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KR-20260061877-A - BATTERY CELL STORAGE DEVICE AND BATTERY CELL ACTIVATION METHOD USING THE SAME

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Abstract

본 발명은, 내부에 전지셀이 수용되고 밀폐가 가능한 본체; 상기 본체 내에서 상기 전지셀의 전극 리드와 전기적으로 연결되는 충방전 단자를 포함하는 충방전 유닛; 및 진공 유닛; 을 포함하고, 상기 진공 유닛은 상기 본체 내부의 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전지셀 보관 장치 및 이를 이용한 전지셀 활성화 방법을 제공한다.

Inventors

  • 유성훈

Assignees

  • 주식회사 엘지에너지솔루션

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (16)

  1. 내부에 전지셀이 수용되고 밀폐가 가능한 본체; 상기 본체 내에서 상기 전지셀의 전극 리드와 전기적으로 연결되는 충방전 단자를 포함하는 충방전 유닛; 및 진공 유닛; 을 포함하고, 상기 진공 유닛은 상기 본체 내부의 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전지셀 보관 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전지셀은 일측에 개구부가 형성된 상태로 상기 본체 내에 수용되는 전지셀 보관 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 진공 유닛은 상기 본체 내부와 연통되어 상기 본체 내부의 공기를 흡입하여 감압하거나, 또는 상기 본체 내부에 공기를 주입하여 가압하는 전지셀 보관 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 본체는 적어도 하나의 압력 조절구를 포함하고, 상기 진공 유닛은 상기 압력 조절구와 연결되는 전지셀 보관 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 진공 유닛은, 압력 펌프; 상기 압력 조절구에 설치되고, 하부에 상기 본체 내부를 향해 개구된 유체 배출구를 포함하는 이중 밸브 유닛; 상기 압력 펌프와 상기 이중 밸브 유닛을 연결하는 공기 이동 관; 및 상기 유체 배출구에 연결되는 유체 배출관; 을 포함하고, 상기 이중 밸브 유닛은 상기 공기 이동 관과 상기 유체 배출구가 연통되도록 형성된 유체 유동로를 포함하는 전지셀 보관 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 이중 밸브 유닛은 일측에 상기 유체 유동로와 연통되고 개폐가 가능하도록 형성된 전해액 주입구를 더 포함하고, 상기 전해액 주입구로 공급된 전해액은 상기 유체 배출관을 통해 상기 본체 내의 전지셀로 전달되는 전지셀 보관 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 유체 배출관의 단부는 상기 전지셀의 개방부를 향하는 전지셀 보관 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 본체는 복수의 압력 조절구를 포함하고, 상기 진공 유닛은 상기 압력 조절구 개수에 대응하는 복수의 이중 밸브 유닛들을 포함하는 전지셀 보관 장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 유체 배출관은, 상기 유체 배출구와 직접적으로 연결된 메인관; 및 상기 메인관으로부터 분기된 복수의 서브관; 으로 구성되고, 상기 각 서브관을 통해 이동하는 유체들은 동일한 유체압을 갖는 전지셀 보관 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 각 서브관의 단부는 각기 다른 전지셀의 개구부를 향하는 전지셀 보관 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 본체는 내부의 공기 압력을 조절하고, 가스를 배출시키기 위해 개폐가 가능하도록 형성된 가스 배출구를 더 포함하는 전지셀 보관 장치.
  12. 제2항에 있어서, 상기 본체는 상기 전지셀의 개방부가 상부를 향하도록 하여 세워지도록 고정시키는 고정 부재를 더 포함하는 전지셀 보관 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 전지셀은 상부가 개방된 원통형 전지케이스를 포함하는 원통형, 및 일측이 개방된 파우치형 전지케이스를 포함하는 파우치형 중 어느 하나의 형태를 갖는 전지셀 보관 장치.
  14. 제1항의 전지셀 보관 장치 내에 전지셀을 수용하는 준비 단계; 상기 전지셀에 전해액을 공급하는 전해액 주입 단계; 및 상기 전지셀을 충방전시키며 활성화시키는 활성화 단계; 를 포함하는 전지셀 활성화 방법.
  15. 제14항에 있어서, 준비 단계 이전에 상기 본체 내부를 감압시키는 단계; 가 더 포함되는 전지셀 활성화 방법.
  16. 제14항에 있어서, 준비 단계 이후에 상기 본체 내부를 감압시키는 단계; 가 더 포함되는 전지셀 활성화 방법.

Description

전지셀 보관 장치 및 이를 이용한 전지셀 활성화 방법{BATTERY CELL STORAGE DEVICE AND BATTERY CELL ACTIVATION METHOD USING THE SAME} 본 발명은 전지셀 보관 장치 및 이를 이용한 전지셀 활성화 방법에 관한 것이다. 충방전이 가능한 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 등을 포함하여 고출력 대용량이 요구되는 디바이스의 동력원으로서 주목 받고 있다. 대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다. 이러한 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 한다. 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극 조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀 또는 풀셀들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체 등을 들 수 있다. 상기 권취형 전극 조립체가 전해액과 함께 원통형 전지 케이스에 수용된 것이 원통형 전지셀로 불려지고, 적층형 또는 스택/폴딩형 전극 조립체가 전해액과 함께 각형 전지 케이스에 수용한 것이 각형 전지셀로 불려진다. 또한, 상기 적층형 또는 스택/폴딩형 전극 조립체가 전해액과 함께 파우치형 전지 케이스에 수용된 것이 파우치형 전지셀로 불려진다. 다만, 상기 전해액이 상기 전극 조립체 내부에 온전히 함침되지 못할 경우, 불량이 될 위험이 있다. 또한, 전해액을 주입하는 과정에서 상기 전지 케이스 내부의 공기가 제대로 빠지지 않아서 전해액이 온전히 전지 케이스 내부로 주입되지 않는 문제가 발생하기도 했다. 상기와 같은 문제는 결국 공정 효율 저하와 제품 단가 상승이라는 문제를 야기한다. 또한, 이와 같은 내부의 잔류 공기는 전지 케이스가 밀봉되어 충방전 시에 내부압을 과도하게 증가시켜 폭발의 원인이 될 수도 있다. 전극 조립체와 전해액이 전지 케이스에 수용되고 밀봉된 전지셀은 그 특성을 부여하기 위해, 활성화 공정을 거친다. 상기 활성화 공정은 전지셀을 충방전 시킴으로써 진행되는데 이때, 밀봉된 전지 케이스 내부에서 활성화 가스가 발생할 수 있다. 종래에는 상기 활성화 가스를 배출시키기 위해 전지 케이스를 다시 개봉하거나, 또는 별도의 가스 제거 공정을 거쳐 다시 전지 케이스를 실링했기 때문에 매우 번거롭다는 문제가 있었다. 도 1은 본 발명의 전지셀 보관 장치의 개략도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전지셀 보관 장치에 포함된 본체의 사시도이다. 도 3은 도 2의 본체의 측면도이다. 도 4는 도 2의 본체 내부에 전지셀을 수용하는 과정을 나타낸 사시도이다. 도 5는 도 4의 전지셀에 충방전 단자를 연결하는 과정을 나타낸 사시도이다. 도 6은 본 발명의 이중 밸브 유닛의 단면도이다. 도 7은 도 6의 이중 밸브 유닛의 다른 실시형태에 대한 단면도이다. 도 8은 도 6의 이중 밸브 유닛의 작동을 나타낸 단면도이다. 도 9는 전지셀이 수용된 제1 실시형태에 따른 전지셀 보관 장치의 본체 단면도이다. 도 10은 도 3의 본체의 변형예이다. 도 11은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전지셀 보관 장치에 포함된 본체의 사시도이다. 도 12는 도 11의 본체의 측면도이다. 도 13은 전지셀이 수용된 도 12의 본체의 측면도이다. 도 14는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 전지셀 보관 장치에 포함된 본체의 측면도이다. 도 15는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 전지셀 보관 장치에 포함된 본체 및 이에 수용된 전지셀의 사시도이다. 도 16은 전지셀 활성화 과정을 나타낸 공정흐름도이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각 하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이 고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양 한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에 서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용된 용어들은 이해를 돕기 위한 것이며, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소가 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 명세서 전체에서 사용되는, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 발명의 명세서에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐만 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다. 본 발명은 전지셀 보관 장치 및 이를 이용한 전지셀 활성화 방법에 관한 것이다. 도 1 내지 도 16은 본 발명의 전지셀 보관 장치에 관한 것이고, 도 17은 본 발명의 전지셀 활성화 방법에 관한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 전지셀 보관 장치 및 전지셀 활성화 방법에 대한 구체적인 실시형태에 대해 각각 상세히 설명한다. 참고로, 이하의 설명에서 사용되는 상대적인 위치를 지정하는 전후나 상하좌우의 방향은 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서, 특별한 정의가 없는 한 도면에 도시된 방향을 기준으로 삼는다. (또한, 어떤 구성의 길이 방향은 수평 방향을 기준으로 도면에 도시된 해당 구성의 가장 긴 길이를 갖는 면에 대응되는 방향을 지칭하고, 어떤 구성의 폭 방향은 수평 방향을 기준으로 상기 길이 방향에 직교하는 방향을 지칭하는 것으로 정의 한다.) 전지셀 보관 장치(1000) 도 1은 본 발명의 전지셀 보관 장치(1000)의 개략도이다. 본 발명의 전지셀 보관 장치(1000)는 도 1에 도시된 것처럼 본체(100), 충방전 유닛(200) 및 진공 유닛(300)을 포함한다. 상기 본체(100)는 전지셀(10)이 수용되는 공간을 제공한다. 상기 충방전 유닛(200)은 상기 본체(100) 내에 수용된 전지셀(10)을 충방전 시킬 수 있도록 전원을 공급하는 역할을 한다. 상기 충방전 유닛(200)은 상기 전지셀(10)과 전기적으로 연결될 수 있는 충방전 단자(210)를 포함하고, 상기 충방전 단자(210)의 단부는 상기 본체(100) 내부를 향하도록 위치한다. 상기 진공 유닛(300)은 상기 본체(100) 내부의 압력을 제어하는 역할을 한다. 구체적으로 상기 진공 유닛(300)은 상기 본체(100) 내부와 연통되어 상기 본체(100) 내부의 공기를 흡입하여 감압하거나, 또는 상기 본체(100) 내부에 공기를 주입하여 가압한다. 상기 진공 유닛(300)은 상기 본체(100) 내부의 압력을 조절할 수 있도록 작동하는 압력 펌프(310)를 포함한다. 상기 진공 유닛(300)은 상기 압력 펌프(310)와 상기 본체(100)를 연결시키는 공기 이동 관(330)을 포함한다. 상기 압력 펌프(310)는 상기 공기 이동 관(330)을 통해 상기 본체(100) 내부와 연통될 수 있다. 상기 압력 펌프(310)의 작동에 의해 유체는 상기 공기 이동 관(330)을 통해 상기 본체(100)와 압력 펌프(310) 사이를 이동한다. 상기 압력 펌프(310)는 상기 본체(100) 내부 압력을 가압하거나, 또는 감압시킨다. 일례로, 상기 압력 펌프(310)는 상기 본체(100) 내부를 감압시켜 진공 상태를 유도할 수 있다. (제1 실시형태) 도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전지셀 보관 장치(1000)에 포함된 본체(100)의 사시도이고, 도 3은 도 2의 본체(100)의 측면도이다. 본 발명의 본체(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼 내부에 전지셀(10)이 수용될 수 있는 공간을 포함하고