KR20190088818A - 전지셀 재사용장치 및 재사용방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 파우치 및 상기 전극조립체에 결합되고 상기 파우치 밖으로 인출되는 전극리드를 포함한 퇴화된 전지셀의 용량을 증대시키는 전지셀 재사용장치로서, 상기 전극리드를 통해 상기 전극조립체에 구비된 전극과 분리막을 가열하고, 가열된 상기 전극과 상기 분리막을 통해 상기 전극과 상기 분리막 사이에 축적된 가스를 가열하여 유동성을 높이는 가열부재; 및 상기 가열부재에 의해 가스의 유동성이 높아진 상기 전지셀의 상면과 하면을 동시에 압착하고, 상기 전극조립체의 전극과 분리막 사이에 축적된 가스를 상기 전극조립체 밖으로 강제 배출시켜서 상기 전지셀의 용량을 증대시키는 가압부재를 포함한다.

Description

전지셀 재사용장치 및 재사용방법{REUSING DEVICE AND METHOD FOR BATTERY CELL}
본 발명은 전지셀 재사용장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 퇴화된 전지셀의 용량을 일부분 재생시켜서 재사용할 수 있는 전지셀 재사용장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
이와 같은 이차전지는 하나 이상의 전지셀로 마련되고, 상기 전지셀은 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함하며, 상기 전극조립체는 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층되는 구조를 가진다.
한편, 상기 전지셀은 과방전 또는 과충전 등 비정상적인 사용으로 인해 기능을 상실하기도 하지만, 정상적으로 사용되는 경우에도 전기 에너지를 저장하는 능력(이하 '용량'이라 함)이 충전 및 방전 횟수에 따라 점진적으로 감소한다. 즉, 전지셀은 최소한의 기능을 상실하기 전까지 사용되고, 최소한의 기능을 상실하는 경우 교체가 필요하다.
그러나 상기한 전지셀은 산업폐기물로 분리되어 처리비용이 크게 발생하며, 특히 상기한 전지셀을 자주 교체할 경우 구입비용에 큰 부담을 줄 수 있는 문제점이 있었다.
국내 등록특허공보 제10-1572720호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 퇴화된 전지셀의 용량을 일부 재생시킬 수 있고, 이에 따라 퇴화된 전지셀을 재사용할 수 있으며, 그 결과 전지셀의 구입비용 및 처리비용을 크게 절감할 수 있는 전지셀 재사용장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 재사용장치는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 파우치 및 상기 전극조립체에 결합되고 상기 파우치 밖으로 인출되는 전극리드를 포함한 퇴화된 전지셀의 용량을 증대시키는 것으로, 상기 전극리드를 통해 상기 전극조립체에 구비된 전극과 분리막을 가열하고, 가열된 상기 전극과 상기 분리막을 통해 상기 전극과 상기 분리막 사이에 축적된 가스를 가열하여 유동성을 높이는 가열부재; 및 상기 가열부재에 의해 가스의 유동성이 높아진 상기 전지셀의 상면과 하면을 동시에 압착하고, 상기 전극조립체의 전극과 분리막 사이에 축적된 가스를 상기 전극조립체 밖으로 강제 배출시켜서 상기 전지셀의 용량을 증대시키는 가압부재를 포함할 수 있다.
상기 전지셀의 측면을 냉각하여 상기 전극조립체의 바깥쪽 온도를 낮춤에 따라 상기 가열부재에 의해 가열된 상기 전극조립체의 안쪽 온도와 바깥쪽 온도 편차를 크게 형성하는 냉각부재를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각부재는 상기 전지셀의 테두리면을 따라 구비되는 냉각 플레이트와, 상기 냉각 플레이트의 내부에 구비되고 냉각수가 통과하면서 상기 전지셀을 냉각하는 냉각유로를 포함할 수 있다.
상기 가열부재는 80℃~100℃의 온도로 상기 전극리드를 가열할 수 있다.
상기 가압부재는 180kg/f~220kg/f 압력으로 상기 전지셀을 6~9초 가압할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지셀 재사용방법은 (a)전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 파우치 및 상기 전극조립체에 결합되고 상기 파우치 밖으로 인출되는 전극리드를 포함한 퇴화된 전지셀을 준비하는 단계; (b)상기 전극리드를 통해 상기 전극조립체에 구비된 전극과 분리막을 가열하고, 상기 전극과 상기 분리막 사이에 축적된 가스를 가열하여 유동성을 높이는 단계; (c) 상기 (b) 단계에 의해 가스의 유동성이 높아진 상기 전지셀의 상면과 하면을 동시에 압착하고, 상기 전극조립체의 전극과 분리막 사이에 축적된 가스를 상기 전극조립체 밖으로 강제 배출시켜서 상기 전지셀의 용량을 증대시킬 수 있다.
상기 (b) 단계와 상기 (c) 단계 사이에는 (b-1) 상기 전지셀의 측면을 냉각하여 상기 전극조립체의 바깥쪽 온도를 낮춤에 따라 상기 전극조립체의 안쪽 온도와 바깥쪽 온도 편차를 크게 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
첫째: 본 발명의 전지셀 재사용장치는 가열부재와 가압부재를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 전극조립체의 전극과 분리막 사이에 축적된 가스의 유동성을 높인 상태로 상기 전극조립체의 밖으로 강제 배출시킬 수 있고, 이에 따라 상기 전극조립체의 용량을 일부 재생시켜서 재사용할 수 있으며, 그 결과 전지셀의 구입비용 및 처리비용을 크게 절감할 수 있다.
둘째: 본 발명의 전지셀 재사용장치는 전지셀의 측면을 냉각하는 냉각부재를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 전지셀에 포함된 전극조립체의 안쪽과 바깥쪽의 온도편차를 크게 형성할 수 있고, 이에 따라 전극과 분리막 사이에 축적된 가스를 전극조립체 밖으로 용이하게 배출되게 유도할 수 있다.
셋째: 본 발명의 전지셀 재사용장치에서 냉각부재는 냉각플레이트와 냉각유로를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 전지셀의 측면을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
넷째: 본 발명의 전지셀 재사용장치에서 가열부재는 80~100℃의 온도로 상기 전극리드를 가열하는 것에 특징을 가진다. 즉, 가열부재는 상기 전극리드를 80℃ 이하로 가열할 경우 상기 전극리드에 연결된 전극이 80℃ 이하로 가열되고, 이에 따라 전극과 분리막 사이에 축적된 가스 또한 80℃ 이하로 가열되는데, 상기 80℃ 이하로 가열된 가스는 유동성에 큰 변화가 없다. 한편 가열부재는 상기 전극리드를 100℃ 이상으로 가열할 경우 상기 전극리드에 연결된 전극이 100℃ 이상으로 가열되면서 전극과 분리막 사이에 축적된 가스의 유동성을 크게 높일 수 있다. 그러나 100℃ 이상으로 가열된 전극과 밀착되는 분리막이 가열되면서 변형이 발생할 수 있다. 따라서 가열부재는 80~100℃의 온도로 상기 전극리드를 가열함에 따라 가스의 유동성을 높임과 동시에 전극과 밀착되는 분리막의 변형을 방지할 수 있다.
다섯째: 본 발명의 전지셀 재사용장치에서 가압부재는 180~220kg/f 압력으로 상기 전지셀을 6~9초 가압하는 것에 특징을 가진다. 즉, 가압부재는 180 kg/f 이하의 압력으로 전지셀을 6초 가압할 경우 전지셀에 포함된 전극조립체가 효과적으로 압착되지 못하면서 전극조립체의 전극과 분리막 사이에 축적된 가스를 상기 전극조립체 밖으로 배출시킬 수 없다. 또한 가압부재는 220kg/f 이상의 압력으로 전지셀을 8초간 가압할 경우 전지셀에 포함된 전극조립체를 효과적으로 압착하여 전극조립체의 전극과 분리막 사이에 축적된 가스를 전극조립체의 밖으로 배출시킬 수는 있지만, 전극조립체가 장시간 압착되면서 전극과 분리막의 변형이 발생할 수 있다. 따라서 압부재는 180~220kg/f 압력으로 상기 전지셀을 6~9초 가압함에 따라 전극과 분리막 사이에 축적된 가스를 효과적으로 배출시킬 수 있고, 전극과 분리막의 변형을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 재사용장치를 도시한 정면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 재사용장치를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 재사용장치를 통해 전지셀의 가압 전 상태를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 재사용장치를 통해 전지셀의 가압 후 상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지셀 재사용방법을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 재사용장치의 실험결과를 나타낸 그래프.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 전지셀]
본 발명의 전지셀(1)은 도 2 내지 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(10), 전해액(20), 상기 전극조립체(10)와 상기 전해액(20)를 수용하는 파우치(30) 및 상기 전극조립체(10)에 결합되고 상기 파우치(30) 밖으로 인출되는 전극리드(40)를 포함한다.
그리고 상기 전극조립체(10)는 복수의 전극(11)과 복수의 분리막(12)이 교대로 적층되는 구조를 가지며, 상기 전극(11)과 상기 분리막(12)에는 상기 전해액(20)이 함침되면서 전극조립체(10)의 용량을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 전지셀(1)은 도 3을 참조하면, 충전 및 방전시 상기 전극조립체(10)로부터 가스(2)가 발생하고, 상기 가스(2)는 상기 전극(11)과 분리막(12) 사이에 축적되면서 상기 전극조립체(10)의 용량을 점차 감소시키고, 소정 용량 이하로 감소한 상기 전극조립체(10)는 다시 사용할 수 없기에 퇴화된 전지셀로 분리된다.
여기서 상기 퇴화된 전지셀(1)은 본 발명의 전지셀 재사용장치를 이용하여 용량의 일부분을 재생시킬 수 있으며, 이에 따라 퇴화된 전지셀(1)(이하, 전지셀이라 한다)을 재사용할 수 있다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 재사용장치]
즉, 상기 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 재사용장치(100)는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 전지셀(1)의 용량 일부분을 재생시키기 위한 것으로, 상기 전극조립체(10)의 전극(11)과 분리막(12) 사이에 축적된 가스(2)의 유동성을 높이는 가열부재(110)와, 상기 전지셀(1)을 압착하여 상기 전극(11)과 상기 분리막(12) 사이에 축적된 가스(2)를 상기 전극조립체(10) 밖으로 강제 배출시키는 가압부재(120)를 포함한다.
가열부재
상기 가열부재(110)는 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 전극리드(40)를 통해 상기 전극(11)과 상기 분리막(12) 사이에 축적된 가스(2)를 가열하여 상기 가스(2)의 유동성을 높일 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 가열부재(110)는 상기 전극리드(40)를 가열하고, 가열된 상기 전극리드(40)에 의해 상기 전극조립체(10)에 포함된 전극(11)이 가열되며, 가열된 전극(11)에 의해 상기 전극(11)과 상기 분리막(12) 사이에 축적된 가스(2)가 가열되면서 유동성을 높일 수 있다.
즉, 상기 가열부재(110)는 전극리드(40)를 통해 상기 전극(11)의 전체 표면을 균일하게 가열할 수 있으며, 이에 따라 상기 전극(11)과 상기 분리막(12) 사이에 축적된 가스 전체를 효과적으로 가열하여 유동성을 높일 수 있다.
예를 들면, 상기 가열부재(110)는 도 2를 참조하면, 전기에너지를 발생시키는 전원부(111), 상기 전원부(111)에 의해 발생한 전기에너지를 열에너지로 변환하는 변환부(112), 상기 변환부(112)에 의해 변환된 열에너지를 통해 상기 전극리드(40)에 가열하는 가열부(113)를 포함하며, 상기 변환부(112)와 상기 가열부(113) 사이에는 상기 변환부(112)로부터 상기 가열부(113)로 전달되는 열에너지의 온도를 일정하게 조절하는 조절부(114)를 더 포함한다.
이와 같은 구성을 가진 가열부재(110)는 상기 전극리드(40)를 일정한 온도로 가열할 수 있고, 이에 따라 상기 전극(11)과 상기 분리막(12) 사이에 축적된 가스 전체를 효과적으로 가열할 수 있으며, 그 결과 상기 전극(11)과 상기 분리막(12) 사이에 축적된 가스의 유동성을 높일 수 있다.
한편, 상기 가열부재(110)는 80~100℃의 온도로 상기 전극리드(40)를 가열할 수 있다. 즉, 가열부재(110)는 상기 전극리드(40)를 80℃ 이하로 가열할 경우 상기 전극리드(40)에 연결된 전극(11)이 80℃ 이하로 가열되고, 전극(11)과 분리막(12) 사이에 축적된 가스(2) 또한 80℃ 이하로 가열되면서 상기 가스(2)의 유동성을 높일 수 없다. 다시 말해 80℃ 이하에서는 가스(2)의 유동성에 변화가 크지 않다. 상기 전극리드(40)를 100℃ 이상으로 가열할 경우 상기 전극리드(40)에 연결된 전극(11)이 100℃ 이상으로 가열되면서 전극(11)과 분리막(12) 사이에 축적된 가스(2)의 유동성을 크게 높일 수 있다. 그러나 상기 전극(11)과 밀착되는 분리막(12)이 100℃ 이상으로 가열되면서 변형이 발생할 수 있고, 그 결과 쇼트 등의 사고가 발생할 수 있다. 따라서 가열부재(110)는 80~100℃의 온도로 상기 전극리드(40)를 가열함에 따라 가스(2)의 유동성을 높임과 동시에 전극(11)에 밀착되는 분리막(12)의 변형을 방지할 수 있다.
가압부재
상기 가압부재(120)는 도 1, 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 가열부재(110)에 의해 가스(2)의 유동성이 높아진 상기 전지셀(1)의 상면과 하면을 동시에 압착하고, 상기 전극조립체(10)의 전극(11)과 분리막(12) 사이에 축적된 가스를 상기 전극조립체(10) 밖으로 강제 배출시키며, 이에 따라 상기 전지셀(1)의 용량을 증대시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 가압부재(120)는 상기 가열부재(110)에 의해 가스(2)의 유동성이 높아진 상기 전지셀(1)이 배치되는 하부 프레스(121)와, 상기 하부 프레스(121) 상부에 구비되고 상기 하부 프레스(121)를 향해 하강하면서 상기 전지셀(1)을 압착하는 상부 프레스(122), 및 상기 상부 프레스(122)를 상기 하부 프레스(122)를 향해 하강시키는 실린더(123)를 포함한다.
여기서 상기 하부 프레스(121)와 상기 상부 프레스(122)의 내부에는 열을 확산시키는 확산부재(121a)(122a)가 구비될 수 있으며, 상기 확산부재(121a)(122a)는 상기 하부 프레스(121)와 상기 상부 프레스(122)를 통해 전지셀(1)의 압착시 가열된 전극(11)으로부터 전달되는 열을 흡수한 후 상기 상기 전극(11) 전체로 화산시킴에 따라 전극(11) 전체가 균일하게 가열할 수 있다.
예를 들면, 상기 확산부재(121a)(122a)는 히트싱크(heat sink)일 수 있으며, 상기 히트싱크는 열을 흡수하여 방열하는 것으로, 전극(11)으로부터 전달되는 열을 흡수한 후 상기 상기 전극(11) 전체로 환산시킬 수 있다.
한편, 상기 가압부재(120)는 180~220kg/f 압력으로 상기 전지셀을 6~9초 가압할 수 있다. 즉, 상기 가압부재(120)는 180 kg/f 이하의 압력으로 전지셀(1)을 6초 가압할 경우 전지셀(1)에 포함된 전극조립체(10)가 효과적으로 압착되지 못하고, 이에 따라 전극조립체(10)의 전극(11)과 분리막(12) 사이에 축적된 가스(2)를 상기 전극조립체(10) 밖으로 배출시킬 수 없다. 또한 가압부재(120)는 220kg/f 이상의 압력으로 전지셀(1)을 8초 이상 가압할 경우 전지셀(1)에 포함된 전극조립체(10)를 효과적으로 압착하여 전극조립체(10)의 전극(11)과 분리막(12) 사이에 축적된 가스(2)를 전극조립체(10)의 밖으로 배출시킬 수는 있지만, 전극조립체(10)가 장시간 압착되면서 전극(11)과 분리막(12)의 변형이 발생할 수 있다. 따라서 가압부재(120)는 180~220kg/f 압력으로 상기 전지셀을 6~9초 가압함에 따라 전극과 분리막 사이에 축적된 가스를 효과적으로 배출시킬 수 있고, 전극과 분리막의 변형을 방지할 수 있다.
상기 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 재사용장치(100)는 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 전지셀(1)의 측면을 냉각하는 냉각부재(130)를 더 포함하며, 상기 냉각부재(130)는 상기 전지셀(1)에 포함된 파우치(30)의 측면을 냉각하여 상기 전극조립체(10)의 바깥쪽 온도를 낮춤에 따라 상기 가열부재(120)에 의해 가열된 상기 전극조립체(10)의 안쪽과 바깥쪽의 온도편차를 크게 형성하고, 이에 따라 전극(11)과 분리막(12) 사이에 축적된 가스(2)를 온도가 낮은 전극조립체(10) 밖으로 배출되도록 유도할 수 있다.
즉, 가스(2)는 온도가 상승함에 따라 유동성이 높아지는 성질을 가지며, 이에 따라 전극조립체(10) 밖으로 용이하게 배출시킬 수 있다. 특히 전극조립체 밖으로 배출된 가스(2)는 냉각부재(130)에 의해 냉각되면서 유동성이 낮아지게 되고, 이에 따라 가스(2)가 다시 전극조립체(10)의 전극(11)과 분리막(12) 사이에 유입되는 것을 차단할 수 있고, 상기 가스(2)가 배출된 상기 전극(11)과 분리막(12) 사이의 공간에는 전해액(20)이 유입되면서 전극조립체(10)의 용량을 크게 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 냉각부재(130)는 상기 전지셀(1)에 포함된 파우치(30)의 테두리면을 따라 구비되는 냉각 플레이트(131)와, 상기 냉각 플레이트(131)의 내부에 구비되고 냉각수가 통과하면서 상기 전지셀(1)을 냉각하는 냉각유로(132), 및 상기 냉각유로(132)에 냉각수를 공급하고 회수하는 냉각수 공급부재(133)를 포함하며, 상기 냉각수 공급부재(133)는 회수한 냉각수를 냉각한 후 다시 상기 냉각유로(132)에 공급한다.
한편, 상기 냉각부재(130)는 상기 전지셀(1)에 포함된 파우치(30)의 테두리면을 5~25℃로 냉각할 수 있다. 즉, 상기 냉각부재(130)는 상기 파우치(30)의 테두리면을 5℃ 이하로 냉각할 경우 전극조립체(10)의 테두리까지 냉각되면서 전극(11)과 분리막(12) 사이에 축적된 가스(2)가 배출력이 떨어지는 문제점이 있고, 25℃ 이상으로 냉각할 경우 전극조립체(10)의 안쪽과 바깥쪽의 온도 편차가 크지 않아 전극(11)과 분리막(12) 사이에 축적된 가스(2)의 배출력이 향상되지 못하는 문제점이 있다. 따라서 상기 냉각부재(130)는 파우치(30)의 테두리면을 5~25℃로 냉각함에 따라 전극(11)과 분리막(12) 사이에 축적된 가스(2)가 효과적으로 배출되도록 유도할 수 있다.
이와 같은 구성을 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 재사용장치(100)는 전극조립체의 전극과 분리막 사이에 축적된 가스의 유동성을 높인 상태로 외부로 강제 배출시킬 수 있고, 상기 가스가 배출된 전극과 분리막 사이에 전해액이 유입되면서 전극조립체의 용량을 일부 재생시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지셀 재사용방법을 설명한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 전지셀 재사용방법]
본 발명의 제2 실시예에 따른 전지셀 재사용방법은 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, (a) 퇴화된 전지셀을 준비하는 단계, (b) 퇴화된 전지셀의 전극리드를 통해 전극과 분리막 사이에 축적된 가스를 가열하는 단계, 및 (b-1) 전지셀의 측면을 냉각하는 단계, 및 (c) 전지셀의 상면과 하면을 동시에 압착하는 단계를 포함한다.
상기 (a) 단계는 도 1을 참조하면, 소정 용량 이하로 감소한 전지셀(1)을 준비하고, 준비한 전지셀(1)을 가압부재(130)의 하부 프레스(131)에 배치한다.
상기 (b) 단계는 도 2를 참조하면, 상기 하부 프레스(131)에 배치된 전지셀(1)의 전극리드(40)에 가열부재(110)를 연결하고, 상기 가열부재(110)를 작동시켜서 상기 전극리드(40)를 80~100℃의 온도로 가열한다. 그러면 상기 전극리드(40)가 가열되면서 상기 전극리드(40)에 연결된 전극조립체(10)의 전극(11)이 가열되고, 상기 전극(11)이 가열되면서 상기 전극(11)과 분리막(12) 사이에 축적된 가스(2)가 가열되며, 상기 가스(2)가 가열되면서 유동성이 높아진다.
상기 (b-1) 단계는 도 2를 참조하면, 상기 전지셀의 측면을 냉각부재(130)를 통해 냉각하여 상기 전극조립체의 바깥쪽 온도를 낮춤에 따라 상기 전극조립체의 안쪽과 바깥쪽 온도 편차를 크게 형성한다. 여기서 상기 전지셀(1)에 포함된 파우치(30)의 테두리면을 5~25℃로 냉각할 수 있다.
상기 (c) 단계는 도 3 및 도 4를 참조하면, 가스(1)의 유동성이 높아진 상기 전지셀(1)을 가압부재(130)의 하부 프레스(131)와 상부 프레스(132) 압착하고, 상기 전극조립체의 전극과 분리막 사이에 축적된 가스를 상기 전극조립체 밖으로 강제 배출시킨다. 이때 전극과 분리막 사이에 축적된 가스(2)는 상기 전극조립체(10)의 안쪽과 바깥쪽 큰 온도 편차에 의해 보다 용이하게 배출된다. 여기서 상기 가압부재(120)는 180~220kg/f 압력으로 상기 전지셀을 6~9초 가압할 수 있다.
상기와 같이 상기 (c) 단계를 통과한 전지셀은 상기 전극조립체의 전극과 분리막 사이에 축적된 가스(2)가 제거되면서 용량을 증대시킬 수 있고, 그 결과 전지셀을 재사용할 수 있다.
[실험예]
상기 전지셀(1)은 도 6에 표시된 그래프와 같이, 충전 및 방전 획수에 따라 용량 유지율이 점진적으로 감소하며, 이를 그래프로 도시하면 도 6에 표시된 a선과 같이 도시된다. 즉, 상기 전지셀(1)은 충방전을 1000번 진행하면 용량 유지율이 70%까지 감소하며, 이때 퇴화된 전지셀로 판단한다.
상기 퇴화된 전지셀은 본 발명의 재사용장치(100)로 가열함과 동시에 가압한다. 즉, 가열부재를 이용하여 퇴화된 전지셀의 전극리드를 90℃로 가열하고, 냉각부재를 이용하여 전지셀의 측면을 25℃로 냉각하며, 가압부재를 이용하여 전지셀을 200kg/f 압력으로 8초간 가압한다. 그러면 퇴화된 전지셀의 용량이 증가하는데 이를 그래프로 도시하면 도 6에 표시된 b선과 같이 도시된다. 즉, 퇴화된 전지셀의 용량 유지율은 70%에서 80%로 증가되며, 이에 따라 퇴화된 전지셀의 용량을 10% 재생됨을 확인할 수 있다. 그리고 재생된 전지셀은 상기 도 6에 표시된 c선과 같이, 대략 200회 정도 재사용할 수 있을 것으로 예측할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
100: 전지셀 재사용장치
110: 가열부재
120: 가압부재
130: 냉각부재

Claims (7)

  1. 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 파우치 및 상기 전극조립체에 결합되고 상기 파우치 밖으로 인출되는 전극리드를 포함한 퇴화된 전지셀의 용량을 증대시키는 전지셀 재사용장치로서,
    상기 전극리드를 통해 상기 전극조립체에 구비된 전극과 분리막을 가열하고, 가열된 상기 전극과 상기 분리막을 통해 상기 전극과 상기 분리막 사이에 축적된 가스를 가열하여 유동성을 높이는 가열부재; 및
    상기 가열부재에 의해 가스의 유동성이 높아진 상기 전지셀의 상면과 하면을 동시에 압착하고, 상기 전극조립체의 전극과 분리막 사이에 축적된 가스를 상기 전극조립체 밖으로 강제 배출시켜서 상기 전지셀의 용량을 증대시키는 가압부재를 포함하는 전지셀 재사용장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전지셀의 측면을 냉각하여 상기 전극조립체의 바깥쪽 온도를 낮춤에 따라 상기 가열부재에 의해 가열된 상기 전극조립체의 안쪽 온도와 바깥쪽 온도 편차를 크게 형성하는 냉각부재를 더 포함하는 전지셀 재사용장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 냉각부재는 상기 전지셀의 테두리면을 따라 구비되는 냉각 플레이트와, 상기 냉각 플레이트의 내부에 구비되고 냉각수가 통과하면서 상기 전지셀을 냉각하는 냉각유로를 포함하는 전지셀 재사용장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열부재는 80~100℃의 온도로 상기 전극리드를 가열하는 전지셀 재사용장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압부재는 180~220kg/f 압력으로 상기 전지셀을 6~9초 가압하는 전지셀 재사용장치.
  6. (a)전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 파우치 및 상기 전극조립체에 결합되고 상기 파우치 밖으로 인출되는 전극리드를 포함한 퇴화된 전지셀을 준비하는 단계;
    (b)상기 전극리드를 통해 상기 전극조립체에 구비된 전극과 분리막을 가열하고, 상기 전극과 상기 분리막 사이에 축적된 가스를 가열하여 유동성을 높이는 단계;
    (c) 상기 (b) 단계에 의해 가스의 유동성이 높아진 상기 전지셀의 상면과 하면을 동시에 압착하고, 상기 전극조립체의 전극과 분리막 사이에 축적된 가스를 상기 전극조립체 밖으로 강제 배출시켜서 상기 전지셀의 용량을 증대시키는 전지셀 재사용방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 (b) 단계와 상기 (c) 단계 사이에는 (b-1) 상기 전지셀의 측면을 냉각하여 상기 전극조립체의 바깥쪽 온도를 낮춤에 따라 상기 전극조립체의 안쪽 온도와 바깥쪽 온도 편차를 크게 형성하는 단계를 더 포함하는 전지셀 재사용방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130126044A (ko) * 2012-05-10 2013-11-20 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지모듈
KR20140024579A (ko) * 2012-08-20 2014-03-03 에스케이이노베이션 주식회사 전지모듈 어셈블리 및 그 제조방법
KR20150071918A (ko) * 2013-12-19 2015-06-29 주식회사 엘지화학 이차전지의 실링장치 및 실링방법
KR101572720B1 (ko) 2013-09-13 2015-11-27 주식회사 엘지화학 전극조립체의 권취장치
KR20170087250A (ko) * 2016-01-20 2017-07-28 주식회사 엘지화학 전지셀의 가스제거장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130126044A (ko) * 2012-05-10 2013-11-20 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지모듈
KR20140024579A (ko) * 2012-08-20 2014-03-03 에스케이이노베이션 주식회사 전지모듈 어셈블리 및 그 제조방법
KR101572720B1 (ko) 2013-09-13 2015-11-27 주식회사 엘지화학 전극조립체의 권취장치
KR20150071918A (ko) * 2013-12-19 2015-06-29 주식회사 엘지화학 이차전지의 실링장치 및 실링방법
KR20170087250A (ko) * 2016-01-20 2017-07-28 주식회사 엘지화학 전지셀의 가스제거장치 및 방법

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