WO2023068796A1 - 이차전지 충방전용 지그 장치 - Google Patents

이차전지 충방전용 지그 장치 Download PDF

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WO2023068796A1
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pressure
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권현정
손주환
윤성민
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a jig device for charging and discharging a secondary battery, and more particularly, to a jig device for charging and discharging a secondary battery capable of applying uniform pressure to a body region and a sliding region of a battery cell.
  • the secondary battery capable of charging and discharging is a solution to air pollution such as existing gasoline vehicles using fossil fuels, electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), plug-in hybrid electric vehicles ( P-HEV), etc., the need for development of secondary batteries is increasing.
  • a lithium secondary battery includes an electrode manufacturing process of manufacturing an electrode, an assembly process of manufacturing an electrode assembly by interposing the electrode and a separator, and embedding it in a secondary battery case together with an electrolyte to manufacture a secondary battery, and the manufactured secondary battery It is manufactured in the order of the activation process for exhibiting.
  • a battery cell is loaded on a predetermined jig, and charging and discharging are performed under conditions necessary for activation.
  • the electrode assembly built into the battery case is a power generating device capable of charging and discharging with a laminated structure of anode/separator/cathode, and includes a jelly-roll type electrode assembly, a stack type (laminated type) electrode assembly, a stack / There are folding type electrode assemblies and the like.
  • the electrode current collector is coated with a slurry for an electrode active material prepared in a mixing process in a predetermined pattern and a predetermined thickness through a slot die, and then dried.
  • the electrode active material slurry is a fluid, it has a property of flowing down after coating, and the flowing down of the electrode active material slurry is called sliding. Such sliding may frequently occur at both end portions in the width direction of the holder coated with the electrode active material.
  • 1 is a plan view and a cross-sectional view showing a sliding area.
  • FIG. 2 is a diagram showing a battery cell
  • FIG. 3 is a diagram showing an example in which a battery cell is provided in a charge/discharge jig device.
  • the sliding area refers to a region in which the thickness of the electrode mixture layer decreases as the distance from the central portion of the holder increases, and the thickness of the electrode mixture layer increases as the thickness of the electrode mixture layer increases as it moves closer to the central portion of the holder.
  • the portion (A) excluding the sliding area (S) has a greater thickness of the electrode mixture layer than the sliding area (S).
  • the battery cell 10 includes a body area 12 corresponding to an electrode mixture layer area (A, see FIG. 1) in which separators and electrodes are alternately stacked and a sliding area (S, see FIG. 1). It includes a sliding area 14 corresponding to a part.
  • the sliding area 14 shown in FIG. 2 means a portion of the sliding area S where the electrode tab is connected to the electrode.
  • the sliding region 14 may have a thickness slightly lower than that of the body region 12 due to the sliding phenomenon of the electrode active material applied according to the process.
  • the battery cell 10 in the activation process, the battery cell 10 repeatedly charges and discharges, so that a part of the battery cell 10 may swell. During discharging, the volume change of the battery cell may be limited within a certain range. However, since the sliding area 14 has a smaller thickness value than the body area 12 and the pressing surface of the jig device has a flat shape, a gap is generated between the sliding area 14 and the jig device, causing the body area 12 to ) and the sliding area 14, there is a problem that different pressures are applied.
  • An object to be solved by the present invention is to provide a charge/discharge jig device capable of uniformly pressurizing battery cells.
  • a charge/discharge jig device includes: a pair of pressure jigs and an auxiliary pressure member provided between opposing surfaces of the pair of pressure jigs, wherein the auxiliary pressure member is the pair of pressure jigs.
  • the auxiliary pressing member may provide a step protruding toward the battery cell from opposite surfaces of the pair of pressing jigs.
  • the auxiliary pressing member may press a portion of the sliding area of the battery cell where the electrode of the battery cell and the electrode tab are connected.
  • the auxiliary pressing member may press a portion where an electrode and an electrode tab are connected among the tab connection parts of the battery cell.
  • the auxiliary pressing member has a tape or strip shape and may be disposed parallel to one end of the pair of pressing jigs.
  • It may further include a pressure pad positioned on at least one surface of the opposite surface of the pair of pressure jigs to buffer pressure applied to the body region of the battery cell.
  • the auxiliary pressure member may be positioned on the pressure pad.
  • the pressure pads are provided as a pair and are respectively positioned on opposite surfaces of the pair of pressure jigs, and the auxiliary pressure members are provided as a pair and are respectively positioned on opposite surfaces of the pair of pressure pads. can do.
  • a body area of the battery cell may be spaced apart from the auxiliary pressing member.
  • the auxiliary pressing member may be positioned to cover 40% to 100% of the width of the sliding area.
  • the auxiliary pressing member may be positioned to cover 60% to 80% of the width of the sliding area.
  • the auxiliary pressing member may be made of a material having a higher hardness than that of the pressing pad.
  • the pressure pad may be made of silicon.
  • the pressure jig may be made of stainless-steel.
  • a protective paper may be positioned between the auxiliary pressure member and the pressure pad.
  • a thickness of the auxiliary pressing member may be greater than 30 um.
  • a thickness of the auxiliary pressing member may be greater than or equal to 31 um.
  • the charge/discharge jig device of the present invention can form a step on the pressing surface so that the pressure applied to the battery cell can be formed evenly.
  • 1 is a plan view and a cross-sectional view showing a sliding area.
  • FIG. 2 is a view showing a battery cell.
  • FIG 3 is a view showing an example in which a battery cell is provided in a charge/discharge jig device.
  • FIG. 4 is a diagram showing a charging/discharging jig device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 4 .
  • 6 to 8 are diagrams showing examples of auxiliary pressing members provided in the charge/discharge jig device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph showing test results for the examples of FIGS. 6 to 8 .
  • FIG 10 is another graph showing test results for the examples of FIGS. 6 to 8 .
  • FIG. 11 is a diagram showing a charge/discharge jig device according to another embodiment of the present invention.
  • planar it means when the corresponding part is viewed from above, and when it is referred to as “cross-section”, it means when the cross section of the corresponding part cut vertically is viewed from the side.
  • the sliding region S should be understood as a concept including a region in which the flatness of the electrode mixture layer is reduced near the boundary between the holding portion and the uncoated portion, and a periphery thereof.
  • the sliding region S should be understood as a concept including a region in which the flatness of the electrode mixture layer is reduced near the boundary between the holding portion and the uncoated portion, and a periphery thereof.
  • sliding area 14 refers to a portion where an electrode tab is connected to an electrode in the sliding area S. That is, in the present invention, an embodiment of the sliding area 14 located in the portion where the electrode tab is connected to the electrode among the sliding area S will be described.
  • the sliding region 14 may have a thickness slightly lower than that of the body region 12 because the sliding phenomenon of the electrode active material applied according to the process may occur as described above with reference to FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a diagram showing a charging/discharging jig device according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 4 .
  • the charging and discharging jig device 100 of this embodiment includes a pair of pressure jigs 110, a pressure pad 120 located on opposite surfaces of the pair of pressure jigs 110, and a pressure pad. It may include an auxiliary pressure member 140 provided in 120.
  • a protective paper 130 covering one surface of the pressure pad 120 may be positioned between the pressure pad 120 and the auxiliary pressure member 140 .
  • the charge/discharge jig device 100 of this embodiment may be used in an activation process of a secondary battery.
  • the charge/discharge jig device 100 of the present embodiment is intended to limit the volume change of the battery cell 10 generated during the activation process within a certain range, and can press one side and the other side of the battery cell 10, respectively.
  • the pressure jig 110 is a configuration for applying pressure to the battery cell 10 and may be formed of a hard material such as metal.
  • the pressure jig 110 may be made of a material that is hard and has strong heat resistance, such as stainless steel.
  • the pressure jigs 110 may be provided as a pair, and the battery cells 10 may be disposed between opposite surfaces of the pair of pressure jigs 110 .
  • the pressure jig 110 presses one side and the other side of the battery cell 10 to limit the change in volume of the battery cell 10 within a certain range.
  • the pressure pad 120 may be configured to prevent the pressure jig 110 from excessively pressing the battery cell 10 .
  • the pressure pad 120 can buffer the pressure applied to the battery cell 10 from the pressure jig 110 and prevent the battery cell 10 from being damaged by the pressure jig 110 .
  • the pressure pad 120 may be made of an elastic material such as silicon.
  • the pressure pad 120 may be provided on one surface of the pressure jig 110 .
  • the pressure pad 120 is disposed on the opposite surface of the pair of pressure jigs 110, and the pressure applied to the battery cell 10 by the pressure jig 110 can be transmitted through the pressure pad 120. there is.
  • the pressure pads 120 may be provided to each of the pair of pressure jigs 110 .
  • the pressure pads 120 may be provided as a pair.
  • the protective paper 130 may be configured to prevent the battery cell 10 from being damaged when the charge/discharge jig device 100 and the battery cell 10 come into contact.
  • the protective paper 130 may be provided on one surface of the pressure pad 120 .
  • the protective paper 130 may be provided on one side of the pressure pad 120 facing the battery cell 10 .
  • the charging and discharging jig device 100 of the present embodiment prevents pressure from being evenly transmitted to the battery cell 10 due to a difference in thickness between the body area 12 and the sliding area 14 of the battery cell 10. It may include an auxiliary pressing member 140 to.
  • the auxiliary pressing member 140 presses the sliding area S of the battery cell.
  • the case where the auxiliary pressing member 140 presses the sliding area 14 corresponding to the portion where the electrode tab is connected to the electrode among the sliding area S will be described as an embodiment.
  • the auxiliary pressing member 140 may also be referred to as a jig formation tape. That is, the auxiliary pressing member 140 has a tape shape or a strip shape. In addition, the auxiliary pressing member 140 is disposed parallel to one end of the pair of pressing jigs 110 .
  • the auxiliary pressing member 140 may be for resolving a thickness difference between the body area 12 and the sliding area 14 of the battery cell 10 .
  • the auxiliary pressing member 140 is to form a step protruding toward the battery cell 10 on one surface of the charging/discharging jig device 100 so that an even pressure is applied to the battery cell 10 from the pressing jig 110.
  • the auxiliary pressing member 140 may be provided on one surface of the charging/discharging jig device 100 facing the battery cell 10 to form a step on the pressing surface of the charging/discharging jig device 100 .
  • the auxiliary pressing member 140 may be provided on one surface of the protective paper 130 facing the battery cell 10 as shown in FIG. 5, but may also be provided on one surface of the pressure pad 120 .
  • the auxiliary pressure member 140 is provided on one side of the pressure pad 120 or on one side of the protective paper 130, when the charge/discharge jig device 100 presses the battery cell 10, the pressure pad
  • the auxiliary pressure member 140 is made of a hard material having a higher hardness than the pressure pad 120 or the protective paper 130 or a material having lower elasticity.
  • the auxiliary pressing member 140 may be disposed to correspond to the sliding area 14 of the battery cell 10 .
  • the auxiliary pressing member 140 may be disposed to be spaced apart from the body region 12 of the battery cell 10 .
  • the auxiliary pressing member 140 forms a step in an area corresponding to the sliding area 14 of the pressing surface of the charging and discharging jig device 100, and is relatively low from the pressure jig 110. Pressure may be transmitted to the sliding area 14 having a thickness.
  • the auxiliary pressing member 140 is provided to cover 40% or more of the width of the sliding area 14 .
  • the auxiliary pressing member 140 may preferably be provided to cover 40% to 100%, 50% to 90%, or 60% to 80% of the width of the sliding area 14 . Since the auxiliary pressing member 140 is for resolving an uneven pressure gradient applied from the charge/discharge jig device 100 due to the sliding of the active material in the sliding area 14, these values may be taken into consideration of the sliding position and size. there is. Therefore, considering a typical sliding range, it may be preferable that the auxiliary pressing member 140 covers 60% to 80% of the sliding area 14 .
  • the length, width, and thickness of the auxiliary pressing member 140 may be set differently according to the size or thickness of the sliding area 14 . At this time, it may be preferable that the length, width, and thickness of the auxiliary pressing member 140 be set so that the pressure transmitted from the pressing jig 110 to the body region 12 and the pressure transmitted to the sliding region 14 are similar. .
  • the above-described embodiment has described the case of pressing the L-shaped battery cell 10 shown in FIGS. 2 and 4, but the present invention is not limited to what is shown, and the battery cell 10 of various shapes can be applied to pressurize.
  • a charge/discharge jig device according to another embodiment of the present invention, it can also be modified and applied to a charge/discharge jig device for pressurizing the battery cell 10 shown in FIG.
  • Various modifications and changes are possible, such as the case where the positive electrode tab and the negative electrode tab are provided at both ends of the battery cell 10 in opposite directions to each other, the present invention can be modified and applied.
  • the auxiliary pressing member 140 presses the sliding area 14 corresponding to the portion where the electrode tab is connected to the electrode among the sliding area S has been described as examples, but the present invention is not limited thereto, and it is sufficient if the auxiliary pressing member 140 presses the sliding area S of another part of the battery cell.
  • the present invention can be modified, changed and applied to suit various environments in which the present invention is implemented.
  • FIGS. 6 to 8 are diagrams illustrating examples of auxiliary pressing members provided in the charge/discharge jig device of FIG. 4 .
  • 9 is a graph showing test results for the examples of FIGS. 6 to 8 .
  • 10 is another graph showing test results for the examples of FIGS. 6 to 8 .
  • JF tape is an abbreviation of jig formation tape and may refer to the auxiliary pressing member 140.
  • the auxiliary pressing member 140 may cover a portion of the sliding area 14 .
  • the auxiliary pressing member 140 may be provided to cover 60% to 80% of the sliding area 14 .
  • the width of the sliding area 14 is 20 mm
  • the minimum width of the auxiliary pressing member 140 is 12 mm
  • the auxiliary pressing member 140 is the sliding area 14 ) was illustrated as covering 60% of the
  • the location or size of the auxiliary pressing member 140 provided in the charge/discharge jig device 100 may vary.
  • the auxiliary pressing member 140 may be provided only in a portion corresponding to the sliding area 14 as shown in FIG. 6, or correspond to the sliding area 14 as shown in FIGS. 7 and 8, but the sliding area 14 is not located. It may also be provided to cover even undisclosed parts.
  • the auxiliary pressing member 140 may be provided to have a slightly narrow width as shown in FIG. 6 or may be provided to have a slightly wider width as shown in FIGS. 7 and 8 .
  • the auxiliary pressing member 140 may be provided to have a slightly smaller thickness value as shown in FIGS. 6 and 7 or may be provided to have a slightly larger thickness value as shown in FIG. 8 .
  • FIG. 6 is illustrated as having a thickness of 30um and a width of 12mm
  • FIG. 7 has a thickness of 30um and a width of 22mm
  • FIG. 8 has a thickness of 50um and a width of 22mm.
  • each value of the horizontal axis indicated by index in FIG. 9 means each battery cell 10 used in the test, and the vertical axis may be surface pressure, and the unit may be MPa.
  • 9(a) and 9(b) show the results of each test performed on the battery cell 10 using the charge/discharge jig device 100, and FIG. 9 to FIG. 6, FIG. 7 and FIG. The results for 8 were displayed as 'Test1 12+30', 'Test2 22+30', and 'POR 22+50', respectively.
  • the pressure value of the sliding area 14 is about 0.5 Mpa in FIG. 6 , about 0.65 Mpa in FIG. 7 , and about 1.0 Mpa in FIG. 8 .
  • the pressure value of the body region 12 in FIGS. 6, 7, and 8 is about 1.2 Mpa. Therefore, by applying the auxiliary pressing member 140, the pressure value of the sliding area 14 can be increased to 80% or more, or 80% to 100% of the pressure value of the body area 12, and the auxiliary pressing member ( 140), it was confirmed that the difference in pressure applied to the body area 12 and the sliding area 14 can be minimized.
  • the thickness of the auxiliary pressing member 140 may be greater than 30um or greater than 31um. However, this is not necessarily the case, and may vary depending on the size of the battery cell 10, the overall thickness, or the specifications of the charge/discharge jig device 100.
  • a difference in pressure values applied to the body area 12 and the sliding area 14 of the examples illustrated in FIG. 8 may be compared in more detail.
  • the horizontal axis may be the measurement position
  • the vertical axis may be the surface pressure
  • the unit may be MPa.
  • the pressure applied to the sliding area 14 was about 86% of the pressure applied to the body area 12, and the variation according to the position was about 0.03.
  • the pressure applied to the sliding area 14 was about 1.05 Mpa, and the positional deviation was about 0.04.
  • the pressure applied to the body area 12 was about 1.23Mpa, and the positional deviation was about 0.03. appeared as

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Abstract

본 발명은 이차전지 충방전용 지그 장치에 관한 것으로서, 전지셀의 바디 영역과 슬라이딩 영역에 균일한 압력을 인가할 수 있으며, 일 실시예에 따른 상기 충방전용 지그 장치는 한 쌍의 가압 지그, 및 상기 한 쌍의 가압 지그의 대향면의 사이에 마련되는 보조 가압 부재를 포함하고, 상기 보조 가압 부재는 상기 한 쌍의 가압 지그 사이에 전지셀이 배치될 때, 상기 전지셀의 슬라이딩 영역을 가압한다.

Description

이차전지 충방전용 지그 장치
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2021년 10월 20일자 한국 특허 출원 제10-2021-0140155호 및 2022년 10월 19일자 한국 특허 출원 제10-2022-0134616호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 이차전지 충방전용 지그 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전지셀의 바디 영역과 슬라이딩 영역에 균일한 압력을 인가할 수 있는 이차전지 충방전용 지그 장치에 관한 것이다.
현대 사회에서는 휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등의 휴대형 기기의 사용이 일상화되면서, 상기와 같은 모바일 기기와 관련된 분야의 기술에 대한 개발이 활발해지고 있다. 또한, 충방전이 가능한 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기 자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기 자동차(P-HEV) 등의 동력원으로 이용되고 있는 바, 이차전지에 대한 개발의 필요성이 높아지고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점이 있어 가장 많은 주목을 받고 있다.
리튬 이차전지는 전극을 제조하는 전극 제조공정, 상기 전극과 분리막을 개재시켜 전극 조립체로 제조하고, 이를 전해액과 함께 이차전지 케이스에 내장하여 이차전지를 제조하는 조립 공정, 및 상기 제조된 이차전지를 출품시키기 위한 활성화 공정의 순으로 제조된다.
이 중 활성화 공정에서는 소정의 지그에 전지셀을 탑재하고, 활성화에 필요한 조건으로 충전 및 방전을 수행하게 된다.
한편, 전지 케이스에 내장되는 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 젤리-롤형(Jelly-roll type) 전극조립체, 스택형(적층형) 전극조립체, 스택/폴딩형 전극조립체 등이 있다.
이러한 전극조립체는, 전극 집전체에 믹싱 공정에서 제조된 전극 활물질용 슬러리를 정해는 슬롯 다이를 통해 정해진 패턴 및 일정한 두께로 코팅한 후, 건조시킨다. 그런데 전극 활물질용 슬러리는 유체이기 때문에, 코팅 후 흘러내리는 성질을 가지고 있고, 전극 활물질용 슬러리가 흘러내리는 것을 슬라이딩이라 한다. 이 같은 슬라이딩은 전극 활물질이 코팅된 유지부 폭방향의 양측 단부에서 빈번하게 발생할 수 있다.
도 1은 슬라이딩 영역을 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 2은 전지셀을 도시한 도면이고, 도 3는 충방전용 지그 장치에 전지셀이 제공된 예를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 슬라이딩 영역은, 유지부의 중앙부 측으로부터 멀어질수록 전극 합제층의 두께가 얇아지고, 유지부의 중앙부 측으로부터 가까울수록 전극 합제층의 두께가 두꺼워지는 영역을 의미한다. 한편, 도 1과 같이 슬라이딩 영역(S)을 제외한 부분(A)은, 슬라이딩 영역(S)보다 전극 합제층의 두께가 큰 값을 가진다.
도 2을 참조하면, 전지셀(10)은 분리막과 전극이 교대로 적층된 전극 합제층 영역(A, 도 1 참조)에 해당하는 바디 영역(12) 및 슬라이딩 영역(S, 도 1 참조) 중 일부에 해당하는 슬라이딩 영역(14)을 포함한다. 도 2에 도시된 슬라이딩 영역(14)은 슬라이딩 영역(S) 중에서도 전극 탭이 전극과 연결되는 부분을 의미한다. 슬라이딩 영역(14)은 상술한 바와 같이 공정에 따라 도포되는 전극 활물질의 슬라이딩 현상이 나타날 수 있어 바디 영역(12)보다 다소 낮은 두께를 가질 수 있다.
도 3를 참조하면, 활성화 공정에서 전지셀(10)은 충전 및 방전을 거듭함으로써 전지셀(10)의 일부가 부풀어오르는 현상이 나타날 수 있는데, 충방전용 지그 장치는 전지셀의 일면을 가압함으로써 충방전시 전지셀의 부피 변화를 일정 범위내로 제한할 수 있다. 그러나 슬라이딩 영역(14)은 바디 영역(12)과 비교하여 두께 값이 작고, 지그 장치의 가압면은 편평한 형상을 가지므로, 슬라이딩 영역(14)과 지그 장치 사이에 갭이 발생하여 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14)에 상이한 압력이 가해지는 문제가 있다.
따라서, 전지셀에 가해지는 압력의 분포를 보다 고르게 할 수 있는 충방전용 지그 장치가 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전지셀을 고르게 가압할 수 있는 충방전용 지그 장치를 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 충방전용 지그 장치는: 한 쌍의 가압 지그, 및 상기 한 쌍의 가압 지그의 대향면의 사이에 마련되는 보조 가압 부재를 포함하고, 상기 보조 가압 부재는 상기 한 쌍의 가압 지그 사이에 전지셀이 배치될 때, 상기 전지셀의 슬라이딩 영역을 가압할 수 있다.
상기 보조 가압 부재는 상기 한 쌍의 가압 지그의 대향면으로부터 상기 전지셀 쪽으로 돌출되는 단차를 제공할 수 있다.
상기 보조 가압 부재는 상기 전지셀의 슬라이딩 영역 중 상기 전지셀의 전극과 전극 탭이 연결되는 부분을 가압할 수 있다.
상기 보조 가압 부재는 상기 전지셀의 탭 연결부 중 전극과 전극 탭이 연결되는 부분을 가압할 수 있다.
상기 보조 가압 부재는, 테이프(tape) 또는 띠 형상을 갖고, 상기 한 쌍의 가압 지그의 일단부에 평행하게 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 가압 지그의 대향면의 적어도 일면 상에 위치하여 전지셀의 바디 영역에 가해지는 압력을 완충하는 가압 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 보조 가압 부재는 상기 가압 패드 상에 위치할 수 있다.
상기 가압 패드는 한 쌍으로 제공되어, 상기 한 쌍의 가압 지그의 대향하는 양면 상에 각각 위치하고, 상기 보조 가압 부재는 한 쌍으로 제공되어, 상기 한 쌍의 가압 패드의 대향하는 양면 상에 각각 위치할 수 있다.
상기 전지셀의 바디 영역은 상기 보조 가압 부재와 이격될 수 있다.
상기 보조 가압 부재는 상기 슬라이딩 영역의 폭의 40% 내지 100%를 커버하도록 위치할 수 있다.
상기 보조 가압 부재는 상기 슬라이딩 영역의 폭의 60% 내지 80%를 커버하도록 위치할 수 있다.
상기 보조 가압 부재는 상기 가압 패드보다 경도가 높은 소재로 제조될 수 있다.
상기 가압 패드는 실리콘으로 제조될 수 있다.
상기 가압 지그는 스테인리스-스틸로 제조될 수 있다.
상기 보조 가압 부재와 상기 가압 패드 사이에는 보호 페이퍼가 위치할 수 있다.
상기 보조 가압 부재의 두께는 30um 보다 클 수 있다.
상기 보조 가압 부재의 두께는 31um 이상일 수 있다.
실시예들에 따르면, 본 발명의 충방전용 지그 장치는 가압면에 단차를 형성함으로써 전지셀에 가해지는 압력이 고르게 형성되도록 할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 슬라이딩 영역을 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 2은 전지셀을 도시한 도면이다.
도 3는 충방전용 지그 장치에 전지셀이 제공된 예를 도시한 도면이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전용 지그 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 A-A 절단선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전용 지그 장치에 제공된 보조 가압 부재의 예시들을 도시한 도면이다.
도 9은 도 6 내지 도 8의 예시들에 대한 테스트 결과를 도시한 그래프이다.
도 10는 도 6 내지 도 8의 예시들에 대한 테스트 결과를 도시한 다른 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전용 지그 장치를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 설명한 것 외에 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본 발명의 범위는 여기에서 설명하는 실시예들에 의해 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 확대하거나 축소하여 나타낸 것이므로, 본 발명의 내용이 도시된 바에 한정되지 않음은 자명하다. 이하의 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 각 층의 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 이하의 도면에서는 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 설명할 때, 이는 해당하는 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 이와 반대로 해당하는 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 설명할 때에는 그 사이에 다른 부분이 없는 것을 의미할 수 있다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아닐 수 있다. 한편, 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 설명하는 것과 마찬가지로, 다른 부분 "아래에" 또는 "하에" 있다고 설명하는 것 또한 상술한 내용을 참조하여 이해될 수 있을 것이다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 해당 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 해당 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전용 지그 장치에 관하여 설명한다.
우선, 본 발명에 있어서 슬라이딩 영역(S)이란, 유지부와 무지부의 경계 부근에서, 전극 합제층의 평탄도가 감소된 부위 및 그 주변부를 포함하는 개념으로 이해되어야 할 것이다. 자세한 사항은 도 1에 관련한 설명을 참조한다.
또한, 본 발명에서 “슬라이딩 영역(14)”이란 슬라이딩 영역(S) 중에서도 전극 탭이 전극과 연결된 부분을 의미한다. 즉, 본 발명에서는, 슬라이딩 영역(S) 중에서도, 전극 탭이 전극과 연결되는 부분에 위치한 슬라이딩 영역(14)의 실시예를 설명한다.
전극 탭이 전극과 연결된 부분 중 슬라이딩 영역(14)은 도 2에서 상술한 바와 같이 공정에 따라 도포되는 전극 활물질의 슬라이딩 현상이 나타날 수 있어 바디 영역(12)보다 다소 낮은 두께를 가질 수 있다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전용 지그 장치를 도시한 도면이다. 도 5는 도 4의 A-A 절단선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4의 실시예에서는, 일 예시로서 도 2의 L자형 전지셀(10)을 가압하는 충방전용 지그 장치를 도시한다. 도 4 및 도 5를 참고하면, 본 실시예의 충방전용 지그 장치(100)는 한 쌍의 가압 지그(110), 한 쌍의 가압 지그(110)의 대향면에 위치한 가압 패드(120) 및 가압 패드(120)에 제공된 보조 가압 부재(140)를 포함할 수 있다. 여기서, 가압 패드(120)와 보조 가압 부재(140) 사이에는 가압 패드(120)의 일면을 커버하는 보호 페이퍼(130)가 위치할 수도 있다.
본 실시예의 충방전용 지그 장치(100)는 이차전지의 활성화 공정에 사용되는 것일 수 있다. 본 실시예의 충방전용 지그 장치(100)는 활성화 공정 중 발생되는 전지셀(10)의 부피 변화를 일정 범위내로 제한하기 위한 것으로써, 전지셀(10)의 일면과 타면을 각각 가압할 수 있다.
가압 지그(110)는 전지셀(10)에 압력을 인가하기 위한 구성으로, 금속과 같은 단단한 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 가압 지그(110)는 스테인리스-스틸과 같이 단단하고, 내열성이 강한 물질로 제조될 수 있다.
가압 지그(110)는 한 쌍으로 제공될 수 있으며, 전지셀(10)은 한 쌍의 가압 지그(110)의 대향면 사이에 배치될 수 있다. 활성화 공정에 의해 전지셀(10)의 부피가 증가하면, 가압 지그(110)는 전지셀(10)의 일면 및 타면을 가압함으로써 전지셀(10)의 부피 변화를 일정 범위내로 제한할 수 있다.
가압 패드(120)는 가압 지그(110)가 전지셀(10)을 과도하게 가압하는 것을 방지하기 위한 구성일 수 있다. 가압 패드(120)는 가압 지그(110)로부터 전지셀(10)에 가해지는 압력을 완충하고, 전지셀(10)이 가압 지그(110)에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 가압 패드(120)는 실리콘과 같이 탄성이 있는 소재로 제조될 수 있다.
가압 패드(120)는 가압 지그(110)의 일면 상에 제공될 수 있다. 가압 패드(120)는 한 쌍의 가압 지그(110)의 대향면 상에 배치되고, 가압 지그(110)에 의해 전지셀(10)에 제공되는 압력이 가압 패드(120)를 통해 전달되도록 할 수 있다. 가압 패드(120)는 한 쌍의 가압 지그(110)에 각각 제공될 수 있다. 가압 패드(120)는 한쌍으로 제공될 수 있다.
보호 페이퍼(130)는 충방전용 지그 장치(100)와 전지셀(10)이 접촉할 때, 전지셀(10)이 손상되는 것을 방지하기 위한 구성일 수 있다. 보호 페이퍼(130)는 가압 패드(120)의 일면 상에 제공될 수 있다. 보호 페이퍼(130)는 전지셀(10)과 대향하는 가압 패드(120)의 일면 상에 제공될 수 있다.
한편, 본 실시예의 충방전용 지그 장치(100)는 전지셀(10)의 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14) 사이의 두께 차이에 의해 전지셀(10)에 압력이 고르게 전달되지 못하는 것을 방지하는 보조 가압 부재(140)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 보조 가압 부재(140)는 한 쌍의 가압 지그(110) 사이에 전지셀(10)이 배치될 때, 전지셀의 슬라이딩 영역(S)을 가압한다. 또한, 본 실시예에서는, 보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(S) 중에서도 전극 탭이 전극과 연결된 부분에 해당하는 슬라이딩 영역(14)을 가압하는 경우를 일 실시예로서 설명한다.
보조 가압 부재(140)는 지그 포메이션 테이프(Jig formation tape)로 지칭될 수도 있다. 즉, 보조 가압 부재(140)는 테이프 형상 또는 띠 형상을 갖는다. 또한, 보조 가압 부재(140)는 한 쌍의 가압 지그(110)의 일단부에 평행하게 배치된다.
보조 가압 부재(140)는 전지셀(10)의 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14) 사이의 두께 차이를 해소하기 위한 것일 수 있다. 보조 가압 부재(140)는 가압 지그(110)로부터 전지셀(10)에 고른 압력이 작용하도록, 충방전용 지그 장치(100)의 일면 상에 전지셀(10) 쪽으로 돌출되는 단차를 형성하기 위한 것일 수 있다.
보조 가압 부재(140)는 전지셀(10)과 대향하는 충방전용 지그 장치(100)의 일면 상에 제공되어, 충방전용 지그 장치(100)의 가압면에 단차를 형성할 수 있다. 보조 가압 부재(140)는 도 5에 도시된 것과 같이 전지셀(10)과 대향하는 보호 페이퍼(130)의 일면 상에 제공될 수도 있으나, 가압 패드(120)의 일면 상에 제공되는 것도 가능하다. 이처럼, 보조 가압 부재(140)가 가압 패드(120)의 일면 상 또는 보호 페이퍼(130)에 일면 상에 제공되면, 충방전용 지그 장치(100)가 전지셀(10)을 가압할 때, 가압 패드(120)에 의해 보조 가압 부재(140)의 위치가 다소 조정됨으로써, 보조 가압 부재(140)가 전지셀(10)을 과도하게 가압하거나, 전지셀(10)을 손상시키는 것이 방지될 수 있다. 이는 보조 가압 부재(140)가 가압 패드(120) 또는 보호 페이퍼(130) 보다 경도가 높은 단단한 물질, 탄성이 낮은 물질로 제조되기 때문일 수 있다.
보조 가압 부재(140)는 전지셀(10)의 슬라이딩 영역(14)과 대응되도록 배치될 수 있다. 보조 가압 부재(140)는 전지셀(10)의 바디 영역(12)과 이격되도록 배치될 수 있다. 도 5에 도시된 것과 같이, 보조 가압 부재(140)는 충방전용 지그 장치(100)의 가압면 중 슬라이딩 영역(14)과 대응되는 영역에 단차를 형성하여, 가압 지그(110)로부터 상대적으로 낮은 두께를 가지는 슬라이딩 영역(14)에 압력이 전달되도록 할 수 있다.
보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(14)의 폭의 40% 이상을 커버하도록 제공되는 것이 바람직할 수 있다. 보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(14)의 폭의 40% 내지 100%, 50% 내지 90% 또는 60% 내지 80%를 커버하도록 제공되는 것이 바람직할 수 있다. 보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(14)에서의 활물질의 슬라이딩으로 인해 충방전용 지그 장치(100)로부터 인가되는 불균등한 압력 구배를 해소하기 위한 것이므로, 이러한 수치는 슬라이딩 위치 및 크기를 고려한 것일 수 있다. 따라서, 통상적인 슬라이딩 범위를 고려했을 때, 보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(14)의 60% 내지 80%를 커버하도록 제공되는 것이 바람직할 수 있다.
보조 가압 부재(140)의 길이, 폭, 두께는 슬라이딩 영역(14)의 크기 또는 두께에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 이 때, 보조 가압 부재(140) 길이, 폭, 두께는 가압 지그(110)로부터 바디 영역(12)에 전달되는 압력과 슬라이딩 영역(14)에 전달되는 압력이 유사하도록 설정되는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 상술한 일 실시예는 도 2 및 도 4에 도시된 L자 형 전지셀(10)을 가압하는 경우를 설명하였지만, 본 발명은 도시된 바에 한정되지 않고, 다양한 형상의 전지셀(10)을 가압하는 데에 적용할 수 있다. 가령, 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전용 지그 장치로서, 도 11에 도시된 전지셀(10)을 가압하는 충방전용 지그 장치로도 변형하여 적용할 수 있다 또한, 본 발명에 도시되지는 않았지만, 양극 탭과 음극 탭이 서로 반대 방향으로 전지셀(10)의 양단에 각각 구비되는 경우에도 본 발명을 변형하여 적용할 수 있는 등, 다양한 변형, 변경이 가능하다.
또한, 상술한 실시예들에서는, 보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(S) 중에서도 전극 탭이 전극과 연결된 부분에 해당하는 슬라이딩 영역(14)을 가압하는 경우를 실시예들로서 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 보조 가압 부재(140)가 전지셀의 다른 부분의 슬라이딩 영역(S)을 가압하는 경우라면 충분하다. 본 발명이 구현되는 다양한 환경에 맞게 본 발명을 변형, 변경하여 적용할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전용 지그 장치에 제공된 보조 가압 부재에 대한 테스트에 관하여 설명한다.
도 6 내지 도 8은 도 4의 충방전용 지그 장치에 제공된 보조 가압 부재의 예시들을 도시한 도면이다. 도 9은 도 6 내지 도 8의 예시들에 대한 테스트 결과를 도시한 그래프이다. 도 10는 도 6 내지 도 8의 예시들에 대한 테스트 결과를 도시한 다른 그래프이다. 도 6 내지 도 8에서 JF tape는 지그 포메이션 테이프의 약자로 보조 가압 부재(140)를 지칭하는 것일 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(14)의 일부를 커버하도록 제공될 수 있다. 보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(14)의 60% 내지 80%를 커버하도록 제공될 수 있다. 도 6 내지 도 8에서 예시된 전지셀(10)의 경우 슬라이딩 영역(14)의 폭은 20mm이고, 보조 가압 부재(140)의 최소 폭은 12mm이며, 보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(14)의 60%를 커버하는 것으로 예시되었다.
충방전용 지그 장치(100)에 제공되는 보조 가압 부재(140)의 위치 또는 치수는 다양할 수 있다. 보조 가압 부재(140)는 도 6와 같이 슬라이딩 영역(14)과 대응되는 부분에만 제공될 수도 있고, 도 7 및 도 8과 같이 슬라이딩 영역(14)과 대응되되, 슬라이딩 영역(14)이 위치하지 않은 부분까지 커버하도록 제공될 수도 있다. 또, 보조 가압 부재(140)는 도 6와 같이 다소 좁은 폭을 가지도록 제공될 수도 있고, 도 7 및 도 8과 같이 다소 넓은 폭 값을 가지도록 제공될 수도 있다. 또, 보조 가압 부재(140)는 도 6 및 도 7과 같이 다소 작은 두께 값을 가지도록 제공될 수도 있고, 도 8과 같이 다소 큰 두께 값을 가지도록 제공될 수도 있다. 구체적으로, 도 6는 30um의 두께, 12mm의 폭을 가지는 것으로, 도 7은 30um의 두께, 22mm의 폭을 가지는 것으로, 도 8은 50um의 두께, 22mm의 폭을 가지는 것으로 예시되었다.
도 9을 참조하면, 도 6 내지 도 8에 도시된 예시들의 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력 값의 차이를 비교할 수 있다. 이 때, 도 9에서 index로 표시된 가로 축의 각 값은 테스트에서 사용된 각각의 전지셀(10)을 의미하는 것이고, 세로축은 면압으로, 단위는 MPa일 수 있다.
또, 도 9(a) 및 도 9(b)는 충방전용 지그 장치(100)을 이용하여 전지셀(10)에 실시한 각각의 테스트 결과를 도시한 것이며, 도 9에서 도 6, 도 7 및 도 8에 대한 결과는 각각 ‘Test1 12+30’, ‘Test2 22+30’, 및 ‘POR 22+50’으로 표시되었다.
도 7의 테스트 결과를 참조할 때, 도 6 및 도 7에서는 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력 값이 두배 이상 차이나는 것으로 확인되었으나, 도 8에서는 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력 값이 도 6 및 도 7과 비교할 때 다소 유사한 것으로 나타났다.
구체적으로, 슬라이딩 영역(14)의 압력 값은 도 6에서는 약 0.5Mpa으로 나타났으나, 도 7에서는 약 0.65Mpa로, 도 8에서는 약 1.0Mpa로 나타났다. 이 때, 도 6, 도 7 및 도 8에서 바디 영역(12)의 압력 값은 약1.2Mpa으로 나타났다. 따라서, 보조 가압 부재(140)를 적용함으로써, 슬라이딩 영역(14)의 압력 값은 바디 영역(12)의 압력 값의 80% 이상, 또는 80% 내지 100%로 향상될 수 있으며, 보조 가압 부재(140)를 통해 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력 차이가 최소화될 수 있음이 확인되었다.
또 상술한 결과들을 참조할 때, 보조 가압 부재(140)의 두께는 30um 보다 크거나, 또는 31um 이상인 것이 바람직할 수 있다. 그러나 반드시 그러한 것은 아니며, 전지셀(10)의 크기, 전체적인 두께 또는 충방전용 지그 장치(100)의 사양에 따라 달라질 수도 있을 것이다.
도 10을 참조하면, 도 8에 도시된 예시들의 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력 값의 차이를 보다 구체적으로 비교할 수 있다. 이 때, 도 10에서 가로 축은 측정 위치이고, 세로축은 면압으로, 단위는 MPa일 수 있다.
도 10의 테스트 결과를 참조할 때, 도 8의 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력 분포는 균일함이 확인된다. 따라서, 본 실시예의 충방전용 지그 장치(100)를 사용하면, 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력 차이가 최소화될 뿐 아니라, 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14) 각각에서 위치에 따른 압력 편차도 최소화될 수 있다.
구체적으로, 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력은 바디 영역(12)에 가해지는 압력의 약 86%으로, 위치에 따른 편차는 약 0.03으로 나타났다. 또, 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력은 약 1.05Mpa 으로, 위치에 따른 편차는 약 0.04 으로 나타났고, 바디 영역(12)에 가해지는 압력은 약 1.23Mpa 으로, 위치에 따른 편차는 약 0.03 으로 나타났다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
[부호의 설명]
10: 전지셀
12: 바디 영역
14: 탭 연결부
100: 충방전용 지그 장치
110: 가압 지그
120: 가압 패드
130: 보호 페이퍼
140: 보조 가압 부재

Claims (13)

  1. 한 쌍의 가압 지그, 및
    상기 한 쌍의 가압 지그의 대향면의 사이에 마련되는 보조 가압 부재를 포함하고,
    상기 보조 가압 부재는 상기 한 쌍의 가압 지그 사이에 전지셀이 배치될 때, 상기 전지셀의 슬라이딩 영역을 가압하는, 충방전용 지그 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 보조 가압 부재는 상기 한 쌍의 가압 지그의 대향면으로부터 상기 전지셀 쪽으로 돌출되는 단차를 제공하는, 충방전용 지그 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 보조 가압 부재는 상기 전지셀의 슬라이딩 영역 중 전극과 전극 탭이 연결되는 부분을 가압하는, 충방전용 지그 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 보조 가압 부재는, 테이프(tape) 또는 띠 형상을 갖고, 상기 한 쌍의 가압 지그의 일단부에 평행하게 배치되는, 충방전용 지그 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 한 쌍의 가압 지그의 대향면의 적어도 일면 상에 위치하여 전지셀의 바디 영역에 가해지는 압력을 완충하는 가압 패드를 더 포함하고,
    상기 보조 가압 부재는 상기 가압 패드 상에 위치하는, 충방전용 지그 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 가압 패드는 한 쌍으로 제공되어, 상기 한 쌍의 가압 지그의 대향하는 양면 상에 각각 위치하고,
    상기 보조 가압 부재는 한 쌍으로 제공되어, 상기 한 쌍의 가압 패드의 대향하는 양면 상에 각각 위치하는, 충방전용 지그 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 전지셀의 바디 영역은 상기 보조 가압 부재와 이격되는, 충방전용 지그 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 보조 가압 부재는 상기 슬라이딩 영역의 폭의 40% 내지 100%를 커버하도록 위치하는, 충방전용 지그 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 보조 가압 부재는 상기 슬라이딩 영역의 폭의 60% 내지 80%를 커버하도록 위치하는, 충방전용 지그 장치.
  10. 제6항에서,
    상기 보조 가압 부재는 상기 가압 패드보다 경도가 높은 소재로 제조되는, 충방전용 지그 장치.
  11. 제6항에서,
    상기 가압 패드는 실리콘으로 제조되는, 충방전용 지그 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 가압 지그는 스테인리스-스틸로 제조되는 충방전용 지그 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 보조 가압 부재와 상기 가압 패드 사이에 위치하는 보호 페이퍼를 더 포함하는, 충방전용 지그 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006252972A (ja) * 2005-03-11 2006-09-21 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池スタックおよび燃料電池スタックの製造方法
KR101803134B1 (ko) * 2014-06-19 2017-11-29 주식회사 엘지화학 비정형 배터리 가압 장치
KR20180038181A (ko) * 2016-10-06 2018-04-16 주식회사 엘지화학 플렉서블 플레이트가 형성되어 있는 가압 플레이트 어셈블리 및 이를 구비한 전지셀 가압 장치
KR101904414B1 (ko) * 2012-10-05 2018-10-05 에스케이이노베이션 주식회사 전극 탭용 가이드 지그 및 이의 전극 탭 결합 방법
KR20190072289A (ko) * 2017-12-15 2019-06-25 주식회사 엘지화학 파우치형 이차전지의 충방전용 가압 지그

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006252972A (ja) * 2005-03-11 2006-09-21 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池スタックおよび燃料電池スタックの製造方法
KR101904414B1 (ko) * 2012-10-05 2018-10-05 에스케이이노베이션 주식회사 전극 탭용 가이드 지그 및 이의 전극 탭 결합 방법
KR101803134B1 (ko) * 2014-06-19 2017-11-29 주식회사 엘지화학 비정형 배터리 가압 장치
KR20180038181A (ko) * 2016-10-06 2018-04-16 주식회사 엘지화학 플렉서블 플레이트가 형성되어 있는 가압 플레이트 어셈블리 및 이를 구비한 전지셀 가압 장치
KR20190072289A (ko) * 2017-12-15 2019-06-25 주식회사 엘지화학 파우치형 이차전지의 충방전용 가압 지그

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