WO2021153841A1 - 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼 - Google Patents

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pouch
pressure
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gripper
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임종현
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(주)에이프로
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Definitions

  • the present invention relates to an electrode lead gripper for a pressure activation device, and in particular, by configuring a current electrode terminal to be stacked and mounted on an electrode terminal base separately from a voltage electrode terminal, the contact reliability with the electrode lead of a pouch-type battery cell is improved and contact
  • the present invention relates to an electrode lead gripper for a pressurization activation device capable of increasing an area, thereby reducing contact resistance, reducing the amount of heat generated during charging and discharging, and consequently further improving charging and discharging efficiency.
  • Lithium secondary batteries have the advantages of long lifespan and large capacity, and are widely used in portable electronic devices in recent years. and lithium polymer batteries using batteries.
  • the lithium secondary battery is classified into a prismatic battery in which a prismatic can is used, a cylindrical battery in which a cylindrical can is used, and a pouch-type battery in which a pouch is used according to the type of the exterior material for sealing the electrode assembly.
  • the pouch-type battery has many advantages such as higher energy density per unit weight and volume, thinner and lighter battery, and lower material cost as an exterior material.
  • a positive electrode plate and a negative electrode plate are prepared, a separator is interposed therebetween, and then laminated to prepare an electrode assembly.
  • the electrode assembly manufactured as described above is embedded in a pouch case, an electrode lead is electrically connected to the electrode assembly, and the electrode lead is formed to protrude outside the pouch case.
  • the electrolyte is injected into the pouch so that the electrode assembly is impregnated with the electrolyte.
  • the edges of the pouch are joined by thermal fusion to seal the pouch.
  • the pouch-type battery assembled as described above has a pressurization activation process (pre-formation process) in which the pouch is activated by pressing in order to evenly spread the electrolyte filled inside the pouch, and aging (pre-formation process) to stabilize the battery. Aging) process and a charging/discharging process (formation process) for activating the battery are performed.
  • the pouch case when the electrolyte is filled inside the pouch case, that is, when the electrolyte is filled in the pouch case when the electrolyte is impregnated, the pouch case may be convex.
  • the capacity of the pouch-type battery cell can be increased only when the electrolyte is evenly distributed inside the pouch case, so a process of pressurizing the pouch case to a constant temperature is required so that the electrolyte filled inside the pouch case is evenly spread.
  • a pressure activation device for activating by pressing is used.
  • a conventional general pressurization activation device performs only a pressurization process on the pouch-type battery cell, and then, charges/discharges and voltage measurement on the pouch-type battery cells are performed through a separate additional process, resulting in a problem of poor process efficiency. do.
  • Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2017-0068145 (hereinafter referred to as “prior art literature”) can increase the electrolyte impregnation efficiency inside battery cells, and charge/discharge and voltage when the battery cells are pressurized.
  • a pressure tray capable of simultaneously performing measurements is disclosed.
  • the prior art document only discloses that the pressing part is provided with a contact terminal part that can be in contact with the electrode lead of each battery cell when each battery cell is pressed using the pressing part, and the effective coupling to the pressing part is provided. and the arrangement structure, the efficient contact and blotting structure for the electrode lead of the battery cell, and the arrangement and configuration of the current electrode terminal and the voltage electrode terminal for charging/discharging and voltage measurement of the battery cell are not presented in detail.
  • An object of the present invention is to provide an electrode lead gripper for a pressure activation device capable of reducing the amount of heat generated during charging and discharging, and consequently further improving charging and discharging efficiency, and a pressing jig having the same.
  • the constituent means constituting the electrode lead gripper for a pressure activation device which is an electrode lead gripper for a pressure activation device, comprises: a mounting frame mounted on a pressure plate for pressing a pouch-type battery cell; a support plate coupled to the other side of the mounting frame to support the electrode lead of the pouch-type battery cell to be pressed; It is coupled to one side of the mounting frame and is configured to include an electrode terminal assembly for blotting the electrode lead of the pouch-type battery cell to be pressed to charge and discharge the pouch-type battery cell, wherein the pouch-type battery cell is adjacent to each other.
  • the electrode lead of the pouch-type battery cell is mounted on the electrode terminal assembly coupled to one side of the mounting frame mounted on the pressure plate and the pressure plate disposed oppositely adjacent to the pressure plate.
  • the electrode terminal assembly is elastically pressed between the support plates coupled to the other side of the It is characterized in that it is configured to include a voltage electrode terminal and a current electrode terminal that are stacked with each other.
  • the voltage electrode terminal, the insulating plate, and the current electrode terminal are sequentially stacked and mounted on the electrode terminal base, and the voltage electrode terminal has a protruding tension part bent forward from one end to protrude, the protrusion tension The part is characterized in that it is formed to protrude more forward than the current electrode terminal.
  • gripper guides are provided at upper and lower sides of the mounting frame to be slidably guided by gripper guide rails installed in the pressure activation device, respectively.
  • the mounting frame is movably mounted along the longitudinal direction of the pressure plate, characterized in that the mounting position on the pressure plate is adjusted as the gripper guide rail is driven.
  • the electrode lead gripper for a pressure activation device of the present invention since the current electrode terminal is configured to be stacked and mounted on the electrode terminal base separately from the voltage electrode terminal, the contact reliability with the electrode lead of the pouch-type battery cell is improved and the contact area is reduced. can be increased, thereby reducing the contact resistance, reducing the amount of heat generated during charging and discharging, and as a result, there is an advantage of further improving the charging and discharging efficiency.
  • FIG. 1 is a plan view of an electrode lead gripper according to an embodiment of the present invention and a pressure activation device including a pressure jig having the same.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A - A' of FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line B - B' of FIG. 1
  • FIG. 4 is an enlarged view of FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a perspective view of a pressure jig having an electrode lead gripper for a pressure activation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view of the electrode lead gripper for a pressure activation device, as viewed from the front side, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of an electrode lead gripper for a pressure activation device as viewed from the rear side according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of an electrode lead gripper for a pressure activation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a partially enlarged view viewed in the direction of the arrow in FIG. 6 .
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the position adjustment of the electrode lead gripper for the pressure activation device according to the pouch-type battery cell size according to the embodiment of the present invention.
  • the electrode lead gripper 50 for a pressure activation device is included in the pressure activation device 100 to which the invention shown in FIGS. 1 to 4 is applied, and more specifically, the pressure activation device 100 . It is mounted on the pressure play of the constituting pressure jig 60 and electrically connected with the electrode lead of the pouch-type battery cell pressed between a pair of pressure plates to enable charge/discharge and voltage measurement for the pouch-type battery cell.
  • the electrode lead gripper 50 for a pressure activation device may be included in various pressure activation devices that can be configured with various structures and technical features, and furthermore can be configured with various structures and technical features. It can be provided in various pressure jigs in the present invention, and FIGS. 1 to 4 show a pressure activation device 100 including a gripper 50 for a pressure activation device according to an embodiment of the present invention and a pressure jig having the same. .
  • the pressure activation device 100 is interposed between the main body 70 on which a plurality of pouch-type battery cells 1 are mounted and each pouch-type battery cell 1 .
  • the pressing jig 60 to be used, the interposer 71 disposed between the pressing jig 60 to support the pouch-type battery cell 1, and the pressing jig 60 are moved to pressurize the pouch-type battery cell 1
  • the main body 70 forms the exterior of the pressure activation device 100 and has a structure capable of accommodating the plurality of pouch-type battery cells 1 .
  • the main body 70 may basically include a lower frame, an upper frame, and a pair of connecting frames disposed on both sides to connect the lower and upper frames to form a solid shape.
  • the plurality of pressing jigs 60 may be provided in the body 70 so as to be disposed between the plurality of pouch-type battery cells 1 to face the front and rear surfaces of the plurality of pouch-type battery cells 1 .
  • the electrode leads 5 of the plurality of pouch-type battery cells 1 are side surfaces of the plurality of pressing jigs 60 perpendicular to the front-rear direction of the main body 70 (the pressing direction of the pressing jig 60 ). It can be arranged along the direction. That is, the electrode leads 5 of the plurality of pouch-type battery cells 1 applied to the present invention protrude along a lateral direction (a lateral direction perpendicular to the pressing direction) between the plurality of pressing jigs 60 . can be placed so
  • the pressing jig driving means 80 drives the plurality of pressing jigs 60 so that the plurality of pressing jigs 60 can press the front and rear surfaces of the plurality of pouch-type battery cells 1 in the surface direction. It can slide along the front-back direction (pressure direction) of the main body 70 .
  • the pressure jig driving means 80 may be configured to include a driving source 81 , a driving plate 83 , a driving shaft 85 , and a jig guide rail 87 .
  • the driving plate 83 may be provided in the main body 70 to face the pressing jig 60 disposed at the outermost side at one side of the plurality of pressing jigs 60 .
  • the drive shaft 85 is connected to the drive plate 83 , so that the plurality of pressure jigs 600 can slide in the front-rear direction (pressing direction) of the main body 70 , the drive source 81 is According to the driving, the driving plate 83 may be slid along the front-rear direction (pressure direction) of the main body 70 .
  • the jig guide rail 87 may be fixedly disposed between a pair of connection frames of the main body 70 along the front-rear direction (pressing direction) of the main body 70 .
  • the jig guide rail 87 may be connected to the plurality of pressing jigs 60 and the driving plate 83 to guide sliding of the plurality of pressing jigs 60 and the driving plate 83 .
  • the pressure jig 60 includes a jig guide 63 as shown in FIG. 5 .
  • a gripper guide rail (indicated by reference numeral 89 in FIG. 10 ) is installed on the main body 70 separately from the jig guide rail 87 . That is, a gripper guide rail 89 may be additionally installed in the pressure activation device 100 applied to the present invention, and specifically, the gripper guide rail 89 may be configured in the same manner as the jig guide rail 87 . It is installed between a pair of connecting frames of the main body 70 along the front-rear direction of the main body 70 .
  • the gripper guide rail 89 slide guides a jig guide (indicated by reference numeral 63 in FIG. 5 ) provided in an electrode lead gripper 50 for a pressurization activation device according to the present invention to be described later, thereby sliding the pressure jig 60 . ) according to the sliding movement in the pressing direction, the electrode lead gripper 50 according to the present invention can also slide stably without being separated.
  • the gripper guide rail 89 adopted in the present invention is not fixedly installed unlike the jig guide rail 87, but is installed to be movable in the lateral direction of the pressing jig 60 perpendicular to the pressing direction. .
  • the operation of the electrode lead gripper 50 including the gripper guide rail 89 and the jig guide 63 installed in the pressure activation device will be described again.
  • the pouch-type battery cell 1 is inserted between the pressure jigs 60 arranged at regular intervals in the body 70, and the inserted The pouch-type battery cell 1 is supported by the intervening paper 71 interposed between the pressing jigs 60 .
  • the pressing jig 60 presses the pouch-type battery cell 1 by the pressing jig driving means 80, and then, the pressing jig ( 60) by operating a heating pad (indicated by reference numeral 62 in FIG. 5 ) to apply a high temperature in a pressurized state of the pouch-type battery cell 1 , and at this time, the pressure moved together with the pressing jig 60 .
  • the electrode lead gripper 50 for the activation device elastically faces the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 .
  • the electrode lead gripper 50 for the pressure activation device installed in the pressure jig 60 is also moved and the pouch-type battery cell 1 is moved. It is elastically abutted with the electrode lead 5 of the battery cell 1 .
  • the pressure activation device 100 outlined above may include an electrode lead gripper 50 for a pressure activation device according to an embodiment of the present invention. Specifically, as shown in FIG. 5 , for the pressure activation device The electrode lead grippers 50 are respectively installed on both sides of the pressure plate 61 constituting the pressure jig 60, and are moved by the pressure plate 61 as the pressure jig 60 is pressed. Through the pressing process, the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 is elastically gripped so that the pouch-type battery cell 1 can be charged and discharged and the voltage can be measured.
  • FIG. 5 is a perspective view of a pressure jig having an electrode lead gripper for a pressure activation device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a perspective view from the front side of the electrode lead gripper for a pressure activation device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a perspective view of the electrode lead gripper for a pressure activation device according to an embodiment of the present invention as viewed from the rear side
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of the electrode lead gripper for a pressure activation device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a partially enlarged view viewed in the direction of the arrow in FIG. 6 .
  • the electrode lead gripper 50 for a pressure activation device is mounted on the pressure plate 61 for pressing the pouch-type battery cell 1 .
  • the frame 10, the support plate 20 for supporting the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 which is coupled to the other side of the mounting frame 10 and pressed, and coupled to one side of the mounting frame 10 and an electrode terminal assembly 30 for charging and discharging the pouch-type battery cell 10 by blotting the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 10 to be pressurized.
  • the mounting frame 10 may be configured in various forms as long as it can be mounted on the pressure plate 61 . However, in order to facilitate the mounting and disassembly of the pressure plate 61 , the mounting frame 10 preferably has a shape that can be fitted in the lateral direction of the pressure plate 61 .
  • the mounting frame 10 applied to the present invention may be configured to have a rectangular frame shape penetrating in one direction.
  • the mounting frame 10 includes a lower mounting block 11 constituting a lower side, an upper mounting block 13 constituting an upper side, and one side of the lower mounting block 11 and the upper mounting block 13 vertically
  • One side mounting plate 15 for connecting in the direction and the other side of the lower mounting block 11 and the upper mounting block 13 are connected in a vertical direction, but the other side mounting plate 17 disposed opposite to the one side mounting plate 15 ) is included.
  • the mounting frame 10 configured as described above has a perforated rectangular frame shape, it may be fitted in a lateral direction of the pressure plate 61 to be mounted while being fitted to the pressure plate 61 . Since it has such a shape, there is an advantage in that it is not necessary to take a separate coupling structure for coupling the electrode lead gripper 50 according to the present invention to the pressure jig 60 .
  • the mounting frame 10 can be moved in the longitudinal direction of the pressing plate 61, the gripper guide 43 that can be slidably guided by the above-described gripper guide rail 89 is attached to the mounting frame ( 10) can be added.
  • the mounting frame 10 having the above structure is mounted while being fitted to the pressure plate 61, the one side mounting plate 15 faces the other adjacent pressure plate in one direction, and the other mounting plate 17 is It faces another adjacent pressure plate in the other direction.
  • a support plate 20 for supporting the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 to be pressed is coupled to the other side of the mounting frame 10 . That is, the support plate 20 is coupled to the other mounting plate 17 of the mounting frame 10 . However, in order to simplify the structure, in some cases, the other mounting plate 17 may serve as the support plate 20 .
  • the support plate 20 is elastically attached to the other mounting plate 17 of the mounting frame 10 so that the electrode lead 50 of the pressed pouch-type battery cell 1 can be elastically supported. It is preferable to combine with That is, the support plate 20 may be elastically coupled to the other mounting plate 17 with an elastic member (not shown) interposed therebetween. On the other hand, when the other mounting plate 17 is applied as the support plate 20 , the other mounting plate 17 is elastically elastic to the other side of the lower mounting block 11 and the upper mounting block 13 . It is preferable to combine.
  • an electrode terminal assembly ( 30) is combined. That is, the electrode terminal assembly 30 is coupled and mounted to one side mounting plate 15 of the mounting frame 10 .
  • the electrode lead gripper 50 for the pressure activation device configured as described above does not clamp the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 that is pressed alone, but is applied to a pair of pressure plates 61 disposed adjacently. It is clamped by a pair of electrode lead grippers 50 respectively mounted.
  • the electrode leads 5 of the pouch-type battery cell 1 are attached to the pressure plate 61 .
  • the electrode terminal assembly 50 In a state in which the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 is elastically gripped by the adjacent electrode lead gripper 50, charging and discharging can be performed and the voltage can be measured. To this end, the electrode terminal assembly 50 must include a voltage electrode terminal 33 and a current electrode terminal 35 . However, the electrode terminal assembly 50 according to the present invention increases the contact area of the current electrode terminal, elastically blots to prevent contact failure and error, and facilitates only the damaged or defective electrode terminal or the corresponding portion. Adopt and apply to have a replaceable structure.
  • the electrode terminal assembly 30 applied to the present invention is mounted on the electrode terminal base 31 formed of an insulating material and sequentially overlapped on the electrode terminal base 31, and is electrically separated from each other. It is configured to include a voltage electrode terminal 33 and a current electrode terminal 35 that are stacked and mounted.
  • the electrode terminal base 31 may adopt and apply various substrates made of insulating materials.
  • the voltage electrode terminal 33 and the current electrode terminal 35 are coupled and mounted on the electrode terminal base 31 in various ways, not mounted together on the same surface, but sequentially in a state of being electrically separated from each other. overlapped and installed. That is, the voltage electrode terminal 33 and the current electrode terminal 35 are stacked and mounted while being electrically separated from each other.
  • the contact area of the current electrode terminal 35 is It can only be reduced by the mounting area of the voltage electrode terminal 33 . As a result, in this case, the contact area of the current electrode terminal 35 that can be in contact with the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 is inevitably reduced.
  • the current electrode terminal 35 is not formed on the same plane with the voltage electrode terminal 33 , but is formed separately from the voltage electrode terminal 33 .
  • the voltage electrode terminals 33 are stacked and mounted in an overlapping state.
  • the contact area of the current electrode terminal 35 can be sufficiently increased without being affected by the voltage electrode terminal 33 .
  • the electrode terminal assembly 30 formed by sequentially stacking and mounting the voltage electrode terminal 33 and the current electrode terminal 35 is sequentially formed on the electrode terminal base 31 on the voltage electrode terminal 33 . ) and the current electrode terminal 35 are electrically separated and mounted in an overlapping form.
  • the electrode terminal assembly 30 includes an electrode terminal base 31 , a voltage electrode terminal 33 sequentially stacked and coupled thereto, an insulating plate 37 , and a current electrode terminal 35 . That is, the voltage electrode terminal 33 , the insulating plate 37 , and the current electrode terminal 35 are sequentially stacked and mounted on the electrode terminal base 31 .
  • the electrode terminal base 31 is preferably formed of an insulating material because the voltage electrode terminal 33 is directly mounted thereon and coupled thereto.
  • the electrode terminal base 31 is equipped with an electrode terminal in order to maintain the voltage electrode terminal 33, the insulating plate 37 and the current electrode terminal 35 mounted on the electrode terminal base 31 in a stable state and to easily mount them.
  • a groove (32) is provided.
  • the electrode terminal mounting groove 32 is formed so that the voltage electrode terminal 33 , the insulating plate 37 , and the current electrode terminal 35 are sequentially seated so that a gap does not occur. That is, the electrode terminal mounting groove 32 is similar to the shape of the voltage electrode terminal 33 , the insulating plate 37 , and the current electrode terminal 35 , and preferably has a slightly larger area than those of the electrode terminal mounting groove 32 .
  • the voltage electrode terminal 33 is first mounted in the electrode terminal mounting groove 32 .
  • the voltage electrode terminal 33 basically has a flat plate shape, and includes a protruding tension part 34 protruding from one end so as to contact the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 . do. That is, the voltage electrode terminal 33 according to the present invention includes a protruding tension part 34 that is bent forward from one end to protrude, and the protruding tension part 34 is higher than the current electrode terminal 35 . It is formed to protrude further forward.
  • the voltage electrode terminal 33 cannot electrically contact the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 in this structure because the insulating plate 37 is directly stacked thereon. Accordingly, the voltage electrode terminal 33 according to the present invention has a protruding tension portion 34 that is bent and protruded from one end thereof to the front (the stacking direction of the current electrode terminal 35 from the voltage electrode terminal 33). be prepared Since the protruding tension part 34 is bent at one end of the voltage electrode terminal 33 to protrude forward, it maintains a state in which it protrudes from one side of the current electrode terminal 35 .
  • the voltage electrode terminal 33 and the current electrode terminal 35 according to the present invention should be disposed to contact the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 together. Accordingly, as shown in FIG. 9 , the protruding tension part 34 applied to the present invention is formed to protrude further forward than the current electrode terminal 35 .
  • the electrode terminal assembly 30 elastically grips the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 , the protrusion tension that protrudes more forward than the current electrode terminal 35 . Since the portion 34 is first in contact with the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1, and then the protruding tension portion 34 has tension and elasticity, the current electrode terminal 35 is connected to the pouch. It may be in contact with the electrode lead 5 of the type battery cell 1 .
  • the protruding tension part 34 is formed to protrude forward in a bent state at one end of the voltage electrode terminal 33 , it basically has tension and elasticity. Accordingly, the current electrode terminal 35 may also elastically grip the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 .
  • the protruding tension part 34 has tension and elasticity by default due to its bent shape, but it is necessary to reinforce the functions of the tension and elasticity. To this end, it is preferable that the protruding tension portion 34 according to the present invention is formed separately through the cutout portion 34a.
  • the cutout portion 34a allows the protruding tension portion 34 to be formed separately in the longitudinal direction. As a result, the tension force and elastic force of each of the protruding tension parts 34 can be further increased, whereby the voltage electrode terminal 33 and the current for the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 are It is possible to prevent contact failure and errors of the electrode terminals 35 .
  • the insulating plate 37 is interposed to electrically separate the voltage electrode terminal 33 and the current electrode terminal 35 that are stacked on top of each other to prevent a short circuit.
  • the insulating plate 37 is formed of an insulating material, has a shape similar to the voltage electrode terminal 33 and the current electrode terminal 35 as a whole, and has an electrode terminal mounting groove in which the voltage electrode terminal 33 is first mounted ( 32) is installed.
  • the current electrode terminal 35 is stacked on the insulating plate 37 mounted in the electrode terminal mounting groove 32 . Since the current electrode terminal 35 may be disposed over the entire upper region of the insulating plate 37 , it may have a sufficient contact area.
  • a plurality of contact protrusions are preferably formed on the contact surface of the current electrode terminal 35 .
  • an end of the protruding tension part 34 provided in the voltage electrode terminal 33 is also formed in a sawtooth shape. Such contact protrusions and sawtooth shapes are formed to penetrate and contact the oxide film formed on the surface of the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 .
  • the voltage electrode terminal 33 In order to perform charging/discharging and voltage measurement while the pouch-type battery cell 1 is pressurized, the voltage electrode terminal 33 needs to be connected to a voltage cable (not shown), and the current electrode terminal 35 is It needs to be connected to a current cable (not shown). To this end, a voltage cable lug 39a for connection with a voltage cable is coupled to the voltage electrode terminal 33 , and a current cable lug 39b for connection with a current cable is coupled to the current electrode terminal 35 . .
  • the current cable lug 39b may be directly coupled to the current electrode terminal 35 because the current electrode terminal 35 is mounted at the outermost portion of the electrode terminal assembly 30 . However, since the voltage electrode terminal 33 is first mounted on the electrode terminal mounting groove 32 and disposed inside, the voltage cable lug 39a can be directly coupled to the voltage electrode terminal 33 . does not exist.
  • the current electrode terminal 35 and the insulating plate 37 have the voltage cable lug 39a connected to the voltage
  • An exposed portion corresponding to a passage allowing access to the electrode terminal 33 is formed. That is, the first exposed portion 35 is formed on the current electrode terminal 35 , and the second exposed portion 38 is formed on the insulating plate 37 at a position corresponding to the first exposed portion 35 . do. Accordingly, the voltage cable lug 39a may pass through the first exposed portion 35 and the second exposed portion 38 to be coupled to the voltage electrode terminal 33 .
  • the electrode lead gripper 50 for a pressure activation device preferably further includes a spacer 40 .
  • the spacer 40 is interposed between the one side mounting plate 15 of the mounting frame 10 and the electrode terminal assembly 30 and coupled thereto.
  • the spacer 40 is adopted to vary or adjust the degree of protrusion of the electrode terminal assembly 30 with respect to the mounting frame 10 .
  • the pouch-type battery cell 1 applied according to the present invention may have various capacities, and thus may have various thicknesses.
  • the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 and the pressure plate in a state where the pouch-type battery cell 1 is pressed by the pressure jig 60 according to the thickness of the pouch-type battery cell 1 The distance between the electrode terminal assemblies 30 of the electrode lead gripper 50 mounted on the 61 also varies.
  • the electrode assembly 30 is The degree of protrusion (length) needs to be varied or adjusted, and for this purpose, the electrode lead gripper 50 according to the present invention is interposed between the one side mounting plate 15 and the electrode terminal assembly 30 and coupled to the spacer ( 40) is provided.
  • the electrode lead gripper 50 for a pressure activation device includes a gripper guide rail (reference numeral 89 in FIG. 9 ) installed in the above-described pressure activation device. It is preferable to further include a gripper guide 43 that can be slidably guided by the marked). That is, the gripper guide 43 that can be slidably guided by the gripper guide rail 89 installed in the pressure activation device 100 is provided on the upper and lower sides of the mounting frame 10 according to the present invention. desirable.
  • the gripper guide rail 89 is installed in the pressure activation device 100 , and specifically, similarly to the jig guide rail 87 installed in the body 70 , the It is installed in the front-back direction (pressing direction).
  • the electrode lead gripper 50 for the pressure activation device is mounted while being inserted into the pressure plate 61 , and the gripper guide 43 is fitted to the gripper guide rail 89 to be guided therebetween.
  • the pressing plates 61 are moved by pressing the jig guide (indicated by reference numeral 63 in FIG. 5 ) is slidingly guided by the jig guide rail 87 .
  • the electrode lead grippers 50 mounted on each of the pressing plates 61 also move in the pressing direction according to the pressing movement of the pressing plate 61 , but the gripper guide 43 is the gripper. It may be moved while slidingly guided by the guide rail 89 . Therefore, in the process of the pressing plate 61 being pressed and slid, it is possible to slide stably without departing from the current mounting position, thereby preventing contact failure and errors with the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 . can be prevented
  • the gripper guide 43 may be configured in various forms as long as it can be slidably guided by the gripper guide rail 89 .
  • the gripper guide 43 preferably includes a gripper guide hole 44 through which the gripper guide rail 89 can be disposed.
  • the jig guide 63 also preferably includes a jig guide hole 64 through which the jig guide rail 87 can be disposed.
  • the electrode lead gripper 50 for a pressure activation device is attached to the pressure plate 61 to correspond to the pouch-type battery cells 1 of various sizes.
  • the gripper guide rail 89 guiding the gripper guide 63 is preferably driven to be horizontally movable in the lateral direction of the pressing plate 61 .
  • the mounting frame 10 according to the present invention is movably mounted along the longitudinal direction (left and right direction (arrow direction) in FIG. 10 ) of the pressure plate 61 , and the gripper guide rail 89 is driven As a result, the mounting position on the pressure plate 61 is adjusted. As a result, it is possible to perform a pressurization activation process for the pouch-type battery cells 1 of various sizes through a simple operation in one pressurization activation equipment without having to have a pressure activation equipment corresponding to each size. advantages arise.
  • a pouch-type battery cell ( For 1), there may be a case where the pressurization activation process cannot be performed immediately. That is, as a result of mounting the small-sized pouch-type battery cell 1 , a state in which the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 cannot be gripped by the electrode lead gripper 50 may occur.
  • the electrode assembly 2 is embedded in the pouch 3 , and a pair of electrode leads (positive electrode lead and negative electrode lead) protrudes one by one.
  • the electrode lead grippers 50 respectively mounted on both sides of the pressure plate 61 are horizontally moved inward, that is, in the direction in which the pouch-type battery cells 1 are mounted, and respectively adjacent pouch-type batteries. It is moved to a position where it can be gripped by the electrode lead 50 of the cell.
  • the gripper guide rail 89 inserted and mounted in the gripper guide 43 of the electrode lead gripper 50 is driven to horizontally move inward.
  • the movement of the gripper guide rail 89 in the horizontal direction may be enabled by a separate gripper guide rail driving means (not shown) installed in the pressure activation device 100 .
  • the electrode lead gripper 50 for a pressure activation device is not fixedly mounted to the pressure plate 61 , but is movably mounted while being inserted into the pressure plate 61 . and needs to be mounted so as not to be separated from the pressure sliding process. That is, the mounting frame is mounted in a state of being inserted into the pressure plate 61 and not fixed, and the gripper guide 43 is coupled to be slidably guided by the gripper guide rail 89 .
  • the mounting frame 10 is mounted to be movable along the longitudinal direction of the pressure plate 61 , and the gripper guide rail 89 inserted and disposed in the gripper guide 43 is attached to the pressure plate 61 . Since it is configured to move horizontally along the longitudinal direction, it is possible to adjust the mounting position of the mounting frame 10 on the pressure plate 61, thereby charging/discharging and voltage for the pouch-type battery cells 1 of various sizes. Allows the pressurized activation process including measurement to be performed.
  • the electrode lead gripper 50 for the pressure activation device according to the embodiment of the present invention described above is provided on the pressure jig 60 .
  • the electrode lead gripper 50 for the pressure activation device according to the embodiment of the present invention is mounted by being fitted on both sides of the pressure plate 61 of the pressure jig 60 .
  • the pressure jig 60 applied to the present invention includes an electrode lead gripper 50 for a pressure activation device.
  • a pressure jig 60 having an electrode lead gripper for a pressure activation device includes a pressure plate 61 for pressing the pouch-type battery cell 1 and the pressure plate. and an electrode lead gripper 50 for a pressure activation device for elastically clamping the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 that is mounted on the pressure plate 61 and is pressed by the pressure plate 61 .
  • the electrode lead gripper 50 for the pressure activation device constituting the pressure jig 60 includes a mounting frame 10 mounted on a pressure plate 61 that presses the pouch-type battery cell 1, and the mounting frame.
  • a support plate 20 coupled to the other side of 10 to support the electrode lead 5 of the pouch-type battery cell 1 to be pressed, a pouch-type battery coupled to one side of the mounting frame 10 and pressed It is configured to include an electrode terminal assembly 30 for charging and discharging the pouch-type battery cell 1 by gripping the electrode lead 50 of the cell 1, wherein the pouch-type battery cell 1 is adjacent to each other.
  • the pressure jig 60 having an electrode lead gripper for a pressure activation device includes a pressure plate 61 , and both sides of the pressure plate 61 .
  • Each of the above-described electrode lead grippers 50 are provided.
  • the pressurizing plate 61 performs an operation of pressurizing the pouch-type battery cell 1 subjected to the pressurization activation process, and also allows the pouch-type battery cell 1 to be subjected to the pressurization activation process at a constant temperature.
  • a heating pad 62 is attached to one side of both sides of the pressure plate 61 .
  • the pressure jig 60 is provided with a jig guide 63 integrally or detachably coupled to both sides of the pressure plate 61 .
  • the jig guide 63 is guided by the jig guide rail 87 while the pressing plate 61 is pressed and slid so that it can be moved stably.
  • a jig guide hole 64 is formed in the jig guide 63 so that the jig guide rail 87 can be disposed therethrough.
  • the cell entry guide 65 is formed on the upper portion of the pressure plate 61 .
  • the pouch-type battery cell 1 to be subjected to the pressure activation process through the pressure activation device 100 according to the present invention is drawn in from the upper side of the pressure plate 61 by pick and place.
  • the cell entry guide 65 may guide the pouch-type battery cell 1 so that it can be stably entered between the pressing plates 61 to be mounted.
  • the electrode lead gripper for a pressure activation device is configured such that the current electrode terminal is stacked and mounted on the electrode terminal base separately from the voltage electrode terminal, the contact reliability with the electrode lead of the pouch-type battery cell is improved and the contact area is reduced. can be increased, thereby reducing contact resistance and reducing the amount of heat generated during charging and discharging, and consequently has industrial applicability to further improve charging and discharging efficiency.

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Abstract

본 발명은 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼에 관한 것으로, 특히 전압 전극 단자와 별도로 전류 전극 단자가 전극 단자 베이스 상에 적층 장착되도록 구성함으로써, 파우치형 배터리 셀의 전극 리드와의 접촉 신뢰성을 향상시키고 접촉 면적을 증가시킬 수 있으며, 이로 인하여 접촉 저항을 줄일 수 있고 충방전시 발생되는 열의 양을 줄일 수 있으며, 결과적으로 충방전 효율을 더욱더 향상시킬 수 있도록 하는 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼에 관한 것이다.

Description

가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼
본 발명은 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼에 관한 것으로, 특히 전압 전극 단자와 별도로 전류 전극 단자가 전극 단자 베이스 상에 적층 장착되도록 구성함으로써, 파우치형 배터리 셀의 전극 리드와의 접촉 신뢰성을 향상시키고 접촉 면적을 증가시킬 수 있으며, 이로 인하여 접촉 저항을 줄일 수 있고 충방전시 발생되는 열의 양을 줄일 수 있으며, 결과적으로 충방전 효율을 더욱더 향상시킬 수 있도록 하는 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼에 관한 것이다.
최근 전기, 전자, 통신 및 컴퓨터 산업이 급속하게 발전함에 따라 고성능, 고안전성의 배터리에 대한 수요가 점차 증대되고 있으며, 특히 전자기기의 소형화, 박형화 및 경량화가 급속도로 확산되면서 이에 따른 배터리의 소형화, 박형화의 요구가 날로 증대되고 있다. 이러한 요구에 부응하여 최근 가장 많은 관심을 갖고 있는 것이 에너지밀도가 높은 리튬 이차 배터리이다.
리튬 이차 배터리는 수명이 길고 용량이 크다는 장점을 가지고 있어, 최근 휴대용 전자기기에 많이 사용되고 있는데, 상기한 리튬 이차 배터리는 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속 배터리와 리튬 이온 배터리 및 고분자 고체 배터리를 사용하는 리튬 폴리머 배터리 등이 있다. 또한, 리튬 이차 배터리는 전극 조립체를 밀봉하는 외장재의 종류에 따라 각형 캔이 사용되는 각형 배터리, 원통형 캔이 사용되는 원통형 배터리 및 파우치가 사용되는 파우치형 배터리로 구분된다.
이중, 파우치형 배터리는 단위 중량 및 체적 당 에너지밀도가 보다 높고 배터리의 박형화 및 경량화가 가능할 뿐 아니라 외장재로서의 재료비가 적게 드는 등 유리한 점이 많아 최근 그 개발이 활발하게 진행 중에 있다.
이러한 파우치형 배터리의 제조방법은 우선, 양극판 및 음극판을 제조하고, 이들 사이에 세퍼레이터를 개재한 후 적층하여 전극 조립체를 제작한다. 상기와 같이 제작된 전극 조립체는 파우치 케이스에 내장되고, 상기 전극 조립체에는 전극 리드가 전기적으로 연결되며, 상기 전극 리드는 상기 파우치 케이스 외측으로 돌출되도록 형성된다. 상기 파우치 케이스에 전극 조립체를 내장한 후에는 파우치의 내부로 전해액을 주입시켜 전극 조립체에 전해액이 함침되도록 한다. 상기와 같이 전해액이 주입되면, 파우치의 가장자리를 열융착에 의해 접합시켜 파우치를 밀봉하게 된다.
상기와 같이 조립이 완료된 파우치형 배터리는 파우치 내부에 충진된 전해액이 고르게 퍼지도록 하기 위하여 파우치를 가압하여 활성화시키는 가압 활성화 공정(프리-포메이션(pre-formation)공정), 배터리를 안정화시키기 위한 에이징(Aging) 공정 및 배터리를 활성화하기 위한 충방전 공정(포메이션(formation) 공정)을 수행받게 된다.
상기 파우치형 배터리 셀의 경우, 파우치 케이스 내부에 전해액이 채워질 때, 즉, 전해액 함침 시, 파우치 케이스 내부에 전해액이 채워지면, 파우치 케이스가 볼록하게 될 수 있다. 파우치 케이스 내부에 전해액이 고르게 분포되어야 파우치형 배터리 셀의 용량이 커질 수 있어, 파우치 케이스 내부에 충진된 전해액이 고르게 퍼지도록 파우치 케이스를 일정한 온도로 가압하는 공정이 요구되며, 이를 위해 파우치형 배터리 셀을 가압하여 활성화시키기 위한 가압 활성화 장치가 사용된다.
종래의 일반적인 가압 활성화 장치는 파우치형 배터리 셀에 대한 가압 공정만 수행하고, 이후, 별도의 추가 공정을 통해 파우치형 배터리 셀들에 대한 충방전 및 전압 측정이 수행되는 바, 공정 효율이 떨어지는 문제가 발생한다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 공개특허 제10-2017-0068145호(이하, "선행기술문헌"이라 함)는 배터리 셀들 내부의 전해액 함침 효율을 높일 수 있고 상기 배터리 셀들의 가압 시 충방전 및 전압 측정을 동시에 수행할 수 있는 가압 트레이를 개시하고 있다.
그러나, 상기 선행기술문헌은 가압부를 이용하여 각각의 배터리 셀의 가압 시 각각의 배터리 셀의 전극 리드와 접촉할 수 있는 접촉 단자부를 가압부에 구비한다고만 개시하고 있을 뿐, 가압부에 대한 효율적인 결합 및 배치 구조, 배터리 셀의 전극 리드에 대한 효율적인 접촉 및 압지 구조, 배터리 셀의 충방전 및 전압 측정을 위한 전류 전극단지와 전압 전극단자의 배치 및 구성에 대하여 구체적으로 제시하지 못하고 있다.
본 발명은 전압 전극 단자와 별도로 전류 전극 단자가 전극 단자 베이스 상에 적층 장착되도록 구성함으로써, 파우치형 배터리 셀의 전극 리드와의 접촉 신뢰성을 향상시키고 접촉 면적을 증가시킬 수 있으며, 이로 인하여 접촉 저항을 줄일 수 있고 충방전시 발생되는 열의 양을 줄일 수 있으며, 결과적으로 충방전 효율을 더욱더 향상시킬 수 있도록 하는 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼 및 이를 구비한 가압 지그를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼를 이루는 구성수단은, 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼에 있어서, 파우치형 배터리 셀을 가압하는 가압 플레이트에 장착되는 장착 프레임; 상기 장착 프레임의 타측에 결합되어, 가압되는 파우치형 배터리 셀의 전극 리드를 지지하는 지지 플레이트; 상기 장착 프레임의 일측에 결합되어, 가압되는 파우치형 배터리 셀의 전극 리드를 압지하여 파우치형 배터리 셀이 충방전되도록 하는 전극 단자 조립체를 포함하여 구성되되, 상기 파우치형 배터리 셀이 인접하는 한 쌍의 가압 플레이트에 의해 가압된 상태에서, 상기 파우치형 배터리 셀의 전극 리드는 가압 플레이트에 장착되는 장착 프레임의 일측에 결합되는 전극 단자 조립체와 상기 가압 플레이트에 인접하여 대향 배치되는 가압 플레이트에 장착되는 장착 프레임의 타측에 결합되는 지지 플레이트 사이에서 탄성적으로 압지되고, 상기 전극 단자 조립체는 절연 재질로 형성되는 전극 단자 베이스와, 상기 전극 단자 베이스 상에 순차적으로 겹쳐진 형태로 장착되되, 상호 전기적으로 분리된 상태로 적층 장착되는 전압 전극 단자 및 전류 전극 단자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전극 단자 베이스 상에는 상기 전압 전극 단자, 절연 플레이트 및 상기 전류 전극 단자가 순차적으로 적층 장착되되, 상기 전압 전극 단자는 일측단에서 전방으로 절곡되어 돌출 형성되는 돌출 텐션부를 구비하며, 상기 돌출 텐션부는 상기 전류 전극 단자보다 전방으로 더 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 장착 프레임의 상측 및 하측에는 각각 가압 활성화 장치에 설치되는 그립퍼 가이드 레일에 의해 슬라이딩 가이드될 수 있도록 하는 그립퍼 가이드가 구비되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 장착 프레임은 상기 가압 플레이트의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 장착되되, 상기 그립퍼 가이드 레일이 구동됨에 따라 상기 가압 플레이트에 장착되는 위치가 조정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼에 의하면, 전압 전극 단자와 별도로 전류 전극 단자가 전극 단자 베이스 상에 적층 장착되도록 구성하기 때문에, 파우치형 배터리 셀의 전극 리드와의 접촉 신뢰성을 향상시키고 접촉 면적을 증가시킬 수 있으며, 이로 인하여 접촉 저항을 줄일 수 있고 충방전시 발생되는 열의 양을 줄일 수 있으며, 결과적으로 충방전 효율을 더욱더 향상시킬 수 있도록 하는 장점이 발생된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전극 리드 그립퍼 및 이를 구비한 가압 지그를 구비한 가압 활성화 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A - A' 단면도이고, 도 3은 도 1의 B - B' 단면도이며, 도 4는 도 3의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼를 구비한 가압 지그의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼의 정면측을 바라본 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼의 배면측을 바라본 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼의 분리 사시도이다.
도 9는 도 6에서 화살표 방향으로 바라본 부분 확대도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼의 파우치형 배터리 셀 사이즈에 따라 위치 조정을 설명하기 위한 개략도이다.
본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)는 도 1 내지 도 4에 도시된 발명이 적용되는 가압 활성화 장치(100)에 포함되고, 더 구체적으로 가압 활성화 장치(100)를 구성하는 가압 지그(60)의 가압 플레이에 장착되어 한 쌍의 가압 플레이트 사이에서 가압되는 파우치형 배터리 셀의 전극 리드와 전기적으로 연결하여 파우치형 배터리 셀에 대한 충방전 및 전압 측정이 가능하도록 한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)는 다양한 구조 및 기술적 특징으로 구성될 수 있는 다양한 가압 활성화 장치에 포함될 수 있고, 더 나아가 다양한 구조 및 기술적 특징으로 구성될 수 있는 다양한 가압 지그에 구비될 수 있고, 도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 그립퍼(50) 및 이를 구비하는 가압 지그를 포함하는 가압 활성화 장치(100)를 보여주고 있다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 그립퍼(50) 및 이를 구비하는 가압 지그를 포함하는 가압 활성화 장치에 대한 기본적인 구성 및 동작에 대해 살펴보면 다음과 같다.
상기 가압 활성화 장치(100)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 파우치형 배터리 셀(1)이 탑재 장착되는 본체(70)와, 각각의 파우치형 배터리 셀(1) 계면에 개재되는 가압 지그(60)와, 가압 지그(60) 사이에 배치되어 파우치형 배터리 셀(1)을 떠받치는 간지(71)와, 가압 지그(60)를 이동시켜 파우치형 배터리 셀(1)이 가압되도록 하는 가압 지그 구동수단(80)으로 구성되며, 이는 해당 분야에서 기본적으로 널리 공지된 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하고 본 발명에 필요한 정도만 개략적으로 설명한다.
상기 본체(70)는 상기 가압 활성화 장치(100)의 외관을 형성하며, 상기 복수 개의 파우치형 배터리 셀(1)들을 수용할 수 있는 구조를 가진다. 이러한 상기 본체(70)는 기본적으로 하부 프레임, 상부 프레임, 이 하부 및 상부 프레임을 연결하여 견고한 형태를 구성하기 위하여 양 측에 배치되는 한 쌍의 연결 프레임을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 복수 개의 가압 지그(60)들은 상기 복수 개의 파우치형 배터리 셀(1)들의 전후면을 마주하게 상기 복수 개의 파우치형 배터리 셀(1)들 사이에 배치될 수 있도록 상기 본체(70)에 구비될 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 파우치형 배터리 셀(1)들의 전극 리드(5)들은 상기 본체(70)의 전후 방향(가압 지그(60)의 가압 방향)에 수직한 상기 복수 개의 가압 지그(60)의 측면 방향을 따라 배치될 수 있다. 즉, 본 발명에 적용되는 상기 복수 개의 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드들(5)은 상기 복수 개의 가압 지그(60) 사이에서 측면 방향(가압 방향에 대해 수직한 측방향)을 따라 돌출되게 배치될 수 있다.
상기 가압 지그 구동 수단(80)은 상기 복수 개의 가압 지그(60)들이 상기 복수 개의 파우치형 배터리 셀(1)의 면 방향에 따른 전후면을 가압할 수 있도록 상기 복수 개의 가압 지그(60)를 상기 본체(70)의 전후 방향(가압 방향)을 따라 슬라이딩시킬 수 있다.
이를 위하여, 상기 가압 지그 구동 수단(80)을 구동원(81), 구동 플레이트(83), 구동 샤프트(85) 및 지그 가이드 레일(87)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 구동 플레이트(83)는 상기 복수 개의 가압 지그(60)의 일측에서 최외곽에 배치되는 가압 지그(60)를 마주 하게 상기 본체(70)에 구비될 수 있다.
상기 구동 샤프트(85)는 상기 구동 플레이트(83)에 연결되고, 상기 복수 개의 가압 지그(600)를 상기 본체(70)의 전후 방향(가압 방향)으로 슬라이딩시킬 수 있도록, 상기 구동원(81)의 구동에 따라 상기 구동 플레이트(83)를 상기 본체(70)의 전후 방향(가압 방향)을 따라 슬라이딩시킬 수 있다.
상기 지그 가이드 레일(87)은 상기 본체(70)의 전후 방향(가압 방향)을 따라, 상기 본체(70)의 한 쌍의 연결 프레임 사이에 고정 배치될 수 있다. 상기 지그 가이드 레일(87)은 상기 복수 개의 가압 지그(60) 및 상기 구동 플레이트(83)와 연결되어, 상기 복수 개의 가압 지그(60) 및 상기 구동 플레이트(83)의 슬라이딩을 가이드할 수 있다. 후술하겠지만, 상기 지그 가이드 레일(87)에 의해 슬라이딩 가이드되기 위하여, 상기 가압 지그(60)는 도 5에 도시된 바와 같이, 지그 가이드(63)를 구비한다.
한편, 도 1 내지 도 4에 도시되지 않았지만, 상기 본체(70)에는 상기 지그 가이드 레일(87)과 별도로 그립퍼 가이드 레일(도 10에서 도면 부호 89로 표기됨)이 설치된다. 즉, 본 발명에 적용되는 가압 활성화 장치(100)에는 부가적으로 그립퍼 가이드 레일(89)이 설치될 수 있고, 구체적으로 상기 그립퍼 가이드 레일(89)은 상기 지그 가이드 레일(87)과 동일 유사하게 상기 본체(70)의 전후 방향을 따라 상기 본체(70)의 한 쌍의 연결 프레임 사이에 설치된다.
상기 그립퍼 가이드 레일(89)은 후술하는 본 발명에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)에 구비되는 지그 가이드(도 5에서 도면 부호 63으로 표기됨)를 슬라이딩 가이드하여, 상기 가압 지그(60)의 가압 방향으로의 슬라이딩 이동에 따라, 본 발명에 따른 전극 리드 그립퍼(50) 역시 이탈하지 않고 안정적으로 슬라이딩 이동될 수 있도록 한다. 다만, 본 발에 채택되는 상기 그립퍼 가이드 레일(89)은 상기 지그 가이드 레일(87)과 달리 고정 설치되는 것이 아니라, 상기 가압 방향에 수직인 가압 지그(60)의 측방향으로 이동 가능하게 설치된다. 이와 같은 상기 가압 활성화 장치에 설치되는 그립퍼 가이드 레일(89)과 지그 가이드(63)를 구비한 전극 리드 그립퍼(50)의 동작에 대해서는 다시 설명하겠다.
이와 같이 구성되는 상기 가압 활성화 장치(100)의 개략적인 동작에 대해 살펴보면, 상기 본체(70)에 일정간격으로 배열된 가압 지그(60) 사이에 파우치형 배터리 셀(1)을 삽입하고, 삽입된 파우치형 배터리 셀(1)이 가압 지그(60) 사이에 개입된 간지(71)에 의해 지지되도록 한다.
상기와 같이 파우치형 배터리 셀(1)을 삽입한 상태에서 상기 가압 지그 구동수단(80)에 의해 상기 가압 지그(60)가 상기 파우치형 배터리 셀(1)을 가압하도록 한 다음, 상기 가압 지그(60)에 설치된 히팅 패드(도 5에서 도면 부호 62로 표기됨)를 동작시켜 상기 파우치형 배터리 셀(1)을 가압한 상태에서 고온을 인가하며, 이때 상기 가압 지그(60)와 함께 이동된 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)는 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)와 탄성적으로 맞대어진다. 즉, 상기 가압 지그(60)가 상기 파우치형 배터리 셀(1)을 가압하기 위해 이동하게 되면, 상기 가압 지그(60)에 설치된 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50) 역시 함께 이동되어 상기 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)와 탄성적으로 맞대어진다.
이상에서 개략적으로 설명한 가압 활성 장치(100)에는 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)가 포함될 수 있고, 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)는 상기 가압 지그(60)를 구성하는 가압 플레이트(61)의 양측에 각각 설치되어, 상기 가압 지그(60)가 가압됨에 따라 상기 가압 플레이트(61)에 의해 이동되며, 이 가압 과정을 통해 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)를 탄성적으로 압지하여 상기 파우치형 배터리 셀(1)이 충방전될 수 있도록 하고 전압을 측정할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼를 구비한 가압 지그의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼의 정면측을 바라본 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼의 배면측을 바라본 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼의 분리 사시도이며, 도 9는 도 6에서 화살표 방향으로 바라본 부분 확대도이다.
도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)는 상기 파우치형 배터리 셀(1)을 가압하는 상기 가압 플레이트(61)에 장착되는 장착 프레임(10), 상기 장착 프레임(10)의 타측에 결합되어 가압되는 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)를 지지하는 지지 플레이트(20) 및 상기 장착 프레임(10)의 일측에 결합되어, 가압되는 파우치형 배터리 셀(10)의 전극 리드(5)를 압지하여 파우치형 배터리 셀(10)이 충방전되도록 하는 전극 단자 조립체(30)를 포함하여 구성된다.
상기 장착 프레임(10)은 상기 가압 플레이트(61)에 장착될 수 있다면 다양한 형태로 구성될 수 있다. 다만, 상기 가압 플레이트(61)에 장착 및 해체를 용이하게 하기 위하여, 상기 장착 프레임(10)은 상기 가압 플레이트(61)의 측방향에서 끼워질 수 있는 형태를 가지는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 본 발명에 적용되는 상기 장착 프레임(10)은 일방향으로 관통된 사각 프레임 형태를 가지도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 장착 프레임(10)은 하측을 구성하는 하부 장착 블록(11), 상측을 구성하는 상부 장착 블록(13), 상기 하부 장착 블록(11)과 상부 장착 블록(13)의 일측을 수직 방향으로 연결하는 일측 장착 플레이트(15) 및 상기 하부 장착 블록(11)과 상부 장착 블록(13)의 타측을 수직 방향으로 연결하되, 상기 일측 장착 플레이트(15)에 대향 배치되는 타측 장착 플레이트(17)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성되는 장착 프레임(10)은 관통된 사각 프레임 형태를 가지기 때문에 상기 가압 플레이트(61)의 측방향에서 끼워져서 상기 가압 플레이트(61)에 끼워진 상태로 장착될 수 있다. 이와 같은 형태를 가지기 때문에, 본 발명인 전극 리드 그립퍼(50)를 상기 가압 지그(60)에 결합하기 위한 별도의 결합 구조를 취하지 않아도 된다는 장점이 발생한다. 물론, 상기 장착 프레임(10)이 상기 가압 플레이트(61)의 길이 방향으로 이동될 수 있기 때문에, 상술한 그립퍼 가이드 레일(89)에 의해 슬라이딩 가이드될 수 있는 그립퍼 가이드(43)를 상기 장착 프레임(10)에 부가할 수 있다.
상기 구조를 가지는 장착 프레임(10)은 상기 가압 플레이트(61)에 끼워진 상태로 장착되기 때문에, 상기 일측 장착 플레이트(15)는 일측 방향으로 인접한 다른 가압 플레이트를 향하고, 상기 타측 장착 플레이트(17)는 타측 방향으로 인접한 다른 가압 플레이트를 향한다.
상기 장착 프레임(10)의 타측에는 가압되는 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)를 지지하는 지지 플레이트(20)가 결합된다. 즉, 상기 장착 프레임(10)의 타측 장착 플레이트(17)에 상기 지지 플레이트(20)가 결합 장착된다. 그런데, 구조를 단순화시키기 위하여 경우에 따라서는, 상기 타측 장착 플레이트(17)가 상기 지지 플레이트(20)의 역할을 수행할 수 있다.
상기 지지 플레이트(20)는 상기 가압되는 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(50)가 탄성적으로 지지될 수 있도록 하기 위하여, 상기 장착 프레임(10)의 타측 장착 플레이트(17)에 탄성적으로 결합되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 지지 플레이트(20)는 상기 타측 장착 플레이트(17)와 사이에 탄성 부재(미도시)를 개재하여 상기 타측 장착 플레이트(17)에 탄성적으로 결합될 수 있다. 한편, 상기 타측 장착 플레이트(17)를 상기 지지 플레이트(20)로 적용하는 경우, 상기 타측 장착 플레이트(17)는 상기 하부 장착 블록(11)과 상부 장착 블록(13)의 각 타측에 탄성적으로 결합되는 것이 바람직하다.
상기 장착 프레임(10)의 일측에는 가압되는 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)를 압지하여 파우치형 배터리 셀(1)이 충방전되도록 하고 전압 측정을 할 수 있도록 하는 전극 단자 조립체(30)가 결합된다. 즉, 상기 장착 프레임(10)의 일측 장착 플레이트(15)에 상기 전극 단자 조립체(30)가 결합 장착된다.
이와 같이 구성되는 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)는 단독으로 가압되는 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)를 클램핑하는 것이 아니라, 인접 배치되는 한 쌍의 가압 플레이트(61)에 각각 장착되는 한 쌍의 전극 리드 그립퍼(50)에 의해 클램핑된다.
구체적으로, 상기 파우치형 배터리 셀(1)이 인접하는 한 쌍의 가압 플레이트(61)에 의해 가압된 상태에서, 상기 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)는 가압 플레이트(61)에 장착되는 장착 프레임(10)의 일측에 결합되는 전극 단자 조립체(30)와 상기 가압 플레이트(61)에 인접하여 대향 배치되는 가압 플레이트(61)에 장착되는 장착 프레임(10)의 타측에 결합되는 지지 플레이트(20) 사이에서 탄성적으로 압지된다.
상기 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)가 인접하는 전극 리드 그립퍼(50)에 의해 탄성적으로 압지된 상태에서 충방전을 수행할 수 있고 전압을 측정할 수 있다. 이를 위하여, 상기 전극 단자 조립체(50)는 전압 전극 단자(33)와 전류 전극 단자(35)를 구비해야 한다. 그런데, 본 발명에 따른 상기 전극 단자 조립체(50)는 전류 전극 단자의 접촉 면적을 증가시키고, 탄성적으로 압지되어 접촉 불량 및 오류를 방지하며, 손상 또는 불량이 발생한 전극 단자 또는 해당 부분만 용이하게 교체할 수 있는 구조를 가지도록 채택 적용한다.
이를 위하여, 본 발명에 적용되는 상기 전극 단자 조립체(30)는 절연 재질로 형성되는 전극 단자 베이스(31)와, 상기 전극 단자 베이스(31) 상에 순차적으로 겹쳐진 형태로 장착되되, 상호 전기적으로 분리된 상태로 적층 장착되는 전압 전극 단자(33) 및 전류 전극 단자(35)를 포함하여 구성된다.
상기 전극 단자 베이스(31)는 절연 재질의 다양한 기재를 채택 적용할 수 있다. 상기 전압 전극 단자(33) 및 상기 전류 전극 단자(35)는 다양한 방법으로 상기 전극 단자 베이스(31) 상에 결합 장착되되, 동일 면상에 함께 장착되는 것이 아니라, 상호 전기적으로 분리된 상태로 순차적으로 겹쳐져서 장착된다. 즉 상기 전압 전극 단자(33) 및 상기 전류 전극 단자(35)는 상호 전기적으로 분리된 상태로 적층 장착된다.
상기 전압 전극 단자(33) 및 전류 전극 단자(35)가 동일한 면 또는 평면에 함께 장착되면, 정해진 면 상에 두 개의 전극 단자를 형성해야 하기 때문에, 상기 전류 전극 단자(35)의 접촉 면적은 상기 전압 전극 단자(33)의 장착 영역만큼 감소될 수 밖에 없다. 결과적으로, 이 경우에는 상기 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)와 접촉할 수 있는 상기 전류 전극 단자(35)의 접촉 면적이 작아질 수 밖에 없다.
이러한 단점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 전극 단자 조립체(30)는 전류 전극 단자(35)를 전압 전극 단자(33)와 함께 같은 평면 상에 형성하지 않고, 전압 전극 단자(33)와 별도로 형성하여 상기 전압 전극 단자(33)와 겹쳐진 상태로 적층하여 장착한다. 결과적으로, 상기 전류 전극 단자(35)의 접촉 면적은 상기 전압 전극 단자(33)에 영향을 받지 않고 충분하게 증가시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 전압 전극 단자(33) 및 상기 전류 전극 단자(35)를 순차적으로 적층 장착하여 형성되는 상기 전극 단자 조립체(30)는 상기 전극 단자 베이스(31) 상에 순차적으로 전압 전극 단자(33)와 상기 전류 전극 단자(35)가 전기적으로 분리되어 겹쳐진 형태로 장착되어 구성된다.
상기 전극 단자 조립체(30)는 전극 단자 베이스(31), 여기에 순차적으로 적층 장착 결합되는 전압 전극 단자(33), 절연 플레이트(37) 및 전류 전극 단자(35)를 포함하여 구성된다. 즉, 상기 전극 단자 베이스(31) 상에는 상기 전압 전극 단자(33), 절연 플레이트(37) 및 상기 전류 전극 단자(35)가 순차적으로 적층 장착된다.
상기 전극 단자 베이스(31)는 그 상부에 바로 전압 전극 단자(33)가 장착 결합되기 때문에 절연 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 전극 단자 베이스(31)는 그 상부에 장착되는 상기 전압 전극 단자(33), 절연 플레이트(37) 및 전류 전극 단자(35)가 안정된 상태를 유지하고 이들을 용이하게 장착하기 위하여 전극 단자 장착홈(32)을 구비한다. 상기 전극 단자 장착홈(32)은 상기 전압 전극 단자(33), 절연 플레이트(37) 및 전류 전극 단자(35)가 순차적으로 안착되어 유격이 발생하지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 전극 단자 장착홈(32)은 상기 전압 전극 단자(33), 절연 플레이트(37) 및 전류 전극 단자(35)의 형태와 비슷하고 이들의 면적보다 조금 더 넓은 면적을 가지는 것이 바람직하다.
상기 전압 전극 단자(33)는 상기 전극 단자 장착홈(32)에 먼저 장착된다. 상기 전압 전극 단자(33)는 기본적으로 평면 플레이트 형상을 가지되, 상기 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)에 접촉할 수 있도록 일측단에서 돌출 형성되는 돌출 텐션부(34)를 구비한다. 즉, 본 발명에 따른 상기 전압 전극 단자(33)는 일측단에서 전방으로 절곡되어 돌출 형성되는 돌출 텐션부(34)를 구비하며, 상기 돌출 텐션부(34)는 상기 전류 전극 단자(35)보다 전방으로 더 돌출 형성된다.
상기 전압 전극 단자(33)는 그 상부에 상기 절연 플레이트(37)가 바로 적층 장착되기 때문에, 이 구조에서는 상기 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)에 전기적으로 접촉할 수 없다. 따라서, 본 발명에 따른 상기 전압 전극 단자(33)는 그 일측단에서 전방(전압 전극 단자(33)에서 전류 전극 단자(35)의 적층 방향)으로 절곡되어 돌출 형성되는 돌출 텐션부(34)를 구비한다. 상기 돌출 텐션부(34)는 상기 전압 전극 단자(33)의 일측단에서 절곡되어 전방으로 돌출 형성되기 때문에, 상기 전류 전극 단자(35)의 일측에 돌출 배치된 상태를 유지한다.
한편, 본 발명에 따른 전압 전극 단자(33)와 전류 전극 단자(35)는 함께 상기 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)에 접촉되도록 배치되어야 한다. 따라서, 본 발명에 적용되는 상기 돌출 텐션부(34)는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 전류 전극 단자(35)보다 전방으로 더 돌출되도록 형성된다.
이와 같은 구조에서, 상기 전극 단자 조립체(30)가 상기 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)를 탄성적으로 압지하면, 상기 전류 전극 단자(35)보다 전방으로 더 돌출된 상기 돌출 텐션부(34)가 상기 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)에 먼저 접촉되고, 이후 상기 돌출 텐션부(34)가 텐션 및 탄성이 있기 때문에, 상기 전류 전극 단자(35)가 상기 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)에 접촉될 수 있다.
상기 돌출 텐션부(34)는 상기 전압 전극 단자(33)의 일측단에서 절곡된 상태로 전방으로 돌출 형성되기 때문에, 기본적으로 텐션 및 탄성을 가지고 있다. 따라서, 상기 전류 전극 단자(35) 역시 상기 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)를 탄성적으로 압지할 수 있다.
상기 돌출 텐션부(34)는 절곡 형상으로 인해 기본적으로 텐션 및 탄성을 가지고 있지만, 상기 텐션 및 탄성의 기능을 보강할 필요가 있다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 돌출 텐션부(34)는 절개부(34a)를 통해 복수개로 분리 형성되는 것이 바람직하다. 상기 절개부(34a)는 상기 돌출 텐션부(34)를 길이 방향을 따라 복수개로 분리 형성되도록 한다. 결국, 상기 각 돌출 텐션부(34)의 텐션력 및 탄성력은 더욱더 증가될 수 있고, 이로 인하여 상기 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)에 대한 상기 전압 전극 단자(33)와 상기 전류 전극 단자(35)의 접촉 불량 및 오류를 방지할 수 있다.
상기 절연 플레이트(37)는 상호 겹쳐져서 적층되는 상기 전압 전극 단자(33)와 상기 전류 전극 단자(35)를 전기적으로 분리하여 단락을 방지하기 위하여 개재된다. 상기 절연 플레이트(37)는 절연 재질로 형성되고 전체적으로 상기 전압 전극 단자(33)와 상기 전류 전극 단자(35)와 유사한 형태를 가지며 상기 전압 전극 단자(33)가 먼저 장착되어 있는 전극 단자 장착홈(32)에 장착된다.
상기 전류 전극 단자(35)는 상기 전극 단자 장착홈(32)에 장착되어 있는 절연 플레이트(37) 상에 적층된다. 상기 전류 전극 단자(35)는 상기 절연 플레이트(37)의 상부 영역 전체에 걸쳐 배치될 수 있기 때문에, 충분한 접촉 면적을 가질 수 있다.
상기 전류 전극 단자(35)의 접촉면에는 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 접촉 돌기가 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전압 전극 단자(33)에 구비되는 상기 돌출 텐션부(34)의 단부 역시 톱니 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 접촉 돌기 및 톱니 형상은 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)의 표면에 형성되는 산화피막을 뚫고 접촉할 수 있도록 하기 위하여 형성된다.
상기 파우치형 배터리 셀(1)이 가압되는 과정에서 충방전 및 전압 측정을 진행하기 위하여, 상기 전압 전극 단자(33)는 전압 케이블(미도시)에 연결될 필요가 있고 상기 전류 전극 단자(35)는 전류 케이블(미도시)에 연결될 필요가 있다. 이를 위하여, 상기 전압 전극 단자(33)에는 전압 케이블과 연결하기 위한 전압 케이블 러그(39a)가 결합되고, 상기 전류 전극 단자(35)에는 전류 케이블과 연결하기 위한 전류 케이블 러그(39b)가 결합된다.
상기 전류 케이블 러그(39b)는 상기 전류 전극 단자(35)가 전극 단자 조립체(30)의 최외곽에 장착되기 때문에, 상기 전류 전극 단자(35)에 바로 결합될 수 있다. 하지만, 상기 전압 전극 단자(33)는 상기 전극 단자 장착홈(32) 상에 첫번째로 장착되어 내측에 배치되기 때문에, 상기 전압 케이블 러그(39a)가 상기 전압 전극 단자(33)에 바로 결합될 수 없다.
상기 전압 케이블 러그(39a)가 상기 전압 전극 단자(33)에 접근되어 결합될 수 있도록 하기 위하여, 상기 전류 전극 단자(35)와 상기 절연 플레이트(37)에는 상기 전압 케이블 러그(39a)가 상기 전압 전극 단자(33)에 접근 가능하게 하는 통로에 해당하는 노출부가 형성되어 있다. 즉, 상기 전류 전극 단자(35)에는 제1 노출부(35)가 형성되고, 상기 절연 플레이트(37)에는 상기 제1 노출부(35)에 대응하는 위치에 제2 노출부(38)가 형성된다. 따라서, 상기 전압 케이블 러그(39a)는 상기 제1 노출부(35)와 상기 제2 노출부(38)를 관통하여 상기 전압 전극 단자(33)에 결합될 수 있다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)는 스페이서(40)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 스페이서(40)는 상기 장착 프레임(10)의 일측 장착 플레이트(15)와 상기 전극 단자 조립체(30) 사이에 개재되어 결합된다.
상기 스페이서(40)는 상기 장착 프레임(10)에 대한 상기 전극 단자 조립체(30)의 돌출 정도를 가변 또는 조정하기 위하여 채택 적용한다. 본 발명에 따라 적용되는 파우치형 배터리 셀(1)은 다양한 용량을 가질 수 있고, 이에 따라 다양한 두께를 가질 수 있다. 상기 파우치형 배터리 셀(1)의 두께에 따라 상기 파우치형 배터리 셀(1)이 가압 지그(60)에 의해 가압된 상태에서 상기 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)와 상기 가압 플레이트(61)에 장착되는 전극 리드 그립퍼(50)의 전극 단자 조립체(30) 사이의 거리 역시 가변된다.
이와 같이, 다양한 용량을 가지는 다양한 파우치형 배터리 셀(1)에 대한 가압 활성화 공정을 수행할 때, 전극 리드(5)와 전극 조립체(30) 사이의 접촉성 보장을 위하여 상기 전극 조립체(30)의 돌출 정도(길이)가 가변 또는 조정될 필요가 있고, 이를 위하여 본 발명에 따른 전극 리드 그립퍼(50)는 상기 일측 장착 플레이트(15)와 상기 전극 단자 조립체(30) 사이에 개재되어 결합되는 상기 스페이서(40)를 구비한다.
한편, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)는 상술한 가압 활성화 장치에 설치되는 그립퍼 가이드 레일(도 9에서 도면 부호 89로 표기됨)에 의해 슬라이딩 가이드될 수 있는 그립퍼 가이드(43)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에 따른 상기 장착 프레임(10)의 상측 및 하측에는 각각 가압 활성화 장치(100)에 설치되는 그립퍼 가이드 레일(89)에 의해 슬라이딩 가이드될 수 있도록 하는 그립퍼 가이드(43)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 그립퍼 가이드 레일(89)은 상술한 바와 같이, 상기 가압 활성화 장치(100)에 설치되는데, 구체적으로, 본체(70)에 설치되는 지그 가이드 레일(87)과 동일 유사하게 상기 본체(70)의 전후 방향(가압 방향)으로 설치된다. 상기 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)는 상기 가압 플레이트(61)에 끼워진 상태로 장착되되, 상기 그립퍼 가이드(43)가 상기 그립퍼 가이드 레일(89)에 끼워져서 가이드될 수 있도록 장착된다.
따라서, 상기 가압 플레이트(61)들이 가압 방향으로 가압되면, 상기 가압 플레이트(61)들은 지그 가이드(도 5에서 도면 부호 63으로 표기됨)가 상기 지그 가이드 레일(87)에 의해 슬라이딩 가이드되어 가압 이동될 수 있고, 상기 각각의 가압 플레이트(61)에 장착된 상기 전극 리드 그립퍼(50)들 역시 상기 가압 플레이트(61)의 가압 이동에 따라 가압 방향으로 이동하되, 상기 그립퍼 가이드(43)가 상기 그립퍼 가이드 레일(89)에 의해 슬라이딩 가이드되면서 이동될 수 있다. 따라서, 가압 플레이트(61)가 가압되어 슬라이딩되는 과정에서 현재 장착 위치를 이탈하지 않고 안정적으로 슬라이딩될 수 있도록 하며, 이를 통해 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)와의 접촉 불량 및 오류를 방지할 수 있다.
상기 그립퍼 가이드(43)는 상기 그립퍼 가이드 레일(89)에 의해 슬라이딩 가이드될 수 있는 구조이면 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 그립퍼 가이드(43)는 상기 그립퍼 가이드 레일(89)이 관통 배치될 수 있는 그립퍼 가이드 홀(44)을 구비하는 것이 바람직하다. 이와 비슷하게, 상기 지그 가이드(63) 역시 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 지그 가이드 레일(87)이 관통 배치될 수 있는 지그 가이드 홀(64)을 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구조를 통하여 가압 플레이트(61)가 가압되는 경우 가압 플레이트(61)는 안정적으로 슬라이딩 이동될 수 있고, 전극 리드 그립퍼(50) 역시 이탈하지 않고 안정적으로 슬라이딩 이동될 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)는 다양한 사이즈의 파우치형 배터리 셀(1)에 대해 대응할 수 있도록 상기 가압 플레이트(61)에 장착된 상태에서 가압 플레이트(61)의 길이 방향, 즉 가압 플레이트(61)의 측방향(파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)의 배치 방향)으로 이동 가능하게 장착되고, 이동을 가능하게 하기 위하여 상기 그립퍼 가이드(63)를 가이드하는 그립퍼 가이드 레일(89)은 가압 플레이트(61)의 측방향으로 수평하게 이동 가능하게 구동되는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에 따른 상기 장착 프레임(10)은 상기 가압 플레이트(61)의 길이 방향(도 10에서 좌우 방향(화살표 방향))을 따라 이동 가능하게 장착되되, 상기 그립퍼 가이드 레일(89)이 구동됨에 따라 상기 가압 플레이트(61)에 장착되는 위치가 조정된다. 결과적으로, 각각의 사이즈에 대응한 가압 활성화 장비를 구비할 필요 없이, 하나의 가압 활성화 장비에서 간단한 동작만을 통해서, 다양한 사이즈의 파우치형 배터리 셀(1)에 대한 가압 활성화 공정을 수행할 수 있는 큰 장점이 발생한다.
좀 더, 구체적으로 설명하면, 도 10에 도시된 바와 같이, 현재의 전극 리드 그립퍼(50)의 장착 위치에서 새롭게 가압 활성화 공정을 수행하기 위해 가압 플레이트(61) 사이에 장착된 파우치형 배터리 셀(1)에 대해 바로 가압 활성화 공정을 수행할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 작은 사이즈의 파우치형 배터리 셀(1)이 장착된 결과, 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)가 전극 리드 그립퍼(50)에 의해 압지될 수 없는 상태가 발생할 수 있다. 참고로 본 발명에 적용되는 파우치형 배터리 셀(1)은 파우치(3) 내에 전극 조립체(2)가 내장되고, 파우치 테두리(4)의 양측을 통해 각각 한 쌍의 전극 리드(양의 전극 리드와 음의 전극 리드)가 하나씩 돌출된다.
도 10의 상태에서, 상기 가압 플레이트(61)의 양측에 각각 장착되는 전극 리드 그립퍼(50)는 각각 내측, 즉 파우치형 배터리 셀(1)이 장착된 방향으로 수평이동되어 각각 인접하는 파우치형 배터리 셀의 전극 리드(50)에 압지될 수 있는 위치까지 이동된다. 이를 위하여, 상기 전극 리드 그립퍼(50)의 그립퍼 가이드(43)에 삽입 장착되는 상기 그립퍼 가이드 레일(89)이 수평하게 내측으로 이동되도록 구동한다. 상기 그립퍼 가이드 레일(89)의 수평 방향(가압 플레이트의 길이 방향)으로의 이동은 가압 활성화 장치(100)에 설치되는 별도의 그립퍼 가이드 레일 구동 수단(미도시)에 의해 가능해질 수 있다.
이와 같은 동작이 가능하도록, 본 발명에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)는 상기 가압 플레이트(61)에 고정 장착되는 것이 아니라, 반드시 상기 가압 플레이트(61)에 끼워진 상태로 이동 가능하게 장착되며, 가압 슬라이딩 과정에서 이탈되지 않도록 장착될 필요가 있다. 즉, 상기 장착 프레임은 상기 가압 플레이트(61)에 끼워진 상태로 고정되지 않은 상태로 장착되고, 상기 그립퍼 가이드(43)는 상기 그립퍼 가이드 레일(89)에 의해 슬라이딩 가이드될 수 있도록 결합된다.
이와 같이, 상기 장착 프레임(10)이 상기 가압 플레이트(61)의 길이 방향을 따라 이동 가능하도록 장착하고, 상기 그립퍼 가이드(43)에 삽입 배치되는 그립퍼 가이드 레일(89)을 가압 플레이트(61)의 길이 방향을 따라 수평 이동할 수 있도록 구성하기 때문에, 가압 플레이트(61)에서의 장착 프레임(10)의 장착 위치를 조정할 수 있고, 이를 통해 다양한 사이즈의 파우치형 배터리 셀(1)에 대해 충방전 및 전압 측정을 포함한 가압 활성화 공정을 수행할 수 있도록 한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)는 도 5에 도시된 바와 같이, 가압 지그(60)에 구비된다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)는 가압 지그(60)의 가압 플레이트(61)의 양측에 끼워져서 장착된다.
본 발명에 적용되는 가압 지그(60)는 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)를 구비한다. 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼를 구비한 가압 지그(60)는 도 5에 도시된 바와 같이, 파우치형 배터리 셀(1)을 가압하는 가압 플레이트(61) 및 상기 가압 플레이트(61)에 장착되어 가압 플레이트(61)에 의해 가압되는 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)를 탄성적으로 클램핑하는 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)를 포함하여 구성된다.
상기 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)는 상술한 구성 및 동작이 적용된다. 즉, 가압 지그(60)를 구성하는 상기 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)는, 파우치형 배터리 셀(1)을 가압하는 가압 플레이트(61)에 장착되는 장착 프레임(10), 상기 장착 프레임(10)의 타측에 결합되어, 가압되는 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)를 지지하는 지지 플레이트(20), 상기 장착 프레임(10)의 일측에 결합되어, 가압되는 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(50)를 압지하여 파우치형 배터리 셀(1)이 충방전되도록 하는 전극 단자 조립체(30)를 포함하여 구성되되, 상기 파우치형 배터리 셀(1)이 인접하는 한 쌍의 가압 플레이트(61)에 의해 가압된 상태에서, 상기 파우치형 배터리 셀(1)의 전극 리드(5)는 가압 플레이트(61)에 장착되는 장착 프레임(10)의 일측에 결합되는 전극 단자 조립체(30)와 상기 가압 플레이트(61)에 인접하여 대향 배치되는 가압 플레이트(61)에 장착되는 장착 프레임(10)의 타측에 결합되는 지지 플레이트(20) 사이에서 탄성적으로 압지되고, 상기 전극 단자 조립체(30)는 절연 재질로 형성되는 전극 단자 베이스(31)와, 상기 전극 단자 베이스(31) 상에 순차적으로 겹쳐진 형태로 장착되되, 상호 전기적으로 분리된 상태로 적층 장착되는 전압 전극 단자(33) 및 전류 전극 단자(35)를 포함하여 구성된다.
이와 같은, 상기 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼(50)의 구성 및 동작 이외의 구체적인 구성 및 동작에 대한 설명은 상술한 구성 및 동작을 따르기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
상기 본 발명의 실시예에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼를 구비한 가압 지그(60)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 가압 플레이트(61)를 구비하고, 상기 가압 플레이트(61)의 양측에 각각 상술한 전극 리드 그립퍼(50)를 구비한다.
상기 가압 플레이트(61)는 가압 활성화 공정을 수행받는 파우치형 배터리 셀(1)을 가압하는 동작을 수행하고, 또한 파우치형 배터리 셀(1)이 일정한 온도에서 가압 활성화 공정을 수행받을 수 있도록 한다. 이를 위하여, 상기 가압 플레이트(61)의 양측면 중, 일측면에는 히팅 패드(62)가 부착 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 가압 지그(60)는 상기 가압 플레이트(61)의 양측에 일체 또는 장탈착 가능하게 결합되는 지그 가이드(63)를 구비한다. 상기 지그 가이드(63)는 상술한 바와 같이, 상기 가압 플레이트(61)가 가압되어 슬라이딩되는 과정에서 상기 지그 가이드 레일(87)에 의해 가이드되어 안정적으로 이동될 수 있도록 한다. 상기 지그 가이드(63)에는 상기 지그 가이드 레일(87)이 관통 배치될 수 있도록 지그 가이드 홀(64)이 형성된다.
한편, 상기 가압 플레이트(61)의 상부에는 셀 진입 가이드(65)가 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 가압 활성화 장비(100)를 통해 가압 활성화 공정을 수행받을 상기 파우치형 배터리 셀(1)은 픽앤플레이스에 의하여 상기 가압 플레이트(61)의 상측으로부터 인입된다. 이 과정에서, 상기 셀 진입 가이드(65)는 상기 파우치형 배터리 셀(1)이 상기 가압 플레이트(61)들 사이로 안정적으로 진입하여 장착될 수 있도록 가이드할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼는 전압 전극 단자와 별도로 전류 전극 단자가 전극 단자 베이스 상에 적층 장착되도록 구성하기 때문에, 파우치형 배터리 셀의 전극 리드와의 접촉 신뢰성을 향상시키고 접촉 면적을 증가시킬 수 있으며, 이로 인하여 접촉 저항을 줄일 수 있고 충방전시 발생되는 열의 양을 줄일 수 있으며, 결과적으로 충방전 효율을 더욱더 향상시킬 수 있도록 하는 산업상 이용가능성을 가진다.

Claims (4)

  1. 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼에 있어서,
    파우치형 배터리 셀을 가압하는 가압 플레이트에 장착되는 장착 프레임;
    상기 장착 프레임의 타측에 결합되어, 가압되는 파우치형 배터리 셀의 전극 리드를 지지하는 지지 플레이트;
    상기 장착 프레임의 일측에 결합되어, 가압되는 파우치형 배터리 셀의 전극 리드를 압지하여 파우치형 배터리 셀이 충방전되도록 하는 전극 단자 조립체를 포함하여 구성되되,
    상기 파우치형 배터리 셀이 인접하는 한 쌍의 가압 플레이트에 의해 가압된 상태에서, 상기 파우치형 배터리 셀의 전극 리드는 가압 플레이트에 장착되는 장착 프레임의 일측에 결합되는 전극 단자 조립체와 상기 가압 플레이트에 인접하여 대향 배치되는 가압 플레이트에 장착되는 장착 프레임의 타측에 결합되는 지지 플레이트 사이에서 탄성적으로 압지되고,
    상기 전극 단자 조립체는 절연 재질로 형성되는 전극 단자 베이스와, 상기 전극 단자 베이스 상에 순차적으로 겹쳐진 형태로 장착되되, 상호 전기적으로 분리된 상태로 적층 장착되는 전압 전극 단자 및 전류 전극 단자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 단자 베이스 상에는 상기 전압 전극 단자, 절연 플레이트 및 상기 전류 전극 단자가 순차적으로 적층 장착되되, 상기 전압 전극 단자는 일측단에서 전방으로 절곡되어 돌출 형성되는 돌출 텐션부를 구비하며, 상기 돌출 텐션부는 상기 전류 전극 단자보다 전방으로 더 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 장착 프레임의 상측 및 하측에는 각각 가압 활성화 장치에 설치되는 그립퍼 가이드 레일에 의해 슬라이딩 가이드될 수 있도록 하는 그립퍼 가이드가 구비되는 것을 특징으로 하는 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 장착 프레임은 상기 가압 플레이트의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 장착되되, 상기 그립퍼 가이드 레일이 구동됨에 따라 상기 가압 플레이트에 장착되는 위치가 조정되는 것을 특징으로 하는 가압 활성화 장치용 전극 리드 그립퍼.
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