11) 및 제2 장착 블록(13)에 각각 결합되는 한 쌍의 전압 전극단자(20)와, 상기 제1 장착 블록(11) 및 제2 장착 블록(13)에 각각 결합되되, 상기 전압 전극단자(20)의 내측에 배치되는 한 쌍의 전류 전극단자(30)를 포함하여 구성된다.
상기 단자 장착 블록(10)은 제1 장착 블록(11)과 제2 장착 블록(13)이 탄성력을 가진 상태로 집게형 구조로 결합되어 형성된다. 상기 충방전용 그립퍼(50)는 기존과 달리 집게형 구조를 채택 적용한다. 이를 위하여, 상기 단자 장착 블록(10)은 제1 장착 블록(11)과 제2 장착 블록(13)이 집게형 구조로 결합되어 형성된다.
구체적으로, 상기 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13)은 결합핀(15)을 통해 상호 회동 가능하게 결합되어 집게형 구조의 단자 장착 블록(10)을 구성한다. 그리고, 상기 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13)은 집게형 구조의 단자 장착 블록(10)을 제공하기 위하여 상호 탄성력을 가진 상태로 결합된다.
상기 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13)이 상호 탄성력을 가진 상태로 집게형 구조로 결합되기 위하여, 상기 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13) 사이에는 탄성 부재(16)가 개재된다. 상기 탄성 부재(16)는 클램핑 외력이 가해지지 않는 상태에서, 상기 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13)의 전단이 상호 벌어진 상태 또는 상호 인접한 상태가 되도록 상기 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13) 사이에 개재된다.
즉, 상기 단자 장착 블록(10)을 구성하는 상기 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13)은 클램핑 외력이 가해지지 않는 상태에서(도 6의 (a) 상태), 자신들 각각의 전단에 돌출 결합되는 집게형 전극단자 조립체(40)(한 쌍의 전압 전극단자(20)와 한 쌍의 전류 전극단자(30))가 상호 벌어진 상태 또는 상호 인접한 상태가 되도록, 상기 탄성부재(16)와 결합핀(15)에 의하여 결합된다.
상기 클램핑 외력이 가해지지 않는 상태에서, 상기 단자 장착 블록(10)을 구성하는 상기 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13)이 상기 집게형 전극단자 조립체(40)(한 쌍의 전압 전극단자(20)와 한 쌍의 전류 전극단자(30))를 상호 인접한 상태가 되도록 결합한다면, 상기 파우치형 배터리의 전극 리드의 양측면을 압지하는 상기 집게형 전극단자 조립체(40)(한 쌍의 전압 전극단자(20)와 한 쌍의 전류 전극단자(30))의 압지력은 상기 탄성 부재(16)에 의하여 결정된다. 이와 같은 경우, 상기 파우치형 배터리의 전극 리드의 양측면을 압지하는 상기 집게형 전극단자 조립체(40)(한 쌍의 전압 전극단자(20)와 한 쌍의 전류 전극단자(30))의 압지력을 조정 또는 제어할 수 없다는 단점을 야기할 수 있고, 또한 사용 횟수 및 시간의 증가에 따라 발생되는 상기 탄성 부재(16)의 탄성력 감소에 의하여 상기 파우치형 배터리의 전극 리드에 대한 압지력이 약해지고, 이로 인하여 파우치형 배터리의 전극 리드에 대한 접촉 불량이 발생될 수도 있다.
이와 같은 문제점으로 인하여, 본 발명에 따른 상기 단자 장착 블록(10)을 구성하는 상기 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13)은 클램핑 외력이 가해지지 않는 상태에서, 상기 집게형 전극단자 조립체(40)(한 쌍의 전압 전극단자(20)와 한 쌍의 전류 전극단자(30))가 상호 벌어진 상태가 되도록 결합되는 것이 바람직하다. 이와 같은 경우, 상기 파우치형 배터리의 전극 리드의 양측면을 압지하는 상기 집게형 전극단자 조립체(40)(한 쌍의 전압 전극단자(20)와 한 쌍의 전류 전극단자(30))의 압지력은 상기 탄성체에 의하지 않고 가해지는 클램핑 외력에 의하여 결정된다. 따라서, 상기 파우치형 배터리의 전극 리드의 양측면을 압지하는 상기 집게형 전극단자 조립체(40)(한 쌍의 전압 전극단자(20)와 한 쌍의 전류 전극단자(30))의 압지력은 가해지는 외력에 의하여 조정 또는 제어될 수 있다. 결과적으로, 상기 파우치형 배터리의 전극 리드의 두께가 가변되거나 상기 집게형 전극단자 조립체(40)(한 쌍의 전압 전극단자(20)와 한 쌍의 전류 전극단자(30))의 압지 탄성력이 가변되더라도, 클램핑 외력에 의하여, 상기 파우치형 배터리의 전극 리드의 양측면을 압지하는 상기 집게형 전극단자 조립체(40)(한 쌍의 전압 전극단자(20)와 한 쌍의 전류 전극단자(30))의 압지력을 적정하게 조정 또는 가변 제어할 수 있다.
상기 클램핑 외력은 외력이 가해지지 않는 상태(도 6의 (a) 상태)에서 상호 벌어진 상태에 있는 상기 집게형 전극단자 조립체(40)(한 쌍의 전압 전극단자(20)와 한 쌍의 전류 전극단자(30))를 상호 인접한 상태(도 6의 (b) 상태)가 되도록 하여 파우치형 배터리의 전극 리드의 양측면을 탄성 압지하도록 한다. 상기 클램핑 외력은 상기 집게형 전극단자 조립체(40)(한 쌍의 전압 전극단자(20)와 한 쌍의 전류 전극단자(30))를 상호 인접한 상태가 되도록 할 수 있다면, 다양한 구성 및 방법을 통해 발생 및 가할 수 있다.
본 발명에서는 도 5, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 단자 장착 블록(10)을 구성하는 상기 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13) 각각의 후단 사이로 삽입될 수 있도록 배치되는 상기 클램핑 유도체(69)에 의하여 클램핑 외력을 가할 수 있다. 상기 클램핑 유도체(69)가 상기 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13) 각각의 후단 사이로 삽입되면, 상기 결합핀(15)에 의하여 각각의 중앙 부분에서 상호 회동 가능하게 결합되는 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13) 각각의 후단이 상호 벌어지게 되고, 이에 반해 상기 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13) 각각의 전단은 상호 인접하게 된다. 결과적으로, 상기 클램핑 유도체(69)의 클램핑 외력에 의하여, 상기 집게형 전극단자 조립체(40)(한 쌍의 전압 전극단자(20)와 한 쌍의 전류 전극단자(30))가 상호 인접한 상태가 되어, 상기 파우치형 배터리의 전극 리드의 양측면을 탄성적으로 압지할 수 있다.
상기 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13) 각각의 후단 사이에 삽입되는 부분에 해당하는 상기 클램핑 유도체(69)의 전두부는 라운드 형상 또는 뾰족한 형상, 구체적으로 전단부에서 후미 방향으로 가면서 두께가 두꺼워지는 형상을 가지는 것이 바람직하다. 이와 같은 경우, 상기 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13) 각각의 후단 사이에 삽입되는 상기 클램핑 유도체(69)의 전두부의 깊이를 조정 또는 가변 제어함으로써, 상기 집게형 전극단자 조립체(40)(한 쌍의 전압 전극단자(20)와 한 쌍의 전류 전극단자(30))의 상호 인접 정도 또는 거리를 조정할 수 있고, 결과적으로 상기 파우치형 배터리의 전극 리드의 양측면을 압지하는 상기 집게형 전극단자 조립체(40)(한 쌍의 전압 전극단자(20)와 한 쌍의 전류 전극단자(30))의 압지력을 적정하게 조정 또는 가변 제어할 수 있다.
상기 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13) 각각의 후단에는 상기 클램핑 유도체(69)의 삽입 및 가압에 따라 변형되지 않도록 각각 제1 가압부(12)와 제2 가압부(14)가 구비된다. 즉, 상기 제1 장착 블록(11)의 후단에는 상기 클램핑 유도체(69)의 삽입에 따라 가압되되, 삽입 가압에 따라 변형되지 않는 제1 가압부(12)가 구비되고, 상기 제2 장착 블록(13)의 후단에는 상기 클램핑 유도체(69)의 삽입에 따라 가압되되, 삽입 가압에 따라 변형되지 않는 제2 가압부(14)가 구비된다.
상기 제1 가압부(12) 및 제2 가압부(14)는 상기 제1 장착 블록(11)과 상기 제2 장착 블록(13) 각각의 후단 사이로 삽입되는 상기 클램핑 유도체(69)가 더 원활하게 삽입될 수 있도록 하기 위하여 제자리에서 회전될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 상기 제1 가압부(12) 및 제2 가압부(14)는 상기 클램핑 유도체(69)의 진입에 따라 제자리에서 회전할 수 있는 롤러로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 단자 장착 블록(10)을 구성하는 상기 제1 장착 블록(11) 및 상기 제2 장착 블록(13)은 각각 후단에 전류/전압 케이블(17)이 연결되어 있다. 상기 전류/전압 케이블(17)은 상기 제1 장착 블록(11) 및 상기 제2 장착 블록(13) 각각의 전단에 결합되는 집게형 전극단자 조립체(40)를 구성하는 한 쌍의 전압 전극단자(20) 및 한 쌍의 전류 전극단자(30)와 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 전류/전압 케이블(17)은 상기 제1 장착 블록(11) 및 상기 제2 장착 블록(13) 각각의 내측을 통해, 각각의 전압 전극단자(20) 및 각각의 전류 전극단자(30)와 전기적으로 도통되도록 연결된다.
상기 단자 장착 블록(10)을 구성하는 상기 제1 장착 블록(11) 및 상기 제2 장착 블록(13) 각각의 전단에는 집게형 전극단자 조립체(40)를 구성하는 전압 전극단자(20)가 돌출 결합되되, 한 쌍의 전압 전극단자(20)는 서로 내측을 향하여 대향 배치된다. 즉, 상기 한 쌍의 전압 전극단자(20)는 상기 제1 장착 블록(11) 및 상기 제2 장착 블록(13) 각각의 전단으로부터 돌출 결합되어 상호 대향 배치된다.
여기서, 상기 내측은 한 쌍의 전압 전극단자(20)가 서로 대향하는 방향의 공간을 의미하고, 상기 내측으로 상기 파우치형 배터리의 전극 리드가 삽입되어 상기 한 쌍의 전압 전극단자(20) 및 한 쌍의 전류 전극단자(30)에 의하여 양측면이 탄성적으로 압지된다.
또한, 상기 단자 장착 블록(10)을 구성하는 상기 제1 장착 블록(11) 및 상기 제2 장착 블록(13) 각각의 전단에는 상기 집게형 전극단자 조립체(40)를 구성하는 전류 전극단자(30)가 돌출 결합되되, 한 쌍의 전류 전극단자(30)는 서로 내측을 향하여 대향 배치되고, 상기 전압 전극단자(20)에 이격된 상태로 내측으로 배치된다. 즉, 상기 한 쌍의 전류 전극단자(30)는 상기 제1 장착 블록(11) 및 상기 제2 장착 블록(13) 각각의 전단으로부터 돌출 결합되어 상호 대향 배치되되, 상기 전압 전극단자(20)에 이격된 상태로 상기 전압 전극단자(20) 내측에 배치된다.
여기서, 상기 내측은 한 쌍의 전류 전극단자(30)가 서로 대향하는 방향의 공간을 의미하고, 상기 내측으로 상기 파우치형 배터리의 전극 리드가 삽입되어 상기 한 쌍의 전압 전극단자(20) 및 한 쌍의 전류 전극단자(30)에 의하여 양측면이 탄성적으로 압지된다.
상기 한 쌍의 전류 전극단자(30) 각각은 인접하는 전압 전극단자(20)와 단락되지 않도록 상기 전압 전극단자(20)와 반드시 이격된 상태로 배치된다. 또한, 상기 한 쌍의 전류 전극단자(30) 각각은 상기 파우치형 배터리의 전극 리드와의 접촉 면적을 증가시키기 위하여 인접하는 전압 전극단자(20)의 내측에 배치된다.
이상에서 설명한 상기 충방전용 그립퍼(50)에 의하면, 충방전용 그립퍼(50)를 집게형으로 구성하기 때문에, 파우치형 배터리의 전극 리드와의 접촉 불량을 최소화할 수 있고, 상기 전류 전극단자(30) 및 전압 전극단자(20)가 파우치형 배터리의 전극 리드 양측면에 모두 접촉되도록 구성하기 때문에, 접촉 신뢰성을 향상시키고 접촉 면적을 증가시킬 수 있도록 하며, 이로 인하여 궁극적으로 충방전 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 적용되는 상기 충방전용 그립퍼(50)는 파우치형 배터리의 전극 리드에 강한 탄성력으로 밀착될 수 있도록 하고, 이로 인하여 파우치형 배터리의 전극 리드 표면에 형성되는 산화피막에 접촉시에 또는 파우치형 배터리의 불균일한 전극 리드에 접촉시에 발생되는 접촉오류를 방지할 수 있도록 하는 구조를 채택 적용한다.
이를 위하여, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용되는 상기 한 쌍의 전압 전극단자(20) 각각, 즉 상기 각각의 전압 전극단자(20)는 상기 단자 장착 블록(10)에 고정 장착된 상태로 돌출 형성되는 전압 단자 바디(21), 상기 전압 단자 바디(21)와 일체로 연장 형성되되, 전압 단자 절개부(24)를 통해 상호 분리 형성되는 복수개의 전압 단자 탄성편(23), 상기 각각의 전압 단자 탄성편(23)과 일체로 형성되되, 내측 방향으로 절곡되어 형성되는 전압 단자 절곡편(25)을 포함하여 구성된다.
상기 전압 단자 바디(21)는 상기 단자 장착 블록(10)에 고정 장착된 상태로 돌출 형성된다. 즉, 상기 제1 장착 블록(11)의 전단으로부터 돌출 결합되는 전압 전극단자(20)의 전압 단자 바디(21)는 상기 제1 장착 블록(11)에 고정 장착된 상태로 돌출 형성되고, 상기 제2 장착 블록(13)의 전단으로부터 돌출 결합되는 전압 전극단자(20)의 전압 단자 바디(21)는 상기 제2 장착 블록(13)에 고정 장착된 상태로 돌출 형성된다. 상기 각각의 전압 단자 바디(21)는 상기 단자 장착 블록(10)에 삽입된 상태로 고정 장착되고, 상술한 전류/전압 케이블(17)에 전기적으로 연결되도록 장착된다.
상기 복수개의 전압 단자 탄성편(23)은 상기 제1 장착 블록(11) 및 상기 제2 장착 블록(13)에 각각 결합되는 상기 전압 단자 바디(21)와 일체로 연장 형성되되, 전압 단자 절개부(24)를 통해 상호 분리 형성된다. 상기 복수개의 전압 단자 탄성편(23)은 상기 전압 단자 절개부(24)를 통해 상호 분리된 상태로 이격 배치되기 때문에, 상기 전압 단자 바디(21)에 탄성적으로 일체 결합된 상태가 된다. 결과적으로 상기 전압 단자 바디(21)와 상기 복수개의 전압 단자 탄성편(23)의 결합 구조는 갈퀴 형상의 구조를 가진다.
상기 전압 단자 절곡편(25)은 상호 분리 형성되는 상기 각각의 전압 단자 탄성편(23)과 일체로 형성되되, 내측 방향으로 절곡되어 형성된다. 상기 전압 단자 절곡편(25)은 상호 분리 형성되는 상기 각각의 전압 단자 탄성편(23)과 일체로 형성되기 때문에, 역시 복수개로 형성되고 상호 분리 형성된다. 따라서, 상기 복수개의 전압 단자 절곡편(25) 역시 상기 전압 단자 탄성편(23)을 매개로 하여 상기 전압 단자 바디(21)에 탄성적으로 일체 결합된 상태가 된다. 결과적으로, 상기 전압 단자 바디(21), 상기 복수개의 전압 단자 탄성편(23) 및 상기 전압 단자 절곡편(25)의 결합 구조는 더 완성된 갈퀴 형상의 구조를 가진다.
상기 전압 단자 절곡편(25)이 상기 각각의 전압 단자 탄성편(23) 단부에서 내측 방향으로 절곡되어 형성되기 때문에, 상기 전압 단자 탄성편(23)에 탄성적으로 일체 결합된 상태가 되고, 더 나아가 상기 전압 단자 탄성편(23)을 매개로 하여 상기 전압 단자 바디(21)에 탄성적으로 일체 결합된 상태가 된다.
상기 전압 단자 절곡편(25)이 상기 각각의 전압 단자 탄성편(23)의 단부에서 내측 방향으로 절곡되어 형성되기 때문에, 한 쌍의 전압 단자 절곡편(25), 즉 상기 제1 장착 블록(11)에 결합되는 전압 전극단자(20)를 구성하는 전압 단자 절곡편(25)과 상기 제2 장착 블록(13)에 결합되는 전압 전극단자(20)를 구성하는 전압 단자 절곡편(25)은 내측 방향으로 상호 대향 배치된다.
상기 전압 단자 절곡편(25)의 단부는 톱니 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 파우치형 배터리의 전극 리드 표면에는 산화 피막이 형성될 수 있기 때문에, 상기 산화 피막을 뚫고 지나갈 수 있도록 상기 전압 단자 절곡편(25)의 단부가 톱니 형상을 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 접촉 오류를 발생하지 않고 저항을 최소화한 상태에서 충방전을 수행할 수 있다.
한편, 상기 전압 단자 절곡편(25)은 상기 전압 단자 탄성편(23)의 단부에서 내측 방향으로 절곡되어 일체로 형성될 수 있다면, 상기 전압 단자 탄성편(23)에 대한 절곡 각도가 한정될 필요는 없다. 다만, 상기 전압 단자 절곡편(25)의 탄성력 유지를 고려함과 동시에, 파우치형 배터리의 전극 리드에 탄성 압지되는 과정에서 내측에 이격 배치되는 상기 전류 전극 단자(30), 구체적으로 전류 단자 절곡편(35)과 단락되는 것을 방지하기 위하여, 상기 전압 단자 탄성편(23)에 대한 상기 전압 단자 절곡편(25)의 절곡 각도(θ)는 90˚ 이상 110˚ 이하의 범위(90˚ ≤ θ ≤ 110˚)인 것이 바람직하고, 95˚ 이상 100˚ 이하의 범위(95˚ ≤ θ ≤ 100˚)인 것이 가장 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 상기 한 쌍의 전류 전극단자(30) 각각, 즉 상기 각각의 전류 전극단자(30)는. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 단자 장착 블록(10)에 고정 장착된 상태로 돌출 형성되는 전류 단자 바디(31), 상기 전류 단자 바디(31)와 일체로 연장 형성되되, 전류 단자 절개부(34)를 통해 상호 분리 형성되는 복수개의 전류 단자 탄성편(33), 상기 각각의 전류 단자 탄성편(33)과 일체로 형성되되, 내측 방향으로 절곡되어 형성되는 전류 단자 절곡편(35)을 포함하여 구성된다.
상기 전류 전극단자(30)는 상술한 바와 같이, 상기 전압 전극단자(20)에 반드시 이격된 상태로 상기 전압 전극단자(20) 내측에 배치되기 때문에, 상기 전류 전극단자(30)를 구성하는 상기 전류 단자 바디(31), 복수개의 전류 단자 탄성편(33) 및 전류 단자 절곡편(35)은 각각 대응하는 상기 전압 전극단자(20)를 구성하는 상기 전압 단자 바디(21), 복수개의 전압 단자 탄성편(23) 및 전압 단자 절곡편(25)에 이격된 상태로 내측에 배치된다.
상기 전류 단자 바디(31)는 상기 단자 장착 블록(10)에 고정 장착된 상태로 돌출 형성된다. 즉, 상기 제1 장착 블록(11)의 전단으로부터 돌출 결합되는 전류 전극단자(30)의 전류 단자 바디(31)는 상기 제1 장착 블록(11)에 고정 장착된 상태로 돌출 형성되고, 상기 제2 장착 블록(13)의 전단으로부터 돌출 결합되는 전류 전극단자(30)의 전류 단자 바디(31)는 상기 제2 장착 블록(13)에 고정 장착된 상태로 돌출 형성된다. 상기 각각의 전류 단자 바디(31)는 상기 단자 장착 블록(10)에 삽입된 상태로 고정 장착되고, 상술한 전류/전압 케이블(17)에 전기적으로 연결되도록 장착된다.
상기 복수개의 전류 단자 탄성편(33)은 상기 제1 장착 블록(11) 및 상기 제2 장착 블록(13)에 각각 결합되는 상기 전류 단자 바디(31)와 일체로 연장 형성되되, 전류 단자 절개부(34)를 통해 상호 분리 형성된다. 상기 복수개의 전류 단자 탄성편(33)은 상기 전류 단자 절개부(34)를 통해 상호 분리된 상태로 이격 배치되기 때문에, 상기 전류 단자 바디(31)에 탄성적으로 일체 결합된 상태가 된다. 결과적으로 상기 전류 단자 바디(31)와 상기 복수개의 전류 단자 탄성편(33)의 결합 구조는 갈퀴 형상의 구조를 가진다.
상기 전류 단자 절곡편(35)은 상호 분리 형성되는 상기 각각의 전류 단자 탄성편(33)과 일체로 형성되되, 내측 방향으로 절곡되어 형성된다. 상기 전류 단자 절곡편(35)은 상호 분리 형성되는 상기 각각의 전류 단자 탄성편(33)과 일체로 형성되기 때문에, 역시 복수개로 형성되고 상호 분리 형성된다. 따라서, 상기 복수개의 전류 단자 절곡편(35) 역시 상기 전류 단자 탄성편(33)을 매개로 하여 상기 전류 단자 바디(31)에 탄성적으로 일체 결합된 상태가 된다. 결과적으로, 상기 전류 단자 바디(31), 상기 복수개의 전류 단자 탄성편(33) 및 상기 전류 단자 절곡편(35)의 결합 구조는 더 완성된 갈퀴 형상의 구조를 가진다.
상기 전류 단자 절곡편(35)은 상기 각각의 전류 단자 탄성편(33) 단부에서 내측 방향으로 절곡되어 형성되기 때문에, 상기 전류 단자 탄성편(33)에 탄성적으로 일체 결합된 상태가 되고, 더 나아가 상기 전류 단자 탄성편(33)을 매개로 하여 상기 전류 단자 바디(31)에 탄성적으로 일체 결합된 상태가 된다.
상기 전류 단자 절곡편(35)은 상기 각각의 전류 단자 탄성편(33)의 단부에서 내측 방향으로 절곡되어 형성되기 때문에, 한 쌍의 전류 단자 절곡편(35), 즉 상기 제1 장착 블록(11)에 결합되는 전류 전극단자(30)를 구성하는 전류 단자 절곡편(35)과 상기 제2 장착 블록(13)에 결합되는 전류 전극단자(30)를 구성하는 전류 단자 절곡편(35)은 내측 방향으로 상호 대향 배치된다.
상기 전류 단자 절곡편(35)의 단부는 톱니 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 파우치형 배터리의 전극 리드 표면에는 산화 피막이 형성될 수 있기 때문에, 상기 산화 피막을 뚫고 지나갈 수 있도록 상기 전류 단자 절곡편(35)의 단부가 톱니 형상을 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 접촉 오류를 발생하지 않고 저항을 최소화한 상태에서 충방전을 수행할 수 있다.
한편, 상기 전류 단자 절곡편(35)은 상기 전류 단자 탄성편(33)의 단부에서 내측 방향으로 절곡되어 일체로 형성될 수 있다면, 상기 전류 단자 탄성편(33)에 대한 절곡 각도가 한정될 필요는 없다. 다만, 상기 전류 단자 절곡편(35)의 탄성력 유지를 고려함과 동시에, 파우치형 배터리의 전극 리드에 탄성 압지되는 과정에서 인접하여 이격 배치되는 상기 전압 전극 단자(20), 구체적으로 전압 단자 절곡편(25)과 단락되는 것을 방지하기 위하여, 상기 전류 단자 탄성편(33)에 대한 상기 전류 단자 절곡편(35)의 절곡 각도(θ)는 상기 전압 단자 탄성편(23)에 대한 상기 전압 단자 절곡편(25)의 절곡 각도(θ)와 동일한 것이 바람직하다. 즉 상기 전류 단자 탄성편(33)에 대한 상기 전류 단자 절곡편(35)의 절곡 각도(θ)는 90˚ 이상 110˚ 이하의 범위(90˚ ≤ θ ≤ 110˚)인 것이 바람직하고, 95˚ 이상 100˚ 이하의 범위(95˚ ≤ θ ≤ 100˚)인 것이 가장 바람직하다.
한편, 상기 전류 단자 절곡편(35)은 상기 전압 단자 절곡편(25)에 비하여 내측 방향으로 덜 돌출 연장되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 전압 단자 절곡편(25)은 상기 전류 단자 절곡편(35)보다 내측 방향으로 더 돌출 연장 형성된다. 따라서, 한 쌍의 전압 전극단자(20)와 한 쌍의 전류 전극단자(30)가 파우치형 배터리의 전극 리드의 양측면을 탄성적으로 압지하는 과정에서, 우선적으로 바깥쪽에 배치되는 상기 전압 단자 절곡편(25)이 바깥쪽으로 휘어지면서 파우치형 배터리의 전극 리드를 탄성적으로 압지하고, 이후 상기 전압 단자 절곡편(25)이 바깥쪽으로 휘어지는 과정에서 상기 전류 단자 절곡편(35)이 파우치형 배터리의 전극 리드에 접촉하면서 바깥쪽으로 휘어지면서 파우치형 배터리의 전극 리드를 탄성적으로 압지할 수 있다.
한편, 본 발명은 전류 전극단자(30)의 전류 단자 탄성편(33) 상에 전류 단자 평면 접촉편(37)을 구비함으로써, 파우치형 배터리의 전극 리드와의 접촉 면적을 더욱더 증가시킬 수 있고, 이로 인하여 접촉 저항을 줄일 수 있고 충방전시 발생되는 열의 양을 줄일 수 있으며, 결과적으로 충방전 효율을 더욱더 향상시킬 수 있도록 하는 파우치형 배터리의 충방전용 그립퍼(50)의 구조를 채택 적용한다.
이를 위하여, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 전류 단자 탄성편(33) 상에는 상기 파우치형 배터리의 전극 리드와의 접촉 면적을 증가시키기 위한 전류 단자 평면 접촉편(37)이 구비된다.
본 발명에 따른 상기 전류 전극단자(30) 및 전압 전극단자(20)는 상술한 바와 같이, 파우치형 배터리의 전극 리드 양측면에 모두 접촉되도록 구성하기 때문에, 접촉 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 기존에 비하여 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 그런데, 본 발명은 파우치형 배터리의 전극 리드와의 접촉 면적을 더욱더 증가시켜서 충방전 효율을 더욱더 향상시키기 위하여, 상기 각각의 전류 단자 탄성편(33) 상에 상기 전류 단자 평면 접촉편(37)을 구비하는 구성을 추가적으로 채택 적용한다.
상기 전류 단자 평면 접촉편(37)은 파우치형 배터리의 전극 리드를 탄성적으로 압지하기 위하여 상기 전류 단자 바디(31) 상에 형성되는 것이 아니라, 상기 전류 단자 탄성편(33) 상에 형성된다. 상기 전류 단자 평면 접촉편(37)을 상기 전류 전극단자(30), 구체적으로 상기 전류 단자 탄성편(33) 상에 형성하기 위하여, 상기 전류 전극단자(30)가 상기 전압 전극단자(20) 내측에 배치되는 구조를 채택 적용하게 되는 것이다.
상기 전류 단자 평면 접촉편(37)의 내측면(상호 대향하는 한 쌍의 전류 단자 탄성편(33) 상에 각각 형성되는 한 쌍의 전류 단자 평면 접촉면(37)이 상호 대항하는 면)에는 복수의 돌기가 형성되는 것이 바람직하다. 상기 파우치형 배터리의 전극 리드 표면에는 산화 피막이 형성될 수 있기 때문에, 상기 산화 피막을 뚫고 지나갈 수 있도록 상기 전류 단자 평면 접촉편(37)의 내측면에 복수의 돌기가 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 접촉 오류를 발생하지 않고 저항을 최소화한 상태에서 충방전을 수행할 수 있다.
한편, 상기 전류 단자 평면 접촉편(37)은 상기 전류 단자 절곡편(35)에 비하여 내측 방향으로 덜 돌출 연장되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 전류 단자 절곡편(35)이 상기 전류 단자 평면 접촉편(37)보다 내측 방향으로 더 돌출 연장 형성된다. 따라서, 한 쌍의 전압 전극단자(20)와 한 쌍의 전류 전극단자(30)가 파우치형 배터리의 전극 리드의 양측면을 탄성적으로 압지하는 과정에서, 우선적으로 바깥쪽에 배치되는 상기 전압 단자 절곡편(25)이 바깥쪽으로 휘어지면서 파우치형 배터리의 전극 리드를 탄성적으로 압지하고, 이후 상기 전압 단자 절곡편(25)이 바깥쪽으로 휘어지는 과정에서 상기 전류 단자 절곡편(35)이 파우치형 배터리의 전극 리드에 접촉하고 바깥쪽으로 휘어지면서 파우치형 배터리의 전극 리드를 탄성적으로 압지할 수 있으며, 이후, 상기 전류 단자 절곡편(35)이 바깥쪽으로 휘어지는 과정에서 상기 전류 단자 평면 접촉편(37)이 파우치형 배터리의 전극 리드에 접촉하여 탄성적으로 압지할 수 있다.
한편, 상기 전압 전극단자(20)와 상기 전류 전극단자(30)의 접촉 가능성을 최소화하기 위하여, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 전압 단자 바디(21)와 상기 전류 단자 바디(31) 사이에 스페이서(45)를 개재하여 배치하는 것이 바람직하다. 상기 스페이서(45)는 절연재로 형성되고 탄성력을 가지는 것이 바람직하다. 결과적으로, 상기 스페이서(45)를 개재함으로써, 상기 전압 전극단자(20)와 상기 전류 전극단자(30)의 접촉 가능성을 낮출 수 있고, 탄성력에 의해 전압 전극단자(20)와 상기 전류 전극단자(30)의 파손을 방지할 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.
본 발명에 따른 파우치형 배터리의 충방전 장치는 복수개의 파우치형 배터리에 대한 충방전을 동시에 수행할 수 있도록 구성하기 때문에, 복수개의 파우치형 배터리의 충방전을 위해 소요되는 시간, 노력 및 비용을 절감할 수 있도록 하는 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (5)

  1. 파우치형 배터리의 충방전 장치에 있어서,
    복수개의 파우치형 배터리를 장착하는 트레이;
    상기 트레이에 장착된 복수개의 파우치형 배터리의 전극 리드와 전기적으로 연결하여 상기 복수개의 파우치형 배터리를 충방전하는 동작을 수행하는 단위 충방전 유닛을 포함하여 구성되되,
    상기 단위 충방전 유닛은,
    상기 복수개의 파우치형 배터리에 일대일 대응하여 배치되되, 대응하는 파우치형 배터리의 전극 리드를 탄성적으로 압지하는 복수개의 충방전용 그립퍼;
    상기 복수개의 충방전용 그립퍼가 동시에 상기 복수개의 파우치형 배터리의 전극 리드를 클램핑 또는 언클램핑하도록 가동하는 그립퍼 가동 블록;
    상기 그립퍼 가동 블록을 수직 방향으로 지지한 상태로 구동력에 따라 이송되는 이송 블록;
    상기 이송 블록을 수평 왕복 이동시키는 구동 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 파우치형 배터리의 충방전 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 모듈의 구동에 따라, 상기 복수개의 충방전용 그립퍼는 대응하는 파우치형 배터리의 전극 리드를 압지할 수 있는 압지 포지션으로 이동되고, 이 상태에서 상기 그립퍼 가동 블록이 상기 복수개의 충방전용 그립퍼의 클램핑 또는 언클램핑 동작을 동시에 가동하는 것을 특징으로 하는 파우치형 배터리의 충방전 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 그립퍼 가동 블록은 전진 또는 후진 동력을 발생하는 가동 실린더, 상기 가동 실린더에 의해 전진 또는 후진하는 푸셔 및 상기 푸셔의 전단에 돌출 형성되되, 상기 복수개의 충방전용 그립퍼에 일대일 대응하여 형성되고 상기 푸셔의 전진 또는 후진에 따라 대응하는 충방전용 그립퍼가 클램핑 또는 언클램핑하는 동작을 수행하도록 하는 복수개의 클램핑 유도체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 파우치형 배터리의 충방전 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 단위 충방전 유닛은 상기 복수개의 파우치형 배터리를 충방전하는 과정에서 발생할 수 있는 이상 여부를 감지하는 복수의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 배터리의 충방전 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 파우치형 배터리의 충방전 장치는 복수개의 단위 충방전 유닛을 포함하여 구성되되, 상기 복수개의 단위 충방전 유닛은 수직 방향으로 다단으로 배치되는 방식 및 수평 방향으로 쌍을 이뤄 배치되는 방식 중, 적어도 하나의 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 파우치형 배터리의 충방전 장치.
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