WO2022260306A1 - 배터리 셀 고정 장치 및 이를 포함하는 전해액 함침 장치 - Google Patents

배터리 셀 고정 장치 및 이를 포함하는 전해액 함침 장치 Download PDF

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fixing device
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cylindrical battery
cell fixing
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이명안
류덕현
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery cell fixing device and an electrolyte impregnation device including the same.
  • Secondary batteries which are highly applicable to each product group and have electrical characteristics such as high energy density, are used not only in portable devices but also in electric vehicles (EVs) or hybrid electric vehicles (HEVs) driven by an electrical driving source. It is universally applied. These secondary batteries have not only the primary advantage of significantly reducing the use of fossil fuels, but also the advantage of not generating any by-products due to the use of energy, so they are attracting attention as a new energy source for eco-friendliness and energy efficiency improvement.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to a charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage and/or charge/discharge capacity.
  • the electrolyte impregnation rate is a very important factor affecting the lifespan and capacity of the battery, and the higher the electrolyte impregnation rate, the more advantageous it is.
  • the electrolyte impregnation rate may be different between the top and bottom of the electrode assembly. More specifically, there may be cases where residual electrolyte is collected in the lower portion of the cylindrical battery cell after injection of the electrolyte, and the upper portion is not properly impregnated with the electrolyte.
  • the electrolyte injected through the upper opening of the battery can stays only on the upper part of the battery can and extends to the lower part of the battery can by capillarity. It may not be communicated well.
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to improve the electrolyte impregnation rate of the cylindrical battery cell by evenly impregnating the electrode assembly accommodated inside the cylindrical battery cell with the electrolyte solution as a whole.
  • the present invention provides a battery cell fixing device and an electrolyte impregnation device compatible with various cylindrical battery cells by stably fixing various cylindrical battery cells regardless of the appearance and size of the cylindrical battery cell. that serves another purpose.
  • a battery cell fixing device for solving the above object is a battery cell fixing device including a plurality of holder units coupled to the cylindrical battery cell along the outer circumference of the cylindrical battery cell, wherein the Each of the plurality of holder units includes a holder body configured to cover a portion of an outer circumferential surface of the cylindrical battery cell; and a beading fixing portion protruding from the holder body toward the cylindrical battery cell and configured to be inserted into a beading portion formed by press-fitting an outer circumferential surface of the cylindrical battery cell.
  • the battery cell fixing device may further include a vibration source connection unit provided on an outer surface of at least one holder body among the plurality of holder units and configured to be connected to a vibration source.
  • the battery cell fixing device may further include a holder unit coupling part configured to couple the neighboring holder units to each other.
  • the holder body may have an extended shape to have a height corresponding to that of the cylindrical battery cell.
  • the holder body may have a shape extending along an outer circumferential direction of the cylindrical battery cell.
  • a protruding length of the beading fixing unit may correspond to a pressing depth of the beading unit.
  • the beading fixing part may have a shape extending along an outer circumferential direction of the cylindrical battery cell.
  • the beading fixing part may be configured to be movable and fixed from the holder body along a radial direction of the cylindrical battery cell.
  • the beading fixing part may be configured to be fixed in a pulled-out state by a length corresponding to a pressing depth of the beading part of the cylindrical battery cell.
  • the holder unit fastening part may be provided in the holder body of each of a plurality of holder units.
  • the holder unit fastening part may be configured to move in a direction in which the holder unit is withdrawn from the holder body and in a direction in which it is inserted into the holder body.
  • the holder unit fastening part may be configured to move in a circumferential direction of the cylindrical battery cell.
  • the holder unit fastening part may be provided on one side and the other side of the holder body, respectively.
  • the fastening units provided in each of the vibration units adjacent to each other may be drawn out in directions toward each other and coupled to each other.
  • Electrolyte impregnation device according to an embodiment of the present invention, the battery cell fixing device of the present invention each coupled to a plurality of cylindrical battery cells; and a rotator for rotating the holder unit around a predetermined central axis of rotation.
  • the electrolyte impregnation device may further include a vibration source connected to the battery cell fixing device.
  • the number of vibration sources may be provided as many as the number of holder units provided in one battery cell fixing device.
  • the holder body may be disposed so that one end of both ends of the cylindrical battery cell in a height direction, which is located close to the region where the beading part is formed, faces the rotational center axis.
  • the central axis of rotation may be arranged parallel to the ground.
  • the vibration source may be configured to be connected to the battery cell fixing device after driving of the rotator is stopped.
  • the rotator may be configured to resume driving after driving of the vibration source is terminated and a connection between the vibration source and the battery cell fixing device is released.
  • the plurality of battery cell fixing devices may be configured to be alternately connected to the vibration source.
  • the battery cell fixing device is configured such that one end of both ends of the cylindrical battery cell coupled to the battery cell fixing device in the height direction, which is located close to the region where the beading portion is formed, is connected to the vibration source at a position facing the ground.
  • the entire electrode assembly accommodated inside the cylindrical battery cell can be evenly impregnated with the electrolyte solution, thereby improving the electrolyte impregnation rate of the cylindrical battery cell.
  • the battery cell fixing device may be compatible with various cylindrical battery cells.
  • the battery cell fixing device can come into close contact with the cylindrical battery cell, vibration generated from the vibration source can be transmitted to the cylindrical battery cell more effectively.
  • the present invention may have various other effects, which will be described in each embodiment, or descriptions of effects that can be easily inferred by those skilled in the art will be omitted.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a battery cell fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 and 3 are views for explaining a process of coupling the battery cell fixing device of FIG. 1 and the battery cell.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a battery cell fixing device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a connection relationship between the battery cell fixing device of FIG. 1 and a vibration source.
  • FIG. 6 is a view for explaining an electrolyte impregnation device including the battery cell fixing device of FIG. 1 .
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery cell fixing device according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 and 3 are views for explaining a process in which the battery cell fixing device of FIG. 1 and a cylindrical battery cell are coupled.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a battery cell fixing device according to another embodiment of the present invention.
  • the battery cell fixing device 10 includes a plurality of holders coupled to the cylindrical battery cell C along the outer circumference of the cylindrical battery cell C. It includes unit 100. Meanwhile, the battery cell fixing device 10 may further include a vibration source connection part 200 and/or a holder unit fastening part 300 .
  • the holder unit 100 is provided in plurality.
  • the battery cell fixing device 10 may include three holder units 100A, 100B, and 100C.
  • the battery cell fixing device 10 of the present invention achieves an effect capable of adhering to the cylindrical battery cell C even if the cylindrical battery cell C has a slightly different shape and/or size. can do.
  • the plurality of holder units 100 are spaced apart from each other at a predetermined interval along the circumferential direction of the cylindrical battery cell C, and the cylindrical battery cell C ) can cover the outer circumferential surface of
  • the effect of fixing the cylindrical battery cell C may increase.
  • the fixing force of the cylindrical battery cell C may be further improved.
  • a range of shapes and/or sizes of cylindrical battery cells C compatible with the battery cell fixing device 10 may be expanded.
  • the holder unit 100 includes a holder body 110 and a beading fixing part 120 .
  • the holder body 110 is configured to cover a portion of the outer circumferential surface of the cylindrical battery cell C.
  • the holder body 110 may have a shape extending along the outer circumferential direction of the cylindrical battery cell C.
  • the inner surface of the holder body 110 may have a substantially similar curvature to that of the cylindrical battery cell C. Accordingly, the holder body 110 may adhere to the outer circumferential surface of the cylindrical battery cell C. Accordingly, vibration generated from the vibration source (see FIGS. 5 and 6 ) can be more efficiently transmitted to the cylindrical battery cell C.
  • the holder body 110 may have a shape that covers at least a portion of the entire area in the height direction (direction parallel to the Z-axis) of the cylindrical battery cell C.
  • the holder body 110 may cover only a portion of the outer circumferential surface of the cylindrical battery cell C adjacent to an upper portion where the beading portion B is located.
  • the beading part (B) is press-fitting the outer circumferential circumference of the battery can to a predetermined depth so that the electrode assembly (not shown) accommodated inside the battery can in the cylindrical battery cell (C) does not escape to the outside of the battery can.
  • the portion defined as the top of the battery cell (C) is located close to the region where the beading portion (B) is formed among both ends in the height direction (direction parallel to the Z-axis) of the battery cell (C). means the end.
  • the holder body 110 may have an extended shape to have a height corresponding to that of the cylindrical battery cell C. In this case, since the contact area between the holder body 110 and the cylindrical battery cell C is increased, external vibration can be transmitted to the cylindrical battery cell C more efficiently.
  • the beading fixing part 120 may protrude from the holder body 110 toward the cylindrical battery cell C.
  • the beading fixing part 120 may be inserted into the beading part B of the cylindrical battery cell C to accurately fix the position of the cylindrical battery cell C in the height direction (parallel to the Z-axis).
  • the protrusion length of the beading fixing part 120 may correspond to the pressing depth of the beading part B.
  • the protruding length of the beading fixing part 120 is substantially the same as the pressing depth of the beading part B, the inside of the holder body 110 when the beading fixing part 120 is inserted into the beading part B as deeply as possible.
  • the surface may be in close contact with the outer circumferential surface of the cylindrical battery cell (C). Accordingly, the fixing force of the cylindrical battery cell C can be maximized, and vibration by the vibration source 30 to be described later can be well transmitted to the cylindrical battery cell C.
  • the battery cell fixing device 10 of the present invention universally and firmly secures all of the cylindrical battery cells C having different sizes. It needs to be configured so that it can be fixed. Therefore, the beading fixing part 120 employed in the battery cell fixing device 10 of the present invention may be configured to be movable and fixable from the holder body 110 in the radial direction of the cylindrical battery cell C. More specifically, the beading fixing part 120 may be withdrawn from the holder body 110 in a sliding manner along the radial direction, and may be fixed in a drawn out state. For example, referring to FIG.
  • the beading fixing part 120 may be pulled out by a length corresponding to the pressing depth of the beading part B of the cylindrical battery cell C to be coupled and then fixed. Accordingly, according to the present invention, it can be universally applied to cylindrical battery cells (C) having different sizes, and can accurately fix the position of the cylindrical battery cell (C) in the height direction (direction parallel to the Z axis).
  • the battery cell fixing device 10 of the present invention has a structure capable of stably fixing the cylindrical battery cell C, so that processes for efficiently impregnating the cylindrical battery cell C with an electrolyte solution can stably proceed. make it possible
  • the vibration source connection part 200 may be provided on an outer surface of at least one holder body 110 among a plurality of holder units 100 and connected to the vibration source 30. . That is, the vibration source connection unit 200 is provided in the holder body 110 and may function as a fastening unit having a structure that allows the vibration source 30 to be easily fastened to the holder body 110 .
  • the vibration source connection part 200 may have a bar shape substantially vertically provided on an outer surface of the holder body 110 .
  • the vibration source connection part 200 is not limited to this rod shape, and any structure can be used as long as the external vibration source 30 can be easily connected to the holder body 110.
  • the vibration source connection unit 200 may be provided in at least one of the plurality of holder units 100 .
  • the vibration source connection unit 200 may be provided in only one holder unit 100 among the three holder units 100, or in two holder units ( 100) may be provided.
  • the vibration source connection unit 200 may be provided in all three holder units 100 .
  • the holder unit fastening part 300 may be configured to couple adjacent holder units 100 to each other.
  • the holder unit fastening part 300 may be provided in the holder body 110 , for example.
  • the holder unit fastening part 300 may be configured to move in a direction in which it is withdrawn from the holder body 110 and in a direction in which it is inserted into the holder body 110 .
  • the holder unit fastening part 300 may be configured to move along a substantially circumferential direction of the cylindrical battery cell C.
  • the holder unit fastening part 300 may be respectively provided on one side and the other side of the holder body 110, for example.
  • the holder unit fastening parts 300 provided on each of the holder units 100 adjacent to each other may be pulled out in a direction toward each other and coupled to each other.
  • the mutual fastening method of the holder unit fastening parts 300 provided in each of the holder units 100 adjacent to each other is not limited, and may be configured to enable, for example, buckle coupling and/or hook coupling.
  • a magnet may be provided at the end of each holder unit fastening part 300 so that when adjacent holder units 100 come closer to each other by a predetermined distance, they may be fastened to each other by magnetic force.
  • the holder unit fastening part 300 may be mutually coupled to form one battery cell fixing device 10 .
  • the plurality of holder units 100 may be spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the distance between the plurality of holder units 100 may be different according to the circumferential length of the cylindrical battery cell C.
  • the holder unit fastening part 300 is configured to connect a pair of holder units 100 between a pair of holder units 100 spaced apart from each other in the holder body, and thus has a relatively large diameter.
  • the cylindrical battery cell C may also be covered by the battery cell fixing device 10 of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a connection relationship between the battery cell fixing device of FIG. 1 and a vibration source
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an electrolyte impregnation device including the battery cell fixing device of FIG. 1 .
  • an electrolyte impregnation device 1 includes at least one battery cell fixing device 10 and a rotator 20 . Meanwhile, the electrolyte impregnation device 1 may further include a vibration source 30 .
  • the electrolyte impregnation rate may be different between the top and bottom of the electrode assembly. More specifically, there may be cases in which the remaining electrolyte is collected in the lower portion of the cylindrical battery cell C after the electrolyte is injected, and the upper portion is not properly impregnated with the electrolyte.
  • the electrolyte injected through the upper opening of the battery can stays only on the upper part of the battery can and extends to the lower part of the battery can by capillarity. It may not be communicated well. Therefore, it is necessary to uniformly impregnate the electrolyte solution over the entire area of the electrode assembly by using centrifugal force by rotating the cylindrical battery cell C into which the electrolyte solution is injected. In addition, for more efficient electrolyte impregnation, vibration may be applied to the cylindrical battery cell C.
  • the electrolyte impregnation device 1 connects the rotator 20 to the plurality of battery cell fixing devices 10 or connects both the rotator 20 and the vibration source 30 ,
  • the electrolyte may be evenly impregnated over the entire area of the electrode assembly accommodated inside the plurality of cylindrical battery cells (C).
  • the electrolyte impregnation device 1 according to an embodiment of the present invention may include a plurality of battery cell fixing devices 10 . Accordingly, the electrolyte impregnation rate of the plurality of cylindrical battery cells C may be simultaneously improved.
  • the rotator 20 may rotate the holder unit 100 around a predetermined central axis of rotation.
  • the rotator 20 may include a driving unit that drives about a central axis of rotation, and extends approximately radially from the driving unit to hold the battery cell fixing device 10. It may also include a connecting rod.
  • the rotator 20 may include a columnar frame having a constant radius around a predetermined rotational central axis, and the columnar frame may be connected to the driving unit by a predetermined connection unit.
  • the rotator 20 may rotate clockwise and/or counterclockwise.
  • the rotator 20 may continuously rotate in a predetermined direction, or may rotate clockwise and counterclockwise after completing a predetermined number of rotations.
  • the rotator 20 may continuously rotate in the same direction like a waterwheel, or the direction of rotation may continuously change like an hourglass.
  • the holder body 110 may be disposed such that an upper portion of the cylindrical battery cell C faces the central axis of rotation of the rotator 20 .
  • centrifugal force is generated as the battery cell fixing device 10 and the cylindrical battery cell C rotate around the central axis of rotation, so that the electrolyte contained in the cylindrical battery cell C is It can move downward by receiving centrifugal force.
  • the electrolyte solution remaining only on the upper portion of the cylindrical battery cell C may quickly move to the lower portion of the cylindrical battery cell C. Accordingly, the electrolyte impregnation rate may increase throughout the cylindrical battery cell C.
  • the holder body 110 may be disposed so that the lower portion of the cylindrical battery cell C faces the central axis of rotation of the rotator 20 .
  • centrifugal force is generated as the battery cell fixing device 10 and the cylindrical battery cell C rotate around the central axis of rotation, so that the electrolyte contained in the cylindrical battery cell C is It can move upward by receiving centrifugal force. Therefore, according to this arrangement, the electrolyte impregnation rate can be improved when the remaining electrolyte is collected in the lower portion of the cylindrical battery cell C after the electrolyte is injected and the upper portion is not properly impregnated with the electrolyte.
  • the central axis of rotation may be arranged substantially parallel to the ground. Accordingly, the rotation plane of the rotator 20 may be substantially perpendicular to the ground. Accordingly, the cylindrical battery cell C coupled to the battery cell fixing device 10 connected to the rotator 20 may be in an inverted state during rotation.
  • the top of the cylindrical battery cell C coupled to the battery cell fixing device 10 positioned at the top of the rotator 20 faces the central axis of rotation. At this time, the cylindrical battery cell C may be in an inverted state. Meanwhile, the cylindrical battery cell C coupled to the battery cell fixing device 10 positioned at the bottom of the rotator 20 may be in an upright state.
  • a vibration source 30 may be connected to the battery cell fixing device 10 .
  • the vibration source 30 may be connected to the vibration source connection unit 200 of the battery cell fixing device 10 .
  • the vibration source 30 may be any source that generates vibration.
  • the vibration source 30 may be an ultrasonic generator or a facility capable of vertical/horizontal movement.
  • the vibration source 30 may be an oscillator.
  • the number of vibration sources 30 may be provided as many as the number of holder units 100 provided in one battery cell fixing device 10 .
  • the vibration source 30 may be provided in a smaller number than the number of holder units 100 provided in one battery cell fixing device 10 .
  • the vibration source 30 may be connected to only one holder unit 100 among a plurality of holder units 100 provided in the corresponding battery cell fixing device 10 .
  • the vibration source 30 may be configured to be connected to the battery cell fixing device 10 after the rotator 20 stops driving. More specifically, the vibration source 30 may be connected to the battery cell fixing device 10 after the driving of the rotator 20 is stopped, and before the restart of the rotator 20 starts, the battery cell fixing device 10 It can be configured to disconnect with.
  • the upper part of the cylindrical battery cell C coupled to the battery cell fixing device 10, that is, the beading portion B of both ends in the height direction of the battery cell C is One end located close to the formed region may be configured to be connected to the vibration source 30 at a position facing the ground. That is, the battery cell fixing device 10 may be connected to the vibration source 30 at a position where the cylindrical battery cell C connected to the battery cell fixing device 10 is in an inverted state.
  • the rotation is temporarily suspended, and when the battery cell fixing device 10 is located at the top of the rotator 20, the battery cell fixing device 10 ) may be connected to the vibration source 30.
  • the electrolyte concentrated in the lower portion of the cylindrical battery cell C by the centrifugal force receives the vibration generated by the vibration source 30 and flows down in the direction of gravity. Accordingly, the electrolyte may repeatedly move to one side and the other side along the height direction (parallel to the Z-axis) of the cylindrical battery cell C, whereby the entire area of the electrode assembly may be evenly impregnated.
  • the vibration source 30 may be configured to be disconnected from the battery cell fixing device 10 after operating for a predetermined time. At this time, the rotator 20 may start re-driving. Accordingly, the cylindrical battery cell C may receive centrifugal force due to rotation again.
  • the plurality of battery cell fixing devices 10 may be alternately connected to the vibration source 30 .
  • the vibration source 30 may be configured to be connected to the battery cell fixing device 10 only at the top of the rotator 20, that is, at a position farthest from the ground.
  • the rotating plurality of battery cell fixing devices 10 may be alternately connected to the vibration source 30 .
  • the electrolyte impregnation device 1 including four battery cell fixing devices 10 as shown in FIG. 6, when the driving stop cycle of the rotator 20 becomes one rotation, fixing any one battery cell Since only the device 10 is connected to the vibration source 30, the impregnation rate may be different for each cylindrical battery cell C. Accordingly, the driving stop period of the rotator 20 may be, for example, 3/4 rotation. In this case, since the rotator 20 is stopped after 3/4 rotation, and the battery cell fixing device 10 located at the top is connected to the vibration source 30 at the time of stopping, all battery cell fixing devices ( 10) may be alternately connected to the vibration source 30.
  • the driving stop cycle of the rotator 20 is not limited to this, and any cycle is possible as long as all battery cell fixing devices 10 included in the electrolyte impregnation device 1 can be alternately connected to the vibration source 30 do.
  • the electrolyte impregnation device 1 according to an embodiment of the present invention may be configured to rotate the battery cell C by stably coupling with the plurality of cylindrical battery cells C.
  • the electrolyte solution impregnation device 1 can smoothly move the electrolyte solution injected from the top of the battery cell C to the bottom of the battery cell C.
  • the electrolyte impregnation device 1 according to an embodiment of the present invention may be configured to apply vibration to the battery cell C.
  • the electrolyte impregnation device 1 causes the electrolyte concentrated in the lower part of the battery cell C to move quickly to the upper part again as the centrifugal force according to the rotational motion of the battery cell C is applied to the entire area of the electrode assembly.
  • the electrolyte solution can be uniformly impregnated throughout.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 고정 장치는, 원통형 배터리 셀의 외주면 둘레를 따라 상기 원통형 배터리 셀에 결합되는 복수의 홀더 유닛을 포함하는 배터리 셀 고정 장치로서, 상기 복수의 홀더 유닛 각각은, 상기 원통형 배터리 셀의 외주면 일부를 커버하도록 구성되는 홀더 본체; 및 상기 홀더 본체로부터 상기 원통형 배터리 셀을 향해 돌출되며, 상기 원통형 배터리 셀의 외주면이 압입되어 형성된 비딩부에 삽입되도록 구성되는 비딩 고정부; 를 포함한다.

Description

배터리 셀 고정 장치 및 이를 포함하는 전해액 함침 장치
본 발명은 배터리 셀 고정 장치 및 이를 포함하는 전해액 함침 장치에 관한 것이다.
본 출원은, 2021년 06월 09일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0075061호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 장점 또한 갖기 때문에 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 및/또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 통상적으로 이차 전지에서는, 전극 조립체에 전해액이 함침됨으로써, 리튬 이온이 원활하게 이동하여 전류를 발생시킬 수 있다. 이 때, 전해액 함침율은 전지의 수명 및 용량에 영향을 미치는 매우 중요한 요소로서, 전해액 함침율이 높을수록 유리하다.
한편, 원통형 배터리 셀 상부에서 전해액을 주입한 후 진공 처리 및 가압 처리를 하는 것만으로는, 전극 조립체 전체에 전해액을 완벽하게 함침시키는 데에 한계가 있을 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체의 상부와 하부에서 전해액 함침율이 달라질 수 있다. 보다 구체적으로는, 전해액 주입 후에 원통형 배터리 셀의 하부에 잔여 전해액이 모여있고, 상부에는 전해액이 적절하게 함침되지 않은 경우가 있을 수 있다. 또는, 전극 조립체를 구성하는 양극판, 분리막 및 음극판 사이의 간격이 매우 좁게 형성되어 있기 때문에, 모세관 현상에 의해, 전지 캔의 상부 개구부를 통해 주입된 전해액은 전지 캔의 상부에만 머무르고 전지 캔의 하부까지 잘 전달되지 않을 수도 있다.
따라서, 원통형 배터리 셀의 전극 조립체에 전체적으로 고르게 전해액이 함침되도록 하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 원통형 배터리 셀 내부에 수용된 전극 조립체에 전체적으로 전해액을 고르게 함침시킴으로써, 원통형 배터리 셀의 전해액 함침율을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
한편, 본 발명은, 원통형 배터리 셀의 외관 및 사이즈에 관계 없이, 다양한 원통형 배터리 셀을 안정적으로 고정시킬 수 있도록 함으로써, 다양한 원통형 배터리 셀과의 호환이 가능한 배터리 셀 고정 장치 및 전해액 함침 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 고정 장치는, 원통형 배터리 셀의 외주면 둘레를 따라 상기 원통형 배터리 셀에 결합되는 복수의 홀더 유닛을 포함하는 배터리 셀 고정 장치로서, 상기 복수의 홀더 유닛 각각은, 상기 원통형 배터리 셀의 외주면 일부를 커버하도록 구성되는 홀더 본체; 및 상기 홀더 본체로부터 상기 원통형 배터리 셀을 향해 돌출되며, 상기 원통형 배터리 셀의 외주면이 압입되어 형성된 비딩부에 삽입되도록 구성되는 비딩 고정부; 를 포함한다.
상기 배터리 셀 고정 장치는, 상기 복수의 홀더 유닛 중 적어도 하나의 상기 홀더 본체의 외측면 상에 구비되어 진동원과 연결될 수 있도록 구성되는 진동원 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀 고정 장치는, 이웃하는 상기 홀더 유닛을 상호 결합시키도록 구성되는 홀더 유닛 체결부를 더 포함할 수 있다.
상기 홀더 본체는, 상기 원통형 배터리 셀의 높이와 대응되는 높이를 갖도록 연장된 형태를 가질 수 있다.
상기 홀더 본체는, 상기 원통형 배터리 셀의 외주 방향을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.
상기 비딩 고정부의 돌출 길이는, 상기 비딩부의 압입 깊이와 대응될 수 있다.
상기 비딩 고정부는, 상기 원통형 배터리 셀의 외주 방향을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.
상기 비딩 고정부는, 상기 홀더 본체로부터 상기 원통형 배터리 셀의 반경 방향을 따라 이동 및 고정 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 비딩 고정부는, 상기 원통형 배터리 셀의 상기 비딩부의 압입 깊이와 대응되는 길이만큼 인출된 상태에서 고정되도록 구성될 수 있다.
상기 홀더 유닛 체결부는, 복수의 홀더 유닛 각각의 상기 홀더 본체 내에 구비될 수 있다.
상기 홀더 유닛 체결부는, 상기 홀더 본체로부터 인출되는 방향 및 상기 홀더 본체의 내측으로 삽입되는 방향으로 움직이도록 구성될 수 있다.
상기 홀더 유닛 체결부는, 상기 원통형 배터리 셀의 원주 방향을 따라 움직이도록 구성될 수 있다.
상기 홀더 유닛 체결부는, 상기 홀더 본체의 일 측 및 타 측에 각각 구비될 수 있다.
서로 인접한 진동 유닛 각각에 구비된 체결부는, 서로를 향하는 방향으로 인출되어 상호 결합되도록 구성될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 과제는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전해액 함침 장치에 의해서도 해결 가능하다. 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 전해액 함침 장치는, 복수의 원통형 배터리 셀에 각각 결합되는 본 발명의 배터리 셀 고정 장치; 및 소정의 회전 중심축을 중심으로 상기 홀더 유닛을 회전시키는 로테이터; 를 포함한다.
상기 전해액 함침 장치는, 상기 배터리 셀 고정 장치에 연결되는 진동원을 더 포함할 수 있다.
상기 진동원은, 하나의 상기 배터리 셀 고정 장치에 구비되는 상기 홀더 유닛의 개수만큼 구비될 수 있다.
상기 홀더 본체는, 상기 원통형 배터리 셀의 높이 방향 양 단부 중 상기 비딩부가 형성된 영역과 가깝게 위치하는 일 측 단부가 상기 회전 중심축을 향하도록 배치될 수 있다.
상기 회전 중심축은, 지면에 나란하게 배치될 수 있다.
상기 진동원은, 상기 로테이터의 구동 정지 후에 상기 배터리 셀 고정 장치에 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 로테이터는, 상기 진동원의 구동이 종료되고 상기 진동원과 상기 배터리 셀 고정 장치의 연결이 해제된 이후에 구동을 재개하도록 구성될 수 있다.
복수의 상기 배터리 셀 고정 장치는, 교번하여 상기 진동원에 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 배터리 셀 고정 장치는, 상기 배터리 셀 고정 장치에 결합된 원통형 배터리 셀의 높이 방향 양 단부 중 상기 비딩부가 형성된 영역과 가깝게 위치하는 일 측 단부가 지면을 향하는 위치에서 상기 진동원에 연결되도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 원통형 배터리 셀 내부에 수용된 전극 조립체에 전체적으로 전해액이 고르게 함침될 수 있게 되며, 이로써 원통형 배터리 셀의 전해액 함침율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 원통형 배터리 셀의 외관 및 사이즈에 관계 없이, 다양한 원통형 배터리 셀을 안정적으로 고정시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 배터리 셀 고정 장치는 다양한 원통형 배터리 셀과 호환이 가능할 수 있다. 또한, 배터리 셀 고정 장치가 원통형 배터리 셀에 밀착될 수 있기 때문에, 진동원에서 발생하는 진동을 원통형 배터리 셀에 보다 더 효과적으로 전달할 수 있다.
이 밖에도 본 발명은 여러 다른 효과를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 각 실시예에서 설명하거나, 통상의 기술자가 용이하게 유추할 수 있는 효과 등에 대해서는 해당 설명을 생략하도록 한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 고정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 배터리 셀 고정 장치와 배터리 셀이 결합되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 셀 고정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 배터리 셀 고정 장치와 진동원의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 배터리 셀 고정 장치를 포함하는 전해액 함침 장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 고정 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 배터리 셀 고정 장치와 원통형 배터리 셀이 결합되는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 셀 고정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 고정 장치(10)는, 원통형 배터리 셀(C)의 외주면 둘레를 따라 상기 원통형 배터리 셀(C)에 결합되는 복수의 홀더 유닛(100)을 포함한다. 한편, 상기 배터리 셀 고정 장치(10)는, 진동원 연결부(200) 및/또는 홀더 유닛 체결부(300)를 더 포함할 수 있다.
상기 홀더 유닛(100)은 복수 개가 구비된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 셀 고정 장치(10)는 3개의 홀더 유닛(100A, 100B, 100C)을 포함할 수 있다. 본 발명의 배터리 셀 고정 장치(10)는 복수의 홀더 유닛(100)을 포함함으로써, 형상 및/또는 사이즈가 다소 상이한 원통형 배터리 셀(C)이라고 하더라도 원통형 배터리 셀(C)에 밀착 가능한 효과를 달성할 수 있다. 예를 들어, 지름이 상대적으로 큰 원통형 배터리 셀(C)이라고 하더라도, 복수의 홀더 유닛(100)이 원통형 배터리 셀(C)의 원주 방향을 따라 서로 소정 간격 이격된 상태로 상기 원통형 배터리 셀(C)의 외주면을 커버할 수 있다.
한편, 홀더 유닛(100)의 개수가 많을수록 원통형 배터리 셀(C)을 고정하는 효과가 커질 수 있다. 예를 들어, 도 4와 같이, 4개의 홀더 유닛(100)을 포함하는 배터리 셀 고정 장치(10)에서는, 원통형 배터리 셀(C)의 고정력이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 홀더 유닛(100)의 개수가 많을수록 배터리 셀 고정 장치(10)와 호환 가능한 원통형 배터리 셀(C)의 형상 및/또는 사이즈의 범위가 확대될 수 있다.
상기 홀더 유닛(100)은, 홀더 본체(110) 및 비딩 고정부(120)를 포함한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 홀더 본체(110)는, 원통형 배터리 셀(C)의 외주면 일부를 커버하도록 구성된다. 상기 홀더 본체(110)는, 원통형 배터리 셀(C)의 외주 방향을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 홀더 본체(110)는, 그 내면이, 원통형 배터리 셀(C)의 곡률과 대략 유사한 곡률을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 홀더 본체(110)는, 원통형 배터리 셀(C)의 외주면에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 진동원(도 5 및 도 6 참조)에서 발생된 진동이 원통형 배터리 셀(C)에 보다 더 효율적으로 전달될 수 있다.
상기 홀더 본체(110)는, 원통형 배터리 셀(C)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향) 전체 영역 중 적어도 일부 영역을 커버하는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 홀더 본체(110)는 원통형 배터리 셀(C)의 외주면 중 비딩부(B)가 위치하는 상부와 인접한 일부분만을 커버할 수 있다. 상기 비딩부(B)란, 원통형 배터리 셀(C)에 있어서 전지 캔의 내부에 수용되는 전극 조립체(미도시)가 전지 캔의 외부로 이탈되지 않도록 전지 캔의 외주면 둘레를 소정의 깊이로 압입함으로써 형성된다. 본 발명에 있어서, 배터리 셀(C)의 상부라고 정의하는 부분은, 배터리 셀(C)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향) 양 단부 중 비딩부(B)가 형성된 영역과 가깝게 위치하는 일 측 단부를 의미하는 것이다.
도면에 도시되지는 않았으나, 본 발명의 다른 실시 형태로서, 상기 홀더 본체(110)는 원통형 배터리 셀(C)의 높이와 대응되는 높이를 갖도록 연장된 형태를 가질 수도 있다. 이 경우, 홀더 본체(110)가 원통형 배터리 셀(C)과 맞닿는 면적이 넓어지기 때문에, 외부의 진동이 원통형 배터리 셀(C)에 보다 더 효율적으로 전달될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 비딩 고정부(120)는, 홀더 본체(110)로부터 원통형 배터리 셀(C)을 향해 돌출될 수 있다. 상기 비딩 고정부(120)는 원통형 배터리 셀(C)의 비딩부(B)에 삽입되어, 원통형 배터리 셀(C)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향) 위치를 정확하게 고정시킬 수 있다. 상기 비딩 고정부(120)의 돌출 길이는, 비딩부(B)의 압입 깊이와 대응될 수 있다. 상기 비딩 고정부(120)의 돌출 길이가 비딩부(B)의 압입 깊이와 실질적으로 동일한 경우, 비딩 고정부(120)가 비딩부(B) 내에 최대한 깊게 삽입되었을 때 홀더 본체(110)의 내측 면이 원통형 배터리 셀(C)의 외주면에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 원통형 배터리 셀(C)의 고정력을 극대화 할 수 있으며, 또한 후술할 진동원(30)에 의한 진동이 원통형 배터리 셀(C)에 잘 전달될 수 있다.
한편, 원통형 배터리 셀(C)마다 그 사이즈가 다소 상이할 수 있기 때문에, 본 발명의 배터리 셀 고정 장치(10)는, 서로 상이한 사이즈를 갖는 원통형 배터리 셀(C)들 모두를 범용적으로 견고하게 고정시킬 수 있도록 구성될 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 배터리 셀 고정 장치(10)에 채용되는 비딩 고정부(120)는, 홀더 본체(110)로부터 원통형 배터리 셀(C)의 반경 방향으로 이동 및 고정 가능하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 비딩 고정부(120)는, 홀더 본체(110)로부터 상기 반경 방향을 따라 슬라이딩 방식으로 인출될 수 있고, 인출된 상태에서 고정될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 비딩 고정부(120)는, 결합될 원통형 배터리 셀(C)의 비딩부(B)의 압입 깊이와 대응되는 길이만큼 인출된 후 고정될 수 있다. 이에 따라서, 본 발명에 의하면, 서로 상이한 사이즈를 갖는 원통형 배터리 셀(C)들에 범용적으로 적용이 가능하며, 원통형 배터리 셀(C)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향) 위치를 정확하게 고정시킬 수 있다. 이처럼 본 발명의 배터리 셀 고정 장치(10)는, 원통형 배터리 셀(C)을 안정적을 고정시킬 수 있는 구조를 가지며, 이로써 원통형 배터리 셀(C)에 효율적으로 전해액을 함침시키기 위한 공정들이 안정적으로 진행될 수 있도록 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 진동원 연결부(200)는 복수의 홀더 유닛(100) 중 적어도 하나의 상기 홀더 본체(110)의 외측면 상에 구비되어 진동원(30)과 연결될 수 있다. 즉, 상기 진동원 연결부(200)는, 홀더 본체(110)에 구비되어 홀더 본체(110)에 진동원(30)이 용이하게 체결될 수 있도록 하는 구조를 갖는 체결부로서 기능할 수 있다. 예를 들면, 진동원 연결부(200)는 홀더 본체(110)의 외측면에 대략 수직으로 구비된 막대 형상일 수 있다. 다만, 상기 진동원 연결부(200)가 이러한 막대 형상에 한정되는 것은 아니며, 외부의 진동원(30)이 홀더 본체(110)에 용이하게 연결될 수 있도록 하는 구조라면 어떤 구조라도 가능하다.
진동원 연결부(200)는, 복수의 홀더 유닛(100) 중 적어도 하나에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 진동원 연결부(200)는, 3개의 홀더 유닛(100) 중에서, 어느 하나의 홀더 유닛(100)에만 구비될 수 있고, 또는 두 개의 홀더 유닛(100)에만 구비될 수도 있다. 진동원 연결부(200)가 3개의 홀더 유닛(100) 모두에 구비될 수도 있음은 물론이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 홀더 유닛 체결부(300)는, 이웃하는 홀더 유닛(100)을 상호 결합시키도록 구성될 수 있다. 상기 홀더 유닛 체결부(300)는, 예를 들어 홀더 본체(110) 내에 구비될 수 있다. 상기 홀더 유닛 체결부(300)는, 홀더 본체(110)로부터 인출되는 방향 및 홀더 본체(110)의 내측으로 삽입되는 방향으로 움직이도록 구성될 수 있다. 상기 홀더 유닛 체결부(300)는, 원통형 배터리 셀(C)의 대략 원주 방향을 따라 움직이도록 구성될 수 있다.
상기 홀더 유닛 체결부(300)는, 예를 들어 홀더 본체(110)의 일 측 및 타 측에 각각 구비될 수 있다. 서로 인접한 홀더 유닛(100) 각각에 구비된 홀더 유닛 체결부(300)는 서로를 향하는 방향으로 인출되어 상호 결합될 수 있다. 서로 인접한 홀더 유닛(100) 각각에 구비된 홀더 유닛 체결부(300)의 상호 체결 방식은 한정되지 않으며, 예를 들어 버클 결합 및/또는 후크 결합이 가능하도록 구성될 수 있다. 또는, 각각의 홀더 유닛 체결부(300) 말단에 자석이 구비되어 인접한 홀더 유닛(100)들이 서로 소정 거리로 가까워질 경우 자기력에 의해 서로 체결되는 형태일 수도 있다. 이와 같이, 상기 홀더 유닛 체결부(300)에 의해, 이웃하는 홀더 유닛(100)들은 상호 결합되어 하나의 배터리 셀 고정 장치(10)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 지름이 상대적으로 큰 원통형 배터리 셀(C)을 커버할 경우, 복수의 홀더 유닛(100)이 서로 소정 간격 이격될 수 있다. 이 때, 복수의 홀더 유닛(100) 사이의 간격은 원통형 배터리 셀(C)의 원주 길이에 따라, 상이해질 수 있다. 본 발명에 의하면, 홀더 유닛 체결부(300)는 홀더 본체상호 이격된 한 쌍의 홀더 유닛(100) 사이에서 한 쌍의 홀더 유닛(100)을 연결시키도록 구성되며, 이에 따라 지름이 상대적으로 큰 원통형 배터리 셀(C)도 본 발명의 배터리 셀 고정 장치(10)에 의해, 커버될 수 있다.
도 5는 도 1의 배터리 셀 고정 장치와 진동원의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 1의 배터리 셀 고정 장치를 포함하는 전해액 함침 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예를 따르는 전해액 함침 장치(1)는, 적어도 하나의 배터리 셀 고정 장치(10) 및 로테이터(20)를 포함한다. 한편, 상기 전해액 함침 장치(1)는, 진동원(30)을 더 포함할 수도 있다.
통상적으로 이차 전지에서는, 전극 조립체에 전해액이 함침됨으로써, 리튬 이온이 원활하게 이동하여 전류를 발생시킬 수 있다. 이 때, 전해액 함침율은 전지의 수명 및 용량에 영향을 미치는 매우 중요한 요소로서, 전해액 함침율이 높을수록 유리하다.
한편, 원통형 배터리 셀(C)의 상부로부터 전해액을 주입한 후 진공 처리 및 가압 처리를 하는 것만으로는, 전극 조립체 전체에 전해액을 완벽하게 함침시키는 데에 한계가 있을 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체의 상부와 하부에서 전해액 함침율이 달라질 수 있다. 보다 구체적으로는, 전해액 주입 후에 원통형 배터리 셀(C)의 하부에 잔여 전해액이 모여있고, 상부에는 전해액이 적절하게 함침되지 않은 경우가 있을 수 있다. 또는, 전극 조립체를 구성하는 양극판, 분리막 및 음극판 사이의 간격이 매우 좁게 형성되어 있기 때문에, 모세관 현상에 의해, 전지 캔의 상부 개구부를 통해 주입된 전해액은 전지 캔의 상부에만 머무르고 전지 캔의 하부까지 잘 전달되지 않을 수도 있다. 따라서, 전해액이 주입된 원통형 배터리 셀(C)을 회전시킴으로써 원심력을 이용하여 전해액을 전극 조립체의 전체 영역에 걸쳐서 고르게 함침시킬 필요가 있다. 또한, 더욱 효율적인 전해액 함침을 위해, 원통형 배터리 셀(C)에 진동을 가할 수도 있다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전해액 함침 장치(1)는 복수의 배터리 셀 고정 장치(10)에 로테이터(20)를 연결시킴으로써 또는 로테이터(20) 및 진동원(30)을 모두 연결시킴으로써, 복수의 상기 원통형 배터리 셀(C) 내부에 수용된 전극 조립체 전체 영역에 걸쳐서 전해액을 고르게 함침시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예를 따르는 전해액 함침 장치(1)는 복수의 배터리 셀 고정 장치(10)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 복수의 원통형 배터리 셀(C)의 전해액 함침율을 동시에 향상시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 로테이터(20)는, 소정의 회전 중심축을 중심으로, 상기 홀더 유닛(100)을 회전시킬 수 있다. 예를 들면, 도 6에서와 같이, 로테이터(20)는, 회전 중심축을 중심으로 구동하는 구동부를 포함할 수 있고, 구동부로부터 대략 방사상으로 연장되어 상기 배터리 셀 고정 장치(10)를 파지하는 복수의 커넥팅 로드를 포함할 수도 있다. 그러나, 이러한 형상에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 로테이터(20)는, 소정의 회전 중심축을 중심으로, 일정한 반경을 가진 원주 형태의 프레임을 포함할 수 있고, 상기 원주 프레임은 소정 연결부에 의해 구동부와 연결될 수도 있다.
도 6을 참조하면 상기 로테이터(20)는, 시계 방향 및/또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 로테이터(20)는 일정한 방향으로 지속적으로 회전할 수도 있고, 시계 방향으로 회전하다가 일정 회전수를 채운 후에는 반시계 방향으로 회전할 수도 있다. 예를 들면, 로테이터(20)는, 물레방아와 같이 동일 방향으로 지속적으로 회전할 수도 있고, 또는, 모래시계와 같이 회전 방향이 계속 바뀔 수도 있다.
도 6을 참조하면, 상기 홀더 본체(110)는, 상기 원통형 배터리 셀(C)의 상부가 로테이터(20)의 회전 중심축을 향하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 배터리 셀 고정 장치(10) 및 원통형 배터리 셀(C)이 회전 중심축을 중심으로 회전함에 따라 원심력이 발생하여, 원통형 배터리 셀(C) 내부에 수용된 전해액은, 원통형 배터리 셀(C)의 하부 방향을 향해 원심력을 받아 이동할 수 있다. 이에 따라, 원통형 배터리 셀(C) 상부에만 머물러 있던 전해액은 원통형 배터리 셀(C)의 하부까지 빠르게 이동할 수 있다. 따라서 전해액 함침율이 원통형 배터리 셀(C) 전체적으로 상승할 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 도 6과는 다르게, 홀더 본체(110)는, 상기 원통형 배터리 셀(C)의 하부가 로테이터(20)의 회전 중심축을 향하도록 배치될 수도 있다. 이 경우, 배터리 셀 고정 장치(10) 및 원통형 배터리 셀(C)이 회전 중심축을 중심으로 회전함에 따라 원심력이 발생하여, 원통형 배터리 셀(C) 내부에 수용된 전해액은, 원통형 배터리 셀(C)의 상부 방향을 향해 원심력을 받아 이동할 수 있다. 따라서, 이러한 배치에 의하면, 전해액 주입 후에 원통형 배터리 셀(C)의 하부에 잔여 전해액이 모여있고, 상부에는 전해액이 적절하게 함침되지 않은 경우의 전해액 함침율을 개선할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 회전 중심축은 지면에 대략 나란하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 로테이터(20)의 회전 평면은 지면에 대략 수직할 수 있다. 따라서, 로테이터(20)와 연결된 배터리 셀 고정 장치(10)에 결합된 원통형 배터리 셀(C)은, 회전 중, 도립 상태가 될 수 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하면, 로테이터(20)의 가장 상부에 위치한 배터리 셀 고정 장치(10)에 결합된 원통형 배터리 셀(C)은 상부가 회전 중심축을 향하고 있다. 이 때, 상기 원통형 배터리 셀(C)은 뒤집어진 상태가 될 수 있다. 한편, 로테이터(20)의 가장 하부에 위치한 배터리 셀 고정 장치(10)에 결합된 원통형 배터리 셀(C)은 정립 상태가 될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 진동원(30)은 상기 배터리 셀 고정 장치(10)에 연결될 수 있다. 특히, 진동원(30)은 배터리 셀 고정 장치(10)의 진동원 연결부(200)에 연결될 수 있다. 이 때, 진동원(30)은 진동을 발생시키는 소스라면 어느 것이라도 가능하다. 예를 들어, 진동원(30)은 초음파 발생기 또는 수직/수평 운동이 가능한 설비일 수 있다. 또는 진동원(30)은 오실레이터일 수도 있다.
도면에 도시되지는 않았지만, 상기 진동원(30)은, 하나의 배터리 셀 고정 장치(10)에 구비되는 홀더 유닛(100)의 개수만큼 구비될 수 있다. 또는, 진동원(30)은 하나의 배터리 셀 고정 장치(10)에 구비되는 홀더 유닛(100)의 개수보다 적은 개수로 구비될 수도 있다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 진동원(30)은, 대응되는 배터리 셀 고정 장치(10)에 구비된 복수의 홀더 유닛(100) 중 어느 하나의 홀더 유닛(100)에만 연결될 수도 있다.
도 6을 참조하면, 상기 진동원(30)은, 로테이터(20)의 구동 정지 후에 상기 배터리 셀 고정 장치(10)에 연결되도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로는, 진동원(30)은, 로테이터(20)의 구동 정지 후에 상기 배터리 셀 고정 장치(10)에 연결될 수 있고, 로테이터(20)의 재구동 시작 전에 상기 배터리 셀 고정 장치(10)와 연결 해제되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 배터리 셀 고정 장치(10)는, 상기 배터리 셀 고정 장치(10)에 결합된 원통형 배터리 셀(C)의 상부, 즉 배터리 셀(C)의 높이 방향 양 단부 중 비딩부(B)가 형성된 영역과 가깝게 위치하는 일 측 단부가 지면을 향하는 위치에서 진동원(30)에 연결되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 배터리 셀 고정 장치(10)는, 배터리 셀 고정 장치(10)에 연결된 원통형 배터리 셀(C)이 도립된 상태가 되는 위치에서 상기 진동원(30)에 연결될 수 있다.
예를 들어, 도 6을 참조하면, 로테이터(20)의 회전 중, 회전은 일시 중단되고, 배터리 셀 고정 장치(10)가 로테이터(20)의 가장 상부에 위치할 때, 배터리 셀 고정 장치(10)가 진동원(30)에 연결될 수 있다. 이 때, 원심력에 의해 원통형 배터리 셀(C)의 하부로 집중되어 있던 전해액은, 진동원(30)이 발생시킨 진동을 전달받아, 중력 방향으로 흘러내릴 수 있다. 이에 따라, 전해액은, 원통형 배터리 셀(C)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향)을 따라 일 측 및 타 측으로 반복적으로 이동할 수 있으며, 이로써 전극 조립체의 전체 영역이 고르게 함침될 수 있다.
한편, 진동원(30)은, 소정 시간동안 작동한 뒤, 상기 배터리 셀 고정 장치(10)와 연결 해제되도록 구성될 수 있다. 이 때, 로테이터(20)는 재구동을 시작할 수 있다. 따라서, 상기 원통형 배터리 셀(C)은 다시 회전에 의한 원심력을 받을 수 있다.
복수의 상기 배터리 셀 고정 장치(10)는, 교번하여 상기 진동원(30)에 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하여 설명하면, 진동원(30)은 로테이터(20)의 상부, 즉 지면과 가장 거리가 먼 위치에서만 배터리 셀 고정 장치(10)와 연결되도록 구성될 수 있다. 이로써, 회전 중인 복수의 배터리 셀 고정 장치(10)들은 교번하여 진동원(30)에 연결될 수 있다.
한편, 예를 들어, 도 6과 같이 4개의 배터리 셀 고정 장치(10)를 포함하는 전해액 함침 장치(1)의 경우, 로테이터(20)의 구동 정지 주기가 1 회전이 되면, 어느 한 배터리 셀 고정 장치(10)만이 진동원(30)과 연결되므로, 원통형 배터리 셀(C)마다 함침율이 상이해질 수 있다. 따라서, 로테이터(20)의 구동 정지 주기는 예를 들어 3/4 회전일 수 있다. 이 경우에는, 로테이터(20)가 3/4 바퀴 회전 후 중단되고, 중단된 시점에 가장 상부에 위치한 배터리 셀 고정 장치(10)가 진동원(30)에 연결되기 때문에, 모든 배터리 셀 고정 장치(10)가 번갈아 진동원(30)에 연결될 수 있다. 다만, 로테이터(20)의 구동 정지 주기가 이에 한정되는 것은 아니며, 전해액 함침 장치(1)가 포함하는 모든 배터리 셀 고정 장치(10)가 교번하여 진동원(30)에 연결될 수 있다면 어느 주기라도 가능하다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전해액 함침 장치(1)는, 복수의 원통형 배터리 셀(C)과 안정적으로 결합하여 배터리 셀(C)을 회전시키도록 구성될 수 있다. 이로써 상기 전해액 함침 장치(1)는, 배터리 셀(C)의 상부로부터 주액된 전해액이 배터리 셀(C)의 하부로 원활히 이동하도록 할 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전해액 함침 장치(1)는, 배터리 셀(C)에 진동을 가하도록 구성될 수 있다. 이로써 상기 전해액 함침 장치(1)는, 배터리 셀(C)에 회전 운동에 따른 원심력이 가해짐에 따라 배터리 셀(C)의 하부로 집중된 전해액이 다시 상부로 신속히 이동하도록 하여 전극 조립체의 전체 영역에 걸쳐 전해액이 균일하게 함침되도록 할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 통상의 기술자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
<도면참조부호의 설명>:
10 배터리 셀 고정 장치
100, 100A, 100B, 100C 홀더 유닛
110 홀더 본체
120 비딩 고정부
200 진동원 연결부
300 홀더 유닛 체결부
20 로테이터
30 진동원
C 배터리 셀
B 비딩부

Claims (23)

  1. 원통형 배터리 셀의 외주면 둘레를 따라 상기 원통형 배터리 셀에 결합되는 복수의 홀더 유닛을 포함하는 배터리 셀 고정 장치로서,
    상기 복수의 홀더 유닛 각각은,
    상기 원통형 배터리 셀의 외주면 일부를 커버하도록 구성되는 홀더 본체; 및
    상기 홀더 본체로부터 상기 원통형 배터리 셀을 향해 돌출되며, 상기 원통형 배터리 셀의 외주면이 압입되어 형성된 비딩부에 삽입되도록 구성되는 비딩 고정부;
    를 포함하는 배터리 셀 고정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 셀 고정 장치는,
    상기 복수의 홀더 유닛 중 적어도 하나의 상기 홀더 본체의 외측면 상에 구비되어 진동원과 연결될 수 있도록 구성되는 진동원 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 고정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 셀 고정 장치는,
    이웃하는 상기 홀더 유닛을 상호 결합시키도록 구성되는 홀더 유닛 체결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 고정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더 본체는,
    상기 원통형 배터리 셀의 높이와 대응되는 높이를 갖도록 연장된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 고정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더 본체는,
    상기 원통형 배터리 셀의 외주 방향을 따라 연장된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 고정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 비딩 고정부의 돌출 길이는,
    상기 비딩부의 압입 깊이와 대응되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 고정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 비딩 고정부는,
    상기 원통형 배터리 셀의 외주 방향을 따라 연장된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 고정 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 비딩 고정부는,
    상기 홀더 본체로부터 상기 원통형 배터리 셀의 반경 방향을 따라 이동 및 고정 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 고정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 비딩 고정부는,
    상기 원통형 배터리 셀의 상기 비딩부의 압입 깊이와 대응되는 길이만큼 인출된 상태에서 고정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 고정 장치.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 홀더 유닛 체결부는,
    복수의 홀더 유닛 각각의 상기 홀더 본체 내에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 고정 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 홀더 유닛 체결부는,
    상기 홀더 본체로부터 인출되는 방향 및 상기 홀더 본체의 내측으로 삽입되는 방향으로 움직이도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 고정 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 홀더 유닛 체결부는,
    상기 원통형 배터리 셀의 원주 방향을 따라 움직이도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 고정 장치.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 홀더 유닛 체결부는,
    상기 홀더 본체의 일 측 및 타 측에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 고정 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    서로 인접한 진동 유닛 각각에 구비된 체결부는,
    서로를 향하는 방향으로 인출되어 상호 결합되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 고정 장치.
  15. 복수의 원통형 배터리 셀에 각각 결합되는 복수의 제 1 항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 배터리 셀 고정 장치; 및
    소정의 회전 중심축을 중심으로, 상기 홀더 유닛을 회전시키는 로테이터;
    를 포함하는 전해액 함침 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전해액 함침 장치는,
    상기 배터리 셀 고정 장치에 연결되는 진동원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 진동원은,
    하나의 상기 배터리 셀 고정 장치에 구비되는 상기 홀더 유닛의 개수만큼 구비되는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 홀더 본체는, 상기 원통형 배터리 셀의 높이 방향 양 단부 중 상기 비딩부가 형성된 영역과 가깝게 위치하는 일 측 단부가 상기 회전 중심축을 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 회전 중심축은,
    지면에 나란한 것을 특징으로 하는 전해액 함침 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 진동원은,
    상기 로테이터의 구동 정지 후에 상기 배터리 셀 고정 장치에 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 로테이터는,
    상기 진동원의 구동이 종료되고 상기 진동원과 상기 배터리 셀 고정 장치의 연결이 해제된 이후에 구동을 재개하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    복수의 상기 배터리 셀 고정 장치는,
    교번하여 상기 진동원에 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 배터리 셀 고정 장치는,
    상기 배터리 셀 고정 장치에 결합된 원통형 배터리 셀의 높이 방향 양 단부 중 상기 비딩부가 형성된 영역과 가깝게 위치하는 일 측 단부가 지면을 향하는 위치에서 상기 진동원에 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 장치.
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