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KR101685746B1 - 이차전지용 충방전기 - Google Patents

이차전지용 충방전기 Download PDF

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KR101685746B1
KR101685746B1 KR1020130125097A KR20130125097A KR101685746B1 KR 101685746 B1 KR101685746 B1 KR 101685746B1 KR 1020130125097 A KR1020130125097 A KR 1020130125097A KR 20130125097 A KR20130125097 A KR 20130125097A KR 101685746 B1 KR101685746 B1 KR 101685746B1
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charge
lead
gripper
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박태규
허준혁
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 복수 개의 이차전지가 거치된 트레이를 이용하여 복수 개의 이차전지를 동시에 충전할 수 있는 이차전지용 충방전기에 관한 것으로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지용 충방전기는: 서로 나란하게 배치된 제1 그리퍼와 제2 그리퍼로, 일측 단부에 제1 전극 리드와 제2 전극 리드가 모두 형성되어 있는 타입의 이차전지(일면 리드 이차전지)의 전극 리드들을 파지한 채로 충방전을 수행할 수 있는 충방전 유닛; 및 일측 단부에 제1 전극 리드가 형성되고 타측 단부에 제2 전극 리드가 형성되어 있는 타입의 이차전지(양면 리드 이차전지)를 거치하기 위하여, 상기 양면 리드 이차전지의 제1 전극 리드가 끼워지는 소켓과, 상기 소켓과 전기적으로 연결되는 익스텐션 터미널을 가지는 트레이 유닛;을 구비하며, 상기 익스텐션 터미널은 상기 제1 그리퍼에 대응되는 위치에 배치되고, 상기 소켓에 상기 제1 전극 리드가 끼워진 상태의 상기 양면 리드 이차전지에 구비된 제2 전극 리드는 상기 제2 그리퍼에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.

Description

이차전지용 충방전기{Charger-recharger for secondary battery}
본 발명은 이차전지용 충방전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수 개의 이차전지가 거치된 트레이를 이용하여 복수 개의 이차전지를 동시에 충전할 수 있는 이차전지용 충방전기에 관한 것이다.
일반적으로, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로 이차 전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동 전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬(이온/폴리머) 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.
상기 리튬(이온/폴리머) 이차전지의 경우, 제조 후 소정의 충방전을 실시하는 공정, 즉, 화성 공정을 거쳐야만 전지로서의 성능을 발휘할 수 있다.
충방전기는 이차전지의 생산 공정 중 조립이 완료된 최초의 이차전지가 전기에너지를 저장할 수 있도록 수 회 정도의 충전 및 방전 공정을 반복하여 이차전지의 특성을 부여하는 기능을 수행한다. 이차전지의 수요 급증에 따른 공급의 증가가 이루어지면서, 이차전지의 생산 단계에서 충방전 기능을 수행하는 충방전기도 많이 필요하게 되었으며, 통상의 충방전기는 다수 개의 셀을 동시에 충방전할 수 있는 기능을 구현할 수 있는 구조로 제작된다.
도 1은 종래기술에 따른 복수 개의 이차전지용 충방전기의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 이차전지용 충방전기는 크게 트레이(8)와 충방전 유닛(3)을 구비하고 있는데, 트레이(8)에는 수 개의 이차전지를 수용할 수 있는 수용부(7)가 형성되어 있고, 충방전 유닛(3)은 서로 나란하게 배치된 제1 그리퍼(1)와 제2 그리퍼(2)를 갖는다.
이와 같은 구조의 충방전기는 제1 전극 리드(5)와 제2 전극 리드(6)가 모두 이차전지의 일측 단부에 형성되어 있는 타입의 이차전지(이하, '일면 리드 이차전지'라 한다)를 충전하기에 적합한 구조를 갖는 것으로서, 충방전을 위해서는 먼저 트레이(8)에 형성된 복수 개의 수용부(7) 각각에 일면 리드 이차전지(4)를 거치하되, 일면 리드 이차전지(4)에서 전극 리드가 형성되어 있는 단부가 충방전 유닛(3)을 향하도록 한다. 다음으로, 일면 리드 이차전지(4)의 제1 전극 리드(5)를 제1 그리퍼(1)로 파지하고, 제2 전극 리드(6)를 제2 그리퍼(2)로 파지한 상태에서 충전을 수행한다.
한편, 일면 리드 이차전지(4) 외에도, 일측 단부에 제1 전극 리드가 형성되고 타측 단부에 제2 전극 리드가 형성되어 있는 타입의 이차전지(이하, '양면 리드 이차전지'라 한다)도 존재하는데, 상술한 종래기술에 따른 충방전기는 제1 그리퍼(1)와 제2 그리퍼(2)가 서로 나란하게 인접하여 배치되어 있기 때문에 일면 리드 이차전지(4)만 충방전할 수 있을 뿐, 양면 리드 이차전지(B, 도 4 참조)는 충방전할 수 없다.
따라서, 양면 리드 이차전지(B)를 충전하기 위해서는 상술한 것과는 다른 구조의 충방전기를 사용해만 하는 불편이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 착상된 것으로서, 제1 그리퍼와 제2 그리퍼가 서로 나란하게 배치되어 있는 구조를 갖는 충방전기를 이용하여, 양극 리드 및 음극 리드가 모두 일측 단부에 형성되어 있는 이차전지뿐만 아니라, 양극 리드 및 음극 리드가 각각 반대편 단부에 형성되어 있는 이차전지까지도 충전할 수 있는 이차전지용 충방전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지용 충방전기는: 서로 나란하게 배치된 제1 그리퍼와 제2 그리퍼로, 일측 단부에 제1 전극 리드와 제2 전극 리드가 모두 형성되어 있는 타입의 이차전지(일면 리드 이차전지)의 전극 리드들을 파지한 채로 충방전을 수행할 수 있는 충방전 유닛; 및 일측 단부에 제1 전극 리드가 형성되고 타측 단부에 제2 전극 리드가 형성되어 있는 타입의 이차전지(양면 리드 이차전지)를 거치하기 위하여, 상기 양면 리드 이차전지의 제1 전극 리드가 끼워지는 소켓과, 상기 소켓과 전기적으로 연결되는 익스텐션 터미널을 가지는 트레이 유닛;을 구비하며, 상기 익스텐션 터미널은 상기 제1 그리퍼에 대응되는 위치에 배치되고, 상기 소켓에 상기 제1 전극 리드가 끼워진 상태의 상기 양면 리드 이차전지에 구비된 제2 전극 리드는 상기 제2 그리퍼에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
또한, 상기 소켓은 상기 제1 전극 리드의 양면 중 적어도 일면을 탄성 지지할 수 있다.
또한, 상기 익스텐션 터미널의 단부는 상기 소켓에 끼워진 상태에서의 상기 양면 리드 이차전지의 제2 전극 리드의 단부와 높이가 동일할 수 있다.
또한, 상기 익스텐션 터미널은 길이 조절이 가능한 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 충방전 유닛은, 하면에 상기 제1 그리퍼와 제2 그리퍼가 형성되어 있으며 상기 트레이 유닛이 놓여지는 베이스를 향하여 하강하거나 상승할 수 있는 충방전 블록을 가질 수 있다.
또한, 상기 이차전지용 충방전기는, 상기 충방전 유닛에 상기 트레이 유닛을 공급하거나 상기 충방전 유닛으로부터 상기 트레이 유닛을 배출시키기 위하여 상기 충방전 유닛의 안팎으로 이동 가능한 아암을 갖는 크레인을 더 구비할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 그리퍼와 제2 그리퍼가 서로 나란하게 배치되어 있는 구조를 갖는 충방전기를 이용하여, 양극 리드 및 음극 리드가 모두 일측 단부에 형성되어 있는 이차전지뿐만 아니라, 양극 리드 및 음극 리드가 각각 반대편 단부에 형성되어 있는 이차전지까지도 충전할 수 있는 이차전지용 충방전기를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 복수 개의 이차전지용 충방전기의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지용 충방전기의 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 이차전지용 충방전기에 구비된 트레이 유닛의 사시도이다.
도 4는 트레이 유닛에 거치된 복수 개의 양면 리드 이차전지가 충전되는 과정을 나타낸 모식도이다.
도 5은 본 발명에 다른 이차전지용 충방전기를 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따라 자른 종단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지용 충방전기의 측면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 이차전지용 충방전기에 구비된 트레이 유닛의 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지의 충방전기(이하, '충방전기'라 한다)는, 충방전 유닛(20)과, 트레이 유닛(10)과, 크레인(30)을 구비한다.
충방전 유닛(20)은, 서로 나란하게 배치된 제1 그리퍼(23)와 제2 그리퍼(24)를 가지며, 이 그리퍼들(23, 24)로 일면 리드 이차전지(4)의 전극 리드들(5, 6)을 파지한 채로 충방전을 수행할 수 있는 구조를 갖는다.
충방전 유닛(20)은, 트레이 유닛(10)이 놓여지는 베이스(28)와, 베이스(28)의 상부에 위치하여 베이스(28)를 향하여 하강하거나 상승할 수 있는 충방전 블록(22)과, 충방전 블록(22)의 승강을 가이드 하는 승강 가이드(26)를 구비할 수 있다. 그리고, 충방전 유닛(20)의 하면에는 제1 그리퍼(23)와 제2 그리퍼(24)가 형성되어 있다.
트레이 유닛(10)은 도 2에 도시되어 있는 크레인(30)에 의하여 충방전 유닛(20)에 공급되거나, 충방전 유닛(20)으로부터 배출될 수 있다. 도 2를 참조하여 크레인(30)에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 크레인(30)은 충방전 유닛(20)의 안팎으로 이동 가능한 아암(32)을 가지며, 이 아암(32)에는 핸드(34)가 설치되어 있다. 이 핸드(34)로 트레이 유닛(10)을 파지한 상태에서 아암(32)이 도 2를 기준으로 우측으로 이동한 상태에서 핸드(34)가 트레이 유닛(10)을 파지 해제하면 트레이 유닛(10)은 베이스(28) 위에 놓여질 수 있다.
도 4는 트레이 유닛에 거치된 복수 개의 양면 리드 이차전지가 충전되는 과정을 나타낸 모식도이고, 도 5은 본 발명에 다른 이차전지용 충방전기를 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따라 자른 종단면도이며, 도 3 내지 도 5를 참조하여 트레이 유닛(10)에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
트레이 유닛(10)은 충방전 유닛(20)이 일면 리드 이차전지(4)뿐만 아니라, 양면 리드 이차 전지를 충전하는 것도 가능하게 할 수 있도록 양면 리드 이차전지(B)를 거치하는 구성요소이다.
트레이 유닛(10)은, 트레이 본체(11)와, 소켓(12)과, 소켓(12)에 전기적으로 연결되는 익스텐션 터미널(14)을 갖는다.
소켓(12)에는 양면 리드 이차전지(B)의 제1 전극 리드(L1)가 끼워지고, 소켓(12)은 트레이 본체(11)에 복수 개 형성될 수 있다. 소켓(12)에 제1 전극 리드(L1)가 끼워진 상태에서 소켓(12)과 제1 전극 리드(L1) 사이의 전기적 연결이 담보될 수 있도록, 소켓(12)은 제1 전극 리드(L1)의 양면 중 적어도 일면을 탄성 지지할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시된 것과 같이 소켓(12)은 제1 전극 리드(L1)의 양면 모두를 탄성 지지할 수 있는 구조를 가질 수도 있다.
도 5에 도시된 복수 개의 소켓들(12)은 연결다리(12A)를 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있는데, 트레이 유닛(10)이 이와 같은 구조를 채용하면 트레이 유닛(10)의 특정 부위에서 소켓(12)과 익스텐션 터미널(14)이 전기적으로 단선되는 특단의 경우가 발생하더라도, 서로 단선되지 않은 소켓(12)과 익스텐션 터미널(14)을 통하여, 결국 양면 리드 이차전지(B)는 그리퍼들(23, 24)과 전기적으로 온전하게 연결될 수 있고, 트레이 유닛(10)에 거치된 모든 양면 리드 이차전지(B)를 정상적으로 충전할 수 있다.
또한, 소켓(12)은 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이 트레이 본체(11)의 표면으로부터 오목하게 형성되어 있는 홈부(13)의 내부에 형성될 수 있으나, 이와는 달리 소켓(12)의 상단부가 트레이 본체(11)의 상면보다 높은 위치에 배치되는 구조를 채용하는 것도 가능하다.
도 4와 같이 소켓(12)에 제1 전극 리드(L1)가 끼워진 상태의 양면 리드 이차전지(B)에 구비된 제2 전극 리드(L2)는 제2 그리퍼(24)에 대응되는 위치에 배치되며, 이와 대응될 수 있도록 익스텐션 터미널(14)은 제1 그리퍼(23)에 대응되는 위치에 배치된다. 여기서, 대응되는 위치에 배치된다는 것은 충방전 블록(22)이 트레이 유닛(10)을 향하여 하강하였을 때, 제1 그리퍼(23)가 익스텐션 터미널(14)의 상단을 파지할 수 있고, 제2 그리퍼(24)가 제2 전극 리드(L2)를 파지할 수 있는 위치에 배치된다는 것을 의미하는 것으로 정의한다.
양면 리드 이차전지(B)의 제1 전극 리드(L1)를 소켓(12)에 끼워 넣으면, 제1 전극 리드(L1)는 소켓(12)을 경유하여 익스텐션 터미널(14)과 전기적으로 연결되고, 충방전 블록(22)에 형성된 제1 그리퍼(23)는 익스텐션 터미널(14)을 파지할 수 있기 때문에, 제1 전극 리드(L1)는 제1 그리퍼(23)와 전기적으로 연결된다. 또한, 양면 리드 이차전지(B)의 제2 전극 리드(L2)는 제2 그리퍼(24)와 전기적으로 연결되기 때문에 결과적으로, 제1 전극 리드(L1)는 제1 그리퍼(23)와 전기적으로 연결되고, 제2 전극 리드(L2)는 제2 그리퍼(24)와 전기적으로 연결되는 상태가 된다.
따라서, 본 발명에 구비된 트레이 유닛(10)을 활용하면, 일면 리드 이차전지(4)를 충전하는 데에 적합한 구조를 갖는 충방전 블록(22)을 갖는 충방전기라도 얼마든지 양면 리드 이차전지(B)를 충전할 수 있게 된다.
한편, 익스텐션 터미널(14)의 상단의 높이와, 소켓(12)에 끼워진 상태에서의 양면 리드 이차전지(B)의 제2 전극 리드(L2)의 단부의 높이가 동일한 경우에는, 제2 그리퍼(24)와 제2 전극 리드(L2) 사이의 거리와, 제1 그리퍼(23)와 익스텐션 터미널(14)의 상단 사이의 거리가 동일하기 때문에, 양면 리드 이차전지(B)에 구비된 두 개의 전극 리드들(L1, L2) 모두가 그리퍼들(23, 24)과 확실하게 전기적으로 접촉할 수 있는 장점이 있다.
또한, 양면 리드 이차전지(B)는 다양한 사이즈를 갖도록 제조될 수 있으며, 이 경우 양면 리드 이차전지(B)에 구비된 제1 전극 리드(L1)와 제2 전극 리드(L2) 사이의 거리는 달라질 수 있다. 이와 같은 상황에 대비할 수 있도록 익스텐션 터미널(14)은 길이(높이)를 조절할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 익스텐션 터미널(14)을 소켓(12)과 전기적으로 접촉하는 하부 구조체, 및 이와 전기적으로 접촉한 상태에서 슬라이딩 이동할 수 있는 상부 구조체를 갖는 구조로 설계한다면, 익스텐션 터미널(14)을 신축하는 것이 가능하고, 본 발명에 따른 충방전기는 단지 미리 정해진 한 사이즈의 양면 리드 이차전지(B)뿐만 아니라, 다양한 사이즈의 양면 리드 이차전지(B)를 충전하는 데에 사용될 수 있어서 매우 범용성이 높아지는 효과가 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 트레이 유닛 11 : 트레이 본체
12 : 소켓 12A : 연결다리
13 : 홈부 14 : 익스텐션 터미널
20 : 충방전 유닛 22 : 충방전 블록
23 : 제1 그리퍼 24 : 제2 그리퍼
26 : 승강 가이드 28 : 베이스
30 : 크레인 32 : 아암
34 : 핸드 B : 양면 리드 이차전지
L1 : 제1 전극 리드 L2 : 제2 전극 리드

Claims (6)

  1. 서로 나란하게 배치된 제1 그리퍼와 제2 그리퍼로, 일측 단부에 제1 전극 리드와 제2 전극 리드가 모두 형성되어 있는 타입의 이차전지(일면 리드 이차전지)의 전극 리드들을 파지한 채로 충방전을 수행할 수 있는 충방전 유닛; 및
    일측 단부에 제1 전극 리드가 형성되고 타측 단부에 제2 전극 리드가 형성되어 있는 타입의 이차전지(양면 리드 이차전지)를 거치하기 위하여, 상기 양면 리드 이차전지의 제1 전극 리드가 끼워지는 소켓과, 상기 소켓과 전기적으로 연결되는 익스텐션 터미널을 가지는 트레이 유닛;을 구비하며,
    상기 익스텐션 터미널은 상기 제1 그리퍼에 대응되는 위치에 배치되고, 상기 소켓에 상기 제1 전극 리드가 끼워진 상태의 상기 양면 리드 이차전지에 구비된 제2 전극 리드는 상기 제2 그리퍼에 대응되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 충방전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소켓은 상기 제1 전극 리드의 양면 중 적어도 일면을 탄성 지지하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 충방전기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 익스텐션 터미널의 단부는 상기 소켓에 끼워진 상태에서의 상기 양면 리드 이차전지의 제2 전극 리드의 단부와 높이가 동일한 것을 특징으로 하는 이차전지용 충방전기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 익스텐션 터미널은 길이 조절이 가능한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지용 충방전기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 유닛은,
    하면에 상기 제1 그리퍼와 제2 그리퍼가 형성되어 있으며, 상기 트레이 유닛이 놓여지는 베이스를 향하여 하강하거나 상승할 수 있는 충방전 블록을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지용 충방전기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 유닛에 상기 트레이 유닛을 공급하거나 상기 충방전 유닛으로부터 상기 트레이 유닛을 배출시키기 위하여 상기 충방전 유닛의 안팎으로 이동 가능한 아암을 갖는 크레인을 더 구비한 것을 특징으로 하는 이차전지용 충방전기.
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