KR102592629B1 - 리튬 배터리팩 제조방법 - Google Patents

리튬 배터리팩 제조방법 Download PDF

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(주)홍진기업
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Abstract

본 발명은 리튬 배터리팩 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 리튬 배터리팩 제조방법에 있어서, 제조장치를 이용하여 리튬 배터리모듈을 제조하는 단계(S10); 상기 리튬 배터리모듈과 기판을 용접하여 중간품으로 제조하는 단계(S21), 및 상기 중간품의 용접 상태를 검사하는 검사 단계(S22)를 포함하는 중간품 제조 단계(S20); 이송장치를 이용하여 상기 중간품을 상기 (S21) 단계를 수행하는 용접기보다 후단측에 배치되는 컨베이어 측으로 이송시키는 단계(S30); 및 상기 컨베이어에서 후단측으로 이동되는 중감품을 하우징 내부에 설치하여 리튬 배터리팩으로 제조하는 단계(S40);를 포함한다.

Description

리튬 배터리팩 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING LITHIUM BATTERY PACK}
본 발명은 리튬 배터리팩 제조방법에 관한 것이다.
리튬 배터리, 리튬인산철 배터리와 같은 리튬계열 배터리는 휴대폰, 자동차, 지게차 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.
상기한 배터리가 자동차, 지게차 등에 사용됨에 따라 많은 양의 전력이 필요해져서, 최근에는 배터리셀이 수백, 수천개까지 필요해지게 되어 배터리팩을 사용하게 되었다.
배터리 셀이란 전기에너지를 충전, 방전해 사용할 수 있는 배터리의 기본 단위로 양극, 음극, 분리막, 전해액이 케이스에 들어가 만들어진 것이고, 배터리 모듈이란 배터리 셀을 외부 충격과 열, 진동 등으로부터 보호하기 위해 일정한 개수로 묶어 프레임에 넣은 배터리 조립체이다(공개특허 제10-2013-0047151호(이하 종래기술 1) 참조). 배터리팩이란 최종 형태로서, 배터리 모듈에 BMS(battery management syste), 냉각시스템 등 각종 제어 및 보호시스템이 장착된 것이다(등록특허 제10-1517544호(이하 종래기술 2) 참조).
한편, 종래에는 상기한 배터리모듈을 배터리팩으로 제조하기 위해, 제조된 배터리모듈을 작업자가 공정상 후단측(하우징 내에 배터리모듈을 설치하기 위한 장소 또는 장비 측)으로 이송시키는 과정이 필요하였다.
이러할 경우 배터리모듈을 운반하는 작업자가 필요했으며, 작업 공간이 이동하는 작업자에 의해 혼란스러워지며, 때에 따라 배터리모듈을 떨어뜨려 배터리모듈이 손상되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 리튬 배터리팩 제조를 위한 리튬 배터리모듈의 운반이 용이하고, 리튬 배터리모듈의 운반을 위한 작업자가 필요하지 않으며, 작업 공간을 쾌적하게 관리하고, 리튬 배터리모듈의 손상을 최소화 할 수 있는 리튬 배터리팩 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은 다음의 구성 및 특징을 갖는다.
리튬 배터리팩 제조방법에 있어서, 제조장치를 이용하여 리튬 배터리모듈을 제조하는 단계(S10); 상기 리튬 배터리모듈과 기판을 용접하여 중간품으로 제조하는 단계(S21), 및 상기 중간품의 용접 상태를 검사하는 검사 단계(S22)를 포함하는 중간품 제조 단계(S20); 이송장치를 이용하여 상기 중간품을 상기 (S21) 단계를 수행하는 용접기보다 후단측에 배치되는 컨베이어 측으로 이송시키는 단계(S30); 및 상기 컨베이어에서 후단측으로 이동되는 중감품을 하우징 내부에 설치하여 리튬 배터리팩으로 제조하는 단계(S40);를 포함한다.
또한 상기 이송장치는, 상기 중간품이 거치되거나 장착되는 제1부재; 상기 제1부재와 연결되는 프레임; 및 상기 제조장치가 설치되는 공간의 천장 또는 바닥에 설치되고, 상기 프레임과 연결되어 상기 프레임을 전후 방향으로 이동시키는 구동부;를 포함할 수 있다.
또한 상기 (S40) 단계 이후에, 상기 컨베이어 후단측에 배치된 리튬 배터리팩을 배출장치를 이용하여 상기 컨베이어보다 후단측에 배치되는 배출부로 배출하는 단계(S50);를 더 포함하되, 상기 배출장치는, 상기 바닥에서 설치되어 세워지는 포스트, 일단부가 상기 포스트에 연결되는 제1암, 일단부가 상기 제1암의 타단부에 회동 가능하게 연결되는 제2암, 및 상기 제2암 하부에 연결되고 상기 배터리팩과 탈착 가능하게 연결되는 장착부를 포함할 수 있다.
상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명은 리튬 배터리팩 제조를 위한 리튬 배터리모듈의 운반이 용이하고, 리튬 배터리모듈의 운반을 위한 작업자가 필요하지 않으며, 작업 공간을 쾌적하게 관리하고, 리튬 배터리모듈의 손상을 최소화 할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 배터리팩 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 2는 이송장치 및 배출장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 이송장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 추가 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(전기적 연결도 포함)" 되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결(전기적 연결도 포함)"되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 배터리팩 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다. 도 2는 이송장치 및 배출장치를 설명하기 위한 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 배터리팩 제조방법은, 차량, 제가차 등에 사용되는 리튬 배터리팩을 제조하는 방법에 관한 것으로, 이하에서는 설명의 편의상 '본 방법'이라 칭하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 방법(본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 배터리팩 제조방법)은 모듈 제조 단계(S10), 중간품 제조 단계(S20), 이송 단계(S30), 및 배터리팩 제조 단계(S40)를 포함한다.
본 방법은 제조장치(1)에 의해 리튬 배터리모듈을 제조하는 단계이다. 상기한 제조장치(1)는 예시적으로 OCV 테스트부(11), OCV 테스트부(11) 후단측에 구비되는 극성 테스트부(12), 극성테스트부(12) 후단측에 구비되는 레이저 용접부(13) 등을 포함할 수 있다. 또한 제조장치(1)는 상기한 제조장치(1)의 각 부로 리튬 배터리모듈의 원료(리튬 배터리셀, 리튬 배터리셀의 원료)를 후단측으로 이송시키는 이동장치(10)(예시적으로 컨베이어벨트)를 포함할 수 있다.
여기에서 후단측이란, 본 방법에서 리튬 배터리셀의 원료, 리튬 배터리셀, 리튬 배터리모듈, 리튬 배터리팩 등의 이동 방향을 기준으로 한 것으로, 본 방법에서 리튬 배터리셀의 원료, 리튬 배터리셀, 리튬 배터리모듈, 리튬 배터리팩 등은 선단측에서 후단측으로 이동하며 최종적으로 리튬 배터리팩으로 제조된다.
모듈 제조 단계(S10)는 리튬 배터리셀 표면의 이물질을 제거하는 단계(S12), 리튬 배터리셀 여러개를 Cell To Cell 형태로 만들어 접착제를 도포한 모듈 케이스에 고정하는 단계(S13), 리튬 배터리셀들을 와이어링 하네스타 버스바를 이용해 연결시키고 모듈 케이스의 커버를 덮어 조립하는 단계(S14) 등을 포함할 수 있다.
모듈 제조 단계(S10)는 상기 리튬 배터리셀 표면의 이물질을 제거하는 단계 이전에 배터리셀을 제조 하는 단계(S11)를 더 포함할 수 있다.
상기한 배터리셀을 제조 하는 단계(S11)는 일반적으로 전극공정(S111), 조립공정(S112), 활성화공정(S113), 팩공정(S114) 등을 포함한다.
예시적으로 상기 (S11) 단계에서 제조된 리튬 배터리셀은 예시적으로 리튬이 양극을 구성하고 카본이 음극을 구성하며 상기한 양극과 음극 사이에는 분리막이 존재할 수 있다. 또한 알루미늄 호일이 상기한 양극에 연결될 수 있다. 상기한 양극, 음극, 분리막, 호일 등은 전해질과 함께 케이스에 수용될 수 있다.
상기한 배터리셀을 제조 하는 단계(S11)를 포함하고 상기 배터리셀을 제조 하는 단계(S11)에서 제조된 리튬 배터리셀을 연결하여 리튬 배터리모듈을 제조하는 모듈 제조 단계(S10)와, 이를 수행하는 제조장치(1)는 해당 분야에서 이미 공지된 기술로서, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
모듈 제조 단계(S10)는 상기한 (S14) 단계 이후에 상기 리튬 배터리모듈을 검사(육안검사공정, 카메라촬영검사공정, 비파괴검사공정 등)하는 단계(S15)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 중간품 제조 단계(S20)는 상기 제조장치(1) 후단측에 배치되는 용접기(5)(예시적으로 레이저 용접기)를 이용하여 상기 리튬 배터리모듈과 기판(예시적으로 FPC 또는 PCB)을 용접하여 중간품으로 제조하는 단계(S21)를 포함한다.
상기한 배터리모듈은 과충전, 과전류 시에 발열되고, 발열이 지속되면 성능 열화는 물론 폭발의 위험성이 있어 통상의 리튬 배터리팩에는 과충전, 과방전 및 과전류를 감지하고 배터리의 동작을 차단하는 보호회로장치 등을 포함한다.
보호회로장치는 기판에 프로텍션 IC, 전계효과 트랜지스터, 저항, 및 커패시터 등을 납땜으로 접합시켜 이루어지는데, 상기한 (S21) 단계는 상기한 보호회로장치를 구성하는 기판 등을 상기 리튬 배터리모듈과 연결하는 공정이다.
중간품 제조 단계(S20)는 상기 중간품의 용접 상태를 검사하는 검사 단계(S22)를 포함한다. 상기 검사 단계(S22)는 육안검사 또는 비파괴검사 등을 포함할 수 있다.
도 3은 이송장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 이송 단계(S30)는 이송장치(2)를 이용하여 상기 중간품 상기 용접기(5)보다 후단측에 배치되는 컨베이어(4) 측으로 이송시키는 단계이다.
이송장치(2)는 예시적으로 상기 중간품이 거치되거나 탈착 가능하게 장착되는 제1부재(21), 하부에 상기 제1부재(21)가 연결되는 프레임(22), 및 상기 제조장치가 설치되는 공간(이하 설치공간)의 천장 또는 바닥에 설치되고, 상기 프레임(22)과 연결되어 상기 프레임(22)을 전후 방향으로 이동시키는 구동부(23)를 포함할 수 있다.
예시적으로 상기한 제1부재(21)에 중간품이 거치되는 경우, 상기 제1부재(21)는 상기 프레임(22)의 하단에서 하측으로 돌출되는 수직부, 상기 수직부의 하단에 연결되고 상부에 상기 중간품이 안착되는 수평부를 포함할 수 있다.
다른 예시적으로 상기 제1부재(21)가 중간품과 탈착 가능하게 결합되는 경우(장착), 상기한 제1부재(21)는 그립퍼나 고리 등을 포함할 수 있다.
상기한 제1부재(21)는 상술한 예시로 한정하지 않으며, 중간품을 거치하거나 장착될 수 있는 한 다양한 구성을 포함할 수 있음은 물론이다.
상기한 구동부(23)는 예시적으로 상기 설치 공간의 천장에 설치되는 모터(233), 상기 모터(233)의 샤프트에 연결되고, 전후 방향과 평행한 길이를 가지며 상기 전후 방향과 평행한 방향을 중심으로 회전되는 스크루(231), 및 상기 프레임(22)의 상부에 구비되고 상기 스크루(231)가 관통되며 상기한 스크루(231)에 체결되어 스크루(231)가 회전함에 따라 전후 방향으로 이동되는 너트부재(232)를 포함할 수 있다.
또는 다른 예시적으로 구동부(23)는 유압실린더를 포함할 수 있는데, 예시적으로 실린더배럴이 설치 공간의 천장 또는 바닥에 설치되고, 상기 실린더로드가 상기한 프레임(22)에 연결될 수 있다.
상술한 구동부(23)의 설명은 예를 들어 설명한 것으로서, 상술한 설명으로 한정하지 않으며, 상기한 프레임(22)을 전후 방향(도 2를 기준으로 좌우 방향)으로 이동시킬 수 있는 한 다양한 구성을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 방법은 이송장치(2)를 이용하여 중간품을 컨베이어(4)로 이동시키는 이송 단계(S30)를 포함함으로써, 리튬 배터리모듈을 후단측으로 용이하게 운반하고, 리튬 배터리모듈의 운반을 위한 작업자가 필요하지 않아 경제적으로 배터리팩을 제조할 수 있으며, 상기 설치 공간(장업 공간)을 쾌적하게 유지할 수 있으며, 특히 리튬 배터리모듈의 운반 중 리튬 배터리모듈의 파손, 손상을 최소화 할 수 있다는 이점이 있다.
배터리팩 제조 단계(S40)는 상기 컨베이어(4)에서 후단측으로 이동되는 중간품을 하우징 내부에 설치하여 상기 리튬 배터리팩으로 제조하는 단계이다. 상기한 배터리팩 제조 단계(S40)에서 기타 다른 부재들이 상기 리튬 배터리모듈이나 상기 기판에 전기적으로 연결되고 또는 구조적(기계적)으로 연결될 수 있다.
상기 배터리팩 제조 단계(S40)는 공지된 것으로서, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 2를 참조하면, 상기 배터리팩 제조 단계(S40) 이후에, 상기 컨베이어(4) 후단측에 배치된 리튬 배터리팩을 배출장치(3)를 이용하여 상기 컨베이어보다 후단측에 배치되는 배출부(배출장소 또는 적재장치 등)로 배출하는 단계(S50)를 포함할 수 있다.
이때 배출장치(3)는 상기 설치 공간의 바닥에서 설치되어 세워지는 포스트(31), 일단부가 상기 포스트에 연결되어 수평 방향으로 연장되는 제1암(32), 일단부가 상기 제1암(32)의 타단부에 회동 가능하게 연결되는 제2암(33), 및 상기 제2암(33) 하부에 연결되고 상기 배터리팩과 탈착 가능하게 연결되는 장착부(34)를 포함할 수 있다.
상기 예시적으로 상기한 제1암(32)에는 모터장치에 연결되어 회전되는 기어를 포함할 수 있으며, 상기한 제2암(33)은 상기한 기어에 연결되어 상기한 제1암(32)의 타단부를 기준으로 회동 가능할 수 있다.
또한 상기한 장착부(34)는 예시적으로 고리 또는 그립퍼(집게장치) 등을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 방법은 상기 배출장치(3)로 수행되는 배출 단계(S50)를 포함함으로써, 컨베이어(4) 후단측에 배치되는 리튬 배터리팩을 자동으로 배출부로 배출하여 컨베이어(4) 후단 측에 리튬 배터리팩이 쌓이는 것을 억제할 수 있다.
한편, 이송장치(2)는 상기 프레임(22) 외면에 도포되는 방수재(GS) 및 상기 방수재(GS)에 혼합되는 기능성첨가재(G)를 포함할 수 있다.
방수재(GS)는 상기 프레임(22)의 외면에 도포되고 우레탄 5 중량부를 포함(후술하는 폴리우레탄 폼 0.1 중량부 대비)할 수 있다. 방수재(GS)는 우레탄을 포함하여 상기 프레임(22)에 방수성을 부가한다.
우레탄은 방수 재료로서 흔히 사용되는 것으로, 액상 형태로 도포 대상체에 도포된 후 경화되는 것이다. 상기한 기능성첨가재(G)는 입자 형태로서 액상 상태의 우레탄에 혼합될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 기능성첨가재(G)는 폴리우레탄 폼 0.1 중량부를 포함하는 제1완충재(G1); 상기 폴리우레탄 폼 0.1 중량부 대비, 폴리프로필렌 0.1 중량부를 포함하고 상기 제1완충재(G1)를 감싸는 내피재(G2); 라텍스 0.1 중량부를 포함하고 상기 내피재(G2)를 감싸되 섬유상이고, 상기 방수재(GS)와 혼합되는 외피재(G3); 테트라데케인 0.2 중량부를 포함하고 상기 내피재(G2)와 외피재(G3) 사이에 배치되는 제2완충재(G4); 알루미늄 0.1 중량부를 포함하고 상기 외피재(G3)의 외측에 구비되는 다수의 포스트(G5); 스티렌 부타디엔 고무 0.1 중량부를 포함하고, 상기 다수의 포스트(G5) 각각의 외측에 구비되되 외측으로 갈수록 폭이 감소되는 다수의 결합부재(G6); 피-스티렌술포닉산(p-styrenesulfonic acid, SSNa) 0.1 중량부를 포함하고, 상기 외피재(G3)의 양 측 단부 중 어느 한측 단부에 구비되는 음이온성 폴리머 물질(G7); 및 폴리에틸렌이민 0.1 중량부를 포함하고, 상기 외피재(G3)의 양 측 단부 중 다른 한측 단부에 구비되는 양이온성 물질(G8);을 포함한다.
기능성첨가재(G)의 상기한 폴리프로필렌, 라텍스, 테트라데케인, 알루미늄, 스티렌 부타디엔 고무, 피-스티렌술포닉산, 폴리에틸렌이민 등의 중량부는 상기한 폴리우레탄 폼 0.1 중량부를 기준으로 서술하기로 한다.
제1완충재(G1)는 상술한 바와 같이 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)을 포함하는 것으로 후술하는 내피재(G2)의 내측에 배치되는 것이다. 폴리우레탄 폼은 다양한 분야에서 사용되는 것으로 다공질이어서 기능성첨가재(G)에서 완충성과 방음성을 부가하기 위해 사용되었다.
상기한 폴리우레탄 폼은 0.1 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 0.1 중량부 미만일 경우 상기한 완충성 및 방음성 효과를 충분히 기대할 수 없으며, 0.1 중량부를 초과하는 경우 후술하는 내피재(G2)를 터지게 하여 내피재(G2)에서 유출될 위험이 있다.
상기한 내피재(G2)는 후술하는 외피재(G3)의 내측에 배치되는 것으로, 상술한 바와 같이 폴리프로필렌(polypropylene) 0.1 중량부를 포함하고, 상기한 제1완충재(G1)를 감싸는 것이다.
상기한 폴리프로필렌이 0.1 중량부 미만일 경우 상기한 제1완충재(G1)를 충분히 감싸지 못해 제1완충재(G1)가 소실될 우려가 있고, 0.1 중량부를 초과하는 경우 기능성첨가재(G)의 무게를 지나치게 향상시킬 수 있다.
상기한 폴리프로필렌은 필름 형태로 제조되어 상기한 제1완충재(G1)를 감싼 상태로 열융착 등에 의한 방법 등에 의해 상기한 제1완충재(G1)를 감쌀 수 있다. 즉, 제1완충재(G1)는 내피재(G2) 내측에 배치될 수 있다.
외피재(G3)는 라텍스 0.1 중량부를 포함하여 신축 가능한 재질이며, 상기한 내피재(G2)(내피재(G2) 및 후술하는 제2완충재(G4))를 감싸되 섬유상일 수 있다. 상기한 외피재(G3)는 상기한 방수재(GS)와 혼합된다.
상기한 외피재(G3)가 섬유상이어서 기능성첨가재(G)에 강인성을 부가할 수 있다.
후술하는 설명에서 보다 자세히 설명하겠지만, 외피재(G3)와 내피재(G2)의 사이에는 제2완충재(G4)가 배치되는데, 따라서 외피재(G3)는 상기한 제2완충재(G4)를 감쌀 수 있으며, 라텍스가 0.1 중량부 미만일 경우 상기한 제2완충재(G4)를 충분히 감싸지 못하여 제2완충재(G4)가 소실될 위험이 있고, 0.1 중량부를 초과하는 경우 기능성첨가재(G)의 자체 중량을 지나치게 증가시켜 기능성첨가재(G)의 분산성을 저하시킬 수 있다.
제2완충재(G4)는 테트라데케인(Tetradecane) 0.2 중량부를 포함하고 상기 내피재(G2)와 외피재(G3) 사이에 배치된다.
테트라데케인은 융점이 약 4~6℃인 상변화물질(Phase Change Material, PCM)이다.
상변화물질은 주변의 온도변화에 따라 상(Phase)이 변할 때, 온도의 변화 없이 잠열(Latent heat)의 형태로 외부 요인 없이 능동적으로 열을 저장·방출할 수 있는 에너지 저장 물질이다.
일반적으로 상변화가 일어날 때 온도변화 없이 출입하는 열인 잠열(Latent heat)은, 상변화를 수반하지 않고 온도변화를 보이며 출입하는 열인 현열(Sensible heat)에 비해서 현저하게 높은 열량을 갖는다. 이 특징을 이용해서 높은 양의 열에너지를 저장하거나, 온도를 유지 시키는데 이용할 수 있다.
상기한 제2완충재(G4)는 상기한 융점을 변화시키기 위해 테트라데케인 이외에 운데칸(Undecane), 도데칸(Dodecane), 트리데칸(Tridecane), 펜타데칸(Pentadecane), 헥사데칸(Hexadecane), 헵타데칸(Heptadecane), 옥타데칸(Octadecane), 노나데칸(Nonadecane) 및 에이코산(Eicosane), 트라이아콘테인(Triacontane) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 제2완충재(G4)의 융점은 상온인 1~30℃ 범위 내에서 조절 될 수 있다.
상기한 제2완충재(G4)는 고상 상태로 상기 내피재(G2)를 감쌀 수 있고, 상기한 외피재(G3)에 내측에 수용될 수 있다. 상기한 라텍스는 시트 상에서 고상의 제2완충재(G4)를 감싼 상태로 접착제 또는 융착(열융착) 등 공지된 다양한 방식에 의해 고정되어 상기한 제2완충재(G4)를 감쌀 수 있다.
상기한 제1완충재(G1)는 온도가 변화됨에 따라 수축 또는 팽창될 수 있는데, 특히 기공에 수용되는 공기의 부피 또한 수축 또는 팽창될 수 있다. 상기한 제1완충재(G1)가 수축되는 경우 충격을 완화 시키는 완충 효과가 저감되게 된다.
이때 상기한 제2완충재(G4)가 상기한 제1완충재(G1)에 잠열을 공급하여 제2완충재(G4)가 열수축되는 것을 억제하여 제2완충재(G4)의 완충성 저하를 억제할 수 있다.
또한 제2완충재(G4)가 외부의 열을 흡수함으로써, 상기한 제1완충재(G1)가 온도가 높아짐에 따라 팽창되어 내피재(G2)에서 손상시키고 외부로 배출되는 것을 억제할 수 있다.
상기한 제2완충재(G4)는 상술한 바와 같이 융점이 4~6℃어서 방수재(GS)가 0℃ 이하로 떨어지는 것을 억제하여 결로가 생성되는 것을 억제할 수 있으며, 방수재(GS)가 열팽창 되거나 열수축되는 것을 억제하여 방수재(GS)가 우글쭈글해지거나 균열이 발생되는 것을 억제할 수 있다.
상기한 제2완충재(G4)는 제1완충재(G1)의 외측에 배치되는 것이 바람직한데, 상기한 제1완충재(G1)는 단열 성능이 있기 때문에 제2완충재(G4)가 제1완충재(G1) 내측에 배치되는 경우 상기한 방수재(GS)와 제2완충재(G4)의 열 교환을 방해하여 상술한 효과를 기대하기 어렵다.
상기한 제2완충재(G4)는 상술한 바와 같이, 테트라데케인 0.2 중량부를 포함하는데, 0.2 중량부 미만일 경우 열완충 효과를 기대하기 어려우며, 0.2 중량부를 초과하는 경우 상기한 외피재(G3) 내측에 배치되기 어렵다.
음이온성 폴리머 물질(G7)은 외피재(G3)의 양 측 단부 중 어느 한측 단부(도 4의 좌측 단부)에 구비되는 것으로, 피-스티렌술포닉산을 포함 할 수 있는데, 더하여 하이드로겔 프레-폴리머를 더 포함할 수 있다. 음이온성 폴리머 물질(G7)은 피-스티렌술포닉산과 하이드로겔 프레-폴리머를 혼합(1:19 비율)하고 UV 경화된 것일 수 있다.
피-스티렌술포닉산은 0.1 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 0.1 중량부 미만이 사용될 경우 음전하가 충분하지 않으며, 0.1 중량부가 초과되는 경우 기능성첨가재(G)의 무게를 지나치게 증대시켜 분산성을 저하시킨다는 문제점이 있다.
양이온성 물질(G8)은 외피재(G3)의 양측 단부 중 다른 한측 단부(도 4에서 우측 단부)에 구비될 수 있다.
양이온성 물질(G8)에 포함되는 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine)은 에틸렌이민을 중합한 폴리머로 현존하는 소재 중 양이온 밀도가 가장 높은 것으로 알려져 있다.
예시적으로 상기한 양이온성 물질(G8) 및 음이온성 폴리머 물질(G7)각각은 폴리에틸렌(PE) 필름 또는 라텍스 등에 쌓여진 상태로 상기한 외피재(G3)와 열융착 되거나 접착제 등에 의해 부착되어 외피재(G3)의 외측에 구비될 수 있다.
포스트(G5)는 알루미늄 0.1 중량부를 포함하되 상기 외피재(G3)의 외측에 구비되는 것으로, 기둥 형상일 수 있으며, 외피재(G3)의 외측면에서 소정 간격을 두고 다수 배치될 수 있다. 알루미늄은 가벼운 금속이어서 사용된 것으로 0.1 중량부를 초과할 경우 기능성첨가재(G)가 지나치게 무거워져 분산성이 저하되며, 0.1 중량부 미만일 경우 그 길이나 폭이 지나치게 감소되어 내구성이 저하되는 문제점이 있다.
예시적으로 포스트(G5)는 내측 단부가 공지된 접착제 등에 의해 상기한 외피재(G3) 외측에 부착 구비될 수 있다. 다른 예시적으로 상기한 외피재(G3)는 외측면에서 내측으로 함몰 형성된 끼움홈이 형성될 수 있고 상기한 포스트(G5)의 내측단부가 상기한 끼움홈에 삽입되어 끼워질 수 있다.
다수의 결합부재(G6) 각각은 다수의 포스트(G5) 각각의 외측에 구비되되(예시적으로 접착제 등에 의해 부착되어 구비) 외측으로 갈수록 폭이 감소될 수 있다.
여기에서 내측은 기능성첨가재(G)의 중심측을 의미하고 외측은 상기 중심측에서 방사상 방향 측을 의미할 수 있다.
방수재(GS)에 기능성첨가재(G)의 단위체(GU)가 다수 포함될 수 있는데, 상기한 단위체(GU)는 방수재(GS)에서 교반 시에 전단력에 의해 이웃하는 단위체(GU)가 분리되어 방수재(GS), 기능성첨가재(G) 및 기타 첨가재들의 교반성을 향상시킬 수 있다.
혼합 후 또는 방수재(GS)가 프레임(22)에 도포되는 과정 또는 프레임(22)에 도포된 이후 이웃하는 단위체(GU)은 음이온성 폴리머 물질(G7) 및 양이온성 물질(G8) 간의 정전기적 인력에 의해 상호 가까워지게 되고, 이웃하는 단위체(GU) 중 어느 하나(이하 제1단위체)의 상기한 결합부재(G6)가 스티렌 부타디엔 고무(Styrene Butadiene Rubber (SBR))를 포함함으로 탄성 변형(압축변형)되어 이웃하는 단위체(GU) 중 다른 하나(이하 제2단위체)의 외측에 구비되는 다수의 결합부재(G6) 사이로 진입하게 된다.
제1단위체의 결합부재(G6)가 제2단위체의 결합부재(G6) 사이를 통과하게 된 경우 제1단위체의 음이온성 폴리머 물질(G7)가 제2단위체의 양이온성 물질(G8)은 정전기적 인력에 의해 상호 부착될 수 있고, 상기한 제1단위체의 결합부재(G6)는 탄성 복원되어 외측으로 갈수록 폭이 감소되는 원래 형상을 가질 수 있다.
이때 상기한 제1단위체의 결합부재(G6)의 내측단과 제2단위체 결합부재(G6)들의 내측단이 상호 지지되어 걸어지게 되어(걸림 결합) 제1단위체와 제2단위체가 상호 분리되는 것이 억제되어 이웃하는 단위체(GU)들이 상호 결합되고 이웃하는 단위체(GU)의 정전기적 인력에 의해 방수재(GS)가 열에 의해 팽창되는 것을 억제하고 방수재(GS)에 강인성을 부가할 수 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
제조방치: 1 이송장치: 2
제1부재: 21 프레임: 22
구동부: 23 스크루: 231
너트부재: 232 모터: 233
배출장치: 3 포스트: 31
제1암: 32 제2암: 33
장착부: 34 컨베이어: 4
용접기: 5

Claims (4)

  1. 리튬 배터리팩 제조방법에 있어서,
    제조장치를 이용하여 리튬 배터리모듈을 제조하는 단계(S10);
    상기 리튬 배터리모듈과 기판을 용접하여 중간품으로 제조하는 단계(S21), 및 상기 중간품의 용접 상태를 검사하는 검사 단계(S22)를 포함하는 중간품 제조 단계(S20);
    이송장치를 이용하여 상기 중간품을 상기 (S21) 단계를 수행하는 용접기보다 후단측에 배치되는 컨베이어 측으로 이송시키는 단계(S30); 및
    상기 컨베이어에서 후단측으로 이동되는 중감품을 하우징 내부에 설치하여 리튬 배터리팩으로 제조하는 단계(S40);
    를 포함하고,
    상기 이송장치는,
    상기 중간품이 거치되거나 장착되는 제1부재;
    상기 제1부재와 연결되는 프레임; 및
    상기 제조장치가 설치되는 공간의 천장 또는 바닥에 설치되고, 상기 프레임과 연결되어 상기 프레임을 전후 방향으로 이동시키는 구동부;
    를 포함하고,
    상기 (S40) 단계 이후에,
    상기 컨베이어 후단측에 배치된 리튬 배터리팩을 배출장치를 이용하여 상기 컨베이어보다 후단측에 배치되는 배출부로 배출하는 단계(S50);
    를 더 포함하되,
    상기 배출장치는,
    상기 바닥에서 설치되어 세워지는 포스트, 일단부가 상기 포스트에 연결되는 제1암, 일단부가 상기 제1암의 타단부에 회동 가능하게 연결되는 제2암, 및 상기 제2암 하부에 연결되고 상기 배터리팩과 탈착 가능하게 연결되는 장착부를 포함하고,
    상기 이송장치는, 상기 프레임의 외면에 도포되는 방수재(GS) 및 상기 방수재(GS)에 혼합되는 기능성첨가재(G)를 포함하되,
    상기 기능성첨가재(G)는,
    폴리우레탄 폼 0.1 중량부를 포함하는 제1완충재(G1);
    상기 폴리우레탄 폼 0.1 중량부 대비, 폴리프로필렌 0.1 중량부를 포함하고 상기 제1완충재(G1)를 감싸는 내피재(G2);
    라텍스 0.1 중량부를 포함하고 상기 내피재(G2)를 감싸되 섬유상이고, 상기 방수재(GS)와 혼합되는 외피재(G3);
    테트라데케인 0.2 중량부를 포함하고 상기 내피재(G2)와 외피재(G3) 사이에 배치되는 제2완충재(G4);
    알루미늄 0.1 중량부를 포함하고 상기 외피재(G3)의 외측에 구비되는 다수의 포스트(G5);
    스티렌 부타디엔 고무 0.1 중량부를 포함하고, 상기 다수의 포스트(G5) 각각의 외측에 구비되되 외측으로 갈수록 폭이 감소되는 다수의 결합부재(G6);
    피-스티렌술포닉산(p-styrenesulfonic acid, SSNa) 0.1 중량부를 포함하고, 상기 외피재(G3)의 양 측 단부 중 어느 한측 단부에 구비되는 음이온성 폴리머 물질(G7); 및
    폴리에틸렌이민 0.1 중량부를 포함하고, 상기 외피재(G3)의 양 측 단부 중 다른 한측 단부에 구비되는 양이온성 물질(G8);
    을 포함하고,
    상기 방수재(GS)는 우레탄 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 배터리팩 제조방법.
  2. 삭제
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