包括用于支撑电池单体的气囊的间隔器的充电和放电设备的制作方法

1.该申请要求基于在2020年10月27日提交的韩国专利申请第10-2020-0139948号的优先权利益，并且该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。
2.本发明涉及一种包括用于支撑电池单体的气囊单元的间隔器的充电和放电装置。


背景技术：

3.通常，根据二次电池的形状，二次电池可以被划分成圆柱型、棱柱型、袋型等。在这里，因为袋型二次电池通过使用由多层膜构成的袋外部材料来形成，该多层膜包括金属层(箔片)以及涂覆在金属层的上表面和下表面上的合成树脂层，所以与使用金属罐的圆柱形或方形形状相比较，电池的重量能够显著地减小，这使得电池能够轻量化并且被改变为各种形式。
4.在这种袋型二次电池中，电极组件被以层叠形式放置。电极接线片和电极引线被连接到电极组件，并且电极引线从袋的外部材料突出。这种电极引线通过触点被电连接到外部装置，并且被供应来自外部装置的电力。
5.袋型二次电池(在下文中被称作“电池单体”)通过组装单体的过程以及激活电池的过程来制造，并且在电池激活步骤中，电池单体被安装在充电和放电装置上，并且充电和放电作为激活所必要的条件来执行。如上所述，为了激活电池单体而使用充电和放电装置来执行预定的充电/放电的过程被称作化成过程。
6.为了执行这种电池单体的化成过程，电池单体应该被适当地安装在充电和放电装置上。即，电池单体的电极引线需要被置放成接触充电和放电装置的导电部，使得电池单体与充电和放电装置被电连接，并且在进行充电和放电的同时应该维持该电连接状态。
7.为此目的，二次电池的充电和放电装置通常包括用于固定电池单体的多个挤压板。在每一个电池单体被插入两个挤压板之间的状态中，通过在从两侧施加压力的同时通过电池单体的引线施加电流来执行充电。
8.类似地，通过使用挤压板推压电池单体，能够抑制在充电和放电过程期间根据气体产生而引起的电池单体厚度的增加。此时，所产生的气体被收集在气囊单元中，并且然后在化成过程之后被移除。在这里，气囊单元是作为袋外部材料的一部分的、在与化成过程期间被挤压的单体本体部中的电极引线垂直的方向上延伸的部分，并且可以稍后在袋外部材料中切掉。
9.图1是示出传统二次电池充电和放电装置中的挤压板的示意图。参考图1，传统二次电池充电和放电装置10包括挤压板12，该挤压板12被以规则间隔布置，以具有用于插入电池单体11的空间，并且该挤压板12能够移动以减小挤压板12之间的间隔，并且具有弯曲表面的间隔器13被联接到挤压板12。
10.当每一个电池单体11被装载到挤压板12之间的空间时，被联接到挤压板12的间隔器13引导电池单体11，以将电池单体11引导到用于单体插入的空间中，并且间隔器13支撑电池单体11的气囊单元，从而在电池单体11的化成过程中防止相邻电池单体11之间的气囊
单元的干扰。
11.图2(a)是示出传统二次电池充电和放电装置中的在电池单体的化成过程期间的气囊的形状的照片，并且图2(b)是示出在电池单体的化成过程之后的气囊的形状的照片。参考图2看到的是，在电池单体的气囊中，接触间隔器的区域未充分地隆起。即，因为传统间隔器具有凸形形状的框架，所以气囊单元的空间利用率下降。
12.因此，需要一种二次电池充电和放电装置，该二次电池充电和放电装置包括能够增加气囊单元的空间利用率的间隔器。


技术实现要素：

13.技术问题
14.相信本发明解决了以上问题中的至少一些问题。例如，本发明的方面提供一种包括间隔器的二次电池充电和放电装置，该间隔器能够在电池单体的化成过程期间防止电池单体之间的气囊单元干扰并且增加气囊单元的空间利用率。
15.技术方案
16.本发明提供一种包括用于支撑电池单体的气囊单元的间隔器的充电和放电装置。在一个示例中，根据本发明的一种充电和放电装置包括：n个挤压板(n是等于或大于2的整数)；和至少一个间隔器，所述至少一个间隔器被联接到所述挤压板中的每一个挤压板的一端，并且支撑电池单体的气囊单元。在这里，间隔器包括彼此相反的第一表面和第二表面，并且第一表面和第二表面在第一表面和第二表面彼此相反的方向上凹形地弯曲。
17.在一个示例中，间隔器的高度l对应于或大于气囊单元的长度。在具体示例中，间隔器在间隔器的高度方向上具有点l1、l5和l9，并且l1、l5和l9的厚度满足以下条件1和2：
18.[条件1]
[0019]
l1》l5
[0020]
[条件2]
[0021]
l9》l5
[0022]
在这里，l1是对应于间隔器的总高度的1/10的点，l5是对应于间隔器的总高度的5/10的点，并且l9是对应于间隔器的总高度的9/10的点。
[0023]
在一个示例中，间隔器在点l5处的厚度对应于间隔器在点l1或点l9处的厚度的0.2到0.7倍。更具体地，间隔器的厚度可以从点l1到点l5逐渐地减小，并且间隔器的厚度可以从点l9到点l5逐渐地减小。
[0024]
在另一个示例中，间隔器具有框架结构，并且在第一表面和第二表面之间的中心点处包括弹性挤压构件。在具体示例中，弹性挤压构件是卷簧、板簧或橡胶。
[0025]
在又一个示例中，间隔器在第一表面和第二表面的外侧处包括保护层。在具体示例中，保护层包括选自由硅树脂、软塑料和软泡沫组成的组中的至少一种。
[0026]
此外，间隔器被联接到所述挤压板中的每一个挤压板的一端，并且多个间隔器可以沿着挤压板的长度被联接到挤压板。
[0027]
[有利效果]
[0028]
根据本发明的包括用于支撑电池单体的气囊单元的间隔器的充电和放电装置，通过包括具有与气囊单元的形状对应的结构的间隔器，能够增加电池单体的气囊单元的空间
利用率。
附图说明
[0029]
图1是示出传统二次电池充电和放电装置中的挤压板的示意图。
[0030]
图2(a)是示出传统二次电池充电和放电装置中的在电池单体的化成过程期间的气囊的形状的照片，并且图2(b)是示出在电池单体的化成过程之后的气囊的形状的照片。
[0031]
图3是示出根据本发明的一个实施例的充电和放电装置的示意图。
[0032]
图4是示出多个电池单体被布置在根据本发明的一个实施例的充电和放电装置中的状态的示意图。
[0033]
图5是示出根据本发明的另一个实施例的充电和放电装置中的间隔器的示意图。
[0034]
图6是示出根据本发明的又一个实施例的充电和放电装置中的间隔器的示意图。
[0035]
图7是示出根据本发明的又一个实施例的充电和放电装置中的间隔器的示意图。
具体实施方式
[0036]
由于本发明构思允许各种改变和多个实施例，因此将在附图中示出并且在文本中详细描述特定实施例。然而，这不旨在将本发明限制于所公开的具体形式，并且应该被理解为包括在本发明的精神和范围中所包括的所有改变、等同和替代。
[0037]
在该申请中，应当理解，诸如“包括”或“具有”的术语旨在指示存在说明书中所描述的特征、数目、步骤、操作、部件、零件或其组合，并且这些术语不预先排除存在或添加一个或多个其它的特征或数目、步骤、操作、部件、零件或其组合的可能性。而且，当诸如层、膜、区域、板等的一部分被称为在另一个部分“上”时，这不仅包括该部分“直接地”在另一个部分“上”的情况，还包括另外的另一个部分介于其间的情况。在另一方面，当诸如层、膜、区域、板等的一部分被称为“在”另一个部分“下”时，这不仅包括该部分“直接地”在另一个部分“下”的情况，还包括另外的另一个部分介于其间的情况。另外，在本技术中“置放在
……
上”可以包括置放在底部以及顶部处的情况。
[0038]
本发明涉及一种包括用于支撑电池单体的气囊单元的间隔器的充电和放电装置。
[0039]
通常，在电池单体的化成过程中使用的充电和放电装置包括挤压板，该挤压板被以规则间隔布置，以具有用于插入电池单体的空间，并且该挤压板能够移动，以减小在挤压板之间的间隔，并且具有弯曲表面的间隔器被联接到挤压板。当每一个电池单体被装载到挤压板之间的空间时，间隔器引导电池单体，以将电池单体引导到用于单体插入的空间中，并且间隔器支撑电池单体的气囊单元，从而防止在相邻电池单体之间的气囊单元干扰。然而，因为传统间隔器具有凸形形状的框架，所以接触间隔器的气囊单元未充分地隆起，这使得气囊单元的空间利用率下降。
[0040]
这样，本发明提供一种包括间隔器的充电和放电装置，该间隔器能够防止在电池单体之间的气囊单元干扰并且增加气囊单元的空间利用率。具体地，因为间隔器的接触气囊单元的区域具有与气囊单元的结构对应的结构，所以能够增加电池单体的气囊单元的空间利用率。
[0041]
在下文中，将详细描述一种包括用于支撑电池单体的气囊单元的间隔器的充电和放电装置。
[0042]
在一个示例中，根据本发明的一种充电和放电装置包括：n个挤压板(n是等于或大于2的整数)；和至少一个间隔器，所述至少一个间隔器被联接到所述挤压板中的每一个挤压板的一端。此时，间隔器包括彼此相反的第一表面和第二表面，并且第一表面和第二表面在第一表面和第二表面彼此相反的方向上凹形地弯曲。
[0043]
通常，在化成过程中，电池单体可能由于气体的产生或者正电极板和负电极板的膨胀而隆起。此时，挤压板通过在化成过程期间挤压电池单体来防止隆起。具体地，在根据本发明的充电和放电装置中，n个挤压板被以规则间隔布置，并且被构造成能够移动，使得所述间隔可以增大或减小。即，电池单体被布置在第k挤压板和第(k+1)挤压板之间(k等于或大于1且等于或小于n-1)，第k挤压板和第(k+1)挤压板在挤压电池单体的两个表面的方向上移动，由此挤压电池单体。
[0044]
此外，n个挤压板以允许沿着在下部中延伸的轴的平移运动的方式被连接，齿轮被连接到所述轴的一端，并且驱动马达可以被连接到所述齿轮。在这里，可以使用任何机械组合，只要它具有能够使每一个挤压板在挤压电池单体的方向上移动的驱动机构即可。
[0045]
电池单体是袋型单元单体，并且具有正电极/隔膜/负电极结构的电极组件在被连接到形成在层压片材的外部材料的外部的电极引线的状态中嵌入在该外部材料中。电极引线可以被引出到所述层压片材的外部，并且可以在彼此相同或相反的方向上延伸。
[0046]
为了解释方便，本发明的图仅仅示出具有一对电极引线在相反方向上抽出的形式的袋型电池单体，但是，被应用于根据本发明的电池模块的电池单体不被特别受限于此，并且一对电极引线可以在相同方向上抽出。在这里，袋型电池单体可以包括气囊单元。
[0047]
在一个示例中，所述n个挤压板可以由具有高机械刚度的金属材料制成，使得所述n个挤压板不会在高热量和压力下变形。例如，可以使用铝或不锈钢。然而，挤压板的材料不被限制为金属材料，并且挤压板还可以由强化塑料、强化陶瓷或淬火玻璃制成。此外，根据本发明的充电和放电装置包括n个挤压板。在这里，n可以在2到100、2到50、2到30、2到20、2到15或2到10的范围中。
[0048]
在一个示例中，非激活状态中的包括气囊单元的电池单体由拾取设施运送，并且然后被插入在挤压板之间的空间中。此时，虽然在附图中未示出，但是设置有滑托片，以在支撑电池单体以使电池单体定位在预定高度处的同时在受到挤压时针对挤压板保护电池单体的本体表面。滑托片具有片材形式。滑托片的一侧被联接到第k挤压板，滑托片的另一侧被联接到第(k+1)挤压板，并且滑托片被折叠在第k挤压板和第(k+1)挤压板之间的用于电池单体插入的空间中。即，每两个挤压板可以使用一个滑托片。可以使用一般的滑托片用于根据本发明的充电和放电装置，并且在这里省略其详细描述。
[0049]
在一个示例中，被容纳在相应的挤压板之间的电池单体在上部处具有气囊单元，并且被联接到每一个挤压板的间隔器支撑气囊单元。此时，间隔器包括彼此相反的第一表面和第二表面，并且第一表面和第二表面在第一表面和第二表面彼此相反的方向上凹形地弯曲，由此容易地支撑被激活的电池单体的气囊单元。
[0050]
在具体示例中，一个电池单体被布置在第k挤压板和第(k+1)挤压板之间。此时，被联接到第(k+1)挤压板的间隔器的第一表面和被联接到第k挤压板的间隔器的第二表面支撑电池单体的气囊单元。在这里，间隔器的高度l对应于或大于气囊单元的长度。例如，间隔器的高度l对应于气囊单元的长度。即，通过具有与激活状态中的气囊单元的形状对应的结
构，间隔器的第一表面和第二表面能够增加电池单体的气囊单元的空间利用率。
[0051]
在另一个示例中，在本发明的充电和放电装置中，被联接到挤压板的间隔器的高度对应于气囊单元的长度。具体地，间隔器在间隔器的高度方向上具有点l1、l5和l9，并且l1、l5和l9的厚度满足以下条件1和2：
[0052]
[条件1]
[0053]
l1》l5
[0054]
[条件2]
[0055]
l9》l5
[0056]
在这里，l1是对应于间隔器230的总高度的1/10的点，l5是对应于间隔器的总高度的5/10的点，并且l9是对应于间隔器230的总高度的9/10的点。这意指间隔器在点l5处的厚度小于间隔器在点l1和l9处的厚度。在这里，间隔器在点l5处的厚度对应于间隔器在点l1或点l9处的厚度的0.2到0.7倍。具体地，间隔器在点l5处的厚度对应于间隔器在点l1或l9处的厚度的0.3到0.6倍或0.4到0.5倍。例如，间隔器在点l5处的厚度对应于间隔器在点l1处的厚度的0.4倍。在这里，间隔器的厚度意指在第一表面和第二表面之间的间隔或距离。
[0057]
在具体示例中，间隔器的厚度可以从点l1到点l5逐渐地减小，并且间隔器的厚度可以从点l9到点l5逐渐地减小。例如，间隔器的截面具有与凹透镜的结构类似的结构。间隔器用于当电池单体被激活时增加气囊单元的空间利用率。
[0058]
在又一个示例中，间隔器可以具有框架结构。此时，弹性挤压构件可以被包括在第一表面和第二表面之间的中心点中。具体地，弹性挤压构件可以被安设在间隔器的高度方向上的点l5处。此外，弹性挤压构件的一侧可以被联接到间隔器的第一表面，并且弹性挤压构件的另一端可以被联接到间隔器的第二表面。
[0059]
在具体示例中，弹性挤压构件可以是在放置气囊单元的方向上施加恒定压力的部件。弹性挤压构件是卷簧、板簧或橡胶。例如，弹性挤压构件可以是卷簧。卷簧是具有抵抗压缩力的力的弹簧，并且是指压缩弹簧。
[0060]
即，由于弹性挤压构件被包括在间隔器中，因此能够容易地支撑电池单体的气囊单元并且维持间隔器的第一表面和第二表面之间的形状。
[0061]
在又一个示例中，间隔器包括保护层。在具体示例中，间隔器在第一表面和第二表面的外侧处包括保护层。
[0062]
保护层用于防止损坏接触间隔器的电池单体的气囊单元，并且可以包括选自由硅树脂、软塑料和软泡沫组成的组中的至少一种。例如，硅树脂垫可以被涂覆在间隔器的第一表面和第二表面上。
[0063]
在一个示例中，间隔器可以由具有优良耐热性和强度的尼龙类塑性材料或纤维增强塑性材料制成。此外，间隔器被联接到所述挤压板中的每一个挤压板的一端，并且多个间隔器可以沿着挤压板的长度被联接到挤压板。在附图中示出了一个挤压板具有4个间隔器，但是这是已经考虑到所装载的电池单体的长度来确定的，并且间隔器的数目和间隔可以根据电池单体的长度而改变。
[0064]
[优选实施例的详细描述]
[0065]
在下文中，将参考附图详细描述包括用于支撑电池单体的气囊单元的间隔器的充电和放电装置的各种形式。
[0066]
(第一实施例)
[0067]
图3是示出根据本发明的一个实施例的充电和放电装置的示意图。
[0068]
参考图3，根据本发明的一种充电和放电装置包括：n个挤压板120(n是等于或大于2的整数)；和至少一个间隔器130，所述至少一个间隔器130被联接到所述挤压板中的每一个挤压板的一端。此时，间隔器130包括彼此相反的第一表面131和第二表面132，其中，第一表面131和第二表面132在第一表面和第二表面彼此相反的方向上凹形地弯曲。
[0069]
在化成过程中，电池单体可能由于气体产生或者正电极板和负电极板的膨胀而隆起。此时，挤压板120通过在化成过程期间挤压电池单体来防止隆起。具体地，在根据本发明的充电和放电装置100中，n个挤压板120被以规则间隔布置，并且被构造成能够移动，使得所述间隔可以增大或减小。即，电池单体被布置在第k挤压板和第(k+1)挤压板之间(k等于或大于1且等于或小于n-1)，第k挤压板和第(k+1)挤压板在挤压电池单体的两个表面的方向上移动，由此挤压电池单体。
[0070]
虽然在附图中未示出，但是n个挤压板120以允许沿着在下部中延伸的轴的平移运动的方式被连接，齿轮被连接到所述轴的一端，并且驱动马达可以被连接到所述齿轮。在这里，可以使用任何机械组合，只要它具有能够使每一个挤压板120在挤压电池单体的方向上移动的驱动机构即可。
[0071]
如上所述，在非激活状态中的包括气囊单元的电池单体由拾取设施运送，并且然后被插入在挤压板120之间的空间中。此时，虽然在附图中未示出，但是设置有滑托片，以在支撑电池单体以使电池单体定位在预定高度处的同时在受到挤压时针对挤压板120保护电池单体的本体表面。将省略其具体描述。
[0072]
被容纳在相应的挤压板120之间的电池单体在上部处具有气囊单元，并且被联接到每一个挤压板120的间隔器130支撑气囊单元。此时，间隔器130包括彼此相反的第一表面131和第二表面132，其中，第一表面131和第二表面132在第一表面和第二表面彼此相反的方向上凹形地弯曲，由此容易地支撑被激活的电池单体的气囊单元。
[0073]
图4是示出多个电池单体被布置在根据本发明的一个实施例的充电和放电装置中的状态的示意图。
[0074]
参考图4，一个电池单体110被布置在第k挤压板120和第(k+1)挤压板120之间。此时，被联接到第(k+1)挤压板120的间隔器130的第一表面和被联接到第k挤压板的间隔器130的第二表面支撑电池单体的气囊单元111。
[0075]
特别地，间隔器130的高度l对应于气囊单元111的长度，并且间隔器130的第一表面131和第二表面132能够通过具有与激活状态中的气囊单元111的形状对应的结构来增加电池单体110的气囊单元111的空间利用率。此外，示出了根据本发明的充电和放电装置100包括7个挤压板120，但是本发明不限于此示例。具体地，根据本发明的充电和放电装置100包括n个挤压板。在这里，n可以在2到100、2到50、2到30、2到20、2到15或2到10的范围中。
[0076]
(第二实施例)
[0077]
图5是示出根据本发明的另一个实施例的充电和放电装置中的间隔器的示意图。
[0078]
参考图5，在本发明的充电和放电装置中，被联接到挤压板的间隔器230的高度对应于气囊单元的长度。具体地，间隔器230在间隔器的高度方向上具有点l1、l5和l9，并且l1、l5和l9的厚度满足以下条件1和2：
[0079]
[条件1]
[0080]
l1》l5
[0081]
[条件2]
[0082]
l9》l5
[0083]
在这里，l1是对应于间隔器230的总高度的1/10的点，l5是对应于间隔器的总高度的5/10的点，并且l9是对应于间隔器230的总高度的9/10的点。这意指间隔器230在点l5处的厚度小于间隔器230在点l1和l9处的厚度。在这里，间隔器230在点l5处的厚度对应于间隔器230在点l1或点l9处的厚度的0.2到0.7倍。例如，间隔器230在点l5处的厚度对应于间隔器230在点l1处的厚度的0.4倍。在这里，间隔器230的厚度意指在第一表面231和第二表面232之间的间隔或距离。
[0084]
此外，间隔器230的厚度可以从点l1到点l5逐渐地减小，并且间隔器的厚度可以从点l9到点l5逐渐地减小。具体地，间隔器230的截面具有与凹透镜的结构类似的结构。间隔器230用于当电池单体被激活时增加气囊单元的空间利用率。
[0085]
(第三实施例)
[0086]
图6是示出根据本发明的又一个实施例的充电和放电装置中的间隔器的示意图。
[0087]
参考图6，间隔器330具有框架结构。在这里，弹性挤压构件340被包括在第一表面331和第二表面332之间的中央区域中。具体地，弹性挤压构件340被安设在间隔器330的高度方向上的点l5处。弹性挤压构件340的一侧可以被联接到间隔器330的第一表面331，并且弹性挤压构件340的另一端可以被联接到间隔器330的第二表面332。
[0088]
具体地，弹性挤压构件340可以是卷簧。由于弹性挤压构件340被包括在间隔器330中，因此能够容易地支撑电池单体的气囊单元并且维持间隔器330的第一表面331和第二表面332之间的形状。
[0089]
(第四实施例)
[0090]
图7是示出根据本发明的又一个实施例的充电和放电装置中的间隔器的示意图。
[0091]
参考图7，间隔器430包括保护层450。保护层450被形成在间隔器430的第一表面431和第二表面432的外侧处。具体地，保护层450用于防止对接触间隔器430的电池单体的气囊单元损坏，并且硅树脂垫被涂覆在间隔器430的第一表面431和第二表面432上。
[0092]
虽然已经参考附图描述了本发明的优选示例，但是能够理解，在不偏离所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员能够对本发明做出各种修改和改变。
[0093]
因此，本发明的技术范围应该不限于在说明书的详细描述中描述的内容，而是应该由权利要求限定。
[0094]
附图标记说明
[0095]
10，100：充电和放电装置
[0096]
11，110：电池单体
[0097]
111：气囊单元
[0098]
12，120：挤压板
[0099]
13，130，230，330，430：间隔器
[0100]
131，231，331，431：第一表面
[0101]
132，232，332，432：第二表面
[0102]
340：弹性挤压构件
[0103]
450：保护层