KR20220010282A - 이차전지 방전용 전처리 용기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이차전지 방전처리 과정에서 사용되는 이차전지 방전용 전처리 용기에 관한 것으로, 본 발명의 이차전지 방전용 전처리 용기는 폐전지가 수납되는 수납공간이 형성된 하우징의 상측에 제1 상부 플레이트와 제2 상부 플레이트가 회전 가능하게 서로 어긋나게 배치되어 폐전지가 방전과정에서 부상하는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖게 된다.

Description

이차전지 방전용 전처리 용기{Pretreatment Container for Discharging of Secondary Battery}

본 발명은 이차전지의 재활용 작업에서 사용되는 처리 용기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차전지 방전처리 과정에서 사용되는 이차전지 방전용 전처리 용기에 관한 것이다.

일반적으로 리튬이온 이차전지(lithium-ion secondary battery)는, 높은 작동 전압과 높은 에너지 밀도를 가질 뿐만 아니라, 경량으로 구성이 가능하기 때문에 소형 휴대장비의 전력원으로 많이 사용되고 있으며, 대형 장치에서는 복수개의 리튬이온 이차전지가 모듈 형태로 사용되고 있다.

그러나, 리튬이온 이차전지는 일정기간 사용 후 수명이 다하면 폐기되어야 하기 때문에 리튬이온 이차전지의 사용량의 증가와 함께 폐기량 또한 증가하고 있으며, 이에 따라 폐기된 이차전지로부터 리튬이온 등 희금속류를 회수하여 재활용함으로써 폐기물의 양을 줄이고 경제성을 높이고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.

리튬이온 이차전지의 재활용 작업 전에는 이차전지에 남아있는 잔량을 제거하는 방전처리과정을 거치게 되며, 방전처리과정은 도 1에 도시된 바와 같이 이차전지를 전개하는 절개단계(S10)와, 이차전지를 용액에 침지시키는 침지단계(S20)와, 침지된 이차전지를 방전하는 방전단계(S30)를 포함한다. 한편, 침지단계(S20)와 방전단계(S30) 사이에 침지된 전지 중 일부가 완전히 방전되지 않은 상태에서 부상할 수 있으며, 완전히 방전되지 않은 상태에서 부상한 이차전지가 대기와 반응하는 경우 화재를 발생시킬 수 있다.

따라서, 방전처리과정에서 이차전지가 부상하여 대기와 접촉하는 것을 방지할 수 있는 기술적 수단이 필요하다.

한국 등록특허공보 제0860972호 (2008.09.24. 공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 이차전지를 용액에 침지하여 방전시키는 과정에서 이차전지가 부상하는 문제를 해결 가능한 전처리 용기를 제공하는 것이다.

또한, 침지 과정에서 이차전지가 부상하는 것을 제한하여, 완전히 방전되지 않은 폐전지가 대기와 접촉하며 화재가 발생하는 것을 방지할 수 있는 전처리 용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 이차전지 방전용 전처리 용기는, 상측이 개방되고, 폐전지가 수납되는 수납공간(110)이 형성된 하우징(100); 상기 하우징(100)의 상측에 위치하고, 서로 어긋나게 배치되는 제1 상부 플레이트(200A)와 제2 상부 플레이트(200B)를 포함하는 상부 플레이트(200); 및 상기 하우징(100)의 일측면에 개폐 가능하게 형성되는 도어(300);를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 제1 상부 플레이트(200A)와 상기 제2 상부 플레이트(200B)는 상기 하우징(100)에 결합되는 결합면이 서로 대향 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 상부 플레이트(200A)의 길이(L1)가 상기 제2 상부 플레이트(200B)의 길이(L2)보다 길게 형성되고, 상기 제1 상부 플레이트(200A)의 경사각(A1)이 상기 제2 상부 플레이트(200B)의 경사각(A2) 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 한다.

또한, 상기 제1 상부 플레이트(200A)와 상기 제2 상부 플레이트(200B)의 길이는 하기 수학식 1에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.

[수학식]

여기서, L1은 제1 상부 플레이트의 길이이고, L2는 제2 상부 플레이트의 길이이며 L3은 개방되는 하우징의 수납공간 폭방향 길이이고 A1는 제1 상부 플레이트의 경사각이며 A2는 제2 상부 플레이트의 경사각이다.).

또한, 상기 제1 상부 플레이트(200A)와 상기 제2 상부 플레이트(200B)는 상기 하우징(100)에 회전 가능하게 힌지 결합되고, 상기 하우징(100)은, 상기 제1 상부 플레이트(200)와 상기 제2 상부 플레이트(200B)가 힌지 결합되는 결합부 하측 내면에 구속부(130)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 서로 어긋나게 배치된 상기 제1 상부 플레이트(200A)의 자유단과 상기 제2 상부 플레이트(200B)의 자유단 사이가 상기 폐전지가 하우징(100)의 수납공간(110)으로 삽입되는 삽입부(210)를 정의하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징(100)에는 상기 수납공간(110)과 외부를 연통하는 복수개의 홀(140)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 해결 수단을 통해 본 발명의 이차전지 방전용 전처리 용기는, 상부 플레이트가 하방으로 경사진 구조를 가지므로, 삽입부를 통한 폐전지의 주입이 쉽고, 방출이 어려운 장점이 있다.

즉, 삽입부를 통한 전지의 주입이 쉬워 수납공간으로 폐전지를 빠르게 주입 가능하므로 공정의 진행을 빠르게 가능할 뿐만 아니라, 삽입부를 통한 폐전지의 방출이 어려우므로 폐전지를 용액에 침전시키는 공정에서 폐전지가 부상하며 삽입부를 통해 방출되는 문제 또한 해결 가능한 것이다.

또한, 두 개로 이루어지는 상부 플레이트의 경사각이 서로 다르므로 폐 전지가 부상하며 플레이트를 밀어 올릴 경우 어느 하나의 플레이트가 타 플레이트를 밀어 두개의 플레이트 사이에 형성된 삽입부를 폐쇄 가능한 장점이 있다.

그리고, 상부 플레이트의 힌지 운동 반경을 조절 가능하므로, 삽입부 형성 위치 및 면적을 조절하여, 폐전지의 주입을 보다 용이하게 가능하고, 폐전지의 방출을 제한 가능한 장점이 있다.

도 1은 폐전지를 방전시키는 과정과 화재가 발생하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 방전용 전처리 용기의 사시도이다.
3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 방전용 전처리 용기를 이용한 방전 과정을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 방전용 전처리 용기의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 방전용 전처리 용기의 단면도이다.

본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로, 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이차전지 방전용 전처리 용기(1000)에 관하여 설명하도록 한다.

[제1 실시예]

도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 방전용 전처리 용기(1000)의 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 제1 실시예에 따른 전처리 용기(1000)를 이용한 방전 과정을 나타낸 개념도가 도시되어 있고, 도 4에는 제1 실시예에 따른 전처리 용기(1000)를 나타낸 단면도가 도시되어 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 파우치형 이차전지는 내부에 폐전지가 위치되는 수납공간이 형성되며, 상기 수납공간과 외부가 연통하는 개방부(120)가 형성되는 하우징(100)과, 상기 개방부(120) 상에 위치되고 상기 수납공간으로 폐전지가 삽입되는 삽입부를 형성하며, 길이방향 일측 단부가 하우징(100)과 결합되는 결합부보다 하측에 위치되는 경사 구조를 가지는 상부 플레이트(200)와, 상기 하우징(100)의 측면에 형성되며 개폐 가능한 도어(300)를 포함하여 이루어질 수 있다. 즉 서로 어긋나게 배치된 상기 제1 상부 플레이트(200A)의 자유단과 상기 제2 상부 플레이트(200B)의 자유단 사이에 폐전지(B)가 하우징(100)의 수납공간(110)으로 삽입되는 삽입부(210)가 형성되는 것이다.

상세히 설명하면, 폐전지의 방전 과정은 전지 절개단계(S10)에서 폐전지를 절개하고, 침지단계(S20)에서 전지를 방전시킬 수 있는 용액에 절개된 전지를 넣은 후, 방전단계(S30)에서 지정된 임의의 시간동안 전지를 방전시키는 과정으로 이루어진다. 이때, 방전단계(S30)에서 침지되어 있는 폐전지가 부상하여 화재가 발생하는 문제가 있으므로, 본 발명에서는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 전처리 용기(1000)에 폐전지(B)를 넣은 후, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 전처리 용기(1000)에 폐전지(B)가 삽입된 상태에서 폐전지(B)를 방전시켜, 폐전지(B)가 완전 방전되지 않은 상태에서 부상하여 공기와 접하는 것을 방지하여 준 것이다. 이때, 상기 개방부(120)는 외부와 연통되는 상기 수납공간(110)의 상부면을 나타내며, 이하에서는 외부와 연통되는 수납공간(110)의 상부면 폭방향 길이를 개방부 길이라 정의한다.

그리고, 상기 삽입부(210)를 통한 수납공간(110)으로의 폐전지(B) 삽입을 용이하게 하되, 폐전지(B)가 삽입부(210)를 통해 빠져나와 부상하는 것을 방지하기 위하여, 상기 상부 플레이트(200)는 도 4에 도시된 바와 같이 일측에 위치되는 제1 상부 플레이트(200A)와, 타측에 상기 제1 상부 플레이트(200A)와 마주보게 배치되는 제2 상부 플레이트(200B)를 포함하여 이루어지고, 상기 제1 상부 플레이트(200A)와 상기 제2 상부 플레이트(200B) 사이에 상기 삽입부(210)가 형성될 수 있다. 상세히 설명하면, 육상에서 상기 수납공간(110)으로 폐전지(B) 삽입 시 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 폐전지(B)가 제1 상부 플레이트(200A)와 제2 상부 플레이트(200B)의 경사면을 타고 이동하여 삽입부(210)를 통해 자연스럽게 수납공간(110)으로 삽입되고, 전처리 용기를 방전에 사용되는 용액에 담그게 되면 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 부상하는 폐전지(B)가 제1 상부 플레이트(200A)와 제2 상부 플레이트(200B)의 경사면을 타고 가장자리로 이동하여 부상이 제한되는 것이다.

아울러, 상기 상부 플레이트(200)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제2 상부 플레이트(200B)의 경사각(A2)이 상기 제1 상부 플레이트(200A)의 경사각(A1)보다 크게 형성되고, 상기 제1 상부 플레이트(200A)의 길이(L1)가 상기 제2 상부 플레이트(200B)의 길이(L2)보다 길게 형성되는 것을 권장한다. 상세히 설명하면, 제1 상부 플레이트(200A)와 제2 상부 플레이트(200B)가 서로 다른 경사를 가지게 하되, 경사가 작은 쪽이 보다 길게 형성되게 함으로써, 폐전지(B)가 구비될 수 있는 상기 수납공간(110)의 부피를 극대화한 것이다.

또한, 상기 제1 상부 플레이트(200A)의 길이(L1)와 상기 제2 상부 플레이트(200B)의 길이(L2)의 합은, 상기 개방부(120)의 길이(L3)보다 크게 이루어지는 것을 권장한다. 상세히 설명하면 제1 상부 플레이트(200A)와 상기 제2 상부 플레이트(200B)는 하방으로 기울어진 형상을 가지며, 제1 상부 플레이트(200A)와 제2 상부 플레이트(200B) 사이에 상기 삽입부(210)가 형성된다. 이때, 제1 상부 플레이트(200A)와 제2 상부 플레이트(200B)의 길이 합이 개방부(120)의 길이보다 작을 경우, 삽입부(210)의 면적이 필요 이상으로 넓어지므로, 제1 상부 플레이트(200A)와 제2 상부 플레이트(200B)의 길이 합을 개방부(120)의 길이보다 길게 하여, 삽입부(210)의 면적을 조절하여 준 것이다.

그리고, 상기 제1 상부 플레이트(200A)와 상기 제2 상부 플레이트(200B)는 경사지게 배치되므로, 길이가 하기 수학식 1에 의해 결정되어, 제1 상부 플레이트(200A)와 제2 상부 플레이트(200B)가 서로 교차되는 형태로 배치될 수도 있다.

[수학식 1]

여기서, 제1 상부 플레이트의 길이이고, L2는 제2 상부 플레이트의 길이이며 L3은 개방되는 하우징의 수납공간 폭방향 길이이고 A1는 제1 상부 플레이트의 경사각이며 A2는 제2 상부 플레이트의 경사각이다.

또한, 상기 제1 상부 플레이트(200A)와 상기 제2 상부 플레이트(200B)는 어느 하나가 다른 플레이트와 비교하여 길게 형성되어, 상기 삽입부(210)가 하우징(100)의 중앙에 위치되지 않고 가장자리로 치우치는 것을 권장하며, 일 실시 형태로는 도 4에 도시된 바와 같이 경사각이 작은 제1 상부 플레이트(200A)의 길이가 제2 상부 플레이트(200B)보다 길게 형성되어, 수납공간(110)에 위치된 폐전지가 부상할 때 삽입부(210)로 이동하는 폐전지의 수를 최소화 하는 형태일 수 있다.

[제2 실시예]

도 5에는 제2 실시예에 따른 이차전지 방전용 전처리 용기(1000)가 도시되어 있다.

도 5를 참조하면 상기 제1 상부 플레이트(200A)와 상기 제2 상부 플레이트(200B)는 상기 하우징(100)에 힌지 결합되고, 상기 하우징(100)에 상기 제1 상부 플레이트(200A)와 상기 제2 상부 플레이트(200B)의 힌지 운동 반경을 제한하는 구속부(130)가 형성될 수 있다. 상세히 설명하면, 상기 삽입부(210)는 폐전지가 상기 수납공간(110)으로 주입되는 입구로, 면적이 넓을수록 폐전지를 수납공간(110)으로 주입하기 쉽고, 면적이 좁을수록 전처리 용기를 용액에 삽입 시 부상하는 폐전지가 삽입부(210)를 통해 빠져나가기 어려우므로, 상기 하우징(100)에 상기 상부 플레이트(200)를 힌지 결합하고, 상부 플레이트(200)의 회전 반경을 상기 구속부(130)로 제한하여 줌으로써, 육상에서 폐전지를 수납공간(110)에 삽입할 시에는 삽입부(210)의 면적이 넓게 유지되고, 전처리 용기를 용액에 담글 시 삽입부(210)의 면적이 좁아지게 한 것이다.

다시 한 번 설명하면, 상기 제1 상부 플레이트(200A)와 상기 제2 상부 플레이트(200B)를 상기 하우징(100)과 힌지 결합하여, 전처리 용기가 육상에 위치될 경우 자중에 의해 제1 상부 플레이트(200A)와 제2 상부 플레이트(200B)가 하측으로 회전하여 상기 삽입부(210)의 면적이 넓어지게 하고, 전처리 용기가 방전에 사용되는 용액에 삽입되면 폐전지가 부상하며 상부 플레이트(200)를 미는 힘 또는 부력에 의해 상부 플레이트가 상측으로 회전하여 삽입부(210)의 면적을 최소화되게 한 것이다.

그리고, 상기 하우징(100)에 상기 상부 플레이트(200)를 힌지 결합하여 상부 플레이트(200)가 360도 회전 가능한 구조일 경우, 삽입부(210)가 자중에 의해 하측으로 처지며 삽입부(210)의 면적이 지나치게 넓어지고, 부상하는 폐전지가 상부 플레이트(200)를 밀어올리지 못하게 되어, 상부 플레이트(200)로 폐전지의 부상을 제한할 수 없으므로, 상기 구속부(130)를 이용하여 상부 플레이트(200)의 회전 반경을 일정하게 제한하여, 상부 플레이트(200)의 힌지 운동이 삽입부(210)를 통한 폐전지의 삽입은 용이하되, 배출이 어려운 범위에서 이루어 지도록 한 것이다.

이때, 상기 구속부(130)는 상기 제1 상부 플레이트(200A)와 상기 제2 상부 플레이트(200B)가 상기 하우징(100)에 결합되는 결합부 하측 내주면에 위치되며, 내측으로 돌출되어 상기 제1 상부 플레이트(200A)와 상기 제2 상부 플레이트(200B)의 회전 반경을 제한 가능하며, 돌출되는 길이에 대응하여 회전 반경이 조절될 수도 있다.

아울러, 본 발명인 이차전지 방전용 전처리 용기(1000)는 도 2에 도시된 바와 같이 표면에 외부와 상기 수납공간을 연통하는 복수개의 홀(140)이 천공되어, 전처리 용기(1000)를 방전에 사용되는 용액에 삽입 시 상기 홀(140)을 통하여 방전에 사용되는 용액이 전처리 용기(1000)로 빠르게 주입될 수 있는 구조를 가지는 것을 권장한다. 그리고, 상기 도어(300)는 상기 하우징(100)에 힌지 결합되고 개폐손잡이(310)가 형성되어, 상용자가 폐전지를 방전시킨 후, 개폐손잡이(310)를 통해 도어(300)를 개방하여, 쉽게 수납공간(110)에 위치된 방전 폐전지를 빼낼 수 있는 통로로 사용될 수 있다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한, 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

1000 : 이차전지 방전용 전처리 용기
100 : 하우징
110 : 수납공간 120 : 개방부
130 : 구속부 140 : 홀
200 : 상부 플레이트
200A : 제1 상부 플레이트 200B : 제2 상부 플레이트
210 : 삽입부
300 : 도어
310 : 개폐손잡이

Claims (7)

1. 상측이 개방되고, 폐전지가 수납되는 수납공간이 형성된 하우징;
   상기 하우징의 상측에 위치하고, 서로 어긋나게 배치되는 제1 상부 플레이트와 제2 상부 플레이트를 포함하는 상부 플레이트; 및
   상기 하우징의 일측면에 개폐 가능하게 형성되는 도어;를 포함하는 이차전지 방전용 전처리 용기.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 상부 플레이트와 상기 제2 상부 플레이트는, 상기 하우징에 결합되는 결합면이 서로 대향 배치되는 것을 특징으로 하는, 이차전지 방전용 전처리 용기.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제1 상부 플레이트의 길이(L1)가 상기 제2 상부 플레이트의 길이(L2)보다 길게 형성되고,
   상기 제1 상부 플레이트의 경사각(A1)이 상기 제2 상부 플레이트의 경사각(A2) 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는, 이차전지 방전용 전처리 용기.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제1 상부 플레이트와 상기 제2 상부 플레이트의 길이는 하기 수학식 1에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 이차전지 방전용 전처리 용기.
   [수학식 1]
   

   

   
   (여기서, L1은 제1 상부 플레이트의 길이이고, L2는 제2 상부 플레이트의 길이이며 L3은 개방되는 하우징의 수납공간 폭방향 길이이고 A1는 제1 상부 플레이트의 경사각이며 A2는 제2 상부 플레이트의 경사각이다.)
   
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 제1 상부 플레이트와 상기 제2 상부 플레이트는 상기 하우징에 회전 가능하게 힌지 결합되고,
   상기 하우징은, 상기 제1 상부 플레이트와 상기 제2 상부 플레이트가 힌지 결합되는 결합부 하측 내면에 구속부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는, 이차전지 방전용 전처리 용기.
   
6. 제5항에 있어서,
   서로 어긋나게 배치된 상기 제1 상부 플레이트의 자유단과 상기 제2 상부 플레이트의 자유단 사이가 상기 폐전지가 하우징의 수납공간으로 삽입될 수 있는 삽입부를 정의하는 것을 특징으로 하는, 이차전지 방전용 전처리 용기.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 하우징에는 상기 수납공간과 외부를 연통하는 복수개의 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는, 이차전지 방전용 전처리 용기.
   

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