特許 7467807 全固体用二次電池高温加圧システム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-08

(45)【発行日】2024-04-16

(54)【発明の名称】全固体用二次電池高温加圧システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/058 20100101AFI20240409BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20240409BHJP

   H01M 10/0562 20100101ALI20240409BHJP

【ＦＩ】

H01M10/058

H01M10/052

H01M10/0562

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2022186626

(22)【出願日】2022-11-22

(65)【公開番号】P2023102760

(43)【公開日】2023-07-25

【審査請求日】2022-11-22

(31)【優先権主張番号】10-2022-0004393

(32)【優先日】2022-01-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】522457128

【氏名又は名称】ハナ テクノロジー カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】オー、テ ボン

(72)【発明者】

【氏名】リー、ソウク ウー

(72)【発明者】

【氏名】クォン、オー チュル

【審査官】福井 晃三

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０３４００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０９２００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１６４７２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／１６８９５９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１２／１６０６６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－１９８９３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／０５－１０／０５８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バスケットを前後方向に沿って移送させる移送部と、
内部空間に全固体用二次電池を収容するバスケットと、
一側が加圧チャンバ部と連結されて前記加圧チャンバ部の内部空間へ側方移動する或いは待機位置へ逆方向移動し、前記移送部によってバスケットが投入される入口部、及び前記投入されたバスケットを排出する出口部を有するベッセルと、
前記ベッセルが投入されるように内部空間を有する加圧チャンバ部と、
液体類圧力伝達用媒質を貯蔵する貯蔵タンクと、
一端が貯蔵タンクに連結され、他端が加圧チャンバ部に連結される配管部と、を含む、全固体用二次電池高温加圧システム。

【請求項2】

前記加圧チャンバ部は、
前記投入されたベッセルの入口部を開閉する第１蓋部と、
前記投入されたベッセルの出口部を開閉する第２蓋部と、を含む、請求項１に記載の全固体用二次電池高温加圧システム。

【請求項3】

前記加圧チャンバ部は、
前記液体類圧力伝達用媒質が前記加圧チャンバ部の内部空間に供給及び排出されるようにする第１貫通孔と、
前記液体類圧力伝達用媒質が前記加圧チャンバ部の内部空間から供給及び排出されるようにする第２貫通孔と、をさらに含み、
前記配管部は、
一端が貯蔵タンクと連通し、他端が第１貫通孔と連通する第１配管と、
一端が貯蔵タンクと連通し、他端が第２貫通孔と連通する第２配管と、を含む、請求項２に記載の全固体用二次電池高温加圧システム。

【請求項4】

前記第１配管の一側には、
前記加圧チャンバ部の内部空間への流体供給及び前記加圧チャンバ部からの流体排出のためのポンプが設けられ、
前記第２配管の一側には、
加圧工程時に前記加圧チャンバ部の内部空間を増圧させる増圧ポンプが設けられる、請求項３に記載の全固体用二次電池高温加圧システム。

【請求項5】

前記加圧チャンバ部は、
前記加圧チャンバ部の内部に設置されることにより、前記貯蔵タンクから投入される媒質に熱を伝達する第１ヒーティングブロックをさらに含む、請求項２に記載の全固体用二次電池高温加圧システム。

【請求項6】

前記加圧チャンバ部は、
加圧工程の終了後に残留媒質が排出される貫通孔である流体流動孔をさらに含み、
前記配管部は、
一端が貯蔵タンクと連通し、他端が流体流動孔と連通する残留物排出部をさらに含む、請求項３に記載の全固体用二次電池高温加圧システム。

【請求項7】

前記貯蔵タンクは、
前記貯蔵タンクの一側に設置され、貯蔵された媒質に熱を伝達する第２ヒーティングブロックを含む、請求項５に記載の全固体用二次電池高温加圧システム。

【請求項8】

前記第１配管と第２配管は、
前記貯蔵タンクと連通する共通配管から分岐し、
前記配管部は、
一側の外面上のヒーティングジャケットをさらに含む、請求項３に記載の全固体用二次電池高温加圧システム。

【請求項9】

バスケットを前後方向に沿って移送させ、加圧チャンバ部を基準として左右側に第１移送部と第２移送部をそれぞれ含む移送部；
内部空間に全固体用二次電池が投入され、前記第１移送部上の第１バスケットと前記第２移送部上の第２バスケットを含むバスケット；
一側が加圧チャンバ部と連結され、前記加圧チャンバ部の内部空間に側方移動する或いは逆方向移動し、前記第１バスケットが投入される、前記加圧チャンバ部の左側の第１ベッセルと、第２バスケットが投入される、前記加圧チャンバ部の右側の第２ベッセルとを含むベッセル；
投入された第１ベッセル又は第２ベッセルが投入される内部空間を有する加圧チャンバ部；
液体類圧力伝達用媒質を貯蔵する貯蔵タンク；及び
一端が貯蔵タンクと連結され、他端が加圧チャンバ部と連結される配管構成である配管部；を含む、全固体用二次電池高温加圧システム。

【請求項10】

前記第１ベッセル及び第２ベッセルは、
選択的に前記加圧チャンバ部の内部空間に投入され、
前記加圧チャンバ部から第１ベッセル及び第２ベッセルのうちのいずれか一つが排出されるとき、前記第１ベッセル及び第２ベッセルのうちの残りの１つが前記加圧チャンバ部の内部空間に投入される、請求項９に記載の全固体用二次電池高温加圧システム。

【請求項11】

バスケットを前後方向に沿って移送させ、加圧チャンバ部を基準として左右側に第１移送部と第２移送部をそれぞれ含む移送部；内部空間に全固体用二次電池が投入され、前記第１移送部上の第１バスケットと前記第２移送部上の第２バスケットとを含むバスケット；一側が加圧チャンバ部と連結されて前記加圧チャンバ部の内部空間へ側方移動する或いは逆方向移動し、前記第１バスケットが投入される、前記加圧チャンバ部の左側の第１ベッセルと、第２バスケットが投入される、前記加圧チャンバ部の右側の第２ベッセルとを含むベッセル；投入された第１ベッセル又は第２ベッセルが配置される内部空間を有する加圧チャンバ部；液体類圧力伝達用媒質を貯蔵する貯蔵タンク；及び一端が貯蔵タンクに連結され、他端が加圧チャンバ部に連結される配管構成である配管部；を含み、
内側に全固体用二次電池が配置された第１バスケットが、第１移送部を介して待機位置にある前記第１ベッセルの内部空間に挿入されるステップと、
内側に全固体用二次電池が配置された第２バスケットが、第２移送部を介して待機位置にある第２ベッセルの入口部を介して前記第２ベッセルの内部空間に挿入されるステップと、を含む、全固体用二次電池高温加圧方法。

【請求項12】

前記加圧チャンバ部は、
前記投入された第１ベッセルの入口部を開閉する第１蓋部と、前記投入されたベッセルの出口部を開閉する第２蓋部と、を含み、
前記第１ベッセルが加圧チャンバ部の内部空間に投入されるステップと、
前記第１蓋部が第１ベッセルの入口部を密閉し、前記第２蓋部が第１ベッセルの出口部を密閉するステップと、
前記貯蔵タンク内の液体類媒質が配管部を介して加圧チャンバ部の内部空間へ供給されるステップと、
前記第１バスケット内の全固体用二次電池が加圧されるステップと、をさらに含む、請求項１１に記載の全固体用二次電池高温加圧方法。

【請求項13】

前記全固体用二次電池に対する加圧の完了後に、前記加圧チャンバ部の内部空間の媒質を配管部を介して貯蔵タンクへ排出するステップと、
前記第１蓋部が入口部を開放し、前記第２蓋部が出口部を開放するステップと、
前記第１ベッセルが待機位置に戻るステップと、をさらに含む、請求項１２に記載の全固体用二次電池高温加圧方法。

【請求項14】

前記第１ベッセルの内部空間から第１バスケットが第１移送部側へ排出されるステップと、
第２ベッセルが加圧チャンバ部の内部空間に投入されるステップと、をさらに含む、請求項１３に記載の全固体用二次電池高温加圧方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、全固体用二次電池高温加圧システム１及び方法に関し、より詳細には、 固体電解質と活物質との接触界面の極大化及び界面抵抗の最小化のための高温加圧工程が行われる加圧チャンバ部４０の左右両側一対の移送部１０側に、二次電池の収容されたバスケット２０が投入された状態で前記加圧チャンバ部４０の内部空間に投入される或いは内部空間から排出されるベッセル（Ｖｅｓｓｅｌ）３０をそれぞれ形成して、高温加圧工程の終了後、いずれか一つのベッセル３０が加圧チャンバ部４０から排出され次第に残りのベッセル３０がチャンバ部４０の内部空間に投入されるようにすることにより、タクトタイム（Ｔａｃｔ Ｔｉｍｅ）の短縮による工程効率の向上を図るようにする全固体用二次電池高温加圧システム１及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

最近、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれて、繰り返し充放電が可能な高性能バッテリーである二次電池に関する研究が盛んに行われている。現在市販されている二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあるが、これらの中でも、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果がほとんど発生しないため充放電が自由であり、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高いという利点により脚光を浴びている。

【0003】

このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質として使用する。リチウム二次電池は、正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板とがセパレータを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液と共に密封収納する外装材であるポーチと、を備える。

【0004】

その中でも、全固体用二次電池は、主要素材がすべて固体からなる二次電池であって、固体電解質を使用することにより火災及び爆発の危険が著しく減少して活用範囲が広くなり、性能が格段に優れるにも拘らず、火災及び爆発の危険により活用できなかったリチウム金属を負極材として使用可能であって、エネルギー密度を飛躍的に高めることができる。これらの利点により、現在全固体用二次電池に関する開発が盛んに行われている状態である。

【0005】

このような全固体用二次電池における固体電解質は、イオンが固体格子の間で移動するので、活物質と電解質との接触界面を最大化しながらも界面抵抗を最小化しなければならない。このために、固体電解質層を積層した後など、水圧プレス装備で圧力を加える方式で製作されてきたが、当該方式の全固体用二次電池は量産に適さないという問題点がある。

【0006】

かかる問題点を解決するために、本発明の発明者は、改善された構造／方式を有する新規の全固体用二次電池高温加圧システムを提示し、詳細な内容は後述する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１５－００６９５２３号公報「全固体二次電池及び全固体二次電池の製造方法」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、内部にバスケットが投入されたベッセルが側方移動して加圧チャンバ部の内部空間で高温加圧工程が行われるようにすることにより、全固体用二次電池の接触界面の最大化及び界面抵抗の最小化を可能にする全固体用二次電池高温加圧システム及び方法を提供することを目的とする。

【0009】

また、本発明は、一対のベッセルが左右両側に形成されることにより、いずれか一方のベッセルに対する加圧工程の終了後に加圧チャンバ部の内部空間から排出されて待機位置に戻ると、待機中の残りのベッセルが前記加圧チャンバ部の内部空間に直ちに投入されるようにすることにより、工程時間の短縮及びそれによる工程効率の上昇を図るようにする全固体用二次電池高温加圧システム及び方法を提供することを目的とする。

【0010】

また、本発明は、加圧チャンバ部の一側に第１ヒーティングブロックを形成することにより、前記加圧チャンバ部の内部空間への圧力伝達媒質の供給時に前記媒質の熱損失を最小限に抑えるようにする全固体用二次電池高温加圧システム及び方法を提供することを目的とする。

【0011】

また、本発明は、圧力伝達媒質を貯蔵する貯蔵タンクの一側にも第２ヒーティングブロックを形成することにより、前記媒質が高温を維持した状態で加圧チャンバ部側へ供給されて工程効率の上昇を図るようにする全固体用二次電池高温加圧システム及び方法を提供することを目的とする。

【0012】

また、本発明は、配管部の外面又は外周面上にヒーティングジャケットを形成することにより、圧力伝達媒質が貯蔵タンクから加圧チャンバ部側へ流動するときに発生可能な熱損失を最小限に抑えるようにする全固体用二次電池高温加圧システム及び方法を提供することを目的とする。

【0013】

また、本発明は、残留物排出部が第２連通孔を介して加圧チャンバ部の内部空間と連通するようにすることにより、加圧工程後に前記内部空間に残留する媒質が容易に排出されるようにする全固体用二次電池高温加圧システム及び方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記の目的を達成するために、本発明は、次の構成を有する実施形態によって実現できる。

【0015】

本発明の一実施形態によれば、本発明による全固体用二次電池加圧システムは、バスケットを前後方向に沿って移送させる移送部と、内部空間に全固体用二次電池を収容するバスケットと、一側が加圧チャンバ部と連結されて前記加圧チャンバ部の内部空間へ側方移動する或いは待機位置へ逆方向移動し、前記移送部によってバスケットが投入される入口部、及び前記投入されたバスケットを排出する出口部を有するベッセルと、前記ベッセルが投入されるように内部空間を有する加圧チャンバ部と、液体類圧力伝達用媒質を貯蔵する貯蔵タンクと、一端が貯蔵タンクに連結され、他端が加圧チャンバ部に連結される配管部と、を含むことを特徴とする。

【0016】

本発明の他の実施形態によれば、本発明による全固体用二次電池加圧システムにおける前記加圧チャンバ部は、前記投入されたベッセルの入口部を開閉する第１蓋部と、前記投入されたベッセルの出口部を開閉する第２蓋部と、を含むことを特徴とする。

【0017】

本発明の別の実施形態によれば、本発明による全固体用二次電池加圧システムにおける前記加圧チャンバ部は、前記媒質が前記加圧チャンバ部の内部空間へ供給及び排出されるようにする第１貫通孔と、前記媒質が前記加圧チャンバ部の内部空間から供給及び排出されるようにする第２貫通孔と、をさらに含み、前記配管部は、一端が貯蔵タンクと連通し、他端が第１貫通孔と連通する第１配管と、一端が貯蔵タンクと連通し、他端が第２貫通孔と連通する第２配管と、を含むことを特徴とする。

【0018】

本発明の別の実施形態によれば、本発明による全固体用二次電池加圧システムにおける前記第１配管の一側には、前記加圧チャンバ部の内部空間への流体供給及び前記加圧チャンバ部からの流体排出のためのポンプが設けられ、前記第２配管の一側には、加圧工程時に前記加圧チャンバ部の内部空間を増圧させる増圧ポンプが設けられることを特徴とする。

【0019】

本発明の別の実施形態によれば、本発明による全固体用二次電池加圧システムにおける前記加圧チャンバ部は、前記加圧チャンバ部の内部に設置され、前記貯蔵タンクから投入される媒質に熱を伝達する第１ヒーティングブロックをさらに含むことを特徴とする。

【0020】

本発明の別の実施形態によれば、本発明による全固体用二次電池加圧システムにおける加圧チャンバ部は、加圧工程の終了後に残留媒質が排出される貫通孔である流体流動孔をさらに含み、前記配管部は、一端が貯蔵タンクと連通し、他端が流体流動孔と連通する残留物排出部をさらに含むことを特徴とする。

【0021】

本発明の別の実施形態によれば、本発明による全固体用二次電池加圧システムにおける前記貯蔵タンクは、前記貯蔵タンクの一側に設置され、貯蔵された媒質に熱を伝達する第２ヒーティングブロックを含むことを特徴とする。

【0022】

本発明の別の実施形態によれば、本発明による全固体用二次電池加圧システムにおける前記第１配管と第２配管は、前記貯蔵タンクと連通する共通配管から分岐し、前記配管部は、一側の外面上のヒーティングジャケットをさらに含むことを特徴とする。

【0023】

本発明の別の実施形態によれば、本発明による全固体用二次電池加圧システムは、バスケットを前後方向に沿って移送させ、加圧チャンバ部を基準として左右側に第１移送部と第２移送部をそれぞれ含む移送部；内部空間に全固体用二次電池が投入され、前記第１移送部上の第１バスケットと第２移送部上の第２バスケットを含むバスケット；一側が加圧チャンバ部に連結され、前記加圧チャンバ部の内部空間に側方移動する或いは逆方向移動し、前記第１バスケットが投入される、前記加圧チャンバ部の左側の第１ベッセルと、第２バスケットが投入される、前記加圧チャンバ部の右側の第２ベッセルとを含むベッセル；投入された第１ベッセル又は第２ベッセルが配置される内部空間を有する加圧チャンバ部；液体類圧力伝達用媒質を貯蔵する貯蔵タンク；及び一端が貯蔵タンクに連結され、他端が加圧チャンバ部に連結される配管構成である配管部；を含むことを特徴とする。

【0024】

本発明の別の実施形態によれば、本発明による全固体用二次電池加圧システムにおける前記第１ベッセル及び第２ベッセルは、選択的に前記加圧チャンバ部の内部空間に投入され、前記加圧チャンバ部から第１ベッセル及び第２ベッセルのうちのいずれか一つが排出されるとき、残りの１つが前記加圧チャンバ部の内部空間に投入されることを特徴とする。

【0025】

本発明の一実施形態によれば、本発明による全固体用二次電池加圧方法は、バスケットを前後方向に沿って移送させ、加圧チャンバ部を基準として左右側に第１移送部と第２移送部をそれぞれ含む移送部；内部空間に全固体用二次電池が投入され、前記第１移送部上の第１バスケットと前記第２移送部上の第２バスケットとを含むバスケット；一側が加圧チャンバ部と連結されて前記加圧チャンバ部の内部空間に側方移動する或いは逆方向移動し、前記第１バスケットが投入される、前記加圧チャンバ部の左側の第１ベッセルと、第２バスケットが投入される、前記加圧チャンバ部の右側の第２ベッセルとを含むベッセル；投入された第１ベッセル又は第２ベッセルが配置される内部空間を有する加圧チャンバ部；液体類圧力伝達用媒質を貯蔵する貯蔵タンク；及び一端が貯蔵タンクに連結され、他端が加圧チャンバ部に連結される配管構成である配管部；を含み、内部に全固体用二次電池が配置された第１バスケットが、第１移送部を介して、待機位置にある前記第１ベッセルの内部空間に挿入されるステップと、内側に全固体用二次電池が配置された第２バスケットが、第２移送部を介して、待機位置にある第２ベッセルの入口部を介して前記第２ベッセルの内部空間に挿入されるステップと、を含むことを特徴とする。

【0026】

本発明の他の実施形態によれば、本発明による全固体用二次電池加圧方法における前記加圧チャンバ部は、前記投入された第１ベッセルの入口部を開閉する第１蓋部と、前記投入されたベッセルの出口部を開閉する第２蓋部と、を含み、前記第１ベッセルが加圧チャンバ部の内部空間に投入されるステップと、前記第１カバー部が第１ベッセルの入口部を密閉し、前記第２カバー部が第１ベッセルの出口部を密閉するステップと、前記貯蔵タンク内の液体類媒質が配管部を介して加圧チャンバ部の内部空間へ供給されるステップと、前記第１バスケット内の全固体用二次電池が加圧されるステップと、をさらに含むことを特徴とする。

【0027】

本発明の別の実施形態によれば、本発明による全固体用二次電池加圧方法は、前記全固体用二次電池に対する加圧の完了後に、前記加圧チャンバ部の内部空間の媒質を配管部を介して貯蔵タンクへ排出するステップと、前記第１カバー部が入口部を開放し、前記第２カバー部が出口部を開放するステップと、前記第１ベッセルが待機位置に戻るステップと、をさらに含むことを特徴とする。

【0028】

本発明の別の実施形態によれば、本発明による全固体用二次電池加圧方法は、前記第１ベッセルの内部空間から第１バスケットが第１移送部側へ排出されるステップと、第２ベッセルが加圧チャンバ部の内部空間に投入されるステップと、をさらに含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0029】

本発明は、上述した構成によって次の効果を有する。

【0030】

本発明は、内部にバスケットが投入されたベッセルが側方移動して加圧チャンバ部の内部空間で高温加圧工程が行われるようにすることにより、全固体用二次電池の接触界面の最大化及び界面抵抗の最小化を可能にするという効果がある。

【0031】

また、本発明は、一対のベッセルが左右両側に形成されることにより、いずれか一方のベッセルに対する加圧工程の終了後に加圧チャンバ部の内部空間から排出されて待機位置に戻ると、待機中の残りのベッセルが前記加圧チャンバ部の内部空間へ直ちに投入されるようにすることにより、工程時間の短縮及びそれによる工程効率の上昇を図るようにするという効果がある。

【0032】

また、本発明は、加圧チャンバ部の一側に第１ヒーティングブロックを形成することにより、前記加圧チャンバ部の内部空間への圧力伝達媒質の供給時に前記媒質の熱損失を最小限に抑えるようにするという効果がある。

【0033】

また、本発明は、圧力伝達媒質を貯蔵する貯蔵タンクの一側にも第２ヒーティングブロックを形成することにより、前記媒質が高温を維持した状態で加圧チャンバ部側に供給されて工程効率の上昇を図るようにするという効果がある。

【0034】

また、本発明は、配管部の外面又は外周面上にヒーティングジャケットを形成することにより、圧力伝達媒質が貯蔵タンクから加圧チャンバ部側へ流れるときに発生可能な熱損失を最小限に抑えるようにするという効果がある。

【0035】

また、本発明は、残留物排出部を第２連通孔を介して加圧チャンバ部の内部空間と連通するようにすることにより、加圧工程後に前記内部空間に残留する媒質が容易に排出されるようにするという効果がある。

【0036】

一方、ここで明示的に言及されていない効果であっても、本発明の技術的特徴によって期待される、以下の明細書に記載された効果及びその暫定的な効果は、本発明の明細書に記載されているように扱われることを付け加える。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明の一実施形態による全固体用二次電池加圧システムの全体的な概念図である。

【図2】図１による全固体用バスケットの斜視図である。

【図3】図１による加圧チャンバ部の概略参考図である。

【図4】加圧チャンバ部の水平断面図である。

【図5】本発明の一実施形態による全固体用二次電池高温加圧方法を説明するための参考図である。

【図6】本発明の一実施形態による全固体用二次電池高温加圧方法を説明するための参考図である。

【図7】本発明の一実施形態による全固体用二次電池高温加圧方法を説明するための参考図である。

【図8】本発明の一実施形態による全固体用二次電池高温加圧方法を説明するための参考図である。

【図9】本発明の一実施形態による全固体用二次電池高温加圧方法を説明するための参考図である。

【図10】本発明の一実施形態による全固体用二次電池高温加圧方法を説明するための参考図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照してさらに詳細に説明する。本発明の実施形態は様々な形態に変形することができ、本発明の範囲はこれらの実施形態に限定されるものと解釈されてはならず、特許請求の範囲に記載された事項に基づいて解釈されるべきである。また、本実施形態は、当該分野における通常の知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために参考として提供されるものに過ぎない。

【0039】

本明細書で使用されているように、単数形は、文脈上異なる場合を明らかに指摘するものではない限り、複数形を含むことができる。また、本明細書で使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／又は「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」は、言及した形状、数字、ステップ、動作、部材、要素、及び／又はこれらのグループの存在を特定するものであり、１つ以上の他の形状、数字、動作、部材、要素、及び／又はグループの存在又は付加を排除するものではない。

【0040】

以下では、ある構成要素（又は層）が他の構成要素（又は層）上に配置されると説明される場合、ある構成要素が他の構成要素上に直接配置されることもあり、或いは当該構成要素の間に別の構成要素又は層が介在することもあることに留意すべきである。また、ある構成要素が他の構成要素上に直接配置されると表現される場合、当該構成要素の間に別の構成要素が位置しない。また、ある構成要素の「上」、「上部」、「下部」、「上側」、「下側」、 「一側」又は「側面」に位置するというのは、相対的な位置関係を意味するものである。

【0041】

以下では、バスケットの移送方向（又は移送部の延長方向）が前後方向であることを基準に説明すると理解する。

【0042】

図１は、本発明の一実施形態による全固体用二次電池加圧システムの全体的な概念図である。

【0043】

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態による全固体用二次電池高温加圧システム１について詳細に説明する。

【0044】

図１を参照すると、本発明は、全固体用二次電池高温加圧システム１及び方法に関し、より詳しくは、固体電解質と活物質との接触界面の極大化及び界面抵抗の最小化のための高温加圧工程が行われる加圧チャンバ部４０の左右両側一対の移送部１０側に、二次電池の収容されたバスケット２０が投入された状態で前記加圧チャンバ部４０の内部空間に投入される或いは内部空間から排出されるベッセル（Ｖｅｓｓｅｌ）３０をそれぞれ形成して、高温加圧工程の終了後、いずれか一つのベッセル３０が加圧チャンバ部４０から排出され次第に残りのベッセル３０がチャンバ部４０の内部空間に投入されるようにすることにより、タクトタイム（Ｔａｃｔ Ｔｉｍｅ）の短縮による工程効率の向上を図るようにする全固体用二次電池高温加圧システム１及び方法に関する。

【0045】

このために、前記加圧システム１は、移送部１０、バスケット２０、ベッセル３０、加圧チャンバ部４０、貯蔵タンク５０及び配管部６０を含むことができる。

【0046】

移送部１０は、全固体用二次電池Ｓの収容されたバスケット２０が加圧チャンバ部４０の一側面（又はベッセル３０の待機位置）と隣接する側に移送されるようにする構成であり、例えばコンベヤー構成であってもよく、これに限定されるものではない。

【0047】

前記移送部１０は、加圧チャンバ部４０を基準として両側面に一対が形成されていることが好ましく、説明の便宜上、前記加圧チャンバ部４０の一側面と隣接する移送部を第１移送部１１０と呼び、他側面と隣接する移送部を第２移送部１３０と呼ぶ。以下で詳細に説明するが、第１移送部１１０と第２移送部１３０とを介して、一対のバスケット２０が対応するベッセル３０の待機位置へそれぞれ移送されることができる。前記移送部１０は、待機位置にあるそれぞれのベッセル３０の入口部まで前後方向に沿って延び、個別のベッセル３０の出口部から再び前後方向に沿って延びることができる。

【0048】

すなわち、個別の第１移送部１１０と第２移送部１３０とは、一対のベッセル３０の待機位置と対応する側では切れているように形成されることが好ましい。すなわち、第１移送部１１０を基準に説明すると、前記第１移送部１１０は、待機位置における第１ベッセル３１０の入口部までのみ延び、前記第１ベッセル３１０の出口部から再び延びるように形成できる。ただし、本発明の範囲は、これに限定されるものではない。

【0049】

図２は、図１による全固体用バスケットの斜視図である。

【0050】

図１及び図２を参照すると、バスケット２０は、内部に全固体用二次電池Ｓを収容した状態で、移送部１０によって、隣接するベッセル３０の内部空間に収容される構成である。前記バスケット２０は、第１移送部１１０上の第１バスケット２１０と、第２移送部１３０上の第２バスケット２３０とを含むことができる。さらに、個別のバスケット２１０、２３０は、例えば、その外面が略円筒形に形成されるが、一側に二次電池Ｓが投入されるようにするための開放領域２１１、２３１を含むことができる。前記開放領域２１１、２３１は、例えばバスケット２０の前面及び背面に形成できる。

【0051】

また、前記バスケット２１０、２３０には、その外面又は外周面に多数の貫通孔２１３、２３３が形成され、後述する圧力伝達媒質である流体が内部空間に流入して二次電池Ｓを高温加圧するようにすることが好ましい。前記バスケット２１０、２３０の内部空間には、異なる高さに形成される多数の二次電池Ｓの着座板２１５、２３５が形成されることにより、一度に複数の二次電池Ｓが内部空間に積層される構造で収容されるようにすることが好ましい。また、全固体用二次電池Ｓをバスケット２０の内部空間へ供給する過程は、作業者の手作業によって、又はロボットアーム（図示せず）などの自動工程によって行われることができ、これに別途の制限があるものではない。

【0052】

図３は、図１による加圧チャンバ部に対する概略参考図であり、図４は、ベッセルが投入された加圧チャンバ部に対する水平断面図である。

【0053】

図１及び図４を参照すると、ベッセル３０は、一側が加圧チャンバ部４０と連結されて前記加圧チャンバ部４０の内部空間へ側方移動するか或いは逆方向移動し、前後方向に形成される貫通孔に沿って近接するバスケット２０が挿入されるようにする構成である。前記ベッセル３０は、第１移送部１１０側に形成される第１ベッセル３１０と、第２移送部１３０側に形成される第２ベッセル３３０とを含むことができる。このようなベッセル３１０、３３０は、例えば加圧チャンバ部４０の内部空間と、例えばレールＲの構成によって互いに連結されて前記レールＲ上で側方移動するようにすることが好ましい。すなわち、個別のベッセル３０は、対応する移送部１０と連結されるように待機位置にあるか、或いは側方移動を介して加圧チャンバ部４０の内部空間に位置することができる。

【0054】

また、個別のベッセル３１０、３３０は、前面には入口部３１１、３３１が形成され、背面には出口部３１３、３３３が形成され得る。例えば、第１バスケット２１０は、第１移送部１１０の駆動によって、待機位置にある第１ベッセル３１０の入口部３１１を介して前記第１ベッセル３１０の内部空間へ投入できる。その後、前記第１ベッセル３１０は、レールＲ上で加圧チャンバ部４０の内部空間へ投入されて全固体用二次電池Ｓに対する高温加圧工程が行われるようにすることができる。

【0055】

その後、工程が終了すると、第１ベッセル３１０は、再び加圧チャンバ部４０の外側へ側方移動して再び待機位置に戻り、前記第１ベッセル３１０内の第１バスケット２１０は、出口部３１３から排出されて第１移送部１１０に沿って移送されることができる。前記入口部３１１、３３１と出口部３１３、３３３とは、貫通孔によって互いに連通し、前記貫通孔は、個別のバスケット２１０、２３０と対応する垂直断面形状を持つように形成されることが好ましい。また、入口部３１１、３３１と出口部３１３、３３３は、第１及び第２ベッセル３１０、３３０とはその断面積サイズが実質的に同じか或いはそれより少し大きく形成できる。

【0056】

図１、図３及び図４を参照すると、加圧チャンバ部４０は、内部空間へ供給される第１ベッセル３１０又は第２ベッセル３３０の入口部３１１、３３３と出口部３１３、３３３をカバーした状態で、供給される圧力伝達媒質としての流体（例えば、液体）を介して、前記第１ベッセル３１０又は第２ベッセル３３０内に収容された全固体用二次電池Ｓが高温加圧されるようにする構成である。

【0057】

上述したように、前記加圧チャンバ部４０の内部空間は、レールＲと連結されて前記ベッセル３０が挿入及び排出されるようにすることができる。したがって、前記加圧チャンバ部４０の内部空間は、ベッセル３０が挿入されるのに適したサイズに形成できる。また、前記加圧チャンバ部４０は、第１ベッセル３１０が挿入される第１側面と、第２ベッセル３３０が挿入される第２側面とが全て開放された側を有するように形成できる。

【0058】

このために、前記加圧チャンバ部４０は、第１ヒーティングブロック４１０、第１蓋部３３０、第２蓋部４５０、流体流動孔４７０及び残留流体排出孔４９０を含むことができる。

【0059】

第１ヒーティングブロック４１０は、加圧チャンバ部４０の内部空間上に設置され、圧力伝達用媒質である流体（例えば、液体）に高温の熱を伝達する構成である。前記第１ヒーティングブロック４１０は、例えば、投入されたベッセル３０の外周面を包み込む形態であり、その内部を介して熱伝達用流体が流れることにより、ベッセル３０の内側へ熱を伝達することができるが、これに別途の制限があるものではなく、加圧チャンバ部４０の内側へ供給される圧力伝達媒質である流体に熱エネルギーを伝達することができる、公知された又は公知される任意の構成であればよい。上記の例示の場合、第１ヒーティングブロック４１０内に流体を供給するための別個の供給装置（図示せず）が前記第１ヒーティングブロック４１０の一側と連結されることができる。

【0060】

第１蓋部４３０は、投入されたベッセル３１０又は３３０の入口部３１１、３３１を開閉する構成であって、所定の距離前後方向に往復運動可能に設計できる。例えば、第１蓋部４３０は、例えば、油空圧シリンダ（図示せず）などの駆動手段に連結されて往復運動可能であるが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。また、第１蓋部４３０は、入口部３１１、３３１に挿入される側断面形状が前記入口部３１１、３３１と相補的な形状に形成できる。

【0061】

第２蓋部４５０は、投入されたベッセル３１０又は３３０の出口部３１３、３３３を開閉する構成であって、所定の距離前後方向に往復運動可能に設計できる。前記第２蓋部４５０は、第１蓋部４３０と実質的に同じ形状に形成され、同じ方式で往復運動することができ、その詳細な説明は省略する。

【0062】

流体流動孔４７０は、圧力伝達用媒質である流体が流れる経路である貫通孔の構成であって、加圧チャンバ部４０の一側に形成できる。前記流体流動孔４７０は、加圧チャンバ部４０の内部空間に流体が供給される側である第１貫通孔４７１と、高温加圧工程の終了後に流体が排出される側である第２貫通孔４７３と、を含むことができる。別途の制限があるのではないが、前記第１貫通孔４７１は第１蓋部４３０及び第２蓋部４５０のうちのいずれか一つに形成され、第２貫通孔４７３は残りの一つに形成されることが好ましい。前記第１貫通孔４７１は後述する第１配管６１０に連結され、第２貫通孔４７３は第２配管６３０に連結され得る。

【0063】

図１を参照すると、残留流体排出孔４９０は、加圧チャンバ部４０の内部空間に形成され、第１ベッセル３１０及び第２ベッセル３３０のうちのいずれか一つに対する加圧工程の終了後、第２貫通孔４７３を介して流体が抜け出した後に、前記内部空間に残留する流体がチャンバ部４０の外部へ排出されるようにする貫通孔の構成である。このために、前記残留流体排出孔４９０は、加圧チャンバ部４０の内部空間の底部に形成され、残留流体が自然に外部へ排出されるようにすることが好ましい。前記残留流体排出孔４９０は、後述する残留物排出部６５０に連結されることができる。

【0064】

図１を参照すると、貯蔵タンク５０は、圧力伝達用媒質である流体を貯蔵した状態で加圧チャンバ部４０の内部空間へ前記流体を供給する構成である。前記貯蔵タンク５０は、流体を貯留する内部空間が第１配管６１０、第２配管６３０及び残留物排出部６５０と連通することができる。したがって、貯蔵タンク５０は、流体を貯蔵した状態で、加圧工程の際に第１配管６１０及び第２配管６３０を介して加圧チャンバ部４０へ供給し、加圧工程後に前記配管６１０、６３０を介して再び加圧チャンバ部４０内の流体の供給を受ける。そして、前記加圧チャンバ部４０から加圧工程済みのベッセル３１０又は３３０が排出されると、前記チャンバ部４０の内部空間に残留する流体の伝達を残留物排出部６５０を介して受ける。

【0065】

前記貯蔵タンク５０が貯蔵する流体は、液体類であることが好ましく、例えば、水又は、公知された又は公知される様々な熱媒体油のうちの少なくとも１つを含むことができ、これに別途の制限があるものではない。一般に、熱媒体油が水よりも相対的に高い使用温度を有するので、高温及び高圧に有利な熱媒体油を使用することが好ましい。また、前記貯蔵タンク５０上には、第１配管６１０及び第２配管６３０と連通する第１連通孔５１０、及び残留物排出部６５０と連通する第２連通孔５３０がそれぞれ異なる位置に形成されることができる。

【0066】

また、前記貯蔵タンク５０は、一側に第２ヒーティングブロック５５０を備えて、流体に高温の熱を伝達することが好ましい。一般に、全固体用二次電池Ｓにおける固体電解質は、イオンが固体格子の間で移動するので、活物質と電解質との接触界面を最大化しながらも界面抵抗を最小限に抑えなければならず、これにより高温／高圧の加圧工程を行わなければならない。このために、前記貯蔵タンク５０は、加圧チャンバ部４０に流体が高温の状態で供給されるようにするために第２ヒーティングブロック５５０を備えることが好ましい。前記第２ヒーティングブロック５５０は、第１ヒーティングブロック４１０と実質的に同じ構造で形成でき、これについての詳細な説明は省略する。

【0067】

配管部６０は、一端が貯蔵タンク５０に連結され、他端が加圧チャンバ部４０に連結されることにより、両構成の間における流体の供給及び排出経路を提供する構成である。このために、前記配管部６０は、第１配管６１０、第２配管６３０、残留物排出部６５０、ヒーティングジャケット６７０及び共通配管６９０を含むことができる。

【0068】

第１配管６１０は、一端が第１連通孔５１０と連通し、他端が第１貫通孔４７１と連通して、貯蔵タンク５０に貯蔵された流体が加圧チャンバ部４０の内部空間へ供給されるように、或いは逆方向に流れるように流路を提供する配管構成である。前記第１配管６１０の一側には、加圧チャンバ部４０への流体供給又は前記加圧チャンバ部４０からの流体排出のためのプレフィル（Ｐｒｅ－Ｆｉｌｌ）ポンプ６１１が形成できる。前記第１配管６１０は、第２配管６３０との共通配管６９０から互いに分岐することができ、共通配管６９０が第１連通孔５１０と連結される。

【0069】

第２配管６３０は、一端が第１連通孔５１０と連結され、他端が第２貫通孔４７３と連結されることにより、加圧チャンバ部４０の内部空間に投入された流体が貯蔵タンク５０へ再供給されるように或いは逆方向に流れるように流路を提供する配管構成である。前記第２配管６３０の一側には、増圧ポンプ（Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ Ｐｕｍｐ）６３１が形成できる。第１配管６１０及び第２配管６３０を介して加圧チャンバ部４０の内部空間への流体供給が完了すると、増圧ポンプ６３１を介して前記加圧チャンバ部４０の内部空間を増圧させることができる。前記第２配管６３０は、第１配管６１０の共通配管６９０から互いに分岐することができ、共通配管６９０が第１連通孔５１０と連結される。

【0070】

前記配管構成である第１配管６１０及び／又は第２配管６３０の外面には、流動中の流体に対する熱損失を最小限に抑えるためのヒーティングジャケット６７０が形成できる。前記ヒーティングジャケット６７０は、共通配管６９０側に、さらに第１及び第２配管６１０、６３０側に形成でき、これに別途の制限があるものではない。前記ヒーティングジャケット６７０は、配管の外面上に形成される、公知された又は公知される対応構成のうちの任意のものであってもよく、これに別途の制限があるものではない。

【0071】

残留物排出部６５０は、一端が第２連通孔５３０と連結され、他端が残留流体排出孔４９０と連結されることにより、高温加圧工程の終了後に、加圧チャンバ部４０内に残留する流体が貯蔵タンク５０側へ流れるように流路を提供する配管構成である。

【0072】

図５から図１０は、本発明の一実施形態による全固体用二次電池高温加圧方法を説明するための参考図である。

【0073】

以下では、添付図面を参照して本発明の一実施形態による全固体用二次電池加圧方法について詳細に説明する。

【0074】

図５を参照すると、内側に全固体用二次電池Ｓが配置された第１バスケット２１０が第１移送部１１０の駆動によって、待機中の第１ベッセル３１０の入口部３１１を介して前記第１ベッセル３１０の内部空間へ挿入される。このとき、第２移送部１３０上の第２バスケット２３０は、初期位置で待機中であってもよく、第２ベッセル３３０の内部空間に挿入されてもよいが、工程効率上、後者であることが好ましい。

【0075】

その後、図６を参照すると、前記第１ベッセル３１０は、例えばレールＲを介して加圧チャンバ部４０の内部空間へ側方移動する。そして、前記第１ベッセル３１０の移動完了後、第１蓋部４３０が入口部３１１を密閉し、第２蓋部４５０が出口部３１３を密閉する（図４参照）。

【0076】

その後、図７を参照すると、ポンプ６１１の動作で、貯蔵タンク５０内の液体類圧力伝達媒質が共通配管６９０から第１配管６１０と第２配管６３０を介して加圧チャンバ部４０の内部空間に供給される。このとき、第１バスケット２１０は、外面に多数の貫通孔３１３が形成されているので、全固体用二次電池Ｓが圧力伝達媒質に浸漬された形態で置かれることができる。

【0077】

その後、図８を参照すると、増圧ポンプ６３１の動作によって、加圧チャンバ部４０の内部空間を増圧させる。このとき、圧力伝達媒質は、第１ヒーティングブロック４１０の動作によって高温状態を維持して熱損失を最大化することにより、全固体用二次電池Ｓに対する高温加圧工程を行うことができる。

【0078】

工程終了後、図９を参照すると、ポンプ６１１の動作で、加圧チャンバ部４０の内部空間の圧力伝達媒質が第１配管６１０と第２配管６３０を介して貯蔵タンク５０に向かって流れる。そして、図１０を参照すると、第１蓋部４３０及び第２蓋部４５０がそれぞれ入口部３１１及び出口部３１３を開放し、第１ベッセル３１０は、レールＲを介して加圧チャンバ部４０の内部空間から第１移送部１１０と隣接する待機位置へ排出される。このとき、加圧チャンバ部４０内から未だ抜け出していない液体類媒質は、残留物排出部６５０を介して流れることができる。

【0079】

以後、前記第１ベッセル３１０は、第１バスケット２１０を第１移送部１１０側へ排出する。そして、第２移送部１３０を介して第２バスケット２３０が挿入された状態で待機中の第２ベッセル３３０は、加圧用チャンバ４０の内部空間へ移動し、前述したステップを再び繰り返し行う。

【0080】

このように第１ベッセル３１０内の二次電池Ｓに対する加圧工程中に、第２ベッセル３３０が、第２バスケット２３０が挿入された状態で待機中の状態を維持するので、再び第１バスケット２１０が第１ベッセル３１０内に挿入される工程時間だけ短縮して工程効率を上昇させることができる。

【0081】

以上の詳細な説明は、本発明を例示するものである。また、前述した内容は、本発明の好適な実施形態を示して説明するものであり、本発明は、多様な他の組み合わせ、変更及び環境で使用することができる。すなわち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、開示内容と均等な範囲、及び／又は当業分野における技術又は知識の範囲内で変更及び修正が可能である。前述した実施形態は、本発明の技術的思想を実現するための最善の状態を説明するものであり、本発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。よって、以上の発明の詳細な説明は、開示された実施状態に本発明を制限しようとするものではない。

【符号の説明】

【0082】

１ 全固体用二次電池高温加圧システム
１０ 移送部
１１０ 第１移送部
１３０ 第２移送部
２０ バスケット
２１０ 第１バスケット
２１１ 開放領域
２１３ 貫通孔
２１５ 着座板
２３０ 第２バスケット
２３１ 開放領域
２３３ 貫通孔
２３５ 着座板
３０ ベッセル
３１０ 第１ベッセル
３１１ 入口部
３１３ 出口部
３３０ 第２ベッセル
３３１ 入口部
３３３ 出口部
４０ 加圧チャンバ部
４１０ 第１ヒーティングブロック
４３０ 第１蓋部
４５０ 第２蓋部
４７０ 流体流動孔
４７１ 第１貫通孔
４７３ 第２貫通孔
４９０ 残留流体排出孔
５０ 貯蔵タンク
５１０ 第１連通孔
５３０ 第２連通孔
５５０ 第２ヒーティングブロック
６０ 配管部
６１０ 第１配管
６３０ 第２配管
６５０ 残留物排出部
６７０ ヒーティングジャケット
６９０ 共通配管
Ｓ 全固体用二次電池
Ｒ レール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】