WO2022092591A1 - 전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 스페이서를 포함하는 충방전 장치 - Google Patents

전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 스페이서를 포함하는 충방전 장치 Download PDF

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WO2022092591A1
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spacer
charging
point
discharging device
gas pocket
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PCT/KR2021/013318
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오세영
김덕환
이고은
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a charging/discharging device including a spacer for supporting a gas pocket portion of a battery cell.
  • secondary batteries may be classified into cylindrical, prismatic, and pouch types according to their shape.
  • the pouch-type secondary battery uses a metal layer (foil) and a multi-layer film of a synthetic resin layer coated on the upper and lower surfaces of the metal layer to construct the exterior, so that the battery’s appearance is higher than that of a cylindrical or prismatic battery using a metal can. Since the weight can be significantly reduced, it is possible to reduce the weight of the battery, and it is attracting a lot of attention because it has the advantage of being able to change into various shapes.
  • the pouch-type secondary battery contains an electrode assembly in a stacked form, and an electrode tab and an electrode lead are connected to the electrode assembly, and the electrode lead protrudes from the pouch casing. These electrode leads are electrically connected through contact with an external device to receive power from the external device.
  • a pouch-type secondary battery (hereinafter, a battery cell) is manufactured through a process of assembling a cell and activating the battery.
  • a process of performing a predetermined charge/discharge using the charge/discharge device to activate the battery cell is referred to as a formation process.
  • the battery cell In order to perform the formation process of the battery cell, the battery cell must be properly mounted in the charging/discharging device. That is, the electrode lead of the battery cell is disposed to be in contact with the conductive part of the charging/discharging device to be electrically connected thereto, and this electrical connection state should be maintained while charging/discharging is in progress.
  • a charging/discharging device of a secondary battery generally includes a plurality of compression plates for fixing the battery cells. Each battery cell is sandwiched between the two compression plates, and while pressure is applied from both sides, a current is applied through the lead of the battery cell to charge.
  • the gas pocket part is a part of the pouch case that extends in a direction crossing the electrode lead from the cell body part pressed in the activation process, and may be cut later in the pouch case.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a compression plate in a conventional secondary battery charging and discharging device.
  • a conventional secondary battery charging/discharging device 10 has a compression plate ( 12), and a spacer 13 having a curved shape is coupled to each compression plate 12 .
  • the spacer 13 coupled to the compression plate 12 allows the battery cells 11 to be guided into the corresponding cell insertion space when the battery cells 11 are loaded between the compression plates 12 . It serves to guide and support the gas pocket portion of the battery cell 11 in order to prevent interference between the gas pocket portion between neighboring battery cells 11 during the activation process of the battery cell 11 .
  • FIG. 2(a) is a photograph showing a gas pocket shape during an activation process of a battery cell in a conventional secondary battery charging/discharging device
  • FIG. 2(b) is a photograph showing a gas pocket shape after an activation process of the battery cell.
  • the present invention is to solve the above problems, and it is possible to prevent interference between the gas pockets between the battery cells in the activation process of the battery cells, and to provide a charging/discharging device including a spacer capable of increasing the space utilization rate of the gas pockets. intended to provide
  • the present invention provides a charging/discharging device including a spacer for supporting a gas pocket portion of a battery cell.
  • the charging/discharging device according to the present invention includes n (n is an integer greater than or equal to 2) compression plates; and a spacer coupled to one end of each compression plate to support the gas pocket portion of the battery cell.
  • the spacer includes first and second surfaces facing each other, and the first and second surfaces have a structure concavely bent in a direction facing each other.
  • the spacer has a structure having a height L corresponding to or higher than the length of the gas pocket.
  • the spacer is divided into points L1, L5 and L9 based on the height, and the thickness of the points L1, L5 and L9 satisfies the following conditions 1 and 2:
  • L1 is a 1/10 point based on the total height of the spacer
  • L5 is a 5/10 point based on the total height of the spacer
  • L9 is a 9/10 point based on the total height of the spacer. do.
  • the L5 point has a structure having a thickness in the range of 0.2 to 0.7 compared to the L1 or L9 point. More specifically, the spacer may have a structure in which the thickness sequentially decreases from the point L1 to the point L5, and the thickness sequentially decreases from the point L9 to the point L5.
  • the spacer has a frame structure and a structure including an elastic pressing member in a central region between the first and second surfaces.
  • the elastic pressing member is a coil spring, a leaf spring, or a rubber material.
  • the spacer has a structure including a protective layer on the outside of the first and second surfaces.
  • the protective layer includes at least one selected from the group consisting of silicone, flexible plastic, and flexible foam.
  • the spacer may be coupled to one end of the compression plate, and a plurality of spacers may be coupled along the length of the compression plate.
  • the space utilization rate of the gas pocket portion of the battery cell can be increased by including the spacer having a structure corresponding to the shape of the gas pocket portion. there is.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a compression plate in a conventional secondary battery charging and discharging device.
  • FIG. 2(a) is a photograph showing a gas pocket shape during an activation process of a battery cell in a conventional secondary battery charging/discharging device
  • FIG. 2(b) is a photograph showing a gas pocket shape after an activation process of the battery cell.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a charging/discharging device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state in which a plurality of battery cells are disposed in a charging/discharging device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a spacer in a charging/discharging device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a spacer in a charging/discharging device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a spacer in a charging/discharging device according to another embodiment of the present invention.
  • “under” another part it includes not only cases where it is “directly under” another part, but also cases where another part is in between.
  • “on” may include the case of being disposed not only on the upper part but also on the lower part.
  • the present invention relates to a charging/discharging device including a spacer for supporting a gas pocket portion of a battery cell.
  • a charging/discharging device used in an activation process of a battery cell includes a compression plate that is spaced apart from each other at a predetermined distance to form a cell insertion space into which the battery cell can be inserted, and moves to narrow the separation distance from each other, and each The compression plate has a structure in which a spacer having a curved shape is coupled.
  • the spacer serves to guide the battery cells so that they can be guided into the corresponding cell insertion space when loading the battery cells between the respective compression plates, and prevents gas pocket interference between neighboring battery cells. In order to do this, it serves to support the gas pocket portion of the battery cell.
  • the conventional spacer has a convex frame itself, the gas pocket portion in contact with the spacer does not inflate properly, so there is a problem in that the space utilization rate of the gas pocket portion is reduced.
  • the present invention provides a charging/discharging device including a spacer capable of preventing gas pocket portion interference between battery cells in an activation process of the battery cell and increasing the space utilization rate of the gas pocket portion.
  • the spacer since the spacer has a structure in which a region in contact with the gas pocket portion corresponds to the gas pocket portion during the activation process of the battery cell, there is an advantage in that the space utilization rate of the gas pocket portion of the battery cell can be increased.
  • the charging/discharging device includes n (n is an integer greater than or equal to 2) compression plates; and a spacer coupled to one end of each compression plate to support the gas pocket portion of the battery cell.
  • the spacer includes first and second surfaces facing each other, and the first and second surfaces have a structure concavely bent in a direction facing each other.
  • the battery cell may swell due to expansion or gas generation of the positive and negative plates.
  • the compression plate serves to prevent swelling by pressing the battery cells during the activation process.
  • the n compression plates face each other and are spaced apart from each other by a predetermined distance, and the spaced space is narrowed or configured to move to widen, respectively. That is, the battery cell is disposed between the k-th compression plate and the k+1-th compression plate (k is 1 or more and n-1 or less), and the k-th compression plate and the k+1-th compression plate cover both sides of the battery cell. It moves in the pressing direction to pressurize the battery cell.
  • n compression plates are connected to be capable of translational movement along a shaft extending in a lower region thereof, gears are connected to one end of the shaft, and a driving motor may be connected to these gears.
  • any mechanical combination may be employed as long as it has a drive mechanism capable of moving each pressing plate in a direction for pressing the battery cells.
  • the battery cell is a pouch-type unit cell, and an electrode assembly having a positive electrode/separator/negative electrode structure is embedded in a laminate sheet exterior material in a state in which it is connected to electrode leads formed outside of the exterior material.
  • the electrode leads are drawn out of the sheet and may extend in the same direction or opposite directions.
  • the battery cell applied to the battery module according to the present invention is not necessarily limited thereto. This is not the case, and a case in which a pair of electrode leads are drawn out in the same direction is also possible.
  • the pouch-type battery cell may include a gas pocket part.
  • the n compression plates may be made of a metal material having high mechanical rigidity so as not to be deformed even by high heat and pressure, and may be, for example, aluminum or stainless steel.
  • the compression plate is not limited to a metal material, and the compression plate may be made of reinforced plastic, reinforced ceramic, or tempered glass.
  • the compression plate includes n pieces, and n may be in the range of 2-100, 2-50, 2-30, 2-20, 2-15, 2-10.
  • the battery cells including the gas pocket in an inactive state are transported to a pickup device and disposed to be inserted into each other one by one.
  • a separator for supporting the battery cell at a certain height and protecting the body surface of the battery cell from the pressing plate when pressed is included.
  • the interlayer is in the form of a sheet, one side of the interlayer is coupled to the k-th compression plate, the other side of the interlayer is coupled to the k+1-th compression plate, and a battery cell between the k-th compression plate and the k+1 compression plate. It is configured to be folded into the insertion space. That is, one slip sheet can be used per two compression plates.
  • the charging/discharging device according to the present invention may use a conventional interleaving paper, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the battery cell accommodated between each compression plate includes a gas pocket portion in an upper region, and a spacer coupled to each compression plate supports the gas pocket portion.
  • the spacer includes first and second surfaces facing each other, and the first and second surfaces have a structure that is concavely bent in a direction facing each other, so that the gas pocket portion of the activated battery cell is facilitated. can support
  • one battery cell is disposed between the k-th compression plate and the k+1-th compression plate.
  • the first surface of the spacer coupled to the k+1th compression plate and the second surface of the spacer coupled to the k-th compression plate support the gas pocket portion of the battery cell.
  • the spacer has a structure having a height L corresponding to the length of the gas pocket or higher than the length of the gas pocket.
  • the height L of the spacer has a structure corresponding to the length of the gas pocket. That is, since the first and second surfaces of the spacer have a structure corresponding to the shape of the gas pocket portion when activated, the space utilization rate of the gas pocket portion of the battery cell may be increased.
  • the spacer coupled to the compression plate in the charging/discharging device of the present invention has a height corresponding to the length of the gas pocket portion.
  • the thickness of the points L1, L5, and L9 may satisfy the following conditions 1 and 2:
  • L1 is 1/10 of the total height of the spacer
  • L5 is 5/10 of the total height of the spacer 230
  • L9 is the entire height of the spacer 230 . It means the 9/10 point. That is, the L5 point of the spacer is thinner than L1 and L9.
  • the L5 point has a thickness in the range of 0.2 to 0.7 compared to the L1 or L9 point.
  • the L5 point has a thickness in the range of 0.3 to 0.6 and 0.4 to 0.5 compared to the L1 or L9 point.
  • the L5 point may have a thickness in the range of 0.4 compared to the thickness of L1 .
  • the thickness of the spacer means an interval or distance between the first surface and the second surface.
  • the spacer has a structure in which the thickness sequentially decreases from the point L1 to the point L5, and the thickness sequentially decreases from the point L9 to the point L5.
  • the cross section of the spacer has a structure similar to that of a concave lens. This is to increase the space utilization rate of the gas pocket part when the battery cell is activated by the spacer.
  • the spacer may have a frame structure.
  • the center point between the first surface and the second surface may include an elastic pressing member.
  • the elastic pressing member may be installed at a point L5 based on the entire height of the spacer, one side of the elastic pressing member is coupled to the first surface of the spacer, and the other side of the elastic pressing member is the second surface of the spacer. can be coupled to
  • the elastic pressing member may be a member that applies a constant pressure in a direction in which the gas pocket part is seated.
  • the elastic pressing member may be a coil spring, a leaf spring, or a rubber material, for example, the elastic pressing member may be a coil spring.
  • the coil spring is a spring having a force to resist compression force, and means a compression spring.
  • the gas pocket portion of the battery cell can be easily supported, and the shape between the first surface and the second surface of the spacer can be maintained.
  • the spacer comprises a protective layer.
  • the protective layer has a structure formed outside the first surface and the second surface of the spacer.
  • the protective layer is to prevent damage to the gas pocket portion of the battery cell in contact with the spacer, and may include at least one selected from the group consisting of silicone, soft plastic, and flexible foam.
  • the first surface and the second surface of the spacer may have a structure in which a silicon pad is coated.
  • the spacer may be made of a nylon-based plastic material or a fiber-reinforced plastic material having excellent heat resistance and strength.
  • the spacer is coupled to one end of the compression plate, and has a structure in which a plurality of the spacers are coupled along the length of the compression plate. Although it is illustrated in the drawing as including four spacers in one compression plate, this is balanced in consideration of the length of the loaded battery cells, and the number and spacing of the spacers may be adjusted according to the length of the battery cells.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a charging/discharging device according to an embodiment of the present invention.
  • the charging/discharging device includes n (n is an integer greater than or equal to 2) compression plate 120; and a spacer 130 coupled to one end of each compression plate to support the gas pocket portion of the battery cell.
  • the spacer 130 includes first and second surfaces 131 and 132 facing each other, and the first and second surfaces 131 and 132 are concavely bent in a direction facing each other.
  • the battery cell may swell due to expansion or gas generation of the positive and negative plates.
  • the compression plate 120 serves to prevent swelling by pressing the battery cells during the activation process.
  • the n compression plates 120 face each other and are spaced apart from each other by a predetermined distance, and the spaced space is narrowed or configured to move to widen, respectively. That is, the battery cell is disposed between the k-th compression plate and the k+1-th compression plate (k is 1 or more and n-1 or less), and the k-th compression plate and the k+1-th compression plate cover both sides of the battery cell. It moves in the pressing direction to pressurize the battery cell.
  • the n compression plates 120 are connected to be capable of translational movement along a shaft extending in a lower region thereof, and gears are connected to one end of the shaft, and a driving motor is connected to these gears.
  • gears are connected to one end of the shaft, and a driving motor is connected to these gears.
  • any mechanical combination may be employed as long as it has a driving mechanism capable of moving each compression plate 120 in a direction for pressing the battery cells.
  • each compression plate 120 the battery cells including the gas pocket part in an inactive state are transported to the pickup device and inserted one by one, respectively.
  • a separator for protecting the body surface of the battery cell from the compression plate 120 when the battery cell is supported at a certain height and pressurized is included. A description thereof will be omitted.
  • the battery cells accommodated between the respective compression plates 120 include gas pockets in an upper region thereof, and the spacers 130 coupled to the respective compression plates 120 support the gas pockets.
  • the spacer 130 includes first and second surfaces 131 and 132 facing each other, and the first and second surfaces 131 and 132 are concavely bent in a direction facing each other. Thus, it is possible to easily support the gas pocket portion of the activated battery cell.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state in which a plurality of battery cells are disposed in a charging/discharging device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • one battery cell 110 is disposed between the k-th compression plate 120 and the k+1-th compression plate 120 .
  • the first surface of the spacer 130 coupled to the k+1th compression plate 120 and the second surface of the spacer 130 coupled to the k-th compression plate 120 are the gas pockets 111 of the battery cell. ) is supported.
  • the height of the spacer 130 has a structure corresponding to the length of the gas pocket part 111 , and the first and second surfaces 131 and 132 of the spacer 130 have the gas pocket part 111 when activated. ) and has a structure corresponding to the shape of the battery cell 110 , the space utilization rate of the gas pocket part 111 of the battery cell 110 can be increased.
  • the charging/discharging device 100 according to the present invention is illustrated as including seven compression plates 120 in the drawing, but is not limited thereto. Specifically, in the charging/discharging device 100 of the present invention, the compression plate includes n pieces, and n may be in the range of 2-100, 2-50, 2-30, 2-20, 2-15, 2-10. there is.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a spacer in a charging/discharging device according to another embodiment of the present invention.
  • the spacer 230 coupled to the compression plate has a height corresponding to the length of the gas pocket. Specifically, when the spacer 230 is divided into points L1, L5, and L9 based on the height, the thicknesses of the points L1, L5, and L9 satisfy the following conditions 1 and 2:
  • L1 is 1/10 of the total height of the spacer
  • L5 is 5/10 of the total height of the spacer 230
  • L9 is the entire height of the spacer 230 . It means the 9/10 point. That is, the L5 point of the spacer 230 is thinner than L1 and L9.
  • the L5 point has a thickness in the range of 0.2 to 0.7 compared to the L1 or L9 point.
  • the L5 point has a thickness in the range of 0.4 compared to the thickness of L1 .
  • the thickness of the spacer 230 means an interval or distance between the first surface 231 and the second surface 232 .
  • the spacer 230 has a structure in which the thickness sequentially decreases from the point L1 to the point L5, and the thickness sequentially decreases from the point L9 to the point L5.
  • the cross section of the spacer 230 has a structure similar to that of a concave lens. The spacer 230 is to increase the space utilization rate of the gas pocket portion when the battery cell is activated.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a spacer in a charging/discharging device according to another embodiment of the present invention.
  • the spacer 330 has a frame structure.
  • an elastic pressing member 340 is included in the central region between the first and second surfaces 331 and 332 .
  • the elastic pressing member 340 is installed at a point L5 based on the entire height of the spacer 330 .
  • One side of the elastic pressing member 340 is coupled to the first surface 331 of the spacer 330
  • the other side of the elastic pressing member 340 is coupled to the second surface 332 of the spacer 330 .
  • the elastic pressing member 340 may be a coil spring.
  • the elastic pressing member 340 By including the elastic pressing member 340 inside the spacer 330 , it is possible to easily support the gas pocket portion of the battery cell, and the spacer 330 has a shape between the first surface 331 and the second surface 332 . can keep
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a spacer in a charging/discharging device according to another embodiment of the present invention.
  • the spacer 430 includes a protective layer 450 .
  • the passivation layer 450 has a structure formed outside the first surface 431 and the second surface 432 of the spacer 430 .
  • the protective layer 450 is to prevent damage to the gas pocket portion of the battery cell in contact with the spacer 430 , and a silicon pad is formed on the first surface 431 and the second surface 432 of the spacer 430 . has a coated structure.

Abstract

본 기술은 전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 스페이서를 포함하는 충방전 장치에 관한 것으로, 전지 셀의 활성화 공정에서 전지 셀 간의 가스 포켓부 간섭을 방지할 수 있으며, 가스 포켓부의 공간 활용률을 증대 시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 스페이서를 포함하는 충방전 장치
본 출원은 2020.10.27.자 한국 특허 출원 제10-2020-0139948호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 스페이서를 포함하는 충방전 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 그 형상에 따라 원통형, 각형, 파우치형 등으로 구분할 수 있다. 그 중 파우치형 이차전지는 금속층(포일)과 상기 금속층의 상면과 하면에 코팅되는 합성수지층의 다층막으로 구성되는 파우치 외장재를 사용하여 외관을 구성하기 때문에, 금속 캔을 사용하는 원통형 또는 각형보다 전지의 무게를 현저히 줄일 수 있어 전지의 경량화가 가능하며, 다양한 형태로의 변화가 가능하다는 장점이 있어 많은 관심을 모으고 있다.
이러한 파우치형 이차전지에는 전극 조립체가 적층된 형태로 수납되는데, 상기 전극 조립체에는 전극 탭 및 전극 리드가 연결되어 있고, 상기 전극 리드는 파우치 외장재로부터 돌출되어 있다. 이러한 전극 리드는 외부 장치와 접촉을 통해 전기적으로 연결되어 외부장치로부터 전력을 공급받게 된다.
파우치형 이차전지(이하, 전지 셀)는 셀을 조립하는 과정과 전지를 활성화하는 과정을 거쳐 제조되며, 전지 활성화 단계에서는 충방전 장치에 전지 셀을 탑재하고 활성화에 필요한 조건으로 충전 및 방전을 수행하게 된다. 이와 같이, 전지 셀의 활성화를 위해 충방전 장치를 이용해 소정의 충방전을 실시하는 과정을 포메이션(formation) 공정이라고 한다.
이러한 전지 셀의 포메이션 공정을 수행하기 위해서는 전지 셀이 충방전 장치에 제대로 장착되어야 한다. 즉, 전지 셀의 전극 리드가 충방전 장치의 도전부에 접하도록 배치되어 양자가 전기적으로 연결되어야 하고, 충방전이 진행되는 동안에 이러한 전기적 연결 상태가 유지되어야 한다.
이를 위해 이차전지의 충방전 장치는 전지 셀을 고정하기 위한 복수개의 압착 플레이트를 구비하는 것이 일반적이다. 상기 압착 플레이트 2장 사이에 각각의 전지 셀을 끼우고 양측에서 압력을 가하면서, 전지 셀의 리드를 통해 전류를 인가하여 충전을 한다.
이와 같이, 압착 플레이트로 전지 셀을 눌러줌으로써 충방전 과정에서 가스 발생에 따른 전지 셀의 두께 증가를 억제할 수 있다. 이때 발생한 가스는 가스 포켓부에 포집하여 활성화 공정 후 제거한다. 여기서, 상기 가스 포켓부는 파우치 외장재의 일부분으로서 활성화 공정에서 가압되는 셀 바디 부분에서 전극 리드에 교차하는 방향으로 연장 형성되어 있는 부분으로 추후 파우치 외장재에서 커팅(cutting) 처리될 수 있다.
도 1은 종래의 이차전지 충방전 장치에서 압착 플레이트를 보여주는 모식도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 이차전지 충방전 장치(10)는 전지 셀(11)이 삽입 가능한 셀 삽입 공간이 형성되게 상호 간 소정 간격 이격 배치되고, 서로 이격 거리가 좁아지게 이동하는 압착 플레이트(12)들을 포함하며, 각각의 압착 플레이트(12)에는 곡면 형상으로 이루어진 스페이서(13)가 결합된 구조이다.
상기 압착 플레이트(12)에 결합된 스페이서(13)는 전지 셀(11)을 각각의 압착 플레이트(12) 사이에 로딩 시킬 때, 전지 셀(11)들이 대응하는 셀 삽입 공간속으로 유도될 수 있도록 안내하는 역할을 하며, 전지 셀(11)의 활성화 공정시 이웃하는 전지 셀(11)간의 가스 포켓부 간섭을 방지하기 위하여, 전지 셀(11)의 가스 포켓부를 지지하는 역할을 한다.
도 2(a)는 종래의 이차전지 충방전 장치에 전지 셀의 활성화 공정시 가스 포켓 형상을 보여주는 사진이며, 도 2(b)는 전지 셀의 활성화 공정 후의 가스 포켓 형상을 보여주는 사진이다. 도 2를 참조하면, 전지 셀의 가스 포켓에서 스페이서와 접촉한 영역은 제대로 부풀지 못한 것을 확인할 수 있었다. 즉, 종래의 스페이서는 프레임 자체가 볼록한 형태로 이루어져 있어 가스 포켓부의 공간 활용률이 저하되는 문제가 있었다.
따라서, 가스 포켓부의 공간 활용률을 증대시킬 수 있는 스페이서를 포함하는 이차전지 충방전 장치가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전지 셀의 활성화 공정에서 전지 셀 간의 가스 포켓부 간섭을 방지할 수 있으며, 가스 포켓부의 공간 활용률을 증대시킬 수 있는 스페이서를 포함하는 충방전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 스페이서를 포함하는 충방전 장치를 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 충방전 장치는 n 개(n 은 2 이상의 정수)의 압착 플레이트; 및 각각의 압착 플레이트의 일단에 결합되어, 전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 스페이서를 포함한다. 이때, 상기 스페이서는, 서로 마주보는 제1 및 제2 면을 포함하며, 상기 제1 및 제2 면은 서로 마주보는 방향으로 오목하게 절곡된 구조를 갖는다.
하나의 예에서, 상기 스페이서는, 가스 포켓의 길이와 대응되거나 또는 가스 포켓의 길이 보다 더 높은 높이(L)를 갖는 구조이다. 구체적인 예에서, 상기 스페이서는, 높이를 기준으로 L1, L5 및 L9 지점으로 구분되며, 상기 L1, L5 및 L9 지점의 두께는 하기 조건 1 및 2를 만족한다:
[조건 1]
L1 > L5
[조건 2]
L9 > L5
상기 조건 1 및 2에서, L1은 스페이서의 전체 높이를 기준으로 1/10 지점, L5은 스페이서의 전체 높이를 기준으로 5/10 지점 및 L9은 스페이서의 전체 높이를 기준으로 9/10 지점을 의미한다.
하나의 예에서, 상기 스페이서에서, L5 지점은 L1 또는 L9 지점 대비 0.2 내지 0.7 범위의 두께를 갖는 구조이다. 보다 구체적으로, 상기 스페이서는, L1 지점에서 L5 지점으로 갈수록 두께가 순차적으로 감소하고, L9 지점에서 L5 지점으로 갈수록 두께가 순차적으로 감소하는 구조일 수 있다.
다른 하나의 예에서, 상기 스페이서는 프레임 구조이며, 제1 및 제2 면 사이의 중심 영역에 탄성 가압부재를 포함하는 구조이다. 구체적인 예에서, 상기 탄성 가압부재는, 코일 스프링, 판 스프링 또는 고무소재이다.
또 다른 하나의 예에서, 상기 스페이서는, 제1 및 제2 면의 외측에, 보호층을 포함하는 구조이다. 구체적인 예에서, 보호층은, 실리콘, 연질 플라스틱 및 연질 발포체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함한다.
한편, 상기 스페이서는, 압착 플레이트의 일단에 결합되되, 상기 압착 플레이트의 길이를 따라 복수개가 결합되는 구조일 수 있다.
본 발명의 전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 스페이서를 포함하는 충방전 장치에 따르면, 가스 포켓부의 형상과 대응되는 구조의 스페이서를 포함함으로써, 전지 셀의 가스 포켓부의 공간 활용률을 증대 시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 이차전지 충방전 장치에서 압착 플레이트를 보여주는 모식도이다.
도 2(a)는 종래의 이차전지 충방전 장치에 전지 셀의 활성화 공정시 가스 포켓 형상을 보여주는 사진이며, 도 2(b)는 전지 셀의 활성화 공정 후의 가스 포켓 형상을 보여주는 사진이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 충방전 장치를 보여주는 모식도이다.
도 4은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 충방전 장치에 다수개의 전지 셀을 배치한 상태를 보여주는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 충방전 장치에서 스페이서를 보여주는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 충방전 장치에서 스페이서를 보여주는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 충방전 장치에서 스페이서를 보여주는 모식도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은 전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 스페이서를 포함하는 충방전 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 전지 셀의 활성화 공정에서 사용하는 충방전 장치는 전지 셀이 삽입 가능한 셀 삽입 공간이 형성되게 상호 간 소정 간격 이격 배치되고, 서로 이격 거리가 좁아지게 이동하는 압착 플레이트를 포함하며, 각각의 압착 플레이트에는 곡면 형상으로 이루어진 스페이서가 결합된 구조를 갖는다. 한편, 상기 스페이서는 전지 셀을 각각의 압착 플레이트 사이에 로딩 시킬 때, 전지 셀들이 대응하는 셀 삽입 공간속으로 유도될 수 있도록 안내하는 역할을 하며, 서로 이웃하는 전지 셀간의 가스 포켓부 간섭을 방지하기 위하여, 전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 역할을 한다. 그러나, 종래의 스페이서는 프레임 자체가 볼록한 형태로 이루어져 있어 상기 스페이서와 접하는 가스 포켓부는 제대로 부풀지 못해서 가스 포켓부의 공간 활용률이 저하되는 문제가 있었다.
이에, 본 발명에서는 전지 셀의 활성화 공정에서 전지 셀 간의 가스 포켓부 간섭을 방지할 수 있으며, 가스 포켓부의 공간 활용률을 증대시킬 수 있는 스페이서를 포함하는 충방전 장치를 제공한다. 구체적으로, 상기 스페이서는 가스 포켓부와 접하는 영역이 전지 셀의 활성화 공정시 가스 포켓부와 대응되는 구조를 갖고 있어, 전지 셀의 가스 포켓부의 공간 활용률을 증대 시킬 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 스페이서를 포함하는 충방전 장치를 상세하게 설명한다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 충방전 장치는 n 개(n 은 2 이상의 정수)의 압착 플레이트; 및 각각의 압착 플레이트의 일단에 결합되어, 전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 스페이서를 포함한다. 이때, 상기 스페이서는 , 서로 마주보는 제1 및 제2 면을 포함하며, 상기 제1 및 제2 면은 서로 마주보는 방향으로 오목하게 절곡된 구조를 갖는다.
일반적으로, 활성화 과정에서 전지 셀은 양극판과 음극판의 팽창 또는 가스 발생으로 인해 부풀어 오르는 스웰링(swelling)이 발생할 수 있다. 이때, 상기 압착 플레이트는 활성화 과정에서 전지 셀들을 가압하여 스웰링을 막아주는 역할을 한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 충방전 장치에서 n 개의 압착 플레이트는 각각 상호 대면하여 소정 거리 이격 배치되고, 상기 이격 공간이 좁혀지거나, 넓어지게 각각 이동하도록 구성된다. 즉, 전지 셀은 k 번째 압착 플레이트와 k+1 번째 압착 플레이트(k는 1 이상, n-1 개 이하) 사이에 배치되며, k 번째 압착 플레이트와 k+1 번째 압착 플레이트는 전지 셀의 양면을 가압하는 방향으로 이동하여, 상기 전지 셀을 가압한다.
한편, n 개의 압착 플레이트은 그 하부 영역에 연장되어 있는 샤프트를 따라 병진 운동 가능하게 연결되고, 상기 샤프트의 일단에는 기어들이 연결되며, 이들 기어들에는 구동모터가 연결될 수 있다. 물론, 전지 셀을 가압하는 방향으로 각각의 압착 플레이트를 이동시킬 수 있는 구동 메커니즘을 갖는 기계적 조합이라면 어떠한 기계적 조합을 채용해도 좋다.
상기 전지 셀은 파우치 타입의 단위 셀로, 라미네이트 시트 외장재에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 상기 외장재의 외부로 형성된 전극 리드들과 연결된 상태로 내장되어 있다. 상기 전극 리드는 시트 외측으로 인출되되 서로 동일한 방향 또는 반대 방향으로 연장될 수 있다.
본 발명의 도면에서는 도면 도시의 편의상 한 쌍의 전극 리드가 서로 반대방향으로 인출된 형태를 갖는 파우치 타입 전지 셀에 대해서만 도시하고 있으나, 본 발명에 따른 전지 모듈에 적용되는 전지 셀은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 한 쌍의 전극 리드가 서로 동일한 방향으로 인출되는 경우도 가능한 것이다. 다만, 상기 파우치 타입의 전지 셀은 가스 포켓부를 포함할 수 있다.
하나의 예에서, 상기 n 개의 압착 플레이트는 높은 열과 압력에도 변형이 없도록 기계적 강성이 높은 금속 재질로 마련될 수 있으며, 예를 들면, 알루미늄 또는 스테인리스 스틸일 수 있다. 다만, 상기 압착 플레이트가 금속 재질로 한정되는 것은 아니며, 상기 압착 플레이트는 강화 플라스틱, 강화 세라믹 또는 강화 유리등으로 제작될 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 충방전 장치에서 압착 플레이트는 n 개를 포함하며, n 은 2-100, 2-50, 2-30, 2-20, 2-15, 2-10 범위일 수 있다.
하나의 예에서, 각각의 압착 플레이트 사이에는 비활성화 상태로 가스 포켓부를 포함하는 전지 셀들이 픽업 장비로 운반되어 각각 하나씩 끼워 넣어져 배치된다. 이때, 도면 상에는 도시되어 있지 않으나, 전지 셀을 일정 높이로 떠받히며 가압시 압착 플레이트로부터 전지 셀의 바디면을 보호하기 위한 간지를 포함한다. 상기 간지는, 시트 형태로, 간지의 일측은 k 번째 압착 플레이트에 결합되고, 간지의 타측은 k+1 번째 압착 플레이트에 결합되고, 상기 k 번째 압착 플레이트와 k+1 번째 압착 플레이트 사이의 전지 셀 삽입 공간 속에 접히도록 구성된다. 즉, 두 개의 압착 플레이트 당 하나의 간지가 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 충방전 장치는 통상의 간지를 사용할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
하나의 예에서, 각각의 압착 플레이트들 사이에 수납되는 전지 셀은 상부 영역에 가스 포켓부를 포함하며, 각각의 압착 플레이트에 결합되는 스페이서는 상기 가스 포켓부를 지지한다. 이때, 상기 스페이서는 서로 마주보는 제1 및 제2 면을 포함하고, 상기 제1 및 제2 면은 서로 마주보는 방향으로 오목하게 절곡된 구조를 갖고 있어, 활성화된 전지 셀의 가스 포켓부를 용이하게 지지할 수 있다.
구체적인 예에서, k번째 압착 플레이트와 k+1 번째 압착 플레이트 사이에 하나의 전지 셀이 배치된다. 이때, k+1 번째 압착 플레이트에 결합된 스페이서의 제1 면과 k 번째 압착 플레이트에 결합된 스페이서의 제2 면은 전지 셀의 가스 포켓부를 지지하게 된다. 이때, 상기 스페이서는, 가스 포켓부의 길이와 대응되거나 또는 가스 포켓의 길이 보다 더 높은 높이(L)를 갖는 구조이다. 예컨대, 상기 스페이서의 높이(L)는 가스 포켓의 길이와 대응되는 구조를 갖는다. 즉, 상기 스페이서의 제1 및 제2 면은 활성화 되었을 때의 가스 포켓부의 형상과 대응되는 구조를 갖고 있어, 전지 셀의 가스 포켓부의 공간 활용률을 증대 시킬 수 있다.
다른 하나의 예에서, 본 발명의 충방전 장치에서 압착 플레이트에 결합된 스페이서는 가스 포켓부의 길이와 대응되는 높이를 갖는다. 구체적으로, 상기 스페이서는, 높이를 기준으로 L1, L5 및 L9 지점으로 구분될 때, 상기 L1, L5 및 L9 지점의 두께는 하기 조건 1 및 2를 만족할 수 있다:
[조건 1]
L1 > L5
[조건 2]
L9 > L5
상기 조건 1 및 2에서, L1은 스페이서의 전체 높이를 기준으로 1/10 지점, L5은 스페이서(230)의 전체 높이를 기준으로 5/10 지점 및 L9은 스페이서(230)의 전체 높이를 기준으로 9/10 지점을 의미한다. 즉, 스페이서의 L5 지점은 L1과 L9 보다 두께가 얇은 것을 의미한다. 상기 스페이서에서, L5 지점은 L1 또는 L9 지점 대비 0.2 내지 0.7 범위의 두께를 갖는다. 구체적으로, L5 지점은 L1 또는 L9 지점 대비 0.3 내지 0.6 범위, 0.4 내지 0.5 범위의 두께를 갖는다. 예를 들면, 상기 L5 지점은 L1 의 두께 대비 0.4 범위의 두께일 수 있다. 여기서, 스페이서의 두께는 제1 면과 제2 면 사이의 간격 또는 거리를 의미한다.
구체적인 예에서, 상기 스페이서는 L1 지점에서 L5 지점으로 갈수록 두께가 순차적으로 감소하고, L9 지점에서 L5 지점으로 갈수록 두께가 순차적으로 감소하는 구조를 갖는다. 예컨대, 상기 스페이서의 단면은 오목렌즈와 유사한 구조를 갖는다. 이는, 상기 스페이서가 전지 셀이 활성화 되었을 때의 가스 포켓부의 공간 활용률을 증대 시키기 위함이다.
또 다른 하나의 예에서, 상기 스페이서는 프레임 구조일 수 있다. 이때, 상기 제1 면과 제2 면 사이의 중심 지점에는 탄성 가압부재를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 탄성 가압부재는 스페이서의 전체 높이를 기준으로 L5 지점에 설치될 수 있으며, 상기 탄성 가압부재의 일측은 스페이서의 제1 면에 결합되며, 탄성 가압부재의 타측은 스페이서의 제2 면에 결합될 수 있다.
구체적인 예에서, 상기 탄성 가압부재는 가스 포켓부가 안착되는 방향으로 일정한 압력을 가하는 부재일 수 있다. 상기 탄성 가압부재는, 코일 스프링, 판 스프링 또는 고무소재 부재이며, 예를 들어, 상기 탄성 가압부재는 코일 스프링일 수 있다. 상기 코일 스프링은 압축력에 저항하는 힘을 가진 스프링으로 압축 스프링을 의미한다.
즉, 상기 스페이서 내부에 탄성 가압부재를 포함하여, 전지 셀의 가스 포켓부를 용이하게 지지할 수 있으며, 스페이서의 제1 면과 제2 면 사이의 형태를 유지할 수 있다.
또 다른 하나의 예에서, 상기 스페이서는 보호층을 포함하여 구성된다. 구체적인 예에서, 상기 보호층은 스페이서의 제1 면과 제2 면의 외측에 형성된 구조를 갖는다.
상기 보호층은 스페이서에 접하는 전지 셀의 가스 포켓부의 손상을 방지하기 위한 것으로, 실리콘, 연질 플라스틱 및 연질 발포체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 스페이서의 제1 면과 제2 면에는 실리콘 패드가 코팅된 구조일 수 있다.
하나의 예에서, 상기 스페이서는 내열성과 강도가 우수한 나일론계 플라스틱 재질 또는 섬유 강화 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 아울러, 상기 스페이서는, 압착 플레이트의 일단에 결합되되, 상기 압착 플레이트의 길이를 따라 복수개가 결합되는 구조를 갖는다. 도면 상에는 하나의 압착 플레이트에 4 개의 스페이서를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 로딩되는 전지 셀의 길이를 고려하여 안분한 것으로, 전지 셀의 길이에 따라서 상기 스페이서의 개수 및 간격 등을 조절할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 스페이서를 포함하는 충방전 장치의 다양한 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시형태)
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 충방전 장치를 보여주는 모식도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 충방전 장치는 n 개(n 은 2 이상의 정수)의 압착 플레이트(120); 및 각각의 압착 플레이트의 일단에 결합되어, 전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 스페이서(130)를 포함한다. 이때, 상기 스페이서(130)는, 서로 마주보는 제1 및 제2 면(131, 132)을 포함하며, 상기 제1 및 제2 면(131, 132)은 서로 마주보는 방향으로 오목하게 절곡된 구조를 갖는다.
활성화 과정에서 전지 셀은 양극판과 음극판의 팽창 또는 가스 발생으로 인해 부풀어 오르는 스웰링(swelling)이 발생할 수 있다. 이때, 상기 압착 플레이트(120)는 활성화 과정에서 전지 셀들을 가압하여 스웰링을 막아주는 역할을 한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 충방전 장치(100)에서 n 개의 압착 플레이트(120)는 각각 상호 대면하여 소정 거리 이격 배치되고, 상기 이격 공간이 좁혀지거나, 넓어지게 각각 이동하도록 구성된다. 즉, 전지 셀은 k 번째 압착 플레이트와 k+1 번째 압착 플레이트(k는 1 이상, n-1 개 이하) 사이에 배치되며, k 번째 압착 플레이트와 k+1 번째 압착 플레이트는 전지 셀의 양면을 가압하는 방향으로 이동하여, 상기 전지 셀을 가압한다.
도면상에 도시하지 않았으나, n 개의 압착 플레이트(120)는 그 하부 영역에 연장되어 있는 샤프트를 따라 병진 운동 가능하게 연결되고, 상기 샤프트의 일단에는 기어들이 연결되며, 이들 기어들에는 구동모터가 연결될 수 있다. 물론, 전지 셀을 가압하는 방향으로 각각의 압착 플레이트(120)를 이동시킬 수 있는 구동 메커니즘을 갖는 기계적 조합이라면 어떠한 기계적 조합을 채용해도 좋다.
상술한 바와 같이, 각각의 압착 플레이트(120) 사이에는 비활성화 상태로 가스 포켓부를 포함하는 전지 셀들이 픽업 장비로 운반되어 각각 하나씩 끼워 넣어져 배치된다. 이때, 도면 상에는 도시되어 있지 않으나, 전지 셀을 일정 높이로 떠받히며 가압시 압착 플레이트(120)로부터 전지 셀의 바디면을 보호하기 위한 간지를 포함한다. 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
각각의 압착 플레이트(120)들 사이에 수납되는 전지 셀은 상부 영역에 가스 포켓부를 포함하며, 각각의 압착 플레이트(120)에 결합되는 스페이서(130)는 상기 가스 포켓부를 지지한다. 이때, 상기 스페이서(130)는 서로 마주보는 제1 및 제2 면(131, 132)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 면(131, 132)은 서로 마주보는 방향으로 오목하게 절곡된 구조를 갖고 있어, 활성화된 전지 셀의 가스 포켓부를 용이하게 지지할 수 있다.
도 4은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 충방전 장치에 다수개의 전지 셀을 배치한 상태를 보여주는 모식도이다.
도 4를 참조하면, k번째 압착 플레이트(120)와 k+1 번째 압착 플레이트(120) 사이에 하나의 전지 셀(110)이 배치된다. 이때, k+1 번째 압착 플레이트(120)에 결합된 스페이서(130)의 제1 면과 k 번째 압착 플레이트(120)에 결합된 스페이서(130)의 제2 면은 전지 셀의 가스 포켓부(111)를 지지하게 된다.
특히, 상기 스페이서(130)의 높이는 가스 포켓부(111)의 길이와 대응되는 구조이며, 상기 스페이서(130)의 제1 및 제2 면(131, 132)은 활성화 되었을 때의 가스 포켓부(111)의 형상과 대응되는 구조를 갖고 있어, 전지 셀(110)의 가스 포켓부(111)의 공간 활용률을 증대 시킬 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 충방전 장치(100)는 도면에서 7 개의 압착 플레이트(120)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 구체적으로, 본 발명의 충방전 장치(100)에서 압착 플레이트는 n 개를 포함하며, n 은 2-100, 2-50, 2-30, 2-20, 2-15, 2-10 범위일 수 있다.
(제2 실시형태)
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 충방전 장치에서 스페이서를 보여주는 모식도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 충방전 장치에서 압착 플레이트에 결합된 스페이서(230)는 가스 포켓부의 길이와 대응되는 높이를 갖는다. 구체적으로, 상기 스페이서(230)는, 높이를 기준으로 L1, L5 및 L9 지점으로 구분될 때, 상기 L1, L5 및 L9 지점의 두께는 하기 조건 1 및 2를 만족한다:
[조건 1]
L1 > L5
[조건 2]
L9 > L5
상기 조건 1 및 2에서, L1은 스페이서의 전체 높이를 기준으로 1/10 지점, L5은 스페이서(230)의 전체 높이를 기준으로 5/10 지점 및 L9은 스페이서(230)의 전체 높이를 기준으로 9/10 지점을 의미한다. 즉, 스페이서(230)의 L5 지점은 L1과 L9 보다 두께가 얇은 것을 의미한다. 상기 스페이서(230)에서, L5 지점은 L1 또는 L9 지점 대비 0.2 내지 0.7 범위의 두께를 갖는다. 예를 들면, 상기 L5 지점은 L1 의 두께 대비 0.4 범위의 두께를 갖는다. 여기서, 스페이서(230)의 두께는 제1 면(231)과 제2 면(232) 사이의 간격 또는 거리를 의미한다.
한편, 상기 스페이서(230)는 L1 지점에서 L5 지점으로 갈수록 두께가 순차적으로 감소하고, L9 지점에서 L5 지점으로 갈수록 두께가 순차적으로 감소하는 구조를 갖는다. 구체적으로, 상기 스페이서(230)의 단면은 오목렌즈와 유사한 구조를 갖는다. 상기 스페이서(230)는 전지 셀이 활성화 되었을 때의 가스 포켓부의 공간 활용률을 증대 시키기 위함이다.
(제3 실시형태)
도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 충방전 장치에서 스페이서를 보여주는 모식도이다.
도 6을 참조하면, 상기 스페이서(330)는 프레임 구조이다. 이때, 상기 제1 면과 제2 면(331, 332) 사이의 중심 영역에는 탄성 가압부재(340)를 포함한다. 구체적으로, 상기 탄성 가압부재(340)는 스페이서(330)의 전체 높이를 기준으로 L5 지점에 설치된다. 상기 탄성 가압부재(340)의 일측은 스페이서(330)의 제1 면(331)에 결합되며, 탄성 가압부재(340)의 타측은 스페이서(330)의 제2 면(332)에 결합된다.
구체적으로, 상기 탄성 가압부재(340)는 코일 스프링일 수 있다. 스페이서(330) 내부에 탄성 가압부재(340)를 포함하여, 전지 셀의 가스 포켓부를 용이하게 지지할 수 있으며, 스페이서(330)의 제1 면(331)과 제2 면(332) 사이의 형태를 유지할 수 있다.
(제4 실시형태)
도 7은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 충방전 장치에서 스페이서를 보여주는 모식도이다.
도 7을 참조하면, 상기 스페이서(430)는 보호층(450)을 포함하여 구성된다. 상기 보호층(450)은 스페이서(430)의 제1 면(431)과 제2 면(432)의 외측에 형성된 구조를 갖는다. 구체적으로, 상기 보호층(450)은 스페이서(430)에 접하는 전지 셀의 가스 포켓부의 손상을 방지하기 위한 것으로, 스페이서(430)의 제1 면(431)과 제2 면(432)에는 실리콘 패드가 코팅된 구조를 갖는다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
[부호의 설명]
10, 100: 충방전 장치
11, 110: 전지 셀
111: 가스 포켓부
12, 120: 압착 플레이트
13, 130, 230, 330, 430: 스페이서
131, 231, 331, 431: 제1 면
132, 232, 332, 432: 제2 면
340: 탄성 가압부재
450: 보호층

Claims (10)

  1. n 개(n 은 2 이상의 정수)의 압착 플레이트; 및
    각각의 압착 플레이트의 일단에 결합되어, 전지 셀의 가스 포켓부를 지지하는 스페이서를 포함하며,
    상기 스페이서는, 서로 마주보는 제1 및 제2 면을 포함하며, 상기 제1 및 제2 면은 서로 마주보는 방향으로 오목하게 절곡된 구조를 갖는 충방전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    스페이서는, 가스 포켓부의 길이와 대응되거나 또는 가스 포켓의 길이 보다 더 높은 높이(L)를 갖는 구조인 충방전 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    스페이서는, 높이를 기준으로 L1, L5 및 L9 지점으로 구분되며, 상기 L1, L5 및 L9 지점의 두께는 하기 조건 1 및 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 충방전 장치:
    [조건 1]
    L1 > L5
    [조건 2]
    L9 > L5
    상기 조건 1 및 2에서, L1은 스페이서의 전체 높이를 기준으로 1/10 지점, L5은 스페이서의 전체 높이를 기준으로 5/10 지점 및 L9은 스페이서의 전체 높이를 기준으로 9/10 지점을 의미한다.
  4. 제 3 항에 있어서,
    스페이서에서, L5 지점은 L1 또는 L9 지점 대비 0.2 내지 0.7 범위의 두께를 갖는 구조인 충방전 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    스페이서는, L1 지점에서 L5 지점으로 갈수록 두께가 순차적으로 감소하고, L9 지점에서 L5 지점으로 갈수록 두께가 순차적으로 감소하는 구조를 갖는 충방전 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    스페이서는 프레임 구조이며, 제1 및 제2 면 사이의 중심 지점에 탄성 가압부재를 포함하는 구조인 충방전 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    탄성 가압부재는, 코일 스프링, 판 스프링 또는 고무소재인 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    스페이서는, 제1 및 제2 면의 외측에, 보호층을 포함하는 구조인 충방전 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    보호층은, 실리콘, 연질 플라스틱 및 연질 발포체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 충방전 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    스페이서는, 압착 플레이트의 일단에 결합되되, 상기 압착 플레이트의 길이를 따라 복수개가 결합되는 구조를 갖는 충방전 장치.
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