WO2023146306A1 - 이차전지용 충방전 장치 - Google Patents

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WO2023146306A1
WO2023146306A1 PCT/KR2023/001208 KR2023001208W WO2023146306A1 WO 2023146306 A1 WO2023146306 A1 WO 2023146306A1 KR 2023001208 W KR2023001208 W KR 2023001208W WO 2023146306 A1 WO2023146306 A1 WO 2023146306A1
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secondary battery
positive electrode
charging
negative electrode
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구지석
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a charging and discharging device for a secondary battery.
  • Secondary batteries unlike primary batteries, can be recharged, and have recently been extensively researched and developed due to their small size and high capacity. As technology development and demand for mobile devices increase, demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing.
  • Secondary batteries are classified into coin-type batteries, cylindrical batteries, prismatic batteries, and pouch-type batteries according to the shape of a battery case.
  • an electrode assembly installed inside a battery case is a power generating device capable of charging and discharging, consisting of a laminated structure of electrodes and separators.
  • the electrode assembly consists of unit cells in which at least one electrode and at least one separator are stacked in a jelly-roll type wound with a separator interposed between a sheet-type positive electrode and a negative electrode coated with an active material. It can be roughly classified into a stack type in which the cells are sequentially stacked and a stack/fold type in which unit cells are wound with a long separation film.
  • a device that assembles a battery and then charges and discharges the actual battery for inspection is called a charge/discharger.
  • a charge/discharge test is performed by arranging charge/discharge pins (PINs) in the upper and lower portions, and contacting the upper and lower pins with the battery to conduct electricity.
  • PINs charge/discharge pins
  • One aspect of the present invention is to provide a charging and discharging device for secondary batteries capable of charging and discharging secondary batteries of various standards.
  • a charging and discharging device for a secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode, a separator, and a negative electrode are alternately wound, a can accommodating the electrode assembly therein, and a cylindrical electrode terminal positioned on one side of the can.
  • a charge/discharge device for performing charge/discharge and charge/discharge inspection by energizing a secondary battery comprising: a charge/discharge connector contacting the positive terminal electrically connected to the positive electrode and the can electrically connected to the negative electrode;
  • the connection part may be located on one side of the secondary battery and may be electrically connected to the positive electrode terminal located on one side of the secondary battery by contacting the can portion.
  • the charge/discharge connector is provided so as to be electrically connected to the secondary battery in one direction of the secondary battery, so that charge/discharge and charge/discharge inspection of secondary batteries of various standards may be possible.
  • the positive and negative pins of the charge/discharge connector are connected from the upper side of the secondary battery, so that the secondary battery having an insulator positioned below may also be charged and discharged.
  • the charge/discharge connector is provided with a temperature pin that contacts the can of the secondary battery to measure the temperature, the temperature of the secondary battery can be easily checked during charging/discharging of the secondary battery.
  • FIG. 1 is a front view showing a charging and discharging device for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a secondary battery applied to a charging/discharging device for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing another example of a secondary battery applied to a charging/discharging device for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a charging/discharging connection unit in the charging/discharging device for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view showing a charge/discharge connector in the charge/discharge device for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view illustrating a charging/discharging connection unit in the charging/discharging device for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a charge/discharge connection part in a charging/discharging device for a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a front view showing a charge/discharge connection unit in a charging/discharging device for a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating a charging/discharging connection unit in a charging/discharging device for a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a charging/discharging connection unit in a charging/discharging device for a secondary battery according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a front view showing a charging and discharging device for a secondary battery according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a secondary battery applied to the charging and discharging device for a secondary battery according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a perspective view showing a charging/discharging connection part in the charging/discharging device for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention. .
  • the charging and discharging device 100 for a secondary battery includes an electrode assembly 20, a can 10 accommodating the electrode assembly 20 therein, and a can ( 10) A charge/discharge device that conducts charge/discharge and charge/discharge inspection by energizing the cylindrical secondary battery (1,1') including the positive electrode terminals (30,30') located on one side of the positive electrode (21). and a charge/discharge connection part S contacting the can 10 electrically connected to the cathode terminals 30 and 30 ′ connected to the cathode 22 .
  • the charging/discharging device 100 for a secondary battery may further include an upper die 170 , a lower die 180 and a guide unit 190 .
  • the electrode assembly 20 is a power generating device capable of charging and discharging, and the electrode 23 and the separator 24 may be alternately wound.
  • the electrode 23 includes a positive electrode 21 and a negative electrode 22, and the electrode assembly 20 is formed in a cylindrical shape in which the positive electrode 21, the separator 24, and the negative electrode 22 are alternately wound. It can be.
  • the separator 24 separates the anode 21 and the cathode 22 and electrically insulates them.
  • the cathode 21 may include a cathode current collector and a cathode active material laminated on the cathode current collector.
  • the cathode current collector may be made of an aluminum foil.
  • the cathode active material may be formed of lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium iron phosphate, or a compound or mixture containing at least one of these.
  • the negative electrode 22 may include a negative electrode current collector and a negative electrode active material stacked on the negative electrode current collector.
  • the negative electrode current collector may be formed of, for example, a foil made of a copper (Cu) material.
  • the negative electrode active material may be a compound or mixture including a graphite-based material.
  • the separator 24 is made of an insulating material and electrically insulates the anode 21 and the cathode 22 from each other.
  • the separator 24 may be formed of a polyolefin-based resin film such as polyethylene or polypropylene having microporous properties.
  • the electrode assembly 20 may further include a positive electrode tab 25 provided at an end of the positive electrode 21 and a negative electrode tab provided at an end of the negative electrode 22 .
  • the positive electrode tab 25 may be electrically connected to the positive electrode terminals 30 and 30 ′, and the negative tab may be electrically connected to the can 10 .
  • the can 10 may accommodate the electrode assembly 20 by forming an accommodating portion open to one side.
  • the can 10 may be formed in a tubular shape with an open top and a bottom surface formed at the bottom.
  • the can may be formed in a cylindrical shape, for example, to constitute the cylindrical secondary battery 1, 1'.
  • the can 10 may be formed of a metal material.
  • the positive terminals 30 and 30' may be located on one side of the can 10. At this time, for example, the positive terminals 30 and 30' may be located on the uppermost side of the can 10.
  • the positive electrode terminals 30 and 30' are located at the center of the upper part of the secondary battery 1 and 1' in a plan view, and the upper surface 11 of the can 10 is located at the outer edge of the upper part of the secondary battery 1 and 1'. can be placed on the side.
  • gaskets 40 and 40' made of an insulating material may be provided between the positive electrode terminals 30 and 30' and the can 10.
  • the secondary battery 1 includes, for example, a positive terminal 30 provided in the form of a top cap, and a safety vent 50 and a safety element 60 provided below the positive terminal 30.
  • a cap assembly may be formed.
  • the positive electrode terminals 30 and 30' may be electrically connected through the positive electrode 21 and the positive electrode tab 25 through the safety vent 50 and the safety element 60 to form the positive electrode terminal 30.
  • the top of the can 10 surrounds the edge of the top cap-shaped positive terminal 30, and the positive terminal 30 and the can 10 may be insulated.
  • a gasket 40 made of an insulating material may be provided between the positive terminals 30 and 30' and the can 10.
  • a cathode tab connected to the cathode 21 may be directly connected to the cathode terminal 30'.
  • the positive terminal 30' may be composed of, for example, a rivet.
  • a gasket 40' insulating between the positive electrode terminal 30' and the can 10 may be provided.
  • an upper die 170 may be positioned above the secondary batteries 1 and 1', and a charge/discharge connector S may be mounted thereto.
  • the lower die 180 may be located under the secondary batteries 1 and 1'.
  • the lower die 180 is moved in the direction of the upper die 170, so that the positive terminals 30 and 30' and the upper part of the can 10 in the secondary batteries 1 and 1' are connected to the positive pin 110 and the negative pin ( N) can be contacted respectively.
  • the lower die 180 may be moved in a vertical direction by a moving means.
  • the moving means may be, for example, a pneumatic or hydraulic actuator.
  • the secondary batteries 1 and 1' may be seated on the lower die 180 in a state of being accommodated in a tray T having an open top. Accordingly, the lower die 180 moves the tray in which the secondary batteries 1 and 1' are accommodated to the upper die 170, so that the upper portion of the secondary batteries 1 and 1' is connected to the charge/discharge connection part S. It can be.
  • the guide unit 190 is connected to the upper die 170 and the lower die 180 to guide the movement of the lower die 180 .
  • the guide part 190 may be formed in a circular rod shape.
  • FIG. 5 is a front view showing the charge/discharge connection part in the charging/discharging device for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a plan view showing the charge/discharge connection part in the charging/discharging device for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention. am.
  • the charge/discharge connection part S is located on one side of the secondary battery 1, 1', and the positive electrode terminals 30 and 30 located on one side of the secondary battery 1, 1'. ') and the can 10 may be contacted and electrically connected. At this time, the charge/discharge connection part S may be located in the upward direction of the secondary batteries 1 and 1'.
  • the charge/discharge connection part S may include a cathode pin 110 in contact with the cathode terminals 30 and 30' and a cathode pin N in contact with the can 10.
  • the charge/discharge connector S may further include a support block 150 and a temperature pin 140 .
  • An end of the positive electrode pin 110 may contact the top surface 11 of the positive electrode terminals 30 and 30 ′, and an end of the negative electrode pin N may contact the top of the can 10 .
  • the positive pin 110 may be positioned at the center side in a plan view, and the negative pin N may be positioned around the positive pin 110 to be spaced apart from the positive pin 110 by a predetermined distance in a plan view.
  • a plurality of negative pins N are provided, and may include a negative current pin 120 and a negative voltage pin 130 .
  • one or more negative current pins 120 and one or more negative voltage pins 130 may be provided in the negative pin N of the charge/discharge connection part S.
  • the negative current pins 120 may be provided with three and the negative voltage pins 130 may be provided with two.
  • the cathode pin N is composed of the cathode current pin 120 and the cathode voltage pin 130, the size can be reduced compared to when the current pin and voltage pin are used as one. That is, the cathode pin (N) is provided with a plurality of cathode current pins 120 and cathode voltage pins 130, etc., so that the resistance of electricity flowing through each cathode pin (N) is reduced to make the thickness of the cathode pin (N) larger. can be made thin. Accordingly, it is possible to prevent a short circuit from occurring due to the negative pin N being in contact with the positive terminals 30 and 30'.
  • the temperature pin 140 may contact the top of the can 10 to measure the temperature of the contact surface.
  • the temperature pin 140 is positioned around the anode pin 110 in a plan view, and may be positioned to be spaced apart from the cathode pin 110 by a predetermined interval.
  • the support block 150 may support the anode pin 110 , the cathode pin N , and the temperature pin 140 .
  • the support block 150 may be mounted on the lower side of the upper die 170 .
  • the anode pin 110 , the cathode pin N , and the temperature pin 140 may protrude from the bottom of the support block 150 .
  • the positive electrode pin 110, the negative electrode pin N, and the temperature pin 140 include the positive electrode elastic portion 111 and the negative electrode elastic portion N1 in a partial section of the portion protruding from the bottom of the support block 150. ), and a temperature pin elastic part 141 may be further provided, respectively. Accordingly, when the positive electrode pin 110, the negative electrode pin N, and the temperature pin 140 contact the upper portion of the secondary battery 1, 1', the positive electrode elastic portion 111 and the negative electrode elastic portion N1 , and the temperature pin elastic part 141 can absorb shock.
  • the positive electrode pin elastic part 111 when a deviation occurs in the distance between the positive electrode pin 110, the negative electrode pin (N), and the temperature pin 140 and the upper part of the secondary battery 1, 1', the positive electrode pin elastic part 111, the negative electrode pin elasticity The deviation can be eliminated through the part N1 and the temperature pin elastic part 141 .
  • the positive pin elastic part 111, the negative pin elastic part N1, and the temperature pin elastic part 141 are formed by the support block 150, the positive electrode elastic part 111, the negative electrode elastic part N1, and the temperature pin elastic part 111. It may be located between the ends of the pin elastic part 141 .
  • the positive pin elastic part 111, the negative pin elastic part N1, and the temperature pin elastic part 141 may be provided in the form of a coil spring, for example.
  • the negative pin elastic part N1 may include the negative current pin elastic part 121 provided on the negative current pin 120 and the negative voltage pin elastic part 131 provided on the negative voltage pin 130. .
  • the charging and discharging connection part S is in the upper direction of the secondary batteries 1 and 1'. It is provided to be electrically connected to the secondary batteries 1 and 1' in the secondary battery 1 and 1', and charging and discharging and charging and discharging inspection of the secondary batteries 1 and 1' of various standards may be possible.
  • the positive electrode pin 110 and the negative electrode pin N of the charge/discharge connector S are connected in the upper direction of the secondary battery 1,1', and the secondary battery 1,1' in which the insulator is located at the bottom Charging and discharging may also be possible.
  • the charge/discharge connector S is provided with a temperature pin 15 for measuring the temperature by contacting the can 10 of the secondary battery 1,1', so that the secondary battery 1,1' is charged and discharged.
  • the temperature of the secondary batteries 1, 1' can be easily checked.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a charge/discharge connection part in a charging/discharging device for a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • the charging and discharging device for a secondary battery according to the second embodiment of the present invention includes an electrode assembly 20, a can 10 accommodating the electrode assembly 20 therein, and a can ( 10) A charge/discharge device that conducts charge/discharge and charge/discharge inspection by energizing the cylindrical secondary battery (1,1') including the positive electrode terminals (30,30') located on one side of the positive electrode (21). and a charge/discharge connection part S' in contact with the can 10 electrically connected to the cathode terminals 30 and 30' connected to the cathode 22.
  • the charging and discharging device for a secondary battery according to the second embodiment of the present invention may further include an upper die 170, a lower die 180, and a guide unit 190, similar to the first embodiment described above. (Reference Figure 1)
  • FIG. 8 is a front view showing a charge/discharge connection unit in the charging/discharging device for a secondary battery according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a plan view showing a charging/discharging connection unit in the charging/discharging device for a secondary battery according to the second embodiment of the present invention. am.
  • the charge/discharge connector S' is located in one direction of the secondary battery 1,1', and the secondary battery 1,1'
  • the cathode terminals 30 and 30 ′ located on one side may be electrically connected by being in contact with the can 10 .
  • the charge/discharge connection part S' may be located in the upper direction of the secondary batteries 1 and 1'.
  • the charge/discharge connection part S' may include a cathode pin 110 in contact with the cathode terminals 30 and 30' and a cathode pin N in contact with the can 10.
  • the charge/discharge connector S' may further include a support block 250 and a temperature pin 140.
  • An end of the positive electrode pin 110 may contact the top surface 11 of the positive electrode terminals 30 and 30 ′, and an end of the negative electrode pin N may contact the top of the can 10 .
  • the positive pin 110 may be positioned at the center side in a plan view, and the negative pin N may be positioned around the positive pin 110 to be spaced apart from the positive pin 110 by a predetermined distance in a plan view.
  • a plurality of negative pins N are provided, and may include a negative current pin 120 and a negative voltage pin 130 .
  • one or more negative current pins 120 and one or more negative voltage pins 130 may be provided in the negative pin N of the charge/discharge connection S'.
  • the negative current pin 120 may be provided with three and the negative voltage pin 130 may be provided with two.
  • the temperature pin 140 may contact the top of the can 10 to measure the temperature of the contact surface.
  • the temperature pin 140 is positioned around the anode pin 110 in a plan view, and may be positioned to be spaced apart from the cathode pin 110 by a predetermined interval.
  • the support block 250 may support the anode pin 110 , the cathode pin N , and the temperature pin 140 .
  • the support block 250 may further include a position adjustment hole 251 extending along the width direction W of the support block 250 .
  • the cathode pin (N) and the temperature pin 140 pass through the position adjustment hole 251 and are mounted on the support block 250, and along the position adjustment hole 251, the width direction (W) of the support block 250 ) and the position can be adjusted. Accordingly, it is possible to adjust the distance between the negative electrode pin N and the temperature pin 140 and the positive electrode pin 110, so that secondary batteries having various widths can be easily charged and discharged.
  • the charge/discharge connector (S') includes a fixing means (260) for fixing the positions of the negative electrode pin (N) and the temperature pin (140) to the support block. can include more.
  • Fixing means 260 may include, for example, a plurality of nuts 261 and 262 .
  • the plurality of nuts 261 and 262 may be coupled to the cathode pin N and the temperature pin 140, respectively. At this time, threaded portions are formed along the outer circumferential surfaces of the negative electrode pin N and the temperature pin 140, so that a plurality of nuts 261 and 262 having threaded grooves formed on the inner circumferential surfaces can be screwed together.
  • the plurality of nuts 261 and 262 may include a first nut 261 located on the upper surface of the support block 250 and a second nut 262 located on the lower surface of the support block 250 . That is, the first nut 261 and the second nut 262 are coupled to the negative electrode pin N and the temperature pin 140, respectively, so that the negative electrode pin N and the temperature pin 140 are attached to the support block 250. position can be fixed.
  • the positive pin 110, the negative pin N, and the temperature pin 140 include the positive pin elastic part 111 and the negative pin elastic part N1 in a part of the portion protruding from the bottom of the support block 250. ), and a temperature pin elastic part 141 may be further provided, respectively. Accordingly, when the positive electrode pin 110, the negative electrode pin N, and the temperature pin 140 contact the upper portion of the secondary battery 1, 1', the positive electrode elastic portion 111 and the negative electrode elastic portion N1 , and the temperature pin elastic part 141 can absorb shock.
  • the positive electrode pin elastic part 111 when a deviation occurs in the distance between the positive electrode pin 110, the negative electrode pin (N), and the temperature pin 140 and the upper part of the secondary battery 1, 1', the positive electrode pin elastic part 111, the negative electrode pin elasticity The deviation can be eliminated through the part N1 and the temperature pin elastic part 141 .
  • the positive pin elastic part 111, the negative pin elastic part N1, and the temperature pin elastic part 141 include the support block 250, the positive electrode elastic part 111, the negative electrode elastic part N1, and the temperature pin elastic part 141. It may be located between the ends of the pin elastic part 141 .
  • the positive pin elastic part 111, the negative pin elastic part N1, and the temperature pin elastic part 141 may be provided in the form of a coil spring, for example.
  • the negative pin elastic part N1 may include the negative current pin elastic part 121 provided on the negative current pin 120 and the negative voltage pin elastic part 131 provided on the negative voltage pin 130. .
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a charging/discharging connection unit in a charging/discharging device for a secondary battery according to a third embodiment of the present invention.
  • the charging and discharging device for a secondary battery according to the third embodiment of the present invention includes an electrode assembly 20, a can 10 accommodating the electrode assembly 20 therein, and a can ( 10) A charge/discharge device that conducts charge/discharge and charge/discharge inspection by energizing the cylindrical secondary battery (1,1') including the positive electrode terminals (30,30') located on one side of the positive electrode (21). It includes a charge/discharge connection (S”) contacting the can 10 electrically connected to the positive electrode terminals 30 and 30' connected to the negative electrode 22.
  • the charging and discharging device for a secondary battery according to the third embodiment of the present invention may further include an upper die, a lower die, and a guide unit, similar to the first and second embodiments described above.
  • the charging and discharging device for a secondary battery according to the third embodiment of the present invention is connected to the negative electrode pin (N " ) and the temperature pin 340 are configured with one each. Therefore, this embodiment will omit or briefly describe overlapping contents with the above-described embodiments, and will be described focusing on differences.
  • the charge/discharge connection part S” is located on one side of the secondary battery 1,1' and the positive electrode terminal is located on one side of the secondary battery 1,1'. (30, 30') and the can 10 may be contacted and electrically connected. At this time, the charge/discharge connection part S” may be located in the upper direction of the secondary batteries 1 and 1'.
  • the charge/discharge connection portion S′′ may include a cathode pin 110 in contact with the cathode terminals 30 and 30' and a cathode pin N′′ in contact with the can 10.
  • the charge/discharge connection part S′′ may further include a support block 350 and a temperature pin 140.
  • An end of the positive electrode pin 110 may contact the upper surface 11 of the positive electrode terminals 30 and 30', and an end of the negative electrode pin N′′ may contact the upper portion of the can 10.
  • the positive pin 110 may be positioned at the center side in a plan view, and the negative pin (N′′) may be positioned to be spaced apart from the positive pin 110 at a predetermined interval in a plan view.
  • the cathode pin (N”) is provided with one, and current and voltage can flow. Since the negative electrode pin (N”) is provided as one, it takes up less space than when provided in multiple, so space utilization can be improved. temperature can be measured.
  • the temperature pin 140 may be positioned to be spaced apart from the cathode pin 110 by a predetermined interval in a plan view.
  • the support block 350 may support the anode pin 110 , the cathode pin (N′′), and the temperature pin 140 .
  • the support block 350 may further include a position adjustment hole 351 extending along the width direction W of the support block 350 .
  • the cathode pin (N”) and the temperature pin 340 pass through the hole 351 for positioning and are mounted on the support block 350, and along the hole 351 for positioning, the width direction of the support block 350 ( W) and the position can be adjusted. Accordingly, it is possible to adjust the distance between the negative electrode pin (N′′) and the temperature pin 340 and the positive electrode pin 110, so that secondary batteries having various widths can be easily charged and discharged.
  • the charge/discharge connector (S′′) is a fixing means (360) for fixing the positions of the negative electrode pin (N′′) and the temperature pin (340) to the support block. may further include.
  • the fixing means 360 may include, for example, a plurality of nuts 361 .
  • the plurality of nuts 361 may be coupled to the cathode pin (N′′) and the temperature pin 340, respectively. At this time, threaded portions are formed along the outer circumferential surfaces of the cathode pin and the temperature pin, so that a plurality of nuts 361 having threaded grooves formed on the inner circumferential surfaces can be screwed together.
  • the positive electrode pin 110, the negative electrode pin (N”), and the temperature pin 140 are formed in a part of the portion protruding from the lower portion of the support block 350, the positive electrode elastic portion, the negative electrode elastic portion, and the temperature pin. Elastic parts may be further provided, respectively.

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Abstract

본 발명은 이차전지용 충방전 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지용 충방전 장치는 양극, 분리막, 및 음극이 교대로 권취된 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내부에 수용하는 캔, 상기 캔의 일측에 위치되는 양극 단자를 포함하는 원통형 이차전지를 통전시켜 충방전 및 충방전 검사를 진행하는 충방전 장치로서, 상기 양극과 전기적으로 연결된 상기 양극 단자 및 상기 음극과 전기적으로 연결된 상기 캔과 접촉되는 충방전 접속부를 포함하고, 상기 충방전 접속부는 상기 이차전지의 일측 방향에 위치되고, 상기 이차전지의 일측에 위치된 상기 양극 단자와 상기 캔 부분에 접촉되어 전기적으로 접속된다.

Description

이차전지용 충방전 장치
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2022년 01월 26일자 한국특허출원 제10-2022-0011603호 및 2023년 01월 26일자 한국특허출원 제10-2023-0010022호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 이차전지용 충방전 장치에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 적어도 하나의 전극 및 적어도 하나의 분리막이 적층된 단위 셀(Cell)들을 순차적으로 적층한 스택(Stack)형, 및 단위셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.
리튬이온 전지 제조 공정에서 전지를 조립 후 실제 전지를 충방전을 시켜서 검사하는 장치를 충방전기라고 한다.
종래의 충방전 시스템에서는 상부와 하부에 충방전용 핀(PIN)을 배치하여 상하부 핀을 전지에 접촉시켜 통전해서 충방전 검사를 진행하는 시스템이다.
최근 다양한 종류의 전지가 개발됨에 따라 전지 하부에 절연체가 있어서 상하부 핀을 통한 충방번 검사가 불가능한 경우가 발생되고 있다.
따라서, 상하부 핀을 통해 충방전 시스템이 아닌 새로운 방법의 충방전 시스템이 요구되고 있다.
본 발명의 하나의 관점은 다양한 규격의 이차전지의 충방전이 가능한 이차전지용 충방전 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치는 양극, 분리막, 및 음극이 교대로 권취된 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내부에 수용하는 캔, 상기 캔의 일측에 위치되는 양극 단자를 포함하는 원통형 이차전지를 통전시켜 충방전 및 충방전 검사를 진행하는 충방전 장치로서, 상기 양극과 전기적으로 연결된 상기 양극 단자 및 상기 음극과 전기적으로 연결된 상기 캔과 접촉되는 충방전 접속부를 포함하고, 상기 충방전 접속부는 상기 이차전지의 일측 방향에 위치되고, 상기 이차전지의 일측에 위치된 상기 양극 단자와 상기 캔 부분에 접촉되어 전기적으로 접속될 수 있다.
본 발명에 따르면, 충방전 접속부가 이차전지의 일방향에서 이차전지와 전기적으로 접속이 가능하도록 구비되어, 다양한 규격의 이차전지의 충방전 및 충방전 검사가 가능할 수 있다. 이때, 충방전 접속부의 양극 핀 및 음극 핀이 이차전지의 상부 방향에서 접속되어, 하부에 절연체가 위치된 이차전지도 충방전이 가능할 수 있다.
또한, 충방전 접속부가 이차전지의 캔과 접촉되어 온도를 측정하는 온도 핀을 구비하여, 이차전지의 충방전 시 이차전지의 온도를 용이하게 체크할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치를 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에 적용되는 이차전지의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에 적용되는 이차전지의 다른 예를 나타낸 단면도이다.
도 4은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에서 충방전 접속부를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에서 충방전 접속부를 나타낸 정면도이다.
도 6는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에서 충방전 접속부를 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에서 충방전 접속부를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에서 충방전 접속부를 나타낸 정면도이다.
도 9은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에서 충방전 접속부를 나타낸 평면도이다.
도 10는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에서 충방전 접속부를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
제1 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에 적용되는 이차전지의 일례를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에 적용되는 이차전지의 다른 예를 나타낸 단면도이고, 도 4은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에서 충방전 접속부를 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치(100)는 전극 조립체(20), 전극 조립체(20)를 내부에 수용하는 캔(10), 캔(10)의 일측에 위치되는 양극 단자(30,30')을 포함하는 원통형 이차전지(1,1')를 통전시켜 충방전 및 충방전 검사를 진행하는 충방전 장치로서, 양극(21)과 전기적으로 연결된 양극 단자(30,30') 및 음극(22)과 전기적으로 연결된 캔(10)과 접촉되는 충방전 접속부(S)를 포함한다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치(100)는 상부 다이(170), 하부 다이(180) 및 가이드부(190)를 더 포함할 수 있다.
보다 상세히, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치(100)에 적용되는 이차전지(1,1')에서 전극 조립체(20)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극(23) 및 분리막(24)이 교대로 권취될 수 있다. 이때, 전극(23)은 양극(21) 및 음극(22)을 포함하여, 전극 조립체(20)는 양극(21), 분리막(24), 및 음극(22)이 교대로 권취된 원기둥 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 분리막(24)은 양극(21)과 음극(22)을 분리하여 전기적으로 절연시킨다.
양극(21)은 양극 집전체와, 양극 집전체에 적층된 양극 활물질을 포함할 수 있다.
양극 집전체는 알루미늄 재질의 포일(Foil)로 이루어질 수 있다.
양극 활물질은 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬인산철, 또는 이들 중 1종 이상이 포함된 화합물 및 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.
음극(22)은 음극 집전체와, 음극 집전체에 적층된 음극 활물질을 포함할 수 있다.
음극 집전체는 예를 들어 구리(Cu)재질로 이루어진 포일(foil)로 이루어질 수 있다.
음극 활물질은 흑연계 물질을 포함하는 화합물 또는 혼합물일 수 있다.
분리막(24)은 절연 재질로 이루어져 양극(21)과 음극(22) 사이를 전기적으로 절연한다. 여기서, 분리막(24)은 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 등 폴리올레핀계 수지막으로 형성될 수 있다.
또한, 전극 조립체(20)는 양극(21)의 단부에 구비된 양극 탭(25) 및 음극(22)의 단부에 구비된 음극 탭을 더 포함할 수 있다. 여기서, 양극 탭(25)은 양극 단자(30,30')과 전기적으로 연결되고, 음극 탭은 캔(10)과 전기적으로 연결될 수 있다.
캔(10)은 일측으로 개방된 수용부가 형성되어 전극 조립체(20)를 수용할 수 있다. 여기서, 캔(10)은 상측부가 개방되고, 하부에 바닥면이 형성된 통형 형태로 형성될 수 있다. 이때, 캔은 예를 들어 원통형으로 형성되어 원통형 이차전지(1,1')를 구성할 수 있다. 그리고, 캔(10)은 금속재질로 형성될 수 있다.
양극 단자(30,30')은 캔(10)의 일측에 위치될 수 있다. 이때, 예를 들어 양극 단자(30,30')은 캔(10)의 최상측에 위치될 수 있다.
양극 단자(30,30')은 평면도 상에서 이차전지(1,1')의 상부에서 중앙측에 위치되며, 캔(10)의 상면(11)은 이차전지(1,1')의 상부에서 외각측에 위치될 수 있다. 이때, 양극 단자(30,30')과 캔(10) 사이에 절연 재질로 이루어진 가스켓(40,40')이 구비될 수 있다.
한편, 이차전지(1)는 일례로 탑 캡(Top cap) 형태로 구비된 양극 단자(30)과, 양극 단자(30)의 하측에 구비되는 안전벤트(50)와 안전소자(60)를 포함하여 캡 조립체를 형성할 수 있다. 여기서, 양극 단자(30,30')은 양극(21)과 양극 탭(25)을 거쳐 안전벤트(50)와 안전소자(60)를 통해 전기적으로 연결되어 양극 단자(30)를 형성할 수 있다. 여기서, 캔(10)의 상부는 탑 캡 형태의 양극 단자(30)의 가장자리를 감싸고, 양극 단자(30)와 캔(10) 사이는 절연될 수 있다. 이때, 양극 단자(30,30')과 캔(10) 사이에 절연 재질로 이루어진 가스켓(40)이 구비될 수 있다.
한편, 이차전지(1')는 다른 예로 양극(21)과 연결된 양극 탭이 양극 단자(30')에 직접 접속될 수 있다. 이때, 양극 단자(30')는 예를 들어 리벳으로 구성될 수 있다. 여기서, 양극 단자(30')와 캔(10) 사이를 절연시키는 가스켓(40')이 구비될 수 있다.
도 1을 참고하면, 상부 다이(170)는 이차전지(1,1')의 상부에 위치되고, 충방전 접속부(S)가 장착될 수 있다.
하부 다이(180)는 이차전지(1,1')의 하부에 위치될 수 있다.
하부 다이(180)는 상부 다이(170) 방향으로 이동되어, 이차전지(1,1')에서 양극 단자(30,30')과 캔(10)의 상부가 양극 핀(110) 및 음극 핀(N)에 각각 접촉될 수 있다. 이때, 하부 다이(180)는 이동수단에 의해 상하 방향으로 이동될 수 있다. 여기서, 이동수단은 예를 들어 공압 또는 유압 액츄에이터 일 수 있다.
이때, 이차전지(1,1')는 상부가 개방된 트레이(T)에 수납된 상태로 하부 다이(180)에 안착될 수 있다. 이에 따라, 하부 다이(180)가 이차전지(1,1')가 수납된 트레를 상부 다이(170)로 이동시켜, 이차전지(1,1')의 상부가 충방전 접속부(S)에 접속될 수 있다.
가이드부(190)는 상부 다이(170) 및 하부 다이(180)와 연결되어, 하부 다이(180)의 이동을 가이드할 수 있다. 가이드부(190)는 원형 봉 형태로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에서 충방전 접속부를 나타낸 정면도이고, 도 6는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에서 충방전 접속부를 나타낸 평면도이다.
도 4 내지 도 6를 참고하면, 충방전 접속부(S)는 이차전지(1,1')의 일측 방향에 위치되고, 이차전지(1,1')의 일측에 위치된 양극 단자(30,30')과 캔(10) 부분에 접촉되어 전기적으로 접속될 수 있다. 이때, 충방전 접속부(S)는 이차전지(1,1')의 상측 방향에 위치될 수 있다.
또한, 충방전 접속부(S)는 양극 단자(30,30')과 접촉되는 양극 핀(110) 및 캔(10)과 접촉되는 음극 핀(N)을 포함할 수 있다. 아울러, 충방전 접속부(S)는 지지 블록(150) 및 온도 핀(140)을 더 포함할 수 있다.
양극 핀(110)의 단부는 양극 단자(30,30')의 상면(11)에 접촉되고, 음극 핀(N)의 단부는 캔(10)의 상부와 접촉될 수 있다.
양극 핀(110)은 평면도 상으로 중앙측에 위치되고, 음극 핀(N)은 평면도 상으로 양극 핀(110)의 둘레에 양극 핀(110)과 일정간격 이격되도록 위치될 수 있다.
음극 핀(N)은 다수개로 구비되되, 음극 전류 핀(120) 및 음극 전압 핀(130)을 포함할 수 있다.
여기서, 충방전 접속부(S)의 음극 핀(N)에서 음극 전류 핀(120)은 및 음극 전압 핀(130)은 각각 1개 이상으로 구비될 수 있다. 이때, 예를 들어 충방전 접속부(S)의 음극 핀(N)에서 음극 전류 핀(120)은 3개로 구비되고, 음극 전압 핀(130)은 2개로 구비될 수 있다.
따라서, 음극 핀(N)이 음극 전류 핀(120) 및 음극 전압 핀(130)으로 구성되어, 전류 핀 및 전압 핀을 하나로 사용할 때 보다 크기를 줄일 수 있다. 즉, 음극 핀(N)이 음극 전류 핀(120) 및 음극 전압 핀(130) 등의 다수개로 구비되어 각 음극 핀(N) 마다 흐르는 전기의 저항이 감소되어 음극 핀(N)의 굵기를 보다 얇게 형성시킬 수 있다. 이에 따라, 음극 핀(N)이 양극 단자(30,30')와 접하여 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
온도 핀(140)은 캔(10)의 상부와 접촉되어 접촉 면의 온도를 측정할 수 있다.
온도 핀(140)은 평면도 상으로 양극 핀(110)의 둘레에 위치되되, 양극 핀(110)과 일정간격 이격되도록 위치될 수 있다.
지지 블록(150)은 양극 핀(110), 음극 핀(N), 및 온도 핀(140)을 지지할 수 있다.
또한, 지지 블록(150)은 상부 다이(170)의 하측부에 장착될 수 있다. 이때, 양극 핀(110), 음극 핀(N), 및 온도 핀(140)은 지지 블록(150)의 하부로 돌출될 수 있다.
한편, 양극 핀(110), 음극 핀(N), 및 온도 핀(140)은 지지 블록(150)의 하부로 돌출된 부분에서 일부 구간에 양극 핀 탄성부(111), 음극 핀 탄성부(N1), 및 온도 핀 탄성부(141)가 각각 더 구비될 수 있다. 이에 따라, 양극 핀(110), 음극 핀(N), 및 온도 핀(140)이 이차전지(1,1')의 상부와 접촉 시 양극 핀 탄성부(111), 음극 핀 탄성부(N1), 및 온도 핀 탄성부(141)를 통해 충격을 흡수할 수 있다. 또한, 양극 핀(110), 음극 핀(N), 및 온도 핀(140)과 이차전지(1,1')의 상부의 거리에 편차가 발생 시, 양극 핀 탄성부(111), 음극 핀 탄성부(N1), 및 온도 핀 탄성부(141)를 통해 편차를 해소할 수 있다.
양극 핀 탄성부(111), 음극 핀 탄성부(N1), 및 온도 핀 탄성부(141)는 지지 블록(150)과, 양극 핀 탄성부(111), 음극 핀 탄성부(N1), 및 온도 핀 탄성부(141)의 단부 사이에 위치될 수 있다.
양극 핀 탄성부(111), 음극 핀 탄성부(N1), 및 온도 핀 탄성부(141)는 예를 들어 코일 스프링 형태로 구비될 수 있다.
한편, 음극 핀 탄성부(N1)는 음극 전류 핀(120)에 구비된 음극 전류 핀 탄성부(121) 및 음극 전압 핀(130)에 구비된 음극 전압 핀 탄성부(131)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 4을 참고하면, 상기와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치(100)는, 충방전 접속부(S)가 이차전지(1,1')의 상부 방향에서 이차전지(1,1')와 전기적으로 접속이 가능하도록 구비되어, 다양한 규격의 이차전지(1,1')의 충방전 및 충방전 검사가 가능할 수 있다. 이때, 충방전 접속부(S)의 양극 핀(110) 및 음극 핀(N)이 이차전지(1,1')의 상부 방향에서 접속되어, 하부에 절연체가 위치된 이차전지(1,1')도 충방전이 가능할 수 있다.
또한, 충방전 접속부(S)가 이차전지(1,1')의 캔(10)과 접촉되어 온도를 측정하는 온도 핀(15)을 구비하여, 이차전지(1,1')의 충방전 시 이차전지(1,1')의 온도를 용이하게 체크할 수 있다.
제2 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치를 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에서 충방전 접속부를 나타낸 사시도이다.
도 2, 도 3 및 도 7을 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치는 전극 조립체(20), 전극 조립체(20)를 내부에 수용하는 캔(10), 캔(10)의 일측에 위치되는 양극 단자(30,30')을 포함하는 원통형 이차전지(1,1')를 통전시켜 충방전 및 충방전 검사를 진행하는 충방전 장치로서, 양극(21)과 전기적으로 연결된 양극 단자(30,30') 및 음극(22)과 전기적으로 연결된 캔(10)과 접촉되는 충방전 접속부(S')를 포함한다. 한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치는 전술한 제1 실시예와 마찬가지로 상부 다이(170), 하부 다이(180) 및 가이드부(190)를 더 포함할 수 있다. (참고 도 1)
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치는 전술한 제1 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치와 비교할 때, 충방전 접속부(S')에서 음극 핀(N) 및 온도 핀(140)의 위치를 조절하는 구성을 더 추가한 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 전술한 실시예와 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에서 충방전 접속부를 나타낸 정면도이며, 도 9은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에서 충방전 접속부를 나타낸 평면도이다.
보다 상세히, 도 2, 도 3, 도 7 내지 도 9을 참고하면, 충방전 접속부(S')는 이차전지(1,1')의 일측 방향에 위치되고, 이차전지(1,1')의 일측에 위치된 양극 단자(30,30')과 캔(10) 부분에 접촉되어 전기적으로 접속될 수 있다. 이때, 충방전 접속부(S')는 이차전지(1,1')의 상측 방향에 위치될 수 있다.
또한, 충방전 접속부(S')는 양극 단자(30,30')과 접촉되는 양극 핀(110) 및 캔(10)과 접촉되는 음극 핀(N)을 포함할 수 있다. 아울러, 충방전 접속부(S')는 지지 블록(250) 및 온도 핀(140)을 더 포함할 수 있다.
양극 핀(110)의 단부는 양극 단자(30,30')의 상면(11)에 접촉되고, 음극 핀(N)의 단부는 캔(10)의 상부와 접촉될 수 있다.
양극 핀(110)은 평면도 상으로 중앙측에 위치되고, 음극 핀(N)은 평면도 상으로 양극 핀(110)의 둘레에 양극 핀(110)과 일정간격 이격되도록 위치될 수 있다.
음극 핀(N)은 다수개로 구비되되, 음극 전류 핀(120) 및 음극 전압 핀(130)을 포함할 수 있다.
여기서, 충방전 접속부(S')의 음극 핀(N)에서 음극 전류 핀(120)은 및 음극 전압 핀(130)은 각각 1개 이상으로 구비될 수 있다. 이때, 예를 들어 충방전 접속부(S')의 음극 핀(N)에서 음극 전류 핀(120)은 3개로 구비되고, 음극 전압 핀(130)은 2개로 구비될 수 있다.
온도 핀(140)은 캔(10)의 상부와 접촉되어 접촉 면의 온도를 측정할 수 있다.
온도 핀(140)은 평면도 상으로 양극 핀(110)의 둘레에 위치되되, 양극 핀(110)과 일정간격 이격되도록 위치될 수 있다.
지지 블록(250)은 양극 핀(110), 음극 핀(N), 및 온도 핀(140)을 지지할 수 있다.
지지 블록(250)은 지지 블록(250)의 너비 방향(W)을 따라 연장되며 형성된 위치 조절용 홀(251)을 더 포함할 수 있다.
이때, 음극 핀(N) 및 온도 핀(140)은 위치 조절용 홀(251)을 관통하며 지지블록(250)에 장착되되, 위치 조절용 홀(251)의 따라 지지 블록(250)의 너비 방향(W)으로 이동되며 위치가 조절될 수 있다. 이에 따라, 음극 핀(N) 및 온도 핀(140)과 양극 핀(110) 사이의 간격을 조절할 수 있어, 다양한 너비를 갖는 이차전지들을 용이하게 충방전 시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에서 충방전 접속부(S')는 지지 블록에 음극 핀(N) 및 온도 핀(140)의 위치를 고정하는 고정수단(260)을 더 포함할 수 있다.
고정수단(260)은 예를 들어 복수개의 너트(261,262)를 포함할 수 있다.
복수개의 너트(261,262)는 각각 음극 핀(N) 및 온도 핀(140)에 결합될 수 있다. 이때, 음극 핀(N) 및 온도 핀(140)의 외주면을 따라 나사부가 형성되어, 내주면에 나사홈이 형성된 복수개의 너트(261,262)가 나사결합될 수 있다.
또한, 복수개의 너트(261,262)는 지지 블록(250)의 상면에 위치된 제1 너트(261) 및 지지 블록(250)의 하면에 위치된 제2 너트(262)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 너트(261)와 제2 너트(262)가 음극 핀(N) 및 온도 핀(140)에 각각 결합되어, 음극 핀(N) 및 온도 핀(140)을 지지 블록(250)에 위치를 고정시킬 수 있다.
한편, 양극 핀(110), 음극 핀(N), 및 온도 핀(140)은 지지 블록(250)의 하부로 돌출된 부분에서 일부 구간에 양극 핀 탄성부(111), 음극 핀 탄성부(N1), 및 온도 핀 탄성부(141)가 각각 더 구비될 수 있다. 이에 따라, 양극 핀(110), 음극 핀(N), 및 온도 핀(140)이 이차전지(1,1')의 상부와 접촉 시 양극 핀 탄성부(111), 음극 핀 탄성부(N1), 및 온도 핀 탄성부(141)를 통해 충격을 흡수할 수 있다. 또한, 양극 핀(110), 음극 핀(N), 및 온도 핀(140)과 이차전지(1,1')의 상부의 거리에 편차가 발생 시, 양극 핀 탄성부(111), 음극 핀 탄성부(N1), 및 온도 핀 탄성부(141)를 통해 편차를 해소할 수 있다.
양극 핀 탄성부(111), 음극 핀 탄성부(N1), 및 온도 핀 탄성부(141)는 지지 블록(250)과, 양극 핀 탄성부(111), 음극 핀 탄성부(N1), 및 온도 핀 탄성부(141)의 단부 사이에 위치될 수 있다.
양극 핀 탄성부(111), 음극 핀 탄성부(N1), 및 온도 핀 탄성부(141)는 예를 들어 코일 스프링 형태로 구비될 수 있다.
한편, 음극 핀 탄성부(N1)는 음극 전류 핀(120)에 구비된 음극 전류 핀 탄성부(121) 및 음극 전압 핀(130)에 구비된 음극 전압 핀 탄성부(131)를 포함할 수 있다.
제3 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치
이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치를 설명하기로 한다.
도 10는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에서 충방전 접속부를 나타낸 사시도이다.
도 2, 도 3 및 도 10를 참고하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치는 전극 조립체(20), 전극 조립체(20)를 내부에 수용하는 캔(10), 캔(10)의 일측에 위치되는 양극 단자(30,30')을 포함하는 원통형 이차전지(1,1')를 통전시켜 충방전 및 충방전 검사를 진행하는 충방전 장치로서, 양극(21)과 전기적으로 연결된 양극 단자(30,30') 및 음극(22)과 전기적으로 연결된 캔(10)과 접촉되는 충방전 접속부(S”)를 포함한다. 한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치는 전술한 제1 실시예 및 제2 실시예와 마찬가지로 상부 다이, 하부 다이 및 가이드부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치는 전술한 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치와 비교할 때, 충방전 접속부(S”)에서 음극 핀(N”) 및 온도 핀(340)이 각각 1개로 구성된 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 전술한 실시예와 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 도 2, 도 10를 참고하면, 충방전 접속부(S”)는 이차전지(1,1')의 일측 방향에 위치되고, 이차전지(1,1')의 일측에 위치된 양극 단자(30,30')과 캔(10) 부분에 접촉되어 전기적으로 접속될 수 있다. 이때, 충방전 접속부(S”)는 이차전지(1,1')의 상측 방향에 위치될 수 있다.
또한, 충방전 접속부(S”)는 양극 단자(30,30')과 접촉되는 양극 핀(110) 및 캔(10)과 접촉되는 음극 핀(N”)을 포함할 수 있다. 아울러, 충방전 접속부(S”)는 지지 블록(350) 및 온도 핀(140)을 더 포함할 수 있다.
양극 핀(110)의 단부는 양극 단자(30,30')의 상면(11)에 접촉되고, 음극 핀(N”)의 단부는 캔(10)의 상부와 접촉될 수 있다.
양극 핀(110)은 평면도 상으로 중앙측에 위치되고, 음극 핀(N”)은 평면도 상으로 양극 핀(110)과 일정간격 이격되도록 위치될 수 있다.
음극 핀(N”)은 1개로 구비되어, 전류 및 전압이 흐를 수 있다. 음극 핀(N”)은 1개로 구비되어, 다수개로 구비될 때 보다 공간을 적게 차지하여 공간 활용성이 개선될 수 있다.온도 핀(140)은 캔(10)의 상부와 접촉되어 접촉 면의 온도를 측정할 수 있다.
또한, 온도 핀(140)은 평면도 상으로 양극 핀(110)과 일정간격 이격되도록 위치될 수 있다.
지지 블록(350)은 양극 핀(110), 음극 핀(N”), 및 온도 핀(140)을 지지할 수 있다.
또한, 지지 블록(350)은 지지 블록(350)의 너비 방향(W)을 따라 연장되며 형성된 위치 조절용 홀(351)을 더 포함할 수 있다.
이때, 음극 핀(N”) 및 온도 핀(340)은 위치 조절용 홀(351)을 관통하며 지지블록(350)에 장착되되, 위치 조절용 홀(351)의 따라 지지 블록(350)의 너비 방향(W)으로 이동되며 위치가 조절될 수 있다. 이에 따라, 음극 핀(N”) 및 온도 핀(340)과 양극 핀(110) 사이의 간격을 조절할 수 있어, 다양한 너비를 같는 이차전지들을 용이하게 충방전 시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 충방전 장치에서 충방전 접속부(S”)는 지지 블록에 음극 핀(N”) 및 온도 핀(340)의 위치를 고정하는 고정수단(360)을 더 포함할 수 있다.
고정수단(360)은 예를 들어 복수개의 너트(361)를 포함할 수 있다.
복수개의 너트(361)는 각각 음극 핀(N”) 및 온도 핀(340)에 결합될 수 있다. 이때, 음극 핀 및 온도 핀의 외주면을 따라 나사부가 형성되어, 내주면에 나사홈이 형성된 복수개의 너트(361)가 나사결합될 수 있다.
한편, 양극 핀(110), 음극 핀(N”), 및 온도 핀(140)은 지지 블록(350)의 하부로 돌출된 부분에서 일부 구간에 양극 핀 탄성부, 음극 핀 탄성부, 및 온도 핀 탄성부가 각각 더 구비될 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
[부호의 설명]
1,1': 이차전지
10: 캔
11: 상면
20: 전극 조립체
21: 양극
22: 음극
23: 전극
24: 분리막
25: 양극탭
30,30': 양극 단자
40,40': 가스켓
50: 안전벤트
60: 안전소자
100: 이차전지용 충방전 장치
110: 양극 핀
111: 양극 핀 탄성부
120: 음극 전류 핀
121: 음극 전류 핀 탄성부
130: 음극 전압 핀
131: 음극 전압 핀 탄성부
140,340: 온도 핀
141: 온도 핀 탄성부
150,250,350: 지지 블록
251,351: 위치 조절용 홀
260,360: 고정수단
261,361: 제1 너트
262: 제2 너트
170: 상부 다이
180: 하부 다이
190: 가이드부
S,S',S”: 충방전 접속부
T: 트레이
N,N”: 음극 핀
N1: 음극 핀 탄성부
W: 너비 방향

Claims (17)

  1. 양극, 분리막, 및 음극이 교대로 권취된 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내부에 수용하는 캔, 상기 캔의 일측에 위치되는 양극 단자를 포함하는 원통형 이차전지를 통전시켜 충방전 및 충방전 검사를 진행하는 충방전 장치로서,
    상기 양극과 전기적으로 연결된 상기 양극 단자 및 상기 음극과 전기적으로 연결된 상기 캔과 접촉되는 충방전 접속부를 포함하고,
    상기 충방전 접속부는 상기 이차전지의 일측 방향에 위치되고, 상기 이차전지의 일측에 위치된 상기 양극 단자와 상기 캔 부분에 접촉되어 전기적으로 접속되는 이차전지용 충방전 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 충방전 접속부는
    상기 양극 단자와 접촉되는 양극 핀; 및
    상기 캔과 접촉되는 음극 핀을 포함하는 이차전지용 충방전 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 충방전 접속부는 상기 이차전지의 상측 방향에 위치되고,
    상기 양극 단자는 상기 캔의 최상측에 위치되며,
    상기 양극 핀의 단부는 상기 양극 단자의 상면에 접촉되고,
    상기 음극 핀의 단부는 상기 캔의 상부와 접촉되는 이차전지용 충방전 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극 핀은 평면도 상으로 중앙측에 위치되고,
    상기 음극 핀은 평면도 상으로 상기 양극 핀의 둘레에 상기 양극 핀과 일정간격 이격되도록 위치되는 이차전지용 충방전 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 충방전 접속부는
    상기 캔의 상부와 접촉되어 접촉 면의 온도를 측정하는 온도 핀을 더 포함하는 이차전지용 충방전 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 온도 핀은 평면도 상으로 상기 양극 핀의 둘레에 위치되되, 상기 양극 핀과 일정간격 이격되도록 위치되는 이차전지용 충방전 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 충방전 접속부는
    상기 양극 핀, 상기 음극 핀, 및 상기 온도 핀을 지지하는 지지 블록을 더 포함하는 이차전지용 충방전 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 이차전지의 상부에 위치되고, 상기 충방전 접속부가 장착되는 상부 다이; 및 상기 이차전지의 하부에 위치되는 하부 다이를 더 포함하고,
    상기 하부 다이는 상기 상부 다이 방향으로 이동되어, 상기 이차전지에서 양극 단자와 캔의 상부가 상기 양극 핀 및 상기 음극 핀에 각각 접촉되는 이차전지용 충방전 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 지지 블록은 상기 상부 다이의 하측부에 장착되고, 상기 양극 핀, 상기 음극 핀, 및 상기 온도 핀은 상기 지지 블록의 하부로 돌출되는 이차전지용 충방전 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 양극 핀, 상기 음극 핀, 및 상기 온도 핀은 상기 지지 블록의 하부로 돌출된 부분에서 일부 구간에 양극 핀 탄성부, 음극 핀 탄성부, 및 온도 핀 탄성부가 각각 더 구비되는 이차전지용 충방전 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 양극 핀 탄성부, 상기 음극 핀 탄성부, 및 상기 온도 핀 탄성부는 상기 지지 블록과, 상기 양극 핀 탄성부, 상기 음극 핀 탄성부, 및 상기 온도 핀 탄성부의 단부 사이에 위치되는 이차전지용 충방전 장치.
  12. 청구항 4에 있어서,
    상기 음극 핀은 다수개로 구비되되, 음극 전류 핀 및 음극 전압 핀을 포함하는 이차전지용 충방전 장치.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극 단자와 상기 캔 사이는 절연되고,
    상기 양극 단자는 평면도 상에서 상기 이차전지의 상부에서 중앙측에 위치되며, 상기 캔의 상면은 상기 이차전지의 상부에서 외각측에 위치되는 이차전지용 충방전 장치.
  14. 청구항 7에 있어서,
    상기 지지 블록은 상기 지지 블록의 너비 방향(W)을 따라 연장되며 형성된 위치 조절용 홀을 더 포함하고,
    상기 음극 핀 및 상기 온도 핀은 상기 위치 조절용 홀을 관통하며 상기 지지 블록에 장착되되, 상기 위치 조절용 홀의 따라 상기 지지 블록의 너비 방향(W)으로 이동되며 위치가 조절되는 이차전지용 충방전 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 충방전 접속부는 상기 지지 블록에 상기 음극 핀 및 상기 온도 핀의 위치를 고정하는 고정수단을 더 포함하는 이차전지용 충방전 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 고정수단은 복수개의 너트를 포함하고,
    복수개의 상기 너트는 각각 상기 음극 핀 및 상기 온도 핀에 결합되며,
    복수개의 상기 너트는 상기 지지 블록의 상면에 위치된 제1 너트; 및 상기 지지 블록의 하면에 위치된 제2 너트를 포함하는 이차전지용 충방전 장치.
  17. 청구항 5에 있어서,
    상기 양극 핀, 상기 음극 핀, 및 상기 온도 핀은 각각 1개로 구비되는 이차전지용 충방전 장치.
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