KR100868684B1 - 전지용 전해액 주입 장치 및 이를 이용한 전해액 주입 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전지용 전해액 주입 장치 및 이를 이용한 전해액 주입 방법에 관한 것으로 전지 케이스(1)의 상부로 전해액이 주입되는 동안 전해액을 저장할 수 있는 저장 케이스부재(50)를 결합하여 저장 케이스부재(50)에 임시적으로 전해액을 저장한 후 이송하면서 전지 케이스(1)로 전해액을 주입하는 것으로, 전지 케이스(1) 내부로 전해액을 주입하는 단계를 다단계화하여 전해액 주입 작업의 순환 속도를 증대시키고, 전해액 주입 작업 시 소요되는 시간을 줄일 수 있는 효과가 있는 것이다.

또한 한 번의 진공 작업으로 대량의 전지 케이스(1) 내부를 진공으로 형성한 후 한번에 전해액을 주입하는 것으로 대량의 전지 케이스(1)의 전해액 주입 작업을 가능하게 하여 전지의 생산성을 증대시키며, 주입 장치의 설비비를 절감하고 불량율을 감소시키는 효과가 있는 것이다.

Description

전지용 전해액 주입 장치 및 이를 이용한 전해액 주입 방법{Pouring Apparatus for Electrolyte of Battery and Pouring g Method Thereof}

본 발명은 전지용 전해액 주입 장치에 관한 것으로 더 상세하게는 전지 케이스 내부를 진공 상태로 유지한 후 전해액을 주입하되, 주입과정을 다단계로 구분하여 전해액 주입 시 소요되는 시간을 줄이고, 대량의 전지 케이스 전해액 주입 작업을 한 번에 가능하도록 발명된 것이다.

일반적으로 전지는 분리막(separator) 에 의해 서로 분리되는 양극(cathode or positive electrode)과 음극(anode or negative electrode) 및 상기 두 전극 사이에 이온 전달을 가능하게 하는 전해질을 포함하여 전기 에너지를 공급할 수 있는 것이다.

상기 전지는 한번 사용 후 버려지는 1차 전지(일반 전지)와, 충전을 통해 재사용이 가능한 2차 전지로 구분되며, 근래에는 휴대폰, 노트북, PDA 등과 같은 휴대용 전자기기들의 보급으로 2차 전지의 수요량이 급증하고 있으며, 이에 따라 2차 전지의 성능이 점차 개선되어 대량 생산되고 있다.

한편, 리튬 이온(Li-ion) 전지를 비롯한 통상의 전지는 전지 내에서 이온 이 동이 가능하도록 하는 전해질로 액상의 전해액을 사용하고 있다.

즉, 상기 전지는 양극판과, 음극판, 양극판과 음극판 사이를 차단하는 분리막을 전지 케이스 내부로 삽입한 후 전지 케이스 내부에 전해액을 주입한 후 전지 케이스를 밀폐시켜 제조되는 것이다.

전지 케이스 내부로 정량의 전해액을 주입하기 위한 정량 주입 장치로 특허 출원 제1995-045304호 '밧데리 전해액의 진공식 정량주입장치'가 제안된 바 있다.

상기 진공식 정량 주입 장치는 도 1에서 도시한 바와 같이 전지 케이스(1)에 전해액을 주입하는 니들(3a)의 상측 외주면에 압착되게 끼워지는 고정편(2)과, 상기 고정편(2) 측 니들(3a)을 고정하는 주입기(3)의 상측 소정부위에 일측으로 전해액을 공급하는 전해액주입포트(4a)가 구비되고 타측으로는 소정의 유로틈새를 갖는 전환포트(4b)가 동일체로 형성되는 밸브바디(4)와, 상기 밸브바디(4)의 상측 소정부위에 일측으로 제2감압포트(5a)를 갖는 캡(5)으로 이루어진다.

또한 상기 고정편(2)은 일 측으로 나팔관식의 밀폐형커버(6)와, 상기 밀폐형커버(6)의 상측을 기밀시키는 실링부재(7)와, 상기 밀폐형 커버(6) 측과 외부로 통로 연결되는 제1감압포트(2a)로 이루어진다.

전지 케이스(1)는 전지케이스용 홀더(8)에 결합되며, 상기 전지케이스용 홀더(8)의 상부에는 밀폐형 커버(6)가 결합되는 것이다.

상기 밀폐형 커버(6)의 상부에는 고정편(2)이 장착되어 있으며, 상기 고정편(2)에는 밀폐형 커버(6) 내부로 돌출되도록 하부로 돌출되는 니들(3a)을 포함한 주입기(3)가 장착되어 있는 것이다.

즉, 상기 진공식 정량 주입 장치는 상기한 바와 같이 밀폐형 커버(6)의 내부가 실링된 상태에서 제 1, 2 감압포트(2a, 5a)를 통해 주입기(3) 내 압력 및 밀폐형 커버(6)의 내부의 압력을 조절하면서, 밀폐형 커버(6) 내부의 압력을 진공화한 후 전해액주입포트(4a)를 통해 주입기(3) 내로 공급되는 전해액을 니들(3a)로 전지케이스(1) 내부로 주입시키게 되는 것이다.

그러나 상기한 종래의 진공식 정량 주입 장치는 전지케이스용 홀더와, 밸브바디가 장착된 고정편을 밀폐형 커버로 연결한 상태로 전해액 주입 작업을 시작하여 완료하므로, 하나의 전지케이스에 전해액 주입 작업을 완료하기 전에는 다음 전지케이스에 전해액 주입작업을 할 수 없어 전해액 작업 시간이 많이 소요되고, 이로 인해 전지의 생산량이 저하되는 문제점이 있었던 것이다.

종래의 진공식 정량 주입 장치는 하나의 주입기에 전해액 주입 기능 및 캔 내부의 진공을 위한 감압 기능을 함께 구비해야하므로, 주입기의 제조 비용이 비싸 대량의 전지 케이스 내에 전해액을 한번에 주입하는 장치를 설계할 경우 제조 비용이 많이 소요되며, 각 주입기로 각각 공기압 조절 수단 및 전해액 주입 수단을 연결해야하는 복잡함으로 인해 한번에 전해액 주입 작업이 가능한 전지 케이스의 수가 한정되는 문제점이 있었던 것이다.

또한 전해액 주입 작업 시 진공 상태의 전지 케이스 내부로 전해액이 주입되는 속도에 맞게 주입기에서 전해액을 배출하여야 하므로, 주입 작업 시간이 오래 소요되고, 주입 작업 중 전해액이 전지 케이스 외부로 넘치는 일이 빈번히 발생하여 불량률이 많은 문제점이 있었던 것이다.

본 발명의 목적은 전지 케이스 내부의 전해액 주입 작업을 다단계로 분리하여 전해액 주입 작업의 효율을 증대시키는 전지용 전해액 주입 장치 및 이를 이용한 전해액 주입 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 설비의 구조를 단순화하여 대량의 전지 케이스 내부로 한번에 전해액을 주입함으로써 전지의 생산성을 증대시키는 전지용 전해액 주입 장치 및 이를 이용한 전해액 주입 방법을 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 과제는 상, 하부로 분리 가능하게 결합하며, 결합하여 내부에 밀폐된 공간부를 형성하는 제 1, 2 하우징부재와;

상기 공간부 내로 연계되어 상기 공간부를 진공으로 형성하는 진공수단과; 상기 제 2 하우징부재의 상부에 장착되며, 상부로 전지 케이스가 분리 가능하게 결합하여 고정되는 케이스 지그부재와;

내부에 전해액을 저장할 수 있는 저장실이 구비되고 상, 하부에 각각 저장실로 연통되는 유입구와 배출구가 형성되어 상기 전지 케이스 상부로 결합하며, 분리 가능한 저장 케이스부재와;

상기 공간부 내에서 전해액을 상기 저장 케이스부재 내부로 주입하도록 구비되며, 내부로 전해액을 공급받아 토출구를 통해 토출하며, 상기 토출구를 개폐하는 주입 밸브부를 포함한 전해액 주입 노즐부재와;

상기 제 1, 2 하우징부재 중 어느 하나를 승, 하강 작동하여 제 1, 2 하우징부재를 분리 결합하는 하우징 승하강수단을 포함한 전지용 전해액 주입 장치를 제공하여 해결되는 것이다.

또한 본 발명의 과제는 케이스 지그부재에 전지 케이스를 결합하여 고정시키는 케이스 고정단계와;

상기 케이스 고정단계를 거친 전지 케이스의 상부로 저장 케이스부재를 결합하는 저장부재 결합단계와;

상기 저장부재 결합단계를 거친 케이스 지그부재를 제 2 하우징부재의 상부로 이송한 후 제 1, 2 하우징부재를 결합하고 공간부 내를 진공시키는 진공단계와;

전해액 주입 노즐부재로 저장 케이스부재로 전해액을 공급하여 저장시키는 전해액 주입단계와;

제 1, 2 하우징부재를 분리한 후 케이스 지그부재를 이송시키는 이송 단계와;

상기 케이스 지그부재를 가압 챔버 내로 이송시켜 가압 챔버 내에서 가압을 통해 저장 케이스부재 내의 전해액을 전지 케이스 내부로 주입시키는 가압 주입단계를 포함한 상기 전지용 전해액 주입 장치를 이용한 전해액 주입 방법으로 해결되는 것이다.

본 발명은 주입 단계를 여러 단계로 구분하여 순환시킴으로써, 전해 주입 작업의 순환속도를 증대시켜 전해액 주입 작업에 소요되는 전체 시간을 줄여 전지의 생산성을 증대시키는 효과가 있는 것이다.

또한 한 번의 진공 작업으로 대량의 전지 케이스 내부를 진공으로 형성한 후 한번에 전해액을 주입하는 것으로 대량의 전지 케이스의 전해액 주입 작업이 가능하여 전지의 생산성을 증대시킴은 물론, 전지의 제조 시 불량률을 감소시키는 효과가 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 구성도로서, 본 발명인 전지용 전해액 주입 장치를 구성하는 제 1, 2 하우징부재와, 진공수단, 케이스 지그부재, 저장 케이스부재, 전해액 주입 노즐부재와, 하우징 승하강수단을 포함한 실시 예를 나타내고 있다.

도 3은 본 발명의 케이스 지그부재를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 케이스 지그부재의 단면도로서, 본 발명에서 다수의 전지 케이스를 결합 고정하는 케이스 지그부재의 예를 나타내고 있다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실 시 예를 도시한 개략도로서, 본 발명의 개폐 플런저를 승강 또는 하강시켜 전해액의 주입을 제어하는 플레이트 승하강수단의 일 실시 예를 나타내고 있다.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 사용 상태도로서, 본 발명인 한 전지용 전해액 주입 장치를 제공하여 해결되는 것이다.

이하, 도 2에서 도시한 바와 같이 본 발명인 전지용 전해액 주입 장치의 제 1, 2 하우징부재(10, 20)는 상, 하부로 분리되며, 제 1 하우징부재(10)는 저면이 개방된 함체 형상으로 형성되며, 하우징 상부 플레이트(11)와, 하우징 상부 플레이트(11) 둘레를 감싸는 하우징 측면부(12)를 포함하여 내부에 공간부(10a)가 형성된다.

상기 제 2 하우징부재(20)는 제 1 하우징부재(10)의 하부로 결합하여 공간부(10a)의 하부면을 형성하는 하우징 하부 플레이트(21)로 형성되어 후술될 케이스 지그부재(40)를 이송시켜 상부로 장착되기 용이하도록 하는 것이 바람직하다.

또 상기 제 1 하우징부재(10)와 제 2 하우징부재(20)의 상호 결합면에는 어느 한 측 결합면에 하우징 실링부(13)를 돌출시키고, 다른 한측 결합면에 상기 하우징 실링부(13)가 결합하는 실링 결합홈(22)을 형성하여 제 1, 2 하우징부재(10, 20)의 결합을 안내함과 동시에 결합된 부분을 실링시킨다.

상기 하우징 실링부(13)는 제 1 하우징부재(10)의 하우징 측면부(12) 저면에 돌출되고, 상기 실링 결합홈(22)은 제 2 하우징부재(20)의 상부면에 하우징 측면부(12)가 결합되는 위치에 대응되게 파여져 형성되는 것을 기본으로 하며 상기 하우징 실링부(13)는 하우징 측면부(12)의 저면을 따라 돌출되어 제 1, 2 하우징부재(10, 20)의 결합 부분을 완전히 실링시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 제 1 하우징부재(10)의 하우징 측면부(12)에는 진공수단(30)이 연결되어 제 1, 2 하우징부재(10, 20)가 결합하여 형성되어 밀폐된 공간부(10a)를 진공 상태로 형성한다.

상기 진공수단(30)은 공간부(10a) 내로 연결되는 진공 파이프부재(31)와, 상기 진공 파이프부재(31)로 연결된 공간부(10a) 내의 기체를 흡입하는 진공 펌프(32)를 포함하여, 상기 진공 펌프(32)로 공간부(10a) 내의 기체, 즉, 공기를 흡입하여 공간부(10a) 내의 기압을 1/1000mmHg이하로 낮춰 진공 상태로 형성한다.

상기 진공수단(30)은 이외에도 공간부(10a) 내의 기압을 낮춰 진공상태로 만들 수 있는 어떠한 것도 사용이 가능하며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔 다.

또 상기 제 2 하우징부재(20)의 상부에는 전지 케이스(1)가 분리 가능하게 결합하여 고정되는 케이스 지그부재(40)가 안착되되, 상기 케이스 지그부재(40)의 하부면은 후술될 지그 연결바(72c)로 결합되어 주입 작업을 위한 정확한 위치로 안착 고정되는 것이다.

상기 케이스 지그부재(40)는 상부면에 다수의 케이스 결합홈(41a)이 형성된 지그 플레이트(41)를 포함하여 지그 플레이트(41) 상에 형성된 케이스 결합홈(41a)으로 다수의 전지 케이스(1)를 결합하여 고정시킬 수 있도록 하며 상기 케이스 결합홈(41a)은 전지 케이스(1)의 형상 및 크기에 대응되게 형성되어 결합된 상태에서 전지 케이스(1)의 유동을 방지하고 위치를 고정하게 되는 것이다.

상기 전지 케이스(1)의 내부에는 양극판과 음극판, 분리막(separator)이 삽입되며, 통상 양극판과 음극판 사이에 분리막을 삽입하여 권취시킨 젤리롤이 삽입된 상태에서 전해액이 주입되는 것이다.

또 상기 전지 케이스(1)의 상부에는 내부에 전해액을 저장하는 저장실(51)이 형성된 저장 케이스부재(50)가 결합한다.

상기 저장 케이스부재(50)의 상, 하부에는 각각 저장실(51)로 연통되는 유입구(52)와 배출구(53)가 형성되어 저장실(51) 내로 전해액을 공급하고, 저장된 전해액을 배출하게 되는 것이다.

상기 저장 케이스부재(50)의 유입구(52)는 후술될 전해액 주입 노즐부재(60)의 토출구(61)에 연결되며, 배출구(53)는 전지 케이스(1)의 내부로 연결되는 것이 다.

상기 저장 케이스부재(50)는 상부에 전해액 주입 노즐부재(60)의 토출구(61)에 연결되는 유입구(52)가 형성된 유입 실링부(50a)가 구비되고, 하부에 배출구(53)가 형성된 배출 실링부(50b)를 구비한다.

상기 유입 실링부(22)와 배출 실링부(23)는 탄성을 가지는 통상의 실링 재질로 제조되는 것으로 본 발명에서 전해액에 반응하지 않는EPDM(ethylene propylene rubber)를 사용하여 제조되는 것을 기본으로 한다.

상기 유입 실링부(50a)는 전해액 주입 노즐부재(60)의 단부에 밀착되며, 배출 실링부(50b)는 전지 케이스(1)의 상부 내측으로 결합하여 전지 케이스(1)의 상부 내측면에 밀착되어 각각의 사이를 실링시키는 것이다.

상기 케이스 지그부재(40)는 도 3 내지 도 4에서 도시한 바와 같이 상부면에 다수의 케이스 결합홈(41a)이 형성된 지그 플레이트(41)와, 상기 저장 케이스부재(50)가 다수 장착된 케이스 고정 플레이트(42)와, 상기 케이스 결합홈(41a) 내부에 장착되어 전지 케이스(1)를 탄성적으로 지지하는 케이스 지지 스프링부(43)와, 상기 지그 플레이트(41) 상부로 돌출되어 케이스 고정 플레이트(42)로 결합하며, 케이스 고정 플레이트(42)를 지지하는 플레이트 지지 스프링(44a)을 구비한 탄성 지지부(44)와, 상기 지그 플레이트(41) 양 측에 구비되어 상기 케이스 고정 플레이트(42)의 양 측을 걸어 고정하는 플레이트 클램프(45)를 포함한다.

상기 플레이트 클램프(45)는 단부에 케이스 고정 플레이트(42)의 측면에 구 비되는 걸림부(42a)에 걸리는 걸림턱(45a)이 구비되며, 지그 플레이트(41)의 측면에 힌지 결합하되, 스프링에 의해 탄성적으로 지지되어 소정의 각도로 벌어진 후 다시 복귀되는 구조로 케이스 고정 플레이트의 걸림부(42a)를 걸어 고정하는 것이다.

전지 케이스(1)는 상기 지그 플레이트(41)의 케이스 결합홈(41a) 내로 결합하여 케이스 지지 스프링부(43)에 의해 탄성적으로 지지되므로 상부로 결합하는 저장 케이스부재(50)에 밀착되어 결합되는 것이다.

또 상기 저장 케이스부재(50)는 케이스 고정 플레이트(42)를 탄성적으로 지지하는 플레이트 지지 스프링(44a)에 의해 전지 케이스(1)와 더욱 밀착되게 결합하여 실링되는 것이다.

또한, 상기 케이스 지지 스프링부(43) 및 플레이트 지지 스프링(44a)은 전해액 주입 작업 중 발생하는 충격을 흡수하여 전지 케이스(50)와 저장 케이스부재(50)의 유동을 방지하고, 결합부분의 실링 상태를 견고히 유지하는 것이다.

상기 전지 케이스(1)와 저장 케이스부재(50)는 상기한 바와 같이 완전히 실링되게 결합하여 전해 주입 작업 시 전지 케이스(1) 내부의 진공 상태를 유지시키고, 원활하고 안정적인 주입 작업이 이루어지게 되는 것이다.

한편, 상기 제 2 하우징부재(20)는 하우징 승하강수단(70)에 의해 승강 또는 하강되어 제 1 하우징부재(10)에 결합, 분리되는 것으로, 분리된 상태에서 상부로 상기 케이스 지그부재(40)가 상부로 안착되고, 상기 케이스 지그부재(40)가 안착된 후 하우징 승하강수단(70)에 의해 승강되어 제 1 하우징부재(10)로 결합하여 내부에 공간부(10a)를 밀폐시키게 되는 것이다.

상기 하우징 승하강수단(70)은 상기 제 2 하우징부재(20)를 승강 또는 하강시키는 제 1 승강부(71)와, 상기 제 2 하우징부재(20)의 상부로 안착된 케이스 지그부재(40)를 승강 또는 하강시키는 제 2 승강부(72)를 포함한다.

상기 제 1, 2 승강부(71, 72)는 피스톤이 수직으로 돌출, 삽입되어 상기 피스톤에 결합된 제 2 하우징부재(20) 또는 케이스 지그부재(40)를 승강 또는 하강하는 제 1, 2 유공압 실린더(71a, 72a)를 사용하는 것을 기본으로 한다.

상기 제 2 승강부(72)는 상기 제 2 유공압 실린더(72a)와, 상기 유공압 실린더에 의해 승하강되는 제 2 승하강 플레이트(72b)와, 상기 제 2 승하강 플레이트(72b)의 상부로 돌출되되, 제 2 하우징부재(20)를 관통하여 실링된 상태로 돌출되어 상기 케이스 지그부재(40)의 하부면으로 결합하되, 진공 실링된 상태로 결합하는 지그 연결봉(72c)을 포함한다.

상기 케이스 지그부재(40)는 제 2 하우징부재(20)의 상부면으로 안착되며, 제 2 하우징부재(20)의 상부면에 돌출된 지그 연결봉(72c)의 단부에 결합하여 제 2 유공압 실린더(72a)의 작동으로 승강 또는 하강하게 되는 것이다.

상기 제 2 유공압 실린더(72a)는 제 1 유공압 실린더(71a)에 의해 승강 또는 하강하며, 상기 제 2 하우징부재(20)에 연결되는 제 1 승하강 플레이트(71b) 상에 설치되어 제 1 유공압 실린더(71a)의 작동으로 제 2 하우징부재(20)와 함께 승강 또는 하강되며, 제 2 하우징부재(20)가 승강된 후 작동하여 케이스 지그부재(40)를 승강 또는 하강하게 되는 것이다.

한편 ,상기 제 1 하우징부재(10)의 하우징 상부 플레이트(11)에는 내부로 전해액을 공급받아 하부에 형성된 토출구(61)를 통해 토출하며, 상기 토출구(61)를 개폐하는 주입 밸브부(80)를 포함하여 공간부(10a)내에서 상기 저장 케이스부재(50)의 내부로 전해액을 주입하는 전해액 주입 노즐부재(60)가 다수 구비된다.

상기 전해액 주입 노즐부재(60)는 상기 케이스 지그부재(40)에 구비되는 케이스 결합홈(41a)의 수와 위치에 대응되게 구비되어 각 케이스 결합홈(41a)에 결합된 전지 케이스(1)의 내부로 전해액을 주입하는 것이다.

상기 전해액 주입 노즐부재(60)는 각각 내부로 전해액을 공급하는 전해액 공급 튜브(미도시)가 연결되며, 상기 전해액 공급튜브에는 전해액의 공급을 제어하는 공급제어밸브(미도시)가 구비되는 것이다.

상기 주입 밸브부(80)는 승하강되어 토출구(61)를 개폐하는 개폐 플런저(81)와, 다수의 개폐 플런저(81)가 장착 고정되는 플런저 고정 플레이트(82)와, 상기 플런저 고정 플레이트(82)를 승강 또는 하강 시키는 플레이트 승하강수단(83)을 포함한다.

상기 개폐 플런저(81)는 몸체 내에 전해액을 전해액 주입 노즐부재(60)의 내부로 공급할 수 있도록 하는 전해액 유입로(81a)가 형성되어, 별도의 유입 포트 없이 상기 전해액 유입로를 통해 전해액을 전해액 주입 노즐부재(60) 내부로 공급할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 플레이트 승하강수단(83)은 상기 플런저 고정 플레이트(82)를 승강 또는 하강시킴으로써, 다수의 개폐 플런저(81)를 동시에 작동하게 하는 것이다.

상기 전해액 주입 노즐부재(60)는 각각의 개폐 플런저(81)가 동시에 승강 또는 하강되어 토출구(61)가 개폐되므로, 전지 케이스(1) 내로 주입하는 전해액의 양을 일정하게 조절함은 물론 다수의 저장 케이스부재(50) 내로 전해액을 주입하는 주입작업을 동시에 완료할 수 있어 주입 작업의 효율성을 증대시키는 것이다.

상기 플레이트 승하강수단(83)은 플런저 고정 플레이트(82)의 하부에 일정 간격을 두고 다수 설치하여 하나의 유공압 실린더에서 출력을 분산하여 플런저 고정 플레이트(82)를 수평으로 승강, 또는 하강시켜 다수의 개폐 플런저(81)를 수직으로 작동할 수도 있다.

또한 상기 플레이트 승하강수단(83)은 일 측에 경사진 경사 가이드부(91)가 구비되며, 제 1 하우징부재(10)의 상부면에 전, 후 이동 가능하게 결합하는 제 1 승하강 작동 블록(90)과;

상기 제 1 승하강 작동 블록(90)의 경사 가이드부(91)에 결합하되, 경사 가이드부(91)를 따라 이동 가능하게 결합하고 상기 플런저 고정 플레이트(82)의 하부에 장착되는 제 1 승하강 가이드 블록(100)과;

상기 제 1 승하강 작동 블록(90)에 연결되어 제 1 승하강 작동 블록(90)을 전, 후 이동시키는 블록 작동 유공압 실린더(110)를 포함한다.

상기 경사 가이드부(91)의 경사 각도는 블록 작동 유공압 실린더(110)의 작동 길이 및 전해액 주입 노즐부재(60)의 토출구(61)를 개폐하기 위한 개폐 플런저(81)의 승강 또는 하강 높이에 의해 결정되는 임의의 값으로 설계 시 다양하게 변형되어 실시될 수 있는 것이다.

상기 경사 가이드부(91)의 경사 방향은 제 1 승하강 작동 블록(90)이 전방으로 이동할 경우 상기 제 1 승하강 가이드 블록(100)이 경사 가이드부(91)를 따라 밀려 승강되고, 제 1 승하강 작동 블록(90)이 후방으로 이동할 경우 상기 제 1 승하강 가이드 블록(100)이 경사 가이드부(91)를 따라 밀려 하강되게 형성되는 것을 기본으로 한다.

상기 제 1 승하강 작동 블록(90)과 제 1 승하강 가이드 블록(100)은 서로 마주보고 접촉되는 제 1, 2 경사면(90a, 100a)을 구비하여, 서로 마주보는 경사면으로 경사 가이드부(91)의 이동을 안내받아 더욱 원활히 작동되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 경사 가이드부(91)는 제 1 승하강 작동 블록(90)의 양 측면에 경사진 레일홈을 파서 형성할 수도 있다.

또 상기 경사 가이드부(91)는 제 1 승하강 작동 블록(90)의 일측면에 제 1 경사면(90a)을 형성하고, 양 측에 레일홈이 형성되어 상기 제 1 경사면(90a)에 경사지게 장착되는 가이드 레일(91a)을 사용할 수도 있는 것이다.

상기 제 1 승하강 가이드 블록(100)은 상기 제 1 경사면(90a)에 대응되는 결합면에 제 1 경사면(90a)에 대응되는 각도로 경사진 제 2 경사면(100a)이 형성되고 상기 가이드 레일(91a)에 결합하는 레일 결합부(101)를 구비하여, 상기 가이드 레일(91a)에 이동 가능하게 결합하는 것이다.

또한 상기 플레이트 승하강수단(83)은 일 측에 경사진 경사 가이드부(121)가 구비되며, 제 1 하우징부재(10)의 상부면에 전, 후 이동 가능하게 결합하고 상기 제 1 승하강 작동 블록(90)에 연결되는 제 2 승하강 작동 블록(120)과;

상기 제 2 승하강 작동 블록(120)의 경사 가이드부(121)에 결합하되, 경사 가이드부(121)를 따라 이동 가능하게 결합하고 상기 플런저 고정 플레이트(82)의 하부에 장착되는 제 2 승하강 가이드 블록(130)을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제 2 승하강 작동 블록(120)는 이동 연결부(112)로 연결되며, 상기 이동 연결부(112)는 양 단이 각각 제 2 승하강 작동 블록(120)와 제 1 승하강 작동 블럭(90)에 각각 고정되는 것이다.

상기 제 2 승하강 작동 블록(120)의 경사 가이드부(121)는 제 1 승하강 작동 블록(90)의 경사 가이드부(91)와 동일한 경사 각도를 가지도록 대응되게 구성되어 제 2 승하강 가이드 블록(130)을 제 1 승하강 가이드 블록(100)과 동일하게 작동시키는 것이다.

상기 제 1 승하강 작동 블록(90)과 제 1 승하강 가이드 블록(100)은 도 5b에서 도시한 바와 같이 플런저 고정 플레이트(82)의 양 측에 구비되고, 양 측의 제 1 승하강 작동 블록(90)은 블록 작동 유공압 실린더(110)로 작동되는 연결로드(111)로 연결되는 것이 바람직하다.

또한 상기 제 2 승하강 작동 블록(120)과 제 2 승하강 가이드 블록(130)은 플런저 고정 플레이트(82)의 양 측에 구비되어 각각 제 1 승하강 작동 블록(90)과 연결되어 작동되는 것이다.

상기 양 측의 제 1 승하강 작동 블록(90)은 연결로드(111)로 연결되어 하나의 블록 작동 유공압 실린더(110)의 작동으로 전, 후로 이동하여 플런저 고정 플레이트(82)의 양 측을 동일하게 지지하면서 플런저 고정 플레이트(82)를 안정적으로 승강 또는 하강시키는 것이다.

상기 제 1 승하강 작동 블록(90)은 도 5c에서 도시한 바와 같이 블록 작동 유공압 실린더(110)에 의해 전방으로 이동하며, 이 때 제 1 승하강 가이드 블록(100)은 제 1 승하강 작동 블록(90)의 경사 가이드부(91)를 타고 밀려 위로 이동하면서 플런저 고정 플레이트(82)를 수직으로 승강시키는 것이다.

또 상기 제 2 승하강 작동 블록(120)은 상기 제 1 승하강 작동 블록(90)과 연결되어 함께 전방으로 이동하며, 이 때 제 2 승하강 가이드 블록(130)은 제 2 승하강 작동 블록(120)의 경사 가이드부(121)를 타고 밀려 위로 이동하면서 플런저 고정 플레이트(82)를 수직으로 정확히 승강하도록 보조하는 것이다.

그리고 개폐 플런저(81)는 플런저 고정 플레이트(82)와 함께 승강하여 전해액 주입 노즐부재(60)의 토출구(61)를 열게 되는 것이다.

상기 제 1 승하강 작동 블록(90)은 블록 작동 유공압 실린더(110)에 의해 후방으로 이동하며, 이 때 제 1 승하강 가이드 블록(100)이 경사 가이드부(91)를 타고 밀려 아래로 이동하면서 플런저 고정 플레이트(82)를 수직으로 하강시키는 것이다.

또 상기 제 2 승하강 작동 블록(120)은 상기 제 1 승하강 작동 블록(90)과 연결되어 함께 후방으로 이동하며, 이 때 제 2 승하강 가이드 블록(130)은 제 2 승 하강 작동 블록(120)의 경사 가이드부(121)를 타고 밀려 아래로 이동하면서 플런저 고정 플레이트(82)를 수직으로 정확히 하강하도록 보조하는 것이다.

그리고 개폐 플런저(81)는 플런저 고정 플레이트(82)와 함께 하강하여 전해액 주입 노즐부재(60)의 토출구(61)를 닫게 되는 것이다.

상기 플레이트 승하강수단(83)은 제 1, 2 승하강 작동 블록(90, 120)의 작동으로 플런저 고정 플레이트(82)를 수직으로 정확히 승강 또는 하강함으로써, 개폐 플런저(81)를 원활히 승하강시키고 오작동을 방지함은 물론 전해액 주입 노즐부재(60)의 토출구(61)를 개폐하는 개폐 작동이 반복되는 중 개폐 플런저(81)와 전해액 주입 노즐부재(60) 사이의 실링부분 및 개폐 플런저(81)의 손상을 방지하는 것이다.

한편, 상기 제 1 하우징부재(10)의 상부면, 즉, 하우징 상부 플레이트(11)의 상부면과, 플런저 고정 플레이트(82)의 사이에는 상기 플레이트 승하강수단(83)의 작동을 안내하는 플레이트 가이드부(84)를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 플레이트 가이드부(84)는 제 1 하우징부재(10)의 상부면과, 플런저 고정 플레이트(82)의 하부면 중 어느 한 측에 고정되는 승하강 가이드 레일(84a)과, 다른 한 측에 고정되며, 상기 승하강 가이드 레일(84a)에 이동 가능하게 결합하는 가이드 블록(84b)을 포함한다.

상기 승하강 가이드 레일(84a)은 제 1 하우징부재(10)의 상부면 양 측에 각각 수직으로 장착 고정되는 승하강 가이드 브라켓트(84c)에 장착되는 것을 기본으로 하며, 상기 가이드 블록(84b)은 플런저 고정 플레이트(82)의 하부면에 수직으로 장착 고정되어 상기 승하강 가이드 레일(84a)을 따라 수직으로 이동 가능하게 결합하는 것이다.

상기 플런저 고정 플레이트(82)는 플레이트 승하강수단(83)을 통해 승강 또는 하강될 경우 상기 가이드 블록(84b)이 승하강 가이드 레일(84a)에 결합한 상태로 이동하면서 상,하 구동을 보다 정밀하고 정확하게 안내함으로써 개폐 플런저(81)를 더욱 원활하게 승하강시키고 오작동을 방지함은 물론 토출구(61)를 개폐하는 개폐 작동이 반복되는 중 개폐 플런저(81)와 전해액 주입 노즐부재(60) 사이의 실링부분 및 개폐 플런저(81)의 손상을 최대한 방지하는 것이다.

상기한 본 발명인 전지용 전해액 주입 장치를 사용하여 전지 케이스(1) 내로 전해액을 주입하는 방법은 다음과 같다.

전지 케이스(1)는 양극판과 음극판, 분리막을 포함한 내용물(예;젤리롤)을 삽입하는 과정을 거친 후 별도의 클램프 이송 장치로 이송되어 지그 플레이트(41)의 케이스 결합홈(41a) 내에 결합되는 케이스 고정단계를 거친다.

상기 케이스 고정 단계 후에는 상기 지그 플레이트(41)의 상부로 저장 케이스부재(50)를 결합하는 저장부재 결합단계를 거친다.

상기 저장부재 결합단계는 다수의 케이스 저장부재가 장착된 케이스 고정 플레이트(42)를 지그 플레이트(41) 상부로 위치시켜 탄성 지지부(44)에 결합시켜 가압하면서 플레이트 클램프(45)로 케이스 고정 플레이트(42)를 걸어 고정시킴으로써 완료되는 것이다.

이 때 저장 케이스부재(50)의 하부는 전지 케이스(1) 상부 내로 결합하되, 배출실링부가 전지 케이스(1) 내측면에 밀착되어 실링되면서 결합하는 것이다.

그리고 상기 전지 케이스(1)는 케이스 지지스프링에 의해 탄성적으로 지지되어 미세한 높이 차이에도 각 저장 케이스부재(50)에 밀착되어 결합하게 되는 것이다.

또 상기 케이스 고정 플레이트(42)는 탄성 지지부(44)로 결합하여 플레이트 지지 스프링(44a)에 의해 탄성적으로 지지되므로 저장 케이스부재(50)를 전지 케이스(1)에 완전히 밀착시켜 결합하도록 하며 작업 중 발생하는 충격에 의한 유동 및 이탈을 방지하는 것이다.

저장 케이스부재(50)의 결합을 완료한 케이스 지그부재(40)는 제 2 하우징부재(20)의 상부로 이송한 후 제 1, 2 하우징부재(10, 20)를 결합하고 공간부(10a) 내를 진공시키는 진공단계를 거친다.

상기 케이스 지그부재(40)는 제 2 하우징부재(20)의 상부로 이송되어 안착되면서 지그 연결봉(72c)의 단부에 결합한다.

상기 제 2 하우징부재(20)는 도 6a에서 도시한 바와 같이 하우징 승하강수단(70)의 제 1 승강부(71) 즉, 제 1 유공압 실린더(71a)에 의해 승강되어 제 1 하우징부재(10)의 하우징 측면부(12) 저면에 결합하면서 밀폐된 공간부(10a)를 형성한다.

그리고 상기 공간부(10a)에 연결된 진공 파이프부재(31)의 관로를 열고 진공 펌프(32)를 작동시켜 공간부(10a) 내의 공기를 제거하여 진공상태로 만드는 것이다.

이와 동시에 개폐 플런저(81)의 전해액 유입로(81a)를 통해 전해액 주입 노즐부재(60)의 내부로 전해액이 공급되어 채워지는 것이다.

상기 공간부(10a)가 진공 상태가 되면서, 공간부(10a) 내의 각 전지 케이스(1) 내부 및 저장 케이스부재(50)의 내부도 진공 상태가 되는 것이다.

상기한 바와 같이 공간부(10a)가 진공 상태가 되면 도 6b 내지 도 6c에서 도시한 바와 같이 제 2 승강부(72) 즉, 제 2 유공압 실린더(72a)로 케이스 지그부재(40)를 승강시켜 저장 케이스부재(50)의 유입구(52)를 제 1 하우징부재(10)의 하우징 상부 플레이트(11)에 장착된 전해액 주입 노즐부재(60)의 단부에 말착시킨다.

상기 저장 케이스부재(50)의 유입 실링부(50a)는 전해액 주입 노즐부재(60)의 단부에 밀착되어 실링되며, 유입구(52)는 전해액 주입 노즐부재(60)의 토출구(61)에 연결되는 것이다.

상기 진공 단계 후에는 전해액 주입 노즐부재(60) 내로 공급된 전해액을 저장 케이스부재(50) 내로 주입하는 전해액 주입단계가 이루어진다.

상기 전해액 주입 노즐부재(60)의 토출구(61)는 개폐 플런저(81)가 승강하여 열리는 것으로, 상기 개폐 플런저(81)는 플레이트 승하강수단(83)에 의해 플런저 고정 플레이트(82)가 승강되면서 승강되는 것으로 도 6d에서 도시한 바와 같이 다수의 개폐 플런저(81)가 동시에 승강되면서 하우징 상부 플레이트(11)에 장착된 다수의 전해액 주입 노즐부재(60)의 토출구(61)를 동시에 열게 되는 것이다.

전해액은 토출구(61)가 열리면서 압력 차이로 인해 진공 상태의 저장 케이스 부재(50)와, 전지 케이스(1) 내로 자연스럽게 주입되는 것이다.

상기 전해액 주입 노즐부재(60)는 각 전지 케이스(1) 내로 주입되는 일정량의 전해액을 공급받아 배출하는 것으로, 배출된 전해액은 진공 상태의 전지 케이스(1) 내부로 일부 자연스럽게 주입되고 나머지는 저장 케이스부재(50)의 저장실(51)에 저장되어 진공 상태의 전지 케이스(1) 내부로 서서히 주입되는 것이다.

그리고 상기 전해액 주입 노즐부재(60)의 내에 공급된 전해액이 모두 배출된 후에는 개폐 플런저(81)를 하강시켜 토출구(61)를 다시 막고 내부로 전해액을 다시 공급하게 되는 것이다.

상기 개폐 플런저(81)는 플레이트 승하강수단(83)에 의해 플런저 고정 플레이트(82)가 하강되면서 하강되는 것으로 다수의 개폐 플런저(81)가 동시에 하강되면서 하우징 상부 플레이트(11)에 장착된 다수의 전해액 주입 노즐부재(60)의 토출구(61)를 동시에 닫게 되는 것이다.

상기 전해액 주입 단계 후에는 제 1, 2 하우징부재(10, 20)를 분리한 후 케이스 지그부재(40)를 이송시키는 이송 단계가 이루어지며, 상기 이송 단계 중에 저장 케이스부재(50) 내의 전해액은 진공 상태의 전지 케이스(1) 내부로 자연스럽게 주입 단계가 이루어진다.

상기 이송 단계에서 일단 케이스 지그부재(40)는 상기 제 2 승강부(72) 즉, 제 2 유공압 실린더(72a)의 작동으로 하강되어 제 2 하우징부재(20)의 상부로 원위치되는 것이다.

그리고 상기 제 2 하우징부재(20)는 제 1 승강부(71), 즉, 제 1 유공압 실린 더(71a)로 하강되어 제 1 하우징부재(10)와 분리되며 이송대에 일치되도록 원위치되는 것이다.

상기 케이스 지그부재(40)는 제 2 하우징부재(20)에서 별도의 이송 장치로 이송되는 것이다.

상기 전지 케이스(1)는 상부에 결합된 저장 케이스부재(50) 내에 채워진 전해액으로 인해 내부의 진공상태가 유지되며, 진공 상태의 내부 압력 차이로 인해 전해액이 서서히 내부로 주입되게 되는 것이다.

상기 케이스 지그부재(40)는 도시하지는 않았지만 내부에 가압실이 구비된 가압 챔버 내부로 이송된 후 가압 챔버 내의 압력을 증대시켜 저장 케이스부재(50)의 전해액을 전지 케이스(1) 내부로 완전히 주입시키게 되는 가압 주입 단계를 거쳐 완료되는 것이 바람직하다.

상기 가압 챔버는 도시하지는 않았으나, 내부에 상기 케이스 지그부재(40)를 보관할 수 있는 가압실과, 가압실 내부의 압력을 증가시키는 가압수단을 포함하는 것이다.

상기 가압 주입 단계를 거치지 않고 이송 중 진공 상태로 유지되는 전지 케이스(1)의 내부 진공 상태를 이용하여 주입할 수도 있으나 상기 가압 주입단계로 케이스 지그부재(40)에 고정된 다수의 전지 케이스(1) 내로 전해액을 주입함으로써 전해액 주입작업의 완료 시간을 단축시키고, 전해 주입 작업의 순환속도를 증대시켜 전지의 생산량을 증대시킬 수 있는 것이다.

상기 전해액 주입 장치는 전지를 생산하는 생산 라인의 설비로써, 생산 라인 에서 상기 전해액 주입 방법을 반복하면서 전지를 대량 생산하게 되는 것이다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

도 1은 종래의 전해액 주입 장치를 도시한 단면도

도 2는 본 발명의 구성도

도 3은 본 발명의 케이스 지그부재를 도시한 사시도

도 4는 도 3의 케이스 지그부재의 단면도

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실 시 예를 도시한 개략도

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 사용 상태도

*도면 중 주요 부호에 대한 설명*

1 : 전지 케이스 10 : 제 1 하우징부재

11 : 하우징 상부 플레이트 12 : 하우징 측면부

13 : 하우징 실링부 20 : 제 2 하우징부재

30 : 진공수단 40 : 케이스 지그부재

41 : 지그 플레이트 42 : 케이스 고정 플레이트

43 : 케이스 지지 스프링부 44 : 탄성 지지부

45 : 플레이트 클램프 50 : 저장 케이스부재

51 : 저장실 52 : 유입구

53 : 배출구 60 : 전해액 주입 노즐부재

61 : 토출구 70 : 하우징 승하강수단

71 : 제 1 승강부 72 : 제 2 승강부

80 : 주입 밸브부 81 : 개폐 플런저

82 : 플런저 고정 플레이트 83 : 플레이트 승하강수단

90 : 제 1 승하강 작동 블록 100 : 제 1 승하강 가이드 블록

110 : 블록 작동 유공압 실린더 111 : 연결로드

120 : 제 2 승하강 작동 블록 130 : 제 2 승하강 가이드 블록

Claims (8)

1. 상, 하부로 분리 가능하게 결합하며, 결합하여 내부에 밀폐된 공간부를 형성하는 제 1, 2 하우징부재와;

   상기 공간부 내로 연계되어 상기 공간부를 진공으로 형성하는 진공수단과;

   상기 제 2 하우징부재의 상부에 장착되며, 상부로 전지 케이스가 분리 가능하게 결합하여 고정되는 케이스 지그부재와;

   내부에 전해액을 저장할 수 있는 저장실이 구비되고 상, 하부에 각각 저장실로 연통되는 유입구와 배출구가 형성되어 상기 전지 케이스 상부로 결합하며, 분리 가능한 저장 케이스부재와;

   상기 공간부 내에서 전해액을 상기 저장 케이스부재 내부로 주입하도록 구비되며, 내부로 전해액을 공급받아 토출구를 통해 토출하며, 상기 토출구를 개폐하는 주입 밸브부를 포함한 전해액 주입 노즐부재와;

   상기 제 1, 2 하우징부재 중 어느 하나를 승, 하강 작동하여 제 1, 2 하우징부재를 분리 결합하는 하우징 승하강수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지용 전해액 주입 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 저장 케이스부재는 상부에 전해액 주입 노즐부재의 토출구에 연결되는 유입구가 형성된 유입 실링부가 구비되고, 하부에 배출구가 형성된 배출 실링부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전지용 전해액 주입 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 케이스 지그부재는 상부면에 다수의 케이스 결합홈이 형성된 지그 플레이트와;

   상기 저장 케이스부재가 다수 장착된 케이스 고정 플레이트와;

   상기 케이스 결합홈 내부에 장착되어 전지 케이스를 탄성적으로 지지하는 케이스 지지 스프링부와;

   상기 지그 플레이트 상부로 돌출되어 케이스 고정 플레이트로 결합하며, 케이스 고정 플레이트를 지지하는 플레이트 지지 스프링을 구비한 탄성 지지부와;

   상기 지그 플레이트 양 측에 구비되어 상기 케이스 고정 플레이트의 양 측을 걸어 고정하는 플레이트 클램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지용 전해액 주입 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 하우징 승하강수단은 상기 제 2 하우징부재를 승강 또는 하강시키는 제 1 승강부와, 상기 제 2 하우징부재의 상부로 안착된 케이스 지그부재를 승강 또는 하강시키는 제 2 승강부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지용 전해액 주입 장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 주입 밸브부는 승하강되어 토출구를 개폐하는 개폐 플런저와;

   다수의 개폐 플런저가 장착 고정되는 플런저 고정 플레이트와;

   상기 플런저 고정 플레이트를 승하강 시키는 플레이트 승하강수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지용 전해액 주입 장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 플레이트 승하강수단은 일 측에 경사진 경사 가이드부가 구비되며, 제 1 하우징부재의 상부면에 전, 후 이동 가능하게 결합하는 제 1 승하강 작동 블록과;

   상기 제 1 승하강 작동 블록의 경사 가이드부에 결합하되, 경사 가이드부를 따라 이동 가능하게 결합하고 상기 플런저 고정 플레이트의 하부에 장착되는 제 1 승하강 가이드 블록과;

   상기 제 1 승하강 작동 블록에 연결되어 제 1 승하강 작동 블록을 전, 후 이동시키는 블록 작동 유공압 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지용 전해액 주입 장치.
7. 청구항 5에 있어서,

   상기 제 1 하우징부재의 상부면과, 플런저 고정 플레이트의 사이에는 상기 플레이트 승하강수단의 작동을 안내하는 플레이트 가이드부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전해액 주입 장치.
8. 케이스 지그부재에 전지 케이스를 결합하여 고정시키는 케이스 고정단계와;

   상기 케이스 고정단계를 거친 전지 케이스의 상부로 저장 케이스부재를 결합하는 저장부재 결합단계와;

   상기 저장부재 결합단계를 거친 케이스 지그부재를 제 2 하우징부재의 상부로 이송한 후 제 1, 2 하우징부재를 결합하고 공간부 내를 진공시키는 진공단계와;

   전해액 주입 노즐부재로 저장 케이스부재로 전해액을 공급하여 저장시키는 전해액 주입단계와;

   제 1, 2 하우징부재를 분리한 후 케이스 지그부재를 이송시키는 이송 단계와;

   상기 케이스 지그부재를 가압 챔버 내로 이송시켜 가압 챔버 내에서 가압을 통해 저장 케이스부재 내의 전해액을 전지 케이스 내부로 주입시키는 가압 주입단계를 포함한 청구항 1 기재의 전지용 전해액 주입 장치를 이용한 전해액 주입 방법.

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