WO2019231078A1 - 배터리 셀 장착 장치 및 그 방법 - Google Patents

배터리 셀 장착 장치 및 그 방법 Download PDF

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문정오
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Definitions

  • the present invention relates to a battery cell mounting apparatus and method thereof, and more particularly, to a battery cell mounting apparatus and method for mounting a battery cell stack on a frame without deformation of the frame.
  • Such lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides and carbon materials as positive electrode active materials and negative electrode active materials, respectively.
  • the lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with the positive electrode active material and the negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and an exterior material for sealing and storing the electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery case.
  • the lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolyte interposed therebetween, and a lithium ion battery (LIB) and a lithium polymer battery according to which of the positive electrode active material and the negative electrode active material are used. , PLIB) and the like.
  • the electrode of these lithium secondary batteries is formed by apply
  • the secondary battery may be mounted with a battery cell stack in a frame of various shapes.
  • the frame has a U shape, it is not easy to mount the battery cell stack on the frame.
  • FIG. 1 (a) and 1 (b) are diagrams illustrating a method of inserting a battery cell stack into a U-shaped frame.
  • the battery cell stack 2 is U-shaped in a state in which the side cover 4 of the frame 1 is deformed to open outward by applying an external force to the side cover 4 of the frame 1 having a U shape. Insert into frame 1 of shape.
  • this method there is a problem that permanent deformation may occur in the U-shaped frame 1, and distortion occurs in the U-shaped frame 1.
  • the U-shaped frame 1 and A predetermined space 5 is formed between the battery cell stacks 2, thereby making it easy to mount the battery cell stacks 2 to the U-shaped frame 1, but to the U-shaped frame 1.
  • the space 5 between the battery cell stack 2 and the battery cell stack 2 is not only easy to fix the battery cell stack 2 to the U-shaped frame 1 but also increases the overall space of the battery module. There is a problem that the utilization rate is low.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a battery cell mounting apparatus and method for mounting a battery cell stack on a frame without deformation or distortion of the frame.
  • the present invention provides a battery cell mounting apparatus and method capable of preventing a decrease in space utilization rate of a battery.
  • the present invention also provides a battery cell mounting apparatus and method for mounting a battery cell stack on a frame without damaging the battery cell stack.
  • the battery cell stack is supported Support member; A roller member wound around the film fixed to the support member; And a film guide member for moving the film wound on the roller member into the frame, wherein the film guide member moves the film into the frame, and the support member and the frame are in close proximity.
  • a battery cell mounting apparatus may be provided, wherein the battery cell stack is mounted on the frame by moving along the film.
  • the support member may further include a first support part on which the battery cell stack is placed; And a second support part formed to be longer than the first support part, coupled to both ends of the first support part, and fixed to the film.
  • the film guide member may be disposed between the frame and the film guide member so that the film is positioned, and the film guide member contacts the film to move the film into the frame.
  • the apparatus may further include a pressing member configured to move toward the supporting member at a position spaced apart from the supporting member to press the side surface of the battery cell stack.
  • the pressing member may include a moving rod having a height corresponding to the height of the battery cell stack based on a direction in which the battery cell stack is supported by the support member; At least one rotating roller coupled to the moving rod and in contact with the film at the side of the battery cell stack; And a driving force transmission source coupled to the moving rod to transfer the driving force to the moving rod.
  • the apparatus may further include a film damage prevention member disposed to be movable between the frame and the roller member and moved to the film side to be in contact with the film.
  • a round portion may be formed at an edge of the film damage preventing member which is in contact with the film damage preventing member.
  • the battery cell may further include a thermally conductive member coupled to the laminate.
  • the battery in the method of mounting a battery cell stack on a frame having a base cover and a pair of side covers extending from both ends of the base cover, respectively, the battery is supported by a support member. Supporting the cell stack; Moving the film guide member fixed to the support member and wound around the roller member into the frame; Approaching the support member and the frame in close proximity; The battery cell stack is moved along the film and drawn into the frame; Removing the film guide member from the film; And it may be provided with a battery cell mounting method comprising the step of drawing the film from the inside of the frame by the rotation of the roller member.
  • the method may further include pressing the side of the battery cell stack by moving the pressing member toward the supporting member at a position spaced apart from the supporting member.
  • the film damage preventing member may further include moving to the film side to contact the film.
  • Embodiments of the present invention since the battery cell stack is mounted on the frame along the film, there is an effect that can be mounted to the frame without deformation or distortion of the frame.
  • the battery cell stack since the battery cell stack is introduced into the frame while sliding along the film, the battery cell stack may be mounted on the frame without damaging the battery cell stack.
  • FIG. 1 (a) and 1 (b) are diagrams illustrating a method of inserting a battery cell stack into a U-shaped frame.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a battery cell stack separated from a frame
  • FIG 3 is a schematic perspective view of a support member in a battery cell mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic side view of a battery cell mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 5 to 9 illustrate a process in which a battery cell stack is mounted on a frame by a battery cell mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic side view of a battery cell mounting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the term 'bonding' or 'connection' is used indirectly or indirectly coupled to another member through a joint member as well as when one member and the other member are directly joined or directly connected. It also includes the case where it is connected.
  • FIG. 10 is a schematic side view of a battery cell mounting apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the battery cell stack 800 may be mounted to the frame 700 to constitute a battery module.
  • Frame 700 may have a variety of shapes, but for convenience of description, as shown in FIG. 2, the frame 700 extends from the base cover 710 and both ends of the base cover 710, respectively.
  • the case where the side cover 720 is provided will be described.
  • the frame 700 may be formed in a substantially “U” shape as shown in FIG. 2.
  • the "approximately" U “shape is not necessarily the same as the" U “shape, it is a concept that includes all shapes similar to the" U "shape.
  • the battery cell mounting apparatus 10 according to an embodiment of the present invention, the support member 100 and the roller member (so that the battery cell stack 800 can be mounted on the frame 700) 200 and a film guide member 300.
  • the support member 100 supports the battery cell stack 800. That is, referring to FIG. 4, the battery cell stack 800 may be supported on the upper side of the support member 100. In addition, one side of the film 900 to be described later may be fixed to the support member 100.
  • the support member 100 may approach the frame 700 in close proximity. That is, the support member 100 may move toward the frame 700 while the battery cell stack 800 is raised, or the frame 700 may move toward the support member 100.
  • a predetermined power source may be coupled to the support member 100 so that the support member 100 may move toward the frame 700, or the support member 100 may be fixed and the frame 700 may be supported by the support member 100. It may be provided to move to the side. However, for convenience of description, the following description will focus on the case in which the supporting member 100 moves to the frame 700 side.
  • the support member 100 may include a first support 110 and a second support 120. 3 and 4, the battery cell stack 800 is placed on the first support 110.
  • the battery cell stack 800 may be provided by combining a plurality of battery cells with each other in various ways.
  • a plurality of battery cells may be attached to each other by a double-sided tape to form a battery cell stack 800, and the battery cell stack 800 configured as described above may include the first support 110 based on FIG. 4. It is raised on the upper side of).
  • the second support part 120 is formed longer than the first support part 110 and is coupled to both end portions of the first support part 110.
  • the second support 120 may be formed integrally with the first support 110, or may be manufactured to be separated and then coupled to the end of the first support 110 in various ways.
  • fixing bar 130 may be coupled to the second support part 120.
  • Fixing bar 130 is coupled to each of the two second support portion 120 as shown in Figures 3 and 4 and the film 900 may be fixed to the fixing bar (130).
  • some end portions of the battery cells of the battery cell stack 800 may be supported by being mounted on the second support part 120.
  • the film 900 fixed to the support member 100 is wound around the roller member 200.
  • one side of the film 900 is fixed to the fixing bar 130 coupled to the second support 120 of the support member 100, and the other side of the film 900 is wound or unrolled. It may be wound on the roller member 200 to be.
  • one side of the film 900 is fixed to the fixing member 140 spaced apart from the supporting member 100, and the other side of the film 900 may be wound or unwound. It may be wound around the roller member 200.
  • the roller member 200 is rotatably provided so that the film 900 is wound around the roller member 200 or released from the roller member 200 according to the counterclockwise or clockwise rotation of the roller member 200. Can be prepared.
  • the film guide member 300 moves the film 900 into the frame 700 while moving in contact with the film 900 wound on the roller member 200.
  • the film guide member 300 is disposed so that the film 900 is positioned between the frame 700 and the film guide member 300. That is, the film guide member 300 is disposed below the film 900 based on FIG. 4, and the film guide member 300 moves upward to contact the film 900 and the frame 900 together with the film 900.
  • the film guide member 300 moves the film 900 into the frame 700. At this time, the film 900 may move inside the frame 700 together with the film guide member 300 while being released from the roller member 200.
  • the support member 100 moves toward the frame 700 while the battery cell stack 800 is placed on the support member 100.
  • the battery cell stack 800 mounted on the support member 100 may be mounted to the frame 700 by moving toward the frame 700 along the film 900.
  • the pressing member 400 is provided to move toward the supporting member 100 at a position spaced apart from the supporting member 100 to press the side surface of the battery cell stack 800. That is, the side surface of the battery cell stack 800 is pressed so that the battery cell stack 800 may be smoothly drawn into the frame 700.
  • the pressing member 400 may include a moving rod 410, a rotating roller 420, and a driving force transmission source 430.
  • the moving rod 410 contacts the side of the battery cell stack 800 to press the battery cell stack 800 (see FIG. 5).
  • the moving rod 410 may have a height corresponding to the height of the battery cell stack 800 based on the direction in which the battery cell stack 800 is supported by the support member 100. That is, the moving rod 410 may be provided to have the same length as the height of the battery cell stack 800, but is not limited thereto.
  • the moving rod 410 is provided to be movable toward the battery cell stack 800 at a position spaced apart from the battery cell stack 800.
  • the rotary roller 420 is provided with one or more coupled to the moving rod 410.
  • the rotating roller 420 may rotate the battery cell stack ( On the side of 800 is contacted film 900.
  • the rotary roller 420 rotates in association with the movement of the film 900.
  • the driving force transfer source 430 is coupled to the moving rod 410 to transfer the driving force to the moving rod 410.
  • the moving rod 410 may move in a direction closer to the battery cell stack 800 or move away from the battery cell stack 800 by the driving force transmitted from the driving force transfer source 430.
  • the driving force transmission source 430 may be provided in various ways, for example, may include various motors or cylinders.
  • the film damage preventing member 500 may be disposed to be movable between the frame 700 and the roller member 200, and may be provided to be in contact with the film 900 by moving toward the film 900.
  • the film damage prevention member 500 is provided to be movable toward the film 900. Since the movement method of the film damage prevention member 500 is common to the movement method of the moving rod 410 of the pressing member 400, Subsequently, the description of the moving method of the moving rod 410 is made. That is, the film damage preventing member 500 may also be provided to move by receiving power from a motor or a cylinder. However, the movement method of the film damage preventing member 500 does not necessarily have to be in common with the movement method of the moving rod 410 of the pressing member 400, and may be moved by another driving method.
  • the film damage preventing member 500 may have a round part 510 formed at a corner thereof. If the film damage prevention member 500 is not present, the film 900 may be caught and torn by a sharp edge of the frame 700. In order to prevent this, the film damage preventing member 500 has a round portion 510 formed at the corner, and the film 900 is in contact with the round portion 510 of the corner of the film damage preventing member 500. Even if drawn into the frame 700, tearing can be prevented.
  • the film damage preventing member 500 may have elasticity, for example, but may be made of various composite resin materials, but is not limited thereto.
  • the thermally conductive member 600 may be coupled to the battery cell stack 800.
  • the heat conductive member 600 may be coupled to an upper side of the battery cell stack 800 based on FIG. 4, and the heat conductive member 600 may be mounted on the battery cell stack 800.
  • the heat conducting member 600 may be interposed between the frame 700 and the battery cell stack 800 by only being. That is, since there is no need to separately install the thermal conductive member 600, the operation is easy and the process is simplified.
  • the thermally conductive member 600 may include various members capable of dissipating heat generated from the battery cell stack 800, and includes a heat dissipation member.
  • 5 to 9 illustrate a process in which a battery cell stack is mounted on a frame by a battery cell mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the frame 700 on which the battery cell stack 800 is mounted includes a base cover 710 and a pair of side covers 720 extending from both ends of the base cover 710, respectively.
  • the explanation focuses on the case.
  • the battery cell stack 800 is supported on the upper side of the first support part 110 of the support member 100.
  • the second support part 120 is coupled to the first support part 110, and the film 900 is fixed to the fixing bar 130 coupled to the second support part 120.
  • the film guide member 300 contacts the film 900 to move the film 900 into the frame 700.
  • the film 900 is fixed to the fixing bar 130 coupled to the second support portion 120 of the support member 100, the other side is wound so as to be wound or unrolled on the roller member 200.
  • the film guide member 300 moves upward from the lower side of the film 900 with reference to FIG. 4, the film 900 contacts the film guide member 300 and the film guide member 300.
  • the roller member 200 is rotated in the direction in which the film 900 is released.
  • the moving rod 410 coupled to the driving force source 430 of the pressing member 400 moves toward the supporting member 100 at a position spaced apart from the supporting member 100 to press the pressing member (
  • the rotating roller 420 of 400 presses the side surface of the battery cell stack 800 together with the film 900, and the film damage preventing member 500 moves to the film 900 side to prevent the film damage preventing member 500.
  • the film 900 is in contact with the round portion 510 formed at the edge of the.
  • the pressing member 400 presses the side surface of the battery cell stack 800 the battery cell stack 800 may be smoothly drawn into the frame 700, and the edge of the film damage preventing member 500 may be inserted into the frame 700.
  • the film 900 may be prevented from tearing when the film 900 is drawn in by the formed round part 510.
  • the film guide member 300 continues to move the film 900 inside the frame 700 until it reaches a predetermined position.
  • the battery cell stack 800 mounted on the support member 100 moves along the film 900 to be introduced into the frame 700.
  • the battery cell stack 800 is slid along the film 900 having a low coefficient of friction, the battery cell stack 800 is smoothly drawn into the frame 700, and thus the battery cell stack is stacked on the frame 700 without damaging the battery cell stack 800. 800 can be mounted.
  • the film guide member 300 is removed from the film 900.
  • the frame 700 is provided with a base cover 710 and the side cover 720, but the front and rear are open, the film guide member 300 is the front or rear of the frame 700 Can be removed from the film 900 through.
  • the battery cell stack 800 is slidably moved along the film 900 to be completely inserted into the frame 700. .
  • the roller member 200 rotates in a direction in which the film 900 is wound on the roller member 200, whereby the film 900 is drawn out from the inside of the frame 700.
  • the battery cell stack 800 can be mounted to the frame 700 without deformation or distortion of the frame 700, and a space between the frame 700 and the battery cell stack 800 is also provided. Since it is not formed, it is possible to prevent a decrease in the space utilization rate of the battery. In addition, since the battery cell stack 800 is introduced into the frame 700 while sliding along the film 900, the battery cell stack 800 is damaged. There is an effect that can be mounted to the battery cell stack 800 to the frame 700 without.
  • the present invention relates to a battery cell mounting apparatus and method thereof, and in particular, can be used in the industry related to secondary batteries.

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Abstract

배터리 셀 장착 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 장착 장치는, 베이스 커버와, 베이스 커버의 양측 단부로부터 각각 연장되는 한 쌍의 측면 커버가 구비된 프레임에 배터리 셀 적층체를 장착하는 장치에 있어서, 배터리 셀 적층체가 지지되는 지지부재; 지지부재에 고정된 필름이 감겨있는 롤러부재; 및 롤러부재에 감긴 필름을 프레임 내부로 이동시키는 필름가이드부재를 포함하며, 필름가이드부재가 필름을 프레임 내부로 이동시키고, 지지부재와 프레임이 근접하게 접근하며, 배터리 셀 적층체가 필름을 따라 이동하여 프레임에 장착되는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 셀 장착 장치 및 그 방법
본 출원은 2018년 05월 30일자로 출원된 한국 특허 출원번호 10-2018-0061625호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은, 배터리 셀 장착 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 프레임의 변형없이 배터리 셀 적층체를 프레임에 장착할 수 있는 배터리 셀 장착 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지 수요가 급격히 증가하고 있으며, 종래 이차 전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 수소이온 전지가 사용되었으나, 최근에는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충전 및 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지가 많이 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
리튬 이차 전지는 양극, 음극 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질로 이루어지며, 양극 활물질과 음극 활물질을 어떤 것을 사용하느냐에 따라 리튬 이온 전지(Lithium Ion Battery, LIB), 리튬 폴리머 전지(Polymer Lithium Ion Battery, PLIB) 등으로 나누어진다. 통상, 이들 리튬 이차 전지의 전극은 알루미늄 또는 구리 시트(sheet), 메시(mesh), 필름(film), 호일(foil) 등의 집전체에 양극 또는 음극 활물질을 도포한 후 건조시킴으로써 형성된다.
이차 전지는 다양한 형상의 프레임에 배터리 셀 적층체가 장착될 수 있다. 여기서, 상기 프레임이 U자 형상을 가지는 경우 배터리 셀 적층체를 프레임에 장착하는 것이 용이하지 않다.
도 1(a) 및 도 1(b)는 U자 형상의 프레임에 배터리 셀 적층체를 삽입하는 방식에 대한 도면이다.
도 1(a)를 참조하면, U자 형상의 프레임(1)의 내측 길이(L1)와 배터리 셀 적층체(2)의 전체 길이(L2)가 동일하거나 극히 유사한 경우, 즉 공차가 거의 없는 경우로 U자 형상의 프레임(1)의 측면 커버(4)를 바깥쪽으로 외력을 가하여 프레임(1)의 측면 커버(4)가 바깥쪽으로 벌어지도록 변형된 상태에서 배터리 셀 적층체(2)를 U자 형상의 프레임(1)에 삽입한다. 하지만, 이러한 방식에 의하면 U자 형상의 프레임(1)에 영구 변형이 발생할 수 있고, 또한, U자 형상의 프레임(1)에 뒤틀림 등이 발생되는 문제점이 있다.
도 1(b)를 참조하면, U자 형상의 프레임(1)의 내측 길이(L1)가 배터리 셀 적층체(2)의 전체 길이(L2)보다 길게 형성되므로 U자 형상의 프레임(1)과 배터리 셀 적층체(2) 사이에 소정 공간(5)이 형성되며, 이에 의해 배터리 셀 적층체(2)를 U자 형상의 프레임(1)에 장착하기는 용이하지만 U자 형상의 프레임(1)과 배터리 셀 적층체(2) 사이의 공간(5)으로 인해 배터리 셀 적층체(2)를 U자 형상의 프레임(1)에 고정하는 것이 용이하지 않을 뿐만 아니라 배터리 모듈의 전체 공간이 증가하므로 공간 활용률이 낮다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 프레임의 변형이나 뒤틀림없이 배터리 셀 적층체를 프레임에 장착할 수 있는 배터리 셀 장착 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한, 배터리의 공간 활용률의 저하를 방지할 수 있는 배터리 셀 장착 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한, 배터리 셀 적층체의 손상없이 배터리 셀 적층체를 프레임에 장착할 수 있는 배터리 셀 장착 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스 커버와, 상기 베이스 커버의 양측 단부로부터 각각 연장되는 한 쌍의 측면 커버가 구비된 프레임에 배터리 셀 적층체를 장착하는 장치에 있어서, 상기 배터리 셀 적층체가 지지되는 지지부재; 상기 지지부재에 고정된 상기 필름이 감겨있는 롤러부재; 및 상기 롤러부재에 감긴 상기 필름을 상기 프레임 내부로 이동시키는 필름가이드부재를 포함하며, 상기 필름가이드부재가 상기 필름을 상기 프레임 내부로 이동시키고, 상기 지지부재와 상기 프레임이 근접하게 접근하며, 상기 배터리 셀 적층체가 상기 필름을 따라 이동하여 상기 프레임에 장착되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 장착 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 지지부재는, 상기 배터리 셀 적층체가 놓여지는 제1 지지부; 및 상기 제1 지지부보다 길게 형성되어 상기 제1 지지부의 양측 단부에 결합되며 상기 필름이 고정되는 제2 지지부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 프레임과 상기 필름가이드부재 사이에 상기 필름이 위치하도록 상기 필름가이드부재가 배치되며, 상기 필름가이드부재는 상기 필름에 접촉하여 상기 필름을 상기 프레임 내부로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 지지부재로부터 이격된 위치에서 상기 지지부재측으로 이동하여 상기 배터리 셀 적층체의 측면을 가압하는 가압부재를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 가압부재는, 상기 배터리 셀 적층체가 상기 지지부재에 의해 지지되는 방향을 기준으로 상기 배터리 셀 적층체의 높이에 대응되는 높이를 가지며 이동가능하게 마련된 이동로드; 상기 이동로드에 결합되며 배터리 셀 적층체의 측면에서 상기 필름에 접촉되는 적어도 하나의 회전롤러; 및 상기 이동로드에 결합되어 이동로드에 구동력을 전달하는 구동력전달원을 포함할 수 있다.
또한, 상기 프레임과 상기 롤러부재 사이에서 이동가능하게 배치되며, 상기 필름측으로 이동하여 상기 필름에 접촉 가능하게 마련되는 필름손상방지부재를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 필름손상방지부재와 상기 필름이 접촉하는 상기 필름손상방지부재의 모서리에는 라운드부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 배터리 셀 적층체에 결합되는 열전도부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스 커버와, 상기 베이스 커버의 양측 단부로부터 각각 연장되는 한 쌍의 측면 커버가 구비된 프레임에 배터리 셀 적층체를 장착하는 방법에 있어서, 지지부재에 의해 배터리 셀 적층체가 지지되는 단계; 지지부재에 고정되고 롤러부재에 감겨있는 필름을 필름가이드부재가 프레임 내부로 이동시키는 단계; 상기 지지부재와 상기 프레임이 근접하게 접근하는 단계; 상기 배터리 셀 적층체가 상기 필름을 따라 이동하여 상기 프레임 내부로 인입되는 단계; 상기 필름가이드부재가 필름으로부터 제거되는 단계; 및 상기 롤러부재의 회전에 의해 상기 필름이 상기 프레임 내부로부터 인출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 장착 방법이 제공될 수 있다.
또한, 가압부재가 지지부재로부터 이격된 위치에서 상기 지지부재측으로 이동하여 상기 배터리 셀 적층체의 측면을 가압하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 필름손상방지부재가 필름측으로 이동하여 상기 필름에 접촉하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 배터리 셀 적층체가 필름을 따라 프레임에 장착되므로 프레임의 변형이나 뒤틀림없이 배터리 셀 적층체를 프레임에 장착할 수 있는 효과가 있다.
또한, 프레임과 배터리 셀 적층체 사이에 공간이 형성되지 않으므로 배터리의 공간 활용률의 저하를 방지하는 효과가 있다.
또한, 배터리 셀 적층체가 필름을 따라 슬라이딩되면서 프레임에 인입되므로 배터리 셀 적층체의 손상없이 배터리 셀 적층체를 프레임에 장착할 수 있는 효과가 있다.
도 1(a) 및 도 1(b)는 U자 형상의 프레임에 배터리 셀 적층체를 삽입하는 방식에 대한 도면이다.
도 2는 프레임으로부터 배터리 셀 적층체가 분리되어 있는 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 장착 장치에서 지지부재의 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 장착 장치의 개략적인 측면도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 장착 장치에 의해 배터리 셀 적층체가 프레임에 장착되는 과정을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 셀 장착 장치의 개략적인 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함한다.
도 2는 프레임으로부터 배터리 셀 적층체가 분리되어 있는 개략적인 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 장착 장치에서 지지부재의 개략적인 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 장착 장치의 개략적인 측면도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 셀 장착 장치의 개략적인 측면도이다.
본 명세서에서 배터리 셀 적층체(800)는 프레임(700)에 장착되어 배터리 모듈을 구성할 수 있다. 프레임(700)은 다양한 형상을 가질 수 있지만 설명의 편의를 위해 이하에서는 도 2에서와 같이 프레임(700)이 베이스 커버(710)와, 베이스 커버(710)의 양측 단부로부터 각각 연장되는 한 쌍의 측면 커버(720)가 구비된 경우를 중심으로 설명한다. 예를 들어, 프레임(700)은 도 2에서와 같이 대략 "U"자 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 '대략 "U"자 형상'은 반드시 "U"자 형상과 동일할 필요는 없으며, "U"자 형상과 유사한 형상을 모두 포함하는 개념이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 장착 장치(10)는 배터리 셀 적층체(800)를 프레임(700)에 장착할 수 있도록, 지지부재(100)와, 롤러부재(200)와, 필름가이드부재(300)를 포함한다.
지지부재(100)는 배터리 셀 적층체(800)를 지지한다. 즉, 도 4를 참조하면, 배터리 셀 적층체(800)가 지지부재(100)의 상측에 올려져 지지될 수 있다. 그리고, 지지부재(100)에는 후술하는 필름(900)의 일측이 고정될 수 있다. 지지부재(100)는 프레임(700)에 근접하게 접근할 수 있다. 즉, 지지부재(100)는 배터리 셀 적층체(800)가 올려진채 프레임(700)측으로 이동할 수도 있고, 또는 프레임(700)이 지지부재(100)측으로 이동할 수도 있다. 이와 관련하여, 지지부재(100)에 소정의 동력원이 결합되어 지지부재(100)가 프레임(700)측으로 이동할 수도 있지만, 또는 지지부재(100)는 고정되어 있고 프레임(700)이 지지부재(100)측으로 이동하도록 마련될 수도 있다. 다만, 설명의 편의를 위해 이하에서는 지지부재(100)가 프레임(700)측으로 이동하는 경우를 중심으로 설명한다.
지지부재(100)는 제1 지지부(110)와, 제2 지지부(120)를 포함할 수 있다. 도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 제1 지지부(110)에는 배터리 셀 적층체(800)가 놓여진다. 여기서, 배터리 셀 적층체(800)는 복수의 배터리 셀이 다양한 방식으로 서로 결합되어 마련될 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리 셀이 양면 테이프에 의해 서로 부착되어 배터리 셀 적층체(800)를 구성할 수 있으며, 이와 같이 구성된 배터리 셀 적층체(800)가 도 4를 기준으로 제1 지지부(110)의 상측에 올려진다. 제2 지지부(120)는 제1 지지부(110)보다 길게 형성되어 상기 제1 지지부(110)의 양측 단부에 결합된다. 여기서, 제2 지지부(120)는 제1 지지부(110)와 일체형으로 형성될 수도 있고, 또는 분리되도록 제작된 후 다양한 방식으로 제1 지지부(110)의 단부에 결합될 수도 있다. 그리고, 제2 지지부(120)에는 고정바(130)가 결합될 수 있다. 고정바(130)는 도 3 및 도 4에서와 같이 2개의 제2 지지부(120)에 각각 결합되며 필름(900)이 고정바(130)에 고정될 수 있다. 여기서, 배터리 셀 적층체(800)의 배터리 셀 중 일부는 양측 단부가 제2 지지부(120)에 올려져 지지될 수 있다.
롤러부재(200)에는 지지부재(100)에 고정된 필름(900)이 감겨있다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 필름(900)의 일측은 지지부재(100)의 제2 지지부(120)에 결합된 고정바(130)에 고정되고, 필름(900)의 타측은 감기거나 풀릴 수 있도록 롤러부재(200)에 감겨 있을 수 있다. 또는, 다른 실시예로, 도 10을 참조하면, 필름(900)의 일측은 지지부재(100)로부터 이격되어 배치된 고정부재(140)에 고정되고, 필름(900)의 타측은 감기거나 풀릴 수 있도록 롤러부재(200)에 감겨 있을 수 있다. 롤러부재(200)는 회전가능하게 마련되며 롤러부재(200)의 반시계 방향 또는 시계 방향의 회전에 따라 필름(900)이 롤러부재(200)에 감기거나 또는 롤러부재(200)로로부터 풀리도록 마련될 수 있다.
필름가이드부재(300)는 롤러부재(200)에 감긴 필름(900)에 접촉하여 이동하면서 필름(900)을 프레임(700) 내부로 이동시킨다. 도 4를 참조하면, 필름가이드부재(300)는 프레임(700)과 필름가이드부재(300) 사이에 필름(900)이 위치하도록 배치된다. 즉, 도 4를 기준으로 필름(900)의 하측에 필름가이드부재(300)가 배치되며, 필름가이드부재(300)가 상측으로 이동하면서 필름(900)에 접촉하여 필름(900)과 함께 프레임(700)측으로 이동한다. 그리고, 필름가이드부재(300)가 필름(900)을 프레임(700) 내부로 이동시킨다. 이때, 필름(900)은 롤러부재(200)로부터 풀리면서 필름가이드부재(300)와 함께 프레임(700) 내부로 이동할 수 있다. 그리고, 필름(900)이 프레임(700) 내부의 소정의 위치까지 인입되면 지지부재(100)에 배터리 셀 적층체(800)가 올려진채 지지부재(100)가 프레임(700)측으로 이동한다. 그리고, 지지부재(100)에 올려진 배터리 셀 적층체(800)가 필름(900)을 따라 프레임(700)측으로 이동하여 프레임(700)에 장착될 수 있다.
가압부재(400)는 지지부재(100)로부터 이격된 위치에서 지지부재(100)측으로 이동하여 배터리 셀 적층체(800)의 측면을 가압하도록 마련된다. 즉, 배터리 셀 적층체(800)가 프레임(700)에 원활하게 인입될 수 있도록 배터리 셀 적층체(800)의 측면을 가압한다.
가압부재(400)는 이동로드(410)와, 회전롤러(420)와, 구동력전달원(430)을 포함할 수 있다. 이동로드(410)는 배터리 셀 적층체(800)의 측면에 접촉하여 배터리 셀 적층체(800)를 가압한다(도 5 참조). 이를 위해 이동로드(410)는 배터리 셀 적층체(800)가 지지부재(100)에 의해 지지되는 방향을 기준으로 배터리 셀 적층체(800)의 높이에 대응되는 높이를 가질 수 있다. 즉, 이동로드(410)는 배터리 셀 적층체(800)의 높이와 동일한 길이를 가지도록 마련될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 이동로드(410)는 배터리 셀 적층체(800)로부터 이격된 위치에서 배터리 셀 적층체(800)측으로 이동가능하게 마련된다. 회전롤러(420)는 하나 이상으로 마련되어 이동로드(410)에 결합된다. 그리고, 필름가이드부재(300)에 의해 필름(900)이 프레임(700)측으로 이동하여 배터리 셀 적층체(800)의 측면에 필름(900)이 접촉되면 회전롤러(420)가 배터리 셀 적층체(800)의 측면에서 필름(900)에 접촉된다. 그리고, 필름(900)과 함께 배터리 셀 적층체(800)가 가압된 상태에서 필름(900)이 프레임(700)측으로 이동하면 회전롤러(420)가 필름(900)의 이동에 연동되어 회전한다. 이에 의해 가압부재(400)와 필름(900)의 마찰력을 완화시킬 수 있다. 구동력전달원(430)은 이동로드(410)에 결합되어 이동로드(410)에 구동력을 전달한다. 이동로드(410)는 구동력전달원(430)으로부터 전달되는 구동력에 의해 배터리 셀 적층체(800)에 가까워지는 방향으로 이동하거나, 배터리 셀 적층체(800)로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 여기서, 구동력전달원(430)은 다양하게 마련될 수 있으며, 예를 들어 각종 모터 또는 실린더를 포함할 수 있다.
필름손상방지부재(500)는 프레임(700)과 롤러부재(200) 사이에서 이동가능하게 배치되며, 필름(900)측으로 이동하여 필름(900)에 접촉 가능하게 마련될 수 있다. 필름손상방지부재(500)는 필름(900)측으로 이동가능하게 마련되는데, 필름손상방지부재(500)의 이동 방식은 전술한 가압부재(400)의 이동로드(410)의 이동 방식과 공통되므로, 전술한 이동로드(410)의 이동 방식의 설명으로 대체한다. 즉, 필름손상방지부재(500) 역시 모터 또는 실린더 등으로부터 동력을 전달받아 이동하도록 마련될 수 있다. 다만, 필름손상방지부재(500)의 이동 방식이 반드시 가압부재(400)의 이동로드(410)의 이동 방식과 공통될 필요는 없으며, 다른 구동 방식에 의해 이동되더라도 무방하다.
필름손상방지부재(500)는 모서리에 라운드부(510)가 형성될 수 있다. 필름손상방지부재(500)가 없다면 필름(900)이 프레임(700)의 뾰족한 모서리에 걸려 찢어질 수 있다. 이를 방지하기 위해 필름손상방지부재(500)는 모서리에 라운드부(510)가 형성되며, 필름손상방지부재(500)의 모서리의 라운드부(510)에 필름(900)이 접촉하므로 필름(900)이 프레임(700) 내부로 인입되더라도 찢어지는 것이 방지될 수 있다. 필름손상방지부재(500)는 탄성을 가질 수 있으며, 예를 들어 각종 복합수지 재질로 제작될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
열전도부재(600)는 배터리 셀 적층체(800)에 결합될 수 있다. 도 4를 참조하면, 도 4를 기준으로 예를 들어 배터리 셀 적층체(800)의 상측에 열전도부재(600)가 결합될 수 있으며, 열전도부재(600)가 배터리 셀 적층체(800)에 장착되는 것만으로 열전도부재(600)가 프레임(700)과 배터리 셀 적층체(800) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 열전도부재(600)를 별도로 장착할 필요가 없으므로 작업이 용이해지고 공정이 단순화되는 효과가 있다. 여기서, 열전도부재(600)는 배터리 셀 적층체(800)에서 발생된 열을 배출시킬 수 있는 다양한 부재가 포함될 수 있으며, 각종 방열부재를 포함하는 개념이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 장착 장치에 의해 배터리 셀 적층체가 프레임에 장착되는 과정을 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 장착 방법에 대해 설명한다.
전술한 바와 같이, 배터리 셀 적층체(800)가 장착되는 프레임(700)은 베이스 커버(710)와, 베이스 커버(710)의 양측 단부로부터 각각 연장되는 한 쌍의 측면 커버(720)가 구비된 경우를 중심으로 설명한다.
우선, 도 3 및 도 4를 참조하면, 지지부재(100)의 제1 지지부(110)의 상측에 배터리 셀 적층체(800)가 올려져 지지된다. 여기서, 제1 지지부(110)에는 제2 지지부(120)가 결합되어 있고 제2 지지부(120)에 결합된 고정바(130)에는 필름(900)이 고정되어 있다.
다음, 필름가이드부재(300)가 필름(900)에 접촉되어 필름(900)을 프레임(700) 내부로 이동시킨다. 여기서, 필름(900)은 일측이 지지부재(100)의 제2 지지부(120)에 결합된 고정바(130)에 고정되어 있고, 타측이 롤러부재(200)에 감기거나 풀릴 수 있도록 감겨있다. 여기서, 도 4에서와 같이, 도 4를 기준으로 필름(900)의 하측에서 필름가이드부재(300)가 상측으로 이동하면 필름가이드부재(300)에 필름(900)이 접촉되어 필름가이드부재(300)와 필름(900)이 프레임(700)측으로 함께 이동하며, 롤러부재(200)는 필름(900)이 풀리는 방향으로 회전한다.
다음, 도 5를 참조하면, 가압부재(400)의 구동력전달원(430)에 결합된 이동로드(410)가 지지부재(100)로부터 이격된 위치에서 지지부재(100)측으로 이동하여 가압부재(400)의 회전롤러(420)가 필름(900)과 함께 배터리 셀 적층체(800)의 측면을 가압하고, 필름손상방지부재(500)가 필름(900)측으로 이동하여 필름손상방지부재(500)의 모서리에 형성된 라운드부(510)에 필름(900)이 접촉된다. 가압부재(400)가 배터리 셀 적층체(800)의 측면을 가압하는 것에 의해 배터리 셀 적층체(800)가 프레임(700)에 원활하게 인입될 수 있고, 필름손상방지부재(500)의 모서리에 형성된 라운드부(510)에 의해 필름(900)의 인입시 필름(900)이 찢어지는 것이 방지될 수 있다. 그리고, 필름가이드부재(300)는 소정의 위치에 도달할때까지 프레임(700) 내부에서 필름(900)을 계속 이동시킨다.
다음, 도 6을 참조하면, 필름가이드부재(300)와 필름(900)이 프레임(700) 내부의 소정의 위치에 도달하면 지지부재(100)와 프레임(700)이 근접하게 접근한다. 즉, 지지부재(100)가 프레임(700)측으로 이동한다.
다음, 지지부재(100)가 프레임(700)측으로 이동하면 지지부재(100)에 올려진 배터리 셀 적층체(800)가 필름(900)을 따라 이동하여 프레임(700) 내부로 인입된다. 여기서, 배터리 셀 적층체(800)는 마찰계수가 낮은 필름(900)을 따라 슬라이딩되면서 부드럽게 프레임(700) 내부로 인입되므로 배터리 셀 적층체(800)의 손상없이 프레임(700)에 배터리 셀 적층체(800)의 장착이 가능하다.
다음, 도 7을 참조하면, 배터리 셀 적층체(800)가 프레임(700) 내부의 소정 위치까지 인입되면 필름가이드부재(300)가 필름(900)으로부터 제거된다. 도 2를 참조하면, 프레임(700)은 베이스 커버(710)와 측면 커버(720)가 구비되어 있지만 전방과 후방은 개방되어 있으므로, 필름가이드부재(300)는 프레임(700)의 전방 또는 후방을 통해 필름(900)으로부터 제거될 수 있다.
다음, 도 8을 참조하면, 필름가이드부재(300)가 필름(900)으로부터 제거된 후 배터리 셀 적층체(800)가 필름(900)을 따라 슬라이딩으로 이동하여 프레임(700) 내부에 완전히 인입된다.
다음, 도 9를 참조하면, 필름(900)이 롤러부재(200)에 감기는 방향으로 롤러부재(200)가 회전하며, 이에 의해 필름(900)이 프레임(700) 내부로부터 인출된다.
이와 같은 방법에 의해, 프레임(700)의 변형이나 뒤틀림없이 배터리 셀 적층체(800)를 프레임(700)에 장착할 수 있고, 또한, 프레임(700)과 배터리 셀 적층체(800) 사이에 공간이 형성되지 않으므로 배터리의 공간 활용률의 저하를 방지할 수 있으며, 또한, 배터리 셀 적층체(800)가 필름(900)을 따라 슬라이딩되면서 프레임(700)에 인입되므로 배터리 셀 적층체(800)의 손상없이 배터리 셀 적층체(800)를 프레임(700)에 장착할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명은 배터리 셀 장착 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히, 이차전지와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (11)

  1. 베이스 커버와, 상기 베이스 커버의 양측 단부로부터 각각 연장되는 한 쌍의 측면 커버가 구비된 프레임에 배터리 셀 적층체를 장착하는 장치에 있어서,
    상기 배터리 셀 적층체가 지지되는 지지부재;
    상기 지지부재에 고정된 상기 필름이 감겨있는 롤러부재; 및
    상기 롤러부재에 감긴 상기 필름을 상기 프레임 내부로 이동시키는 필름가이드부재를 포함하며,
    상기 필름가이드부재가 상기 필름을 상기 프레임 내부로 이동시키고, 상기 지지부재와 상기 프레임이 근접하게 접근하며, 상기 배터리 셀 적층체가 상기 필름을 따라 이동하여 상기 프레임에 장착되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 장착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는,
    상기 배터리 셀 적층체가 놓여지는 제1 지지부; 및
    상기 제1 지지부보다 길게 형성되어 상기 제1 지지부의 양측 단부에 결합되며 상기 필름이 고정되는 제2 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 장착 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프레임과 상기 필름가이드부재 사이에 상기 필름이 위치하도록 상기 필름가이드부재가 배치되며, 상기 필름가이드부재는 상기 필름에 접촉하여 상기 필름을 상기 프레임 내부로 이동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 장착 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재로부터 이격된 위치에서 상기 지지부재측으로 이동하여 상기 배터리 셀 적층체의 측면을 가압하는 가압부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 장착 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가압부재는,
    상기 배터리 셀 적층체가 상기 지지부재에 의해 지지되는 방향을 기준으로 상기 배터리 셀 적층체의 높이에 대응되는 높이를 가지며 이동가능하게 마련된 이동로드;
    상기 이동로드에 결합되며 배터리 셀 적층체의 측면에서 상기 필름에 접촉되는 적어도 하나의 회전롤러; 및
    상기 이동로드에 결합되어 이동로드에 구동력을 전달하는 구동력전달원을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 장착 장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 프레임과 상기 롤러부재 사이에서 이동가능하게 배치되며, 상기 필름측으로 이동하여 상기 필름에 접촉 가능하게 마련되는 필름손상방지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 장착 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 필름손상방지부재와 상기 필름이 접촉하는 상기 필름손상방지부재의 모서리에는 라운드부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 셀 장착 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀 적층체에 결합되는 열전도부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 장착 장치.
  9. 베이스 커버와, 상기 베이스 커버의 양측 단부로부터 각각 연장되는 한 쌍의 측면 커버가 구비된 프레임에 배터리 셀 적층체를 장착하는 방법에 있어서,
    지지부재에 의해 배터리 셀 적층체가 지지되는 단계;
    지지부재에 고정되고 롤러부재에 감겨있는 필름을 필름가이드부재가 프레임 내부로 이동시키는 단계;
    상기 지지부재와 상기 프레임이 근접하게 접근하는 단계;
    상기 배터리 셀 적층체가 상기 필름을 따라 이동하여 상기 프레임 내부로 인입되는 단계;
    상기 필름가이드부재가 필름으로부터 제거되는 단계; 및
    상기 롤러부재의 회전에 의해 상기 필름이 상기 프레임 내부로부터 인출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 장착 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    가압부재가 지지부재로부터 이격된 위치에서 상기 지지부재측으로 이동하여 상기 배터리 셀 적층체의 측면을 가압하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 장착 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    필름손상방지부재가 필름측으로 이동하여 상기 필름에 접촉하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 장착 방법.
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