通过均匀压力进行螺栓紧固的电池单体夹具的制作方法

电气元件制品的制造及其应用技术1.本技术要求基于2020年8月11日提交的韩国专利申请第10-2020-0100258号的优先权权益，并且该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文中。2.本发明涉及一种用于以均匀压力紧固螺栓的电池单体夹具。背景技术：3.近年来，随着由于化石燃料枯竭而导致的能源价格上涨以及对环境污染的关注度正在加大，对环境友好性的可替代能源的需求已经成为未来生活不可缺少的因素。因此，对诸如核能、太阳能、风能、潮汐能的发电技术的各种研究已经不断进行，并且用于更高效地使用这样产生的能量的电力存储设备也已经备受关注。4.特别地，随着对移动设备的技术发展和需求，对作为能量源的电池的需求正在迅速增加，因而对能够满足各种需求的电池已经进行了大量的研究。5.典型地，就电池的形状而言，对于可以应用于厚度较小的产品(诸如移动电话)的棱柱形二次电池和袋型二次电池的需求很大。就材料而言，对具有诸如高能量密度、放电电压和输出稳定性的优点的锂二次电池(诸如锂离子电池和锂离子聚合物电池)的需求很大。6.二次电池通过如下方式来制造：将电极组件容纳在电池壳体中并注入电解质，然后进行电池激活步骤。此时，电池激活步骤包括：在将二次电池安装在单体夹具中之后，在激活所必要的条件下对二次电池进行充电和放电的过程。这种单体夹具主要用于在电池激活步骤中对二次电池进行充电或放电以及用于二次电池的性能评价目的。7.图1是用于评价二次电池的性能的常规电池单体夹具的示意图。如图1中所示，一般的电池单体夹具通过第一板12和第二板13来挤压和固定电池单体11，该第一板12和该第二板13被分别放置在电池单体11的上侧和下侧处。8.这种单体夹具10使用穿过第一板12和第二板13的螺栓14和螺母15执行螺栓紧固，以固定电池单体11。具体地，常规上，第一板12和第二板13具有螺栓14所穿过的多个孔，并且螺栓14和螺母15被紧固在所述多个孔中。9.此外，被紧固在多个孔中的螺栓14和螺母15针对每一个区域被紧固，并且螺栓14和螺母15可能不以均匀的力被紧固。特别地，即使使用施加均匀的力的扭矩扳手来执行螺栓紧固，也可能由于执行螺栓紧固的人员而不能针对每一个区域均匀地执行螺栓紧固。技术实现要素：10.技术问题11.相信本发明解决了至少一些上述问题。例如，本发明的一方面提供了一种电池单体夹具，该电池单体夹具用于通过向多个螺栓紧固单元施加均匀的旋转力而在将电池单体固定在第一板和第二板之间时均匀地紧固螺栓。12.技术解决方案13.本发明涉及一种用于以均匀压力紧固螺栓的电池单体夹具。在一个实施例中，根据本发明的电池单体夹具包括：第一板和第二板，该第一板和该第二板被布置成彼此面对；n个螺栓紧固单元，所述螺栓紧固单元包括螺栓和螺母，以允许在电池单体介于第一板和第二板之间的状态下将第一板紧固到第二板，以挤压电池单体；旋转构件，该旋转构件被安装在第一板或第二板的一个表面上，并且被安装在第一板和第二板彼此面对的表面的相反侧上；和驱动单元，该驱动单元将旋转构件的旋转力传递到所述n个螺栓紧固单元中的每一个螺栓紧固单元，其中，n是等于或大于2的整数。14.在一个实施例中，驱动单元包括：第一齿轮单元，该第一齿轮单元被连接到旋转构件，并且通过旋转构件的旋转而旋转；第二齿轮单元，该第二齿轮单元与第一齿轮单元接合，并且在不同于第一齿轮单元的轴向方向的方向上传递旋转力；和第三齿轮单元，该第三齿轮单元与第二齿轮单元接合，并且在不同于第二齿轮单元的轴向方向的方向上传递旋转力。此时，第三齿轮单元在与第三齿轮单元与第二齿轮单元接合的区域相反的区域中被连接到螺栓紧固单元。15.在另一个实施例中，驱动单元包括：第一齿轮单元，该第一齿轮单元被连接到旋转构件，并且通过旋转构件的旋转而旋转；n个第二齿轮单元，所述第二齿轮单元在垂直方向上与第一齿轮单元接合，并且在与第一齿轮单元的旋转方向垂直的方向上旋转；和第三齿轮单元，该第三齿轮单元在垂直方向上与每一个第二齿轮单元接合，并且在与第二齿轮单元的旋转方向垂直的方向上旋转。此时，第三齿轮单元在与第三齿轮单元与第二齿轮单元接合的区域相反的区域中被连接到螺栓紧固单元。16.在具体示例中，第一齿轮单元包括：第一旋转轴，该第一旋转轴的一侧被连接到旋转构件；和第一驱动锥齿轮，该第一驱动锥齿轮被固定在第一旋转轴的另一侧，并且由旋转构件旋转。此外，第二齿轮单元包括：第二旋转轴；第一从动锥齿轮，该第一从动锥齿轮被固定在第二旋转轴的一侧，并且与第一驱动锥齿轮接合；和第二驱动锥齿轮，该第二驱动锥齿轮被固定在第二旋转轴的另一侧，并且通过第一从动锥齿轮的旋转而旋转。进一步，第三齿轮单元包括：第三旋转轴；和第三从动锥齿轮，该第三从动锥齿轮被固定在第三旋转轴的一侧并且与第二驱动锥齿轮接合，并且第三旋转轴的另一侧被连接到螺栓紧固单元。17.在更具体示例中，驱动单元包括：第一齿轮单元，该第一齿轮单元包括第一旋转轴和第一驱动锥齿轮，该第一旋转轴被连接到旋转构件，该第一驱动锥齿轮被固定在第一旋转轴的端部处并且由旋转构件旋转；n个第二齿轮单元，所述第二齿轮单元包括第一从动锥齿轮、第二旋转轴和第二驱动锥齿轮，该第一从动锥齿轮与第一驱动锥齿轮接合，该第二旋转轴被连接到第一从动锥齿轮，该第二驱动锥齿轮被固定在第二旋转轴的端部处并且通过第一从动锥齿轮的旋转而旋转；以及第三齿轮单元，该第三齿轮单元包括第二从动锥齿轮和第三旋转轴，该第二从动锥齿轮与第二驱动锥齿轮接合，该第三旋转轴被连接到第二从动锥齿轮。此时，第三齿轮单元在与第三齿轮单元与第二从动锥齿轮接合的区域相反的区域中被连接到螺栓紧固单元。18.在又一个实施例中，电池单体夹具进一步包括挤压板，该挤压板被层压在第一板的一个表面上。此外，挤压板可以具有内置在该挤压板中的驱动单元。此外，驱动单元可以能够与第一板分离。19.此外，根据本发明的电池单体夹具可以包括传感器单元。在具体示例中，根据本发明的电池单体夹具进一步包括传感器单元，该传感器单元被布置在第一板与挤压板之间，并且测量在旋转构件的旋转期间的在第一板与挤压板之间的变化的压力值。20.此时，电池单体夹具可以进一步包括输出单元，该输出单元被连接到传感器单元并且输出压力值，并且传感器单元可以是具有平面结构的压力传感器。21.有利效果22.根据本发明的用于以均匀压力紧固螺栓的电池单体夹具，通过向多个螺栓紧固单元施加相同的旋转力，能够在将电池单体固定在第一板和第二板之间时均匀地紧固螺栓。附图说明23.图1是用于评价二次电池的性能的常规电池单体夹具的示意图。24.图2是根据本发明的实施例的电池单体夹具的示意图。25.图3是示出根据本发明的一个实施例的电池单体夹具的螺栓紧固单元的运行机制的示意图。26.图4是示出根据本发明的一个实施例的电池单体夹具的驱动单元的示意图。27.图5是根据本发明的另一个实施例的电池单体夹具的示意图。28.图6是根据本发明的又一个实施例的电池单体夹具的示意图。29.图7是根据本发明的又一个实施例的电池单体夹具的示意图。具体实施方式30.下文中，将参考附图详细地描述本发明。本说明书和权利要求中所使用的术语和词语不应被解释为限于普通或字典术语，并且发明人可以适当地定义术语的概念以便最好地描述其发明。术语和词语应被解释为与本发明的技术思想一致的含义和概念。31.下文中，将参考附图详细地描述本发明。32.本发明提供了一种用于以均匀压力紧固螺栓的电池单体夹具。通常，常规电池单体夹具使用穿过第一板和第二板的单独的螺栓和螺母来执行螺栓紧固，以便固定电池单体。这里，根据螺栓和螺母的紧固顺序以及工人的倾向，施加到电池单体的压力可能针对每一个位置而不同。33.因此，本发明的发明人发明了一种用于在将电池单体固定在第一板与第二板之间时均匀地紧固螺栓的电池单体夹具。更具体地，本发明提供了一种电池单体夹具，该电池单体夹具用于通过向多个螺栓紧固单元施加相同的旋转力而在将电池单体固定在第一板和第二板之间时均匀地紧固螺栓。34.图2是根据本发明的实施例的电池单体夹具的示意图，并且图3是示出根据本发明的一个实施例的电池单体夹具的螺栓紧固单元的运行机制的示意图。35.参考图2和图3，根据本发明的电池单体夹具100包括：第一板120和第二板130，该第一板120和该第二板130被布置成彼此面对；n(n是等于或大于2的整数)个螺栓紧固单元140，所述螺栓紧固单元140包括螺栓和螺母，以允许在电池单体110介于第一板120和第二板130之间的状态下将第一板120紧固到第二板130，以挤压电池单体110；旋转构件160，该旋转构件160被安装在第一板120或第二板130的一个表面上，并且被安装在第一板120和第二板130彼此面对的表面的相反侧上；以及驱动单元170，该驱动单元170将旋转构件160的旋转力传递到所述n个螺栓紧固单元140中的每一个螺栓紧固单元。36.在具体示例中，由于驱动单元170将接收到的旋转力传递到n个螺栓紧固单元140，所以当将电池单体110固定在第一板120与第二板130之间时，无论螺栓紧固单元140的紧固位置如何，根据本发明的电池单体夹具100都可以以均匀的力紧固n个螺栓紧固单元140中的螺栓。37.因此，根据本发明的电池单体夹具100可以使由于螺栓紧固单元140的紧固位置或者螺栓141和螺母142的紧固误差而导致的不均匀压力最小化。此外，能够通过旋转构件160的一次性操作而以均匀的力紧固n个螺栓紧固单元140。38.这里，介于第一板120和第二板130之间的电池单体110可以是袋型单元单体。具体地，该袋型单元单体可以具有如下结构：具有正电极/分隔件/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下嵌入到该外部材料中。此外，电极引线可以被引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。39.此外，第一板120和第二板130可以是在评价电池单体110的充电/放电特性时使用的普通板，例如铝板。这里，第一板120和第二板130可以分别意指上板和下板。40.此外，螺栓紧固单元140意指螺栓141和螺母142，在本发明中可以设置n个螺栓紧固单元140。这里，n可以是等于或大于2的整数，具体地，可以是2至12中的一个整数、4至10中的一个整数或者6至8中的一个整数。例如，可以设置6个螺栓紧固单元140。然而，本发明不限于此。41.此外，根据本发明的电池单体夹具的驱动单元170可以将旋转构件160的旋转力传递到n个螺栓紧固单元140。这意指旋转构件160的旋转力被传递到螺栓141或螺母142。如果旋转构件160的旋转力被传递到螺栓141，则可以在螺母142被固定的状态下通过旋转螺栓141来紧固螺栓。此外，如果旋转构件160的旋转力被传递到螺母142，则可以在螺栓141被固定的状态下通过旋转螺母142来紧固螺栓。42.此外，旋转构件160可以通过顺时针或逆时针旋转来紧固或分离螺栓141和螺母142。43.图4是示出根据本发明的一个实施例的电池单体夹具的驱动单元的示意图。下文中，将参考图4描述用于将旋转构件160的旋转力传递到n个螺栓紧固单元140的驱动单元170。44.在一个实施例中，根据本发明的驱动单元170包括第一齿轮单元171、第二齿轮单元172和第三齿轮单元173。在具体示例中，根据本发明的驱动单元170包括：第一齿轮单元171，该第一齿轮单元171被连接到旋转构件160，并且通过旋转构件160的旋转而旋转；第二齿轮单元172，该第二齿轮单元172与第一齿轮单元171接合，并且沿着不同于第一齿轮单元171的轴向方向的方向传递旋转力；和第三齿轮单元173，该第三齿轮单元173与第二齿轮单元172接合，并且沿着不同于第二齿轮单元172的轴向方向的方向传递旋转力。例如，第一齿轮单元171绕着与旋转构件160的旋转轴相同的旋转轴旋转，第二齿轮单元172的旋转轴的方向可以垂直于第一齿轮单元的旋转轴的方向，并且第三齿轮单元173的旋转轴的方向可以垂直于第二齿轮单元172的旋转轴的方向。更具体地，驱动单元170可以包括：第一齿轮单元171，该第一齿轮单元171被连接到旋转构件160，并且通过旋转构件160的旋转而旋转；n个第二齿轮单元172，所述第二齿轮单元172在垂直方向上与第一齿轮单元171接合，并且在与第一齿轮单元171的旋转方向垂直的方向上旋转；和第三齿轮单元173，该第三齿轮单元173在垂直方向上与每一个第二齿轮单元172接合，并且在与第二齿轮单元172的旋转方向垂直的方向上旋转。此时，第三齿轮单元173可以在与第三齿轮单元173与第二齿轮单元172接合的区域相反的区域中被连接到螺栓紧固单元140。45.在具体示例中，齿轮单元171、172和173中的每一个包括旋转轴和锥齿轮。第一齿轮单元171包括第一旋转轴1711和第一驱动锥齿轮1712。第一旋转轴1711的一侧被连接到旋转构件160，并且第一驱动锥齿轮1712被固定在第一旋转轴1711的另一侧。第一驱动锥齿轮1712被固定在第一旋转轴1711的另一侧，并且由旋转构件160旋转。即，第一驱动锥齿轮1712可以绕着与旋转构件的旋转轴相同的旋转轴旋转。46.此外，第二齿轮单元172包括第二旋转轴1721、第一从动锥齿轮1722和第二驱动锥齿轮1723。第一从动锥齿轮1722在第二旋转轴1721的一侧，并且第二驱动锥齿轮1723被固定在第二旋转轴1721的另一侧。此时，第一从动锥齿轮1721与第一齿轮单元171的第一驱动锥齿轮1712接合，并且第二驱动锥齿轮1723与稍后描述的第三齿轮单元173的第二从动锥齿轮1732接合。即，第二齿轮单元172的第一从动锥齿轮1722与第一齿轮单元171的第一驱动锥齿轮1721接合，并且可以在与第一齿轮单元171垂直的方向上旋转。此外，通过第一从动锥齿轮1722的旋转，可以旋转第二驱动锥齿轮1723。47.此外，第三齿轮单元173包括第三旋转轴1731和第二从动锥齿轮1732。第二从动锥齿轮1732被固定在第三旋转轴1731的一侧，并且螺栓紧固单元140被连接到第三旋转轴1731的另一侧。此时，第二从动锥齿轮1732与第二齿轮单元172的第二驱动锥齿轮1723接合。即，第三齿轮单元173的第二从动锥齿轮1732可以与第二齿轮单元的第二驱动锥齿轮1723接合，并且可以在与第二齿轮单元172垂直的方向上旋转。此外，第二齿轮单元172的旋转力可以被传递到第三齿轮单元173，并且第三齿轮单元173可以旋转被连接到第三旋转轴1731的另一侧的螺栓紧固单元140。48.换言之，根据本发明的一个实施例的电池单体夹具100的驱动单元170包括：第一齿轮单元171，该第一齿轮单元171包括第一旋转轴1711和第一驱动锥齿轮1712，该第一旋转轴1711被连接到旋转构件160，该第一驱动锥齿轮1712被固定在第一旋转轴1711的一端并且由旋转构件160旋转；n个第二齿轮单元172，所述第二齿轮单元172包括第一从动锥齿轮1722、第二旋转轴1721和第二驱动锥齿轮1723，该第一从动锥齿轮1722与第一驱动锥齿轮1712接合，该第二旋转轴1721被连接到第一从动锥齿轮1722，该第二驱动锥齿轮1723被固定在第二旋转轴1721的一端并且通过第一从动锥齿轮1722的旋转而旋转；和第三齿轮单元173，该第三齿轮单元173包括第二从动锥齿轮1732和第三旋转轴1731，该第二从动锥齿轮1732与第二驱动锥齿轮1723接合，该第三旋转轴1731被连接到第二从动锥齿轮1732。这里，第三齿轮单元173在与第三齿轮单元173与第二从动锥齿轮1732接合的区域相反的区域中被连接到螺栓紧固单元140。49.旋转构件160的旋转力可以通过上述驱动单元170传递到n个螺栓紧固单元140。因此，当将电池单体110固定在第一板120和第二板130之间时，可以均匀地紧固螺栓。50.图5是根据本发明的另一个实施例的电池单体夹具的示意图。51.参考图5，根据本发明的电池单体夹具200包括：第一板220和第二板230，该第一板220和该第二板230被布置成彼此面对；n(n是等于或大于2的整数)个螺栓紧固单元240，所述螺栓紧固单元240包括螺栓和螺母，以允许在电池单体210介于第一板220和第二板230之间的状态下将第一板220紧固到第二板230，以挤压电池单体210；旋转构件260，该旋转构件260被安装在第一板220和第二板230彼此面对的表面的相反侧上；和驱动单元270，该驱动单元270将旋转构件260的旋转力传递到所述n个螺栓紧固单元240中的每一个螺栓紧固单元。52.在另一个实施例中，根据本发明的电池单体夹具200进一步包括挤压板280，该挤压板280被层压在作为第一板220的一个表面的上表面上。此时，挤压板280具有内置于该挤压板280中的驱动单元270。53.这里，在驱动单元270中，第一旋转轴可以在挤压板280的向上方向上突出，以被连接到旋转构件260。此外，在驱动单元270中，被连接到螺栓紧固单元240的部分可以被包括在挤压板280的下表面上。54.在另一个实施例中，可以在驱动单元270中的被连接到螺栓紧固单元240的区域中进一步包括连接单元281。例如，连接单元281可以具有与螺栓紧固单元240的螺栓241或螺母242的形状相对应的凹槽。在这种情况下，连接单元281的凹槽可以与螺栓241或螺母242紧固，并且驱动单元270可以将旋转构件260的旋转力传递到连接单元281。以这种方式，螺栓紧固单元240可以执行螺栓紧固。55.此外，其中内置有驱动单元270的挤压板280能够与第一板220分离。在具体示例中，当通过螺栓紧固第一板220和第二板230时，挤压板280可以被联接到第一板220的上部以执行螺栓紧固单元240的螺栓紧固，并且可以在对电池单体210进行充电和放电的同时从第一板220分离。56.由于上文已经描述了驱动单元270的构造，因此这里省略对驱动单元的具体构造和运行机制的描述。57.图6和图7是根据本发明的又一个实施例的电池单体夹具的示意图。58.参考图6和图7，根据本发明的电池单体夹具300包括：第一板320和第二板330，该第一板320和该第二板330被布置成彼此面对；n(n是等于或大于2的整数)个螺栓紧固单元340，所述螺栓紧固单元340包括螺栓和螺母，以允许在电池单体310介于第一板320和第二板330之间的状态下将第一板320紧固到第二板330，以挤压电池单体310；旋转构件360，该旋转构件360被安装在第一板320和第二板330彼此面对的表面的相反侧上；和驱动单元370，该驱动单元370将旋转构件360的旋转力传递到所述n个螺栓紧固单元340中的每一个螺栓紧固单元。59.在又一个实施例中，根据本发明的电池单体夹具300进一步包括挤压板380，该挤压板380被层压在作为第一板320的一个表面的上表面上。此时，挤压板380具有内置于该挤压板380中的驱动单元370。60.此时，可以在第一板320和挤压板380之间进一步包括传感器单元390。在具体示例中，传感器单元390被布置在第一板320和挤压板380之间，并且在旋转构件360的旋转期间测量第一板320和挤压板380之间的变化的压力值。61.具体地，传感器单元390可以包括具有平面结构的压力传感器。该具有平面结构的压力传感器可以被设置在第一板320的前表面上。因此，在执行螺栓紧固单元340的螺栓紧固时，即使在第一板320和挤压板380之间的局部区域上压力增大，也可以容易地感测到第一板320和挤压板380之间的压力。62.例如，压力传感器可以是压力分布测量传感器。该压力分布测量传感器是薄膜型压力传感器，并且可以同时测量施加到数千个传感器表面的压力，由此识别出压力分布的形状。然后，可以将这种压力分布形状的模拟信号转换成数字信号，并且可以将该数字信号传输到pc。63.在又一个示例中，根据本发明的电池单体夹具300包括输出单元，该输出单元被连接到传感器单元290并且输出螺栓紧固时的在第一板320和挤压板380之间的压力值。具体地，基于从传感器单元输入的信号，输出单元395可以数值计算并且显示螺栓紧固时的在第一板320和挤压板380之间的压力变化。64.此外，其中内置有驱动单元370的挤压板380可以能够与第一板320分离。在具体示例中，当通过螺栓紧固第一板320和第二板330时，挤压板380可以被联接到第一板320的上部以执行螺栓紧固，并且可以在对电池单体310进行充电和放电的同时从第一板320分离。65.由于上文已经描述了驱动单元370的构造，因此这里省略对驱动单元的具体构造和运行机制的描述。66.在上文中，已经通过附图和示例更详细地描述了本发明。因而，说明书中所述的实施例和附图中所述的结构仅仅是本发明的最优选实施例，并不代表本发明的全部技术思想。应理解，在提交本技术时可以存在各种等效方案和变体来代替它们。67.附图标记说明68.10、100、200、300：电池单体夹具69.11、110、210、310：电池单体70.12、120、220、320：第一板71.13、130、230、330：第二板72.14、140、240、340：螺栓紧固单元73.15：螺母74.141、241、341：螺栓75.142、242、342：螺母76.160、260、360：旋转构件77.170、270、370：驱动单元78.171：第一齿轮单元79.1711：第一旋转轴80.1712：第一驱动锥齿轮81.172：第二齿轮单元82.1721：第二旋转轴83.1722：第一从动锥齿轮84.1723：第二驱动锥齿轮85.173：第三齿轮单元86.1731：第三旋转轴87.1732：第二从动锥齿轮88.280、380：挤压板89.281、381：连接单元90.390：传感器单元









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