(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体と電解液とが収容された電池セルを加圧する加圧プレートが設けられた加圧ユニット；及び
前記加圧プレートに一部または全部が設けられ、前記電池セルに超音波振動を加える超音波振動ユニットを備え、
前記超音波振動ユニットは、前記電池セルに超音波振動を加える超音波振動素子と、前記超音波振動素子に電圧を加えて振動させる超音波発生器を備え、
前記超音波振動素子は、前記電池セルを加圧する前記加圧プレートの加圧面に備えられる電解液含浸装置。
【請求項２】
前記超音波振動素子は、前記加圧プレートの加圧面に規則または不規則に複数個配列される請求項１に記載の電解液含浸装置。
【請求項３】
前記超音波発生器は、前記加圧プレートに備えられた複数個の超音波振動素子のうちいずれか一つまたは二つ以上に電圧を加えて振動させる請求項２に記載の電解液含浸装置。
【請求項４】
前記超音波振動ユニットは、前記超音波振動素子を前記加圧プレートの加圧面に固定する固定部材を含む請求項１に記載の電解液含浸装置。
【請求項５】
前記固定部材は、バネとして設けられる請求項４に記載の電解液含浸装置。
【請求項６】
前記バネの外周面には、柔軟性を有する保護カバーが備えられる請求項５に記載の電解液含浸装置。
【請求項７】
前記加圧プレートの加圧面には、第１の大きさを有する複数の超音波振動素子でなる第１振動グループと、前記第１の大きさと同一の大きさまたは異なる大きさである第２の大きさを有する複数の超音波振動素子でなる第２振動グループとが設けられる請求項１に記載の電解液含浸装置。
【請求項８】
前記第１振動グループは前記加圧プレートの加圧面の一側に配置され、前記第２振動グループは前記加圧プレートの加圧面の他側に配置される請求項７に記載の電解液含浸装置。
【請求項９】
前記第２振動グループは、前記第１振動グループより多くの超音波振動素子を有する請求項７に記載の電解液含浸装置。
【請求項１０】
前記第２振動グループは、前記第１振動グループより超音波振動素子の間隔が稠密に配列される請求項７に記載の電解液含浸装置。
【請求項１１】
前記超音波発生器は、前記第１振動グループに設けられた複数の超音波振動素子に電圧を加えて振動させるか、または前記第２振動グループに設けられた複数の超音波振動素子に電圧を加えて振動させる請求項７に記載の電解液含浸装置。
【請求項１２】
前記超音波発生器は、前記第１振動グループに設けられた複数の超音波振動素子のうち一部の超音波振動素子にのみ電圧を加えて振動させる請求項７に記載の電解液含浸装置。
【請求項１３】
前記超音波発生器は、前記第２振動グループに設けられた複数の超音波振動素子のうち一部の超音波振動素子にのみ電圧を加えて振動させる請求項７に記載の電解液含浸装置。
【請求項１４】
前記超音波発生器は、前記第１振動グループに設けられた複数の超音波振動素子のうち一部の超音波振動素子にのみ電圧を加えて振動させ、これと同時に前記第２振動グループに設けられた複数の超音波振動素子のうち一部の超音波振動素子に電圧を加えて振動させる請求項７に記載の電解液含浸装置。
【請求項１５】
前記超音波振動素子は、弾性復元力を有するバネとして設けられる請求項１に記載の電解液含浸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１６年４月１５日付韓国特許出願第１０−２０１６−００４６２５０号に基づいた優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明は、電解液含浸装置に関し、特に電池セルに超音波振動を加えて電解液の含浸力を高めた電解液含浸装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｂａｔｔｅｒｙ）は、充電が不可能な一次電池とは異なって充電及び放電が可能な電池のことを言い、このような二次電池は、フォン、ノートパソコン及びカムコーダーなどの先端電子機器の分野で広く用いられている。
【０００４】
このような二次電池は、一つ以上の電池セルを備えており、前記電池セルは、電極組立体と、前記電極組立体とともに電解液が収容されるケースとを含む。
【０００５】
すなわち、前記電池セルは、前記ケースに前記電極組立体を収容した後、前記電極組立体が収容された前記ケース内部に前記電解液を注入して製造する。この際、前記電解液は前記電極組立体に吸収されながら含浸される。
【０００６】
しかし、前記電池セルは、前記ケースの内部に注入された前記電解液が、前記電極組立体の内部まで吸収され得ない問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記のような問題点を解決するために発明されたものであって、本発明の目的は、電池セルに超音波振動を加え、電池セルの内部に注入された電解液を電極組立体の内部まで吸収されるように誘導し、これによって、電解液の含浸力を高めた電解液含浸装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記のような目的を達成するための本発明に係る電解液含浸装置は、電極組立体と電解液とが収容された電池セルを加圧する加圧プレートが設けられた加圧ユニット；及び前記加圧プレートに一部または全部が設けられ、前記電池セルに超音波振動を加える超音波振動ユニットを含むことができる。
【０００９】
前記超音波振動ユニットは、前記電池セルに超音波振動を加える超音波振動素子と、前記超音波振動素子に電圧を加えて振動させる超音波発生器とを備えてよい。
【００１０】
前記超音波振動素子は、前記電池セルを加圧する前記加圧プレートの加圧面に備えられてよい。
【００１１】
前記超音波振動素子は、前記加圧プレートの加圧面に複数個が規則または不規則に配列されてよい。
【００１２】
前記超音波発生器は、前記加圧プレートに備えられた複数個の超音波振動素子のうちいずれか一つまたは二つ以上に電圧を加えて振動させることができる。
【００１３】
前記超音波振動ユニットは、前記超音波振動素子を前記加圧プレートの加圧面に固定する固定部材を含むことができる。
【００１４】
前記固定部材は、バネとして設けられてよい。
【００１５】
前記バネの外周面には柔軟性を有する保護カバーが備えられてよい。
【００１６】
前記加圧プレートの加圧面には、第１の大きさを有する複数の超音波振動素子でなる第１振動グループと、前記第１の大きさと同一の大きさまたは異なる大きさの第２の大きさを有する複数の超音波振動素子でなる第２振動グループとが設けられてよい。
【００１７】
前記第１振動グループは、前記加圧プレートの加圧面の一側に配置され、前記第２振動グループは前記加圧プレートの加圧面の他側に配置されてよい。
【００１８】
前記第２振動グループは、前記第１振動グループより多くの超音波振動素子を有することができる。
【００１９】
前記第２振動グループは、前記第１振動グループより超音波振動素子の間隔が稠密に配列されてよい。
【００２０】
前記超音波発生器は、前記第１振動グループに設けられた複数の超音波振動素子に電圧を加えて振動させるか、または前記第２振動グループに設けられた複数の超音波振動素子に電圧を加えて振動させることができる。
【００２１】
前記超音波発生器は、前記第１振動グループに設けられた複数の超音波振動素子のうち一部の超音波振動素子にのみ電圧を加えて振動させることができる。
【００２２】
前記超音波発生器は、前記第２振動グループに設けられた複数の超音波振動素子のうち一部の超音波振動素子にのみ電圧を加えて振動させることができる。
【００２３】
前記超音波発生器は、前記第１振動グループに設けられた複数の超音波振動素子のうち一部の超音波振動素子にのみ電圧を加えて振動させ、これと同時に前記第２振動グループに設けられた複数の超音波振動素子のうち一部の超音波振動素子に電圧を加えて振動させることができる。
【００２４】
前記超音波振動素子は、弾性復元力を有するバネとして設けられてよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の電解液含浸装置は、下記のような効果がある。
【００２６】
第一：電解液含浸装置は、電池セルに超音波振動を加えることにより、前記電池セルに注入された電解液を電極組立体の内部まで吸収されるように誘導することができ、これによって、電解液の含浸力を高めることができる。
【００２７】
第二：電解液含浸装置は、超音波振動素子と超音波発生器を含むことにより構造を単純化することができ、超音波発生器から加えられる電圧により超音波振動素子が振動しながら電解液の含浸力を高めることができる。
【００２８】
第三：電解液含浸装置における超音波振動素子は、電池セルを加圧する加圧プレートの加圧面に備えられることにより、電池セルの表面に超音波振動を安定的に加えることができる。
【００２９】
第四：電解液含浸装置における超音波振動素子は、複数個が規則または不規則に配列されてよく、これによって、多様な大きさ及び形状を有する電池セルに安定的に用いることができる。
【００３０】
第五：電解液含浸装置における超音波発生器は、複数個の超音波振動素子のうち一つまたは二つ以上を超音波振動、すなわち、複数の超音波振動素子の中から選択的に振動させることができ、よって、電池セルを加圧する超音波振動素子のみ振動させて効率性とエネルギーの節減を得ることができる。
【００３１】
第六：電解液含浸装置における超音波振動素子は、バネとして設けられた固定部材により加圧プレートに固定されることにより、超音波振動素子を弾力的に支持して破損を防止することができ、特に超音波振動素子により電池セルが毀損されることを防止することができる。
【００３２】
第七：電解液含浸装置において、第１の大きさを有する超音波振動素子で構成された第１振動グループと、第２の大きさを有する超音波振動素子で構成された第２振動グループとを備えてよく、よって、電池セルの大きさに従って選択して用いることができる。
【００３３】
第八：電解液含浸装置において、第１振動グループに設けられた超音波振動素子と、第２振動グループに設けられた超音波振動素子とは、大きさを異にするか、  配列を異にするか、振動強度を異にするか、一部の超音波振動素子のみ振動させることができ、よって、電解液含浸装置の活用性を最大化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る電解液含浸装置を示した図である。
【図２】本発明に係る電解液含浸装置の超音波振動ユニットを示した斜視図である。
【図３】図２の断面図である。
【図４】本発明に係る電解液含浸装置の使用状態を示した図である。
【図５】本発明に係る電解液含浸装置の超音波振動素子の配列状態を示した図である。
【図６】本発明に係る電解液含浸装置の超音波振動素子の配列状態を示した図である。
【図７】本発明に係る電解液含浸装置の超音波振動素子の配列状態を示した図である。
【図８】本発明に係る電解液含浸装置の超音波振動素子の配列状態を示した図である。
【図９】本発明に係る電解液含浸装置の超音波振動素子の配列状態を示した図である。
【図１０】本発明に係る電解液含浸装置の超音波振動素子の配列状態を示した図である。
【図１１】本発明に係る電解液含浸装置の超音波振動素子の配列状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施することができるよう、本発明の実施例を詳しく説明する。ところが、本発明は幾多の異なる形態に具現されてよく、ここで説明する実施例に限定されない。また、図面で、本発明を明らかに説明するため、説明と関係ない部分は省略し、明細書全体に亘って類似の部分に対しては類似の図面符号を付けた。
【００３６】
［電解液注入システム］
本発明に係る電解液注入システムは、電極組立体と電解液とが収容された電池セルの開口を介して電解液を注入する電解液注入装置（図示省略）と、電解液が注入される電池セルを加圧して電池セルに注入された電解液に電極組立体を含浸させる電解液含浸装置１００とを含む。
【００３７】
一方、電解液含浸装置１００は、電池セルを加圧して電極組立体に電解液を含浸させているが、電解液が電極組立体の内部まで含浸できない問題があり、特に電解液の含浸時間が多く費やされる問題があった。
【００３８】
このような問題を解決するため、本発明に係る電解液含浸装置は、電池セルを加圧するとともに超音波振動を加え、よって、電解液を電極組立体に強引に吸収されるように誘導して含浸力を高めることができ、特に電解液の含浸時間を短縮させることができる。
【００３９】
このような本発明に係る電解液含浸装置を、図面を参照しながら詳しく説明する。
【００４０】
［電解液含浸装置］
本発明に係る電解液含浸装置１００は、図１及び図２に示されているように、電極組立体１１と電解液１２が収容された電池セル１０を加圧する加圧ユニット１１０、及び加圧ユニット１１０により加圧された電池セル１０に超音波振動を加える超音波振動ユニット１２０を含む。
【００４１】
（加圧ユニット）
加圧ユニット１１０は、図１に示されているように、電池セル１０の両面をそれぞれ加圧する加圧プレート１１１と、加圧プレート１１１が電池セル１０の両側面を加圧するように移動させるシリンダー１１２とを含み、加圧プレート１１１の加圧面は、電池セルの表面を同一の力で加圧するように偏平な板状を有する。
【００４２】
（超音波振動ユニット）
超音波振動ユニット１２０は、図２及び図３に示されているように、加圧プレート１１１に設けられ、電池セル１０に超音波振動を加える超音波振動素子１２１と、超音波振動素子１２１に電圧を加えて振動させる超音波発生器１２２とを備える。
【００４３】
つまり、超音波振動ユニット１２０は、図４に示されているように、加圧プレート１１１とともに超音波振動素子１２１が電池セル１０の表面を加圧することになり、この際、超音波発生器１２２により電圧が供給されると、超音波振動素子１２１の振動に伴って電池セル１０の内部に注入された電解液１２を強引に振動させることになり、この振動力により、電解液１２が電極組立体１１の内部まで浸透及び吸収されながら含浸力を高めることができる。
【００４４】
ここで超音波発生器１２２は、複数の超音波振動素子１２１のうちいずれか一つまたは二つ以上に電圧を加えて振動させることができる。すなわち、複数の超音波振動素子１２１を選択的に振動させることができるので、効率性を高めることができる。一例に、超音波発生器１２２は、電池セル１０を加圧する超音波振動素子１２１にのみ電圧を加えて振動させることができ、よって、不要なエネルギーの消費を防止することができる。
【００４５】
また、超音波振動ユニット１２０は、超音波振動素子１２１を加圧プレート１１１に固定する固定部材１２３をさらに含み、固定部材１２３は、超音波振動素子１２１を加圧プレート１１１の加圧面に安定的に固定する。特に、固定部材１２３はバネとして設けられてよい。すなわち、バネである固定部材１２３は、超音波振動素子１２１に弾性力を提供することにより、超音波振動素子１２１を電池セル１０の表面に弾力的に加圧させることができ、超音波振動素子１２１による電池セル１０の毀損を防止することができる。
【００４６】
また、固定部材１２３の外周面には柔軟性を有する保護カバー１２４が備えられてよく、保護カバー１２４は、固定部材１２３の圧縮力を防止することなく外部から固定部材１２３を保護する。
【００４７】
このような超音波振動ユニット１２０は、超音波振動を利用して電池セル１０を加圧するとともに振動させることにより、電池セル１０に注入される電解液１２を電極組立体１１の内部まで安定的に吸収させることができ、よって、含浸力を高めることができる。
【００４８】
以下、本発明に係る他の実施例の説明において、前述の実施例と同一の構成と機能を有する構成に対しては同一の構成符号を用い、重複される説明は省略する。
【００４９】
図５から図１１は、本発明に係る超音波振動素子の配列構造を示した図である。
【００５０】
第１実施例として、超音波振動ユニットは、超音波振動素子１２１を加圧プレート１１１の加圧面の一部または全部に設けてよい。たとえば、図５に示されているように、加圧プレート１１１に加圧される電池セル１０の大きさ及び形状に従って加圧プレート１１１の加圧面の一部に超音波振動素子１２１を設け、よって、超音波振動素子１２１の設置を最適化することができる。
【００５１】
第２実施例として、超音波振動ユニットは、超音波振動素子１２１を加圧プレート１１１の加圧面に規則または不規則に設けてよい。たとえば、図６に示されているように、加圧プレート１１１の加圧面に一定の間隔と規則で超音波振動素子１２１を設け、よって、電池セルの表面全体を均一に振動させて電極組立体全体に対して同一の含浸力を得ることができる。また、加圧プレート１１１の加圧面に超音波振動素子１２１を不規則に設けることもでき、これは電池セルの特定の部位をより強く振動させて含浸力を高めることもできる。
【００５２】
第３実施例として、超音波振動ユニットは、図６に示されているように、加圧プレート１１０の加圧面に第１の大きさを有する複数の超音波振動素子１２１ａでなる第１振動グループ（Ａ）と、第１の大きさと同一の大きさまたは異なる大きさの第２の大きさを有する複数の超音波振動素子１２１ｂでなる第２振動グループ（Ｂ）とが設けられてよい。つまり、電池セルの大きさ及び形状に従い、第１振動グループ（Ａ）に電池セルを加圧させて電解液を含浸させるか、または第２振動グループ（Ｂ）に電池セルを加圧させて電解液を含浸させることができる。
【００５３】
第４実施例として、超音波振動ユニットは、第１振動グループを加圧プレート１１１の加圧面の一側に配置し、第２振動グループ（Ｂ）を加圧プレート１１１の加圧面の他側に配置することができる。たとえば、図７及び図８に示されているように、第１振動グループ（Ａ）を加圧プレート１１１の加圧面の上側に配置し、第２振動グループ（Ｂ）を加圧プレート１１１の加圧面の下側に配列することができる。これは、電池セルの上部または下部の含浸力を高める必要がある場合に用いることができる配列構造である。
【００５４】
勿論、第１振動グループを加圧プレート１１１の加圧面の左側に、第２振動グループ（Ｂ）を加圧プレート１１１の加圧面の右側に配列することもできる。
【００５５】
第５実施例として、超音波振動ユニットは、第２振動グループ（Ｂ）が第１振動グループ（Ａ）より多くの超音波振動素子１２１を有することができる。たとえば、図９及び図１０に示されているように、加圧プレート１１１の加圧面の一側と他側にそれぞれ第２振動グループ（Ｂ）と第１振動グループ（Ａ）を配列し、ただし、第２振動グループ（Ｂ）の超音波振動素子１２１は、図９に示されているように２列に配列し、第１振動グループ（Ａ）の超音波振動素子１２１は１列に配列することができる。もちろん、図１０に示されているように、逆に配列することもできる。
【００５６】
これは、電池セルの一側と他側の超音波振動の面積を異にして適用する必要がある時に用いることができる。
【００５７】
第６実施例として、超音波振動ユニットは、第２振動グループ（Ｂ）の超音波振動素子１２１の間隔を第１振動グループ（Ａ）より稠密に配列することができる。たとえば、図１１に示されているように、第２振動グループ（Ｂ）の超音波振動素子１２１ｂの間隔を稠密に配列し、第１振動グループ（Ａ）の超音波振動素子１２１ａより多くの超音波振動素子１２１ｂを設けることができる。
【００５８】
第７実施例として、超音波振動ユニットは、図５から図１１に示されているように、超音波発生器を介して第１振動グループ（Ａ）に設けられた複数の超音波振動素子１２１に電圧を加えて振動させるか、または第２振動グループ（Ｂ）に設けられた複数の超音波振動素子１２１に電圧を加えて振動させることができる。つまり、電池セルが加圧されるグループの超音波振動素子１２１のみ振動させることにより不要なエネルギーの消費を低減させることができる。
【００５９】
第８実施例として、超音波振動ユニットは、図５から図１１に示されているように、超音波発生器を介して第１振動グループ（Ａ）に設けられた複数の超音波振動素子１２１のうち一部の超音波振動素子１２１に電圧を加えて振動させるか、または第２振動グループ（Ｂ）に設けられた複数の超音波振動素子１２１のうち一部の超音波振動素子１１に電圧を加えて振動させることができる。つまり、グループに関係なく電池セルを加圧する超音波振動素子１２１のみ振動させることにより、不要なエネルギーの消費を低減させることができる。
【００６０】
第９実施例として、超音波振動ユニットは、図５から図１１に示されているように、超音波発生器を介して前記第１振動グループ（Ａ）に設けられた複数の超音波振動素子１２１のうち一部の超音波振動素子１２１に電圧を加えて振動させ、これと同時に第２振動グループ（Ｂ）に設けられた複数の超音波振動素子１２１のうち一部の超音波振動素子１２１に電圧を加えて振動させることができる。つまり、第１振動グループ（Ａ）と第２振動グループ（Ｂ）に加圧される電池セルのうち実際の電池セルを加圧する超音波振動素子１２１に超音波振動を加えることにより、不要なエネルギーの消費を低減させることができる。
【００６１】
一方、本発明に係る他の実施例として、超音波振動素子１２１は、弾性復元力を有するバネとして設けられてよい。つまり、超音波振動素子１２１を弾性復元力を有するバネとして設けることにより、電池に印加される圧力を調節することができ、特に弾性復元力を有する別途の部品の追加が不要である。
【００６２】
本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは後述の特許請求の範囲により表され、特許請求の範囲の意味及び範囲、またその均等の概念から導き出される多様な実施形態が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１０    電池セル
１１    電極組立体
１２    電解液
１００    電解液含浸装置
１１０    加圧ユニット
１１１    加圧プレート
１１２    シリンダー
１２０    超音波振動ユニット
１２１    超音波振動素子
１２２    超音波発生器
１２３    固定部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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