KR101021706B1 - 파우치 전지 셀의 절연성 검사 방법과 장치 및 이를 위한 프로브 - Google Patents

Abstract

본 발명의 파우치 전지 셀의 절연성 검사 방법은 전지 셀의 전극과 상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층에 검침수단을 접촉시키는 접촉단계; 및 상기 접촉된 검침수단 간의 전기적 특성값을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층에 접촉되는 검침수단의 접촉부는 전도성 탄성체 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 실시형태에 따라 상기 측정된 전기적 특성값과 기준값을 비교하여 상기 전지 셀의 절연성을 판단하는 판단단계를 더 포함하여 구성된다.

상기 본 발명에 의하면, 파우치형 전지 셀의 절연저항 등 절연성 측정 또는 검사 등의 수행에서 지지력이 약한 파우치 외주면의 물리적 특성을 충분히 반영할 수 있어 더욱 높은 접촉 신뢰성을 갖도록 할 수 있음은 물론 파우치형 전지 셀의 물리적 변형 또는 손상을 최소화할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

Description

파우치 전지 셀의 절연성 검사 방법과 장치 및 이를 위한 프로브{Method and apparatus for checking insulation of pouch electric cell and probe means for it}

본 발명은 파우치형 전지 셀인 파우치 전지 셀의 절연성을 검사하는 방법과 장치 및 이를 위한 프로브에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 전기적 특성 측정을 위한 검침 수단과 상기 파우치 간의 물리적 접촉 시 발생되는 물리적 힘을 분산 또는 최소화시킴으로써 상기 검침 수단과 파우치 사이의 전기적 접촉 면적을 증대시킴과 동시에 상기 파우치 외형의 손상 또는 변형을 최소화할 수 있는 검사 방법과 장치 및 이를 위한 프로브에 관한 것이다.

파우치 전지 셀은 내부에 전지 셀이 구비되며, 파우치에 해당하는 폴리머 외장재가 상기 전지 셀을 감싸는 형태로 이루어지는 전지 셀을 의미한다.

파우치 셀의 외형에 대한 사시도인 도 1과 상기 도 1의 A-A`의 단면도인 도 2에 도시된 바와 같이 파우치 전지 셀(100)은 전극(110), 파우치(120) 및 전지 셀(130)로 구성된다.

이러한 파우치 전지 셀(100)이 제조되는 방법은 도 3에 도시된 바와 같이 파 우치가 상기 전지 셀(130)을 감싸도록 소정 크기를 가지는 파우치 원자재를 전지 셀(130)의 상부 및 하부에서 접합시키는 방법이 이용된다.

이러한 파우치(120)는 전지 셀(130)을 보호하고, 전지 셀(130)의 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 제고하기 위하여 알루미늄 박막의 형태로 구성되며, 상기 전지 셀(130)과 외부와의 절연성을 확보하게 위하여 상기 알루미늄 박막은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: PolyEthylene Terephthalate)수지 또는 나일론(nylon)수지 등의 절연물질이 코팅된 형태로 이용된다.

이러한 파우치는 도 3에 도시된 바와 같이 상부 파우치와 하부 파우치가 접합되는 형태로 이용되는 경우 상호 간의 접착을 위하여 무연신 폴리프로필렌(CPP : Casted PolyPropylene) 또는 폴리프로필렌(PP : PolyPropylene)이 사용될 수 있는데 이러한 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 파우치(120)가 접합되는 외주면인 실링면은 절연층(121), 알루미늄층(123) 및 접착층(125)의 구조를 가지게 된다.

외부 물리적 충격 등에 의하여 파우치 전지 셀(100)의 파우치 내부 구조가 파손되거나 소손되어 파우치 전지 셀(100)의 절연성이 파괴되는 경우 전지 셀은 정상상태 전압을 유지할 수 없게 되어 저전압을 유발할 수 있으며, 내부 전지 셀의 스웰링(swelling) 현상 등을 초래할 수 있다.

이러한 문제는 전지 셀의 폭발 등 연쇄적인 문제점을 야기할 수 있기 때문에 사용자 또는 장착되는 장비에 치명적일 수 있으므로 상기 파우치 전지 셀(100)의 절연성이 철저히 검사되어 불량품이 원천적으로 제거될 수 있도록 운용하는 것이 바람직하다.

종래 이러한 파우치 전지셀의 절연성을 검사하는 방법을 살펴보면, 도 5에 도시된 바와 같이 파우치 전지 셀(100)의 전극(110)과 파우치(120) 측면의 알루미늄층(123)에 프로브 등의 탐침 수단(검침 수단)(502)을 접촉시키고, 접촉된 탐침 수단 사이의 저항 등을 측정장치(500)를 통하여 측정함으로써 절연성을 검사하는 방법이 주로 이용되고 있다.

상기와 같은 방법에서, 절연성을 측정하기 위해 알루미늄층(123)에 탐침 수단을 접촉시켜야 하나, 탐침 수단(502)과 알루미늄층(123)은 점 접촉으로 접촉하게 되어 접촉 신뢰성이 높지 않음은 물론, 탐침 수단(502)과 알루미늄층(123)과의 물리적 접촉을 위하여 힘이 가해지는 경우 파우치 외주면은 그 재질적 특성에 의하여 가해진 힘을 지탱하지 못하고 변형되기 쉬우므로 탐침 수단(502)과 알루미늄층(123) 과의 전기적 도통을 위한 물리적 접촉을 유지하기가 어려워 결과적으로 검사 과정이 어려워지는 문제점을 가진다.

이러한 제반 환경에 의하여 파우치 전지 셀의 절연성 검사는 신뢰성이 현저히 저하되게 되고 검사에 많은 시간이 소요되게 되는 문제점을 포함하여 불량 전지 셀 제거의 어려움 및 파우치 외형의 파손 등의 문제점에 그대로 노출되게 된다. 또한, 이러한 종래의 방법은 상기 파우치 전지셀의 절연성 검사를 자동화하는 큰 장애 요인이 되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 이러한 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 프로브 또는 검침수단의 물리적 접촉에 의하여 상기 파우치 전지 셀의 파우치에 발생되는 물리적 외력을 최소화 또는 분산시키기 위하여 상기 검침수단의 접촉부의 재질 또는 형상적 특성을 개선함으로써 더욱 신뢰성 높고 안정성이 보장된 파우치 전지 셀의 절연성 검사 방법과 검사 장치 및 이를 위한 프로브 수단을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 구성의 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 파우치 전지셀의 절연성 검사 방법은 전지 셀의 전극과 상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층에 검침수단을 접촉시키는 접촉단계; 및 상기 접촉된 검침수단 간의 전기적 특성값을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층에 접촉되는 검침수단의 접촉부는 전도성 탄성체 재질로 이루어지도록 구성된다.

바람직한 실시형태 구현을 위하여, 상기 본 발명은 상기 측정된 전기적 특성값과 기준값을 비교하여 상기 전지 셀의 절연성을 판단하는 판단단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 전기적 특성값은 저항, 전류 또는 전압 중 하나 이상으로 구성되는 것이 바람직하다.

이와 함께, 더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여, 본 발명의 상기 접촉부는 상기 파우치 측면의 길이 방향을 따라 연장된 선재형상으로 이루어질 수 있으며, 또한, 상기 파우치 측면과 끼움 결합되는 형상으로 구성될 수 있고, 상기 접촉부는 도전성 실리콘 재질로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 의한 파우치 전지 셀의 절연성 검사 장치는, 전지 셀의 전극과 상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층에 전기적으로 접촉되며, 상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층에 접촉되는 접촉부는 전도성 탄성체 재질로 이루어지는 검침수단; 및 상기 접촉된 검침수단 간의 전기적 특성값을 측정수단을 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명에 의한 검사 장치는 상기 측정된 전기적 특성값과 기준값을 비교하여 상기 전지 셀의 절연성을 판단하는 판단수단을 더 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 측면에 의한 절연성 검사를 위한 프로브는 전지 셀의 전극과 상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층 간의 전기적 특성값을 측정하기 위한 프로브로서, 상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층에 전기적으로 접촉되는 접촉부가 전도성 탄성체 재질로 이루어지도록 구성된다.

본 발명에 의한 파우치 전지 셀의 절연성 검사 방법, 장치 및 이를 위한 프 로브는 우선 파우치 외주면의 물리적 특성을 충분히 반영할 수 있어 전기적 접촉 신뢰성을 높일 수 있으며, 이를 기초로 검사에 대한 오차 내지 불량 검사를 최소화시킬 수 있다.

또한, 종래 검사과정에서 유발될 수 있는 상기 파우치 전지 셀의 파우치 외형의 소손 또는 변형 등을 최소화할 수 있다는 일차적인 효과는 물론, 이를 기초로 파우치 전지 셀의 더욱 안정적인 최적 상태를 유지 및 개선할 수 있다는 효과를 제공할 수 있다.

이와 함께, 절연성 검사 과정에 소요되는 비용과 시간을 줄일 수 있음은 물론, 측정 장치에 대한 구조적 개선을 통하여 파우치 셀의 절연성 검사 과정을 자동화할 수 있는 기반을 제공할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 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 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들 이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 6은 본 발명에 의한 파우치 전지 셀의 절연성 검사 방법에 대한 흐름도를 도시하고 있다. 상기 도 6에 도시된 바와 같이 우선, 파우치 전지 셀의 전극과 상기 파우치의 측면, 특히 알루미늄층이 노출된 측면에 검침수단(프로브)을 접촉시킨다(S100).

이 때 상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층에 접촉되는 검침수단의 접촉부는 전도성 탄성체 재질로 구성하는 것이 바람직하다. 앞서 기술된 바와 같이 종래에는 탄성력이 없는 금속성 재질의 검침수단을 이용하여 측정하였으나, 본 발명에서는 상기 검침수단, 특히 알루미늄층과 접촉되는 접촉부를 상기와 같이 전도성 탄성체로 구성함으로써 파우치 알루미늄층의 외형 손상 등을 최소화시킴과 동시에 전기적 접촉력을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 검침수단을 접촉시킨 후 상기 접촉된 검침수단 간의 전기적 특성값을 측정한다(S110). 상기 전기적 특성값은 저항, 전류 또는 전압 중 하나 이상으로 구성되며 통상적으로 절연성은 절연저항으로 대표되므로 저항값을 측정하는 것이 바람직하다.

그 후, 절연성 검사의 신뢰성을 높이고 자동화 기능을 더욱 효과적으로 구현하기 위하여 상기 측정된 전기적 특성값과 기준값을 비교하여 상기 파우치 전지 셀의 절연성을 판단하는(S120) 과정이 포함되도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

즉, 상기 검침수단 간에 전기회로를 형성하여 상기 접촉된 검침수단 간의 전기적 특성값을 측정하고, 상기 측정된 전기적 특성값과 기준값을 비교하여 상기 파 우치 전지 셀의 절연성을 판단하는 소정의 검사장치에 상기 검침수단(프로브)가 전기적으로 연결됨으로써 상기와 같은 신뢰성 높은 측정과 판단 과정이 수행되도록 구성한다.

한편, 상기 전기적 특성값은 저항, 전류 또는 전압 중 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 절연성을 판단할 수 있는 저항, 전류 또는 전압에 대한 기준값 데이터를 미리 데이터베이스화하여 저장하고, 측정된 값을 입력받아 상기 기준값 데이터와 비교함으로써 절연성을 판단할 수 있게 된다.

예를 들어, 검사 대상 파우치 전지셀이 양품인 경우 상기 파우치 전지 셀의 저항은 이상적으로 무한대의 값이 되므로 상기 절연성을 판단하는 저항에 대한 기준값은 수백MΩ이상의 상당히 큰 값으로 설정하며, 만약 전류 또는 전압에 대한 전기적 특성값을 이용하는 경우에는 절연성을 대표할 수 있는 전류값 또는 전압값을 기준값으로 설정할 수 있다. 이러한 예는 당업자가 응용 가능한 범위에서 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 알루미늄층(123)과 접촉되는 검침수단의 접촉부(320)는 상기 파우치 전지 셀 측면의 알루미늄층(123)과의 전기적 접촉성을 더욱 높이기 위하여 상기 파우치 측면의 길이 방향을 따라 연장된 선재형상(320)으로 구성하여, 상기 알루미늄층(123)과 검침수단 특히, 접촉부(320)가 선접촉 또는 면접촉이 이루어지도록 구성하는 것이 바람직하다.

첨부된 도 7 및 이하 설명되는 도 8에서는 상기 검침수단의 접촉부(320)의 길이가 파우치 알루미늄층의 길이와 동일하게 도시되어 있으나, 이는 일 예일 뿐, 실시형태에 따라 선재형상으로 선접촉 또는 면접촉이 이루어질 수 있다면 다양한 길이로 구성할 수 있음은 물론이다.

더욱 바람직한 형태의 구현을 위하여, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 검침수단 특히 상기 접촉부(320)를 상기 파우치 측면과 끼움 결합되어 접촉되도록 구성함으로써, 더욱 높은 전기적 접촉성과 이를 통한 절연저항 측정의 신뢰성을 실현할 수 있다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 검침수단(320)은 파우치 전지 셀의 전극과 알루미늄층에 접촉되며, 상기 검침수단은 검침수단 간의 전기적 특성을 측정하는 소정의 검사장치(300)와 연결된다.

상기 도 8에 도시된 바와 같이 끼움결합 형상의 검침수단을 이용하여 전지 셀의 절연성을 검사하는 경우 인적 의존도를 최소화할 수 있어 더욱 신속하고 정확한 작업을 수행할 수 있다.

앞서 설명된 바와 같이 본 발명의 검침수단 특히, 알루미늄층과 접촉되는 접촉부는 전도성 탄성체 재질로 이루어지는데, 전도성을 가지고 물성적 특성에 의하여 탄성력을 가지는 재질이라면 다양한 재질이 이용될 수 있으며, 높은 전도성과 함께 높은 유연성을 가지는 도전성 실리콘 고무가 상기 전도성 탄성체의 재질로서 바람직하다.

이하에서는 상기 검사 장치(300)의 구체적인 구성에 대하여 첨부된 도 9를 통하여 상세히 설명하도록 한다.

상기 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 검사 장치(300)는 전기값 입력 부(301), 측정부(303), 화면표시수단(305), 판단부(307) 및 기준값 설정부(309)를 포함한다.

상기 전기값 입력부(301)는 전지 셀의 전극(110)과 상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층(123)에 전기적으로 접촉되며, 상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층에 접촉되는 접촉부가 전도성 탄성체 재질로 이루어지는 검침수단이 전기적으로 연결되는 구성요소이다.

상기 전기값 입력부(301)를 통하여 상기 검침수단에 의한 상기 전극과 알루미늄층 사이의 전기적 특성값이 본 발명의 검사 장치(300)로 입력되면, 상기 입력된 전기적 특성값은 상기 측정부(303)로 전달되고, 상기 측정부(303)는 상기 입력된 전기적 특성값을 측정하여 저항이나 전류 또는 전압의 값을 출력값으로 하여 상기 소정의 화면표시수단(305)으로 출력한다.

또한, 상기 판단부(307)는 기준값 설정부(309)로부터 전지 셀의 절연성 검사를 위한 저항, 전류 또는 전압에 대한 기준값을 독출하여, 상기 측정부(303)로부터 전달된 측정값과 상기 기준값을 상호 비교하여 전지 셀의 절연성에 대한 판단을 하고, 그 판단 결과를 상기 소정의 화면표시수단(305)으로 출력한다.

상기 기준값 설정부(309)는 내부 메모리 수단 등에 상기 기준값에 대한 데이터 베이스를 저장할 수 있으며, 사용자 인터페이스 수단 등을 구비하여 사용자 등으로부터 검사 대상의 사양이나 검사 환경 등에 따라 기준값을 입력받거나 변경 또는 설정 가능하도록 구성될 수 있음은 물론이다.

상기 본 발명의 검사장치의 각 구성요소는 물리적으로 구분되는 구성요소라 기보다는 논리적인 구성요소로 이해되어야 한다. 즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적으로 구분된 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되어 수행되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능을 실현할 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 한다.

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 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 파우치 전지셀의 외형에 대한 사시도,

도 2는 도 1의 A-A`의 단면도,

도 3은 파우치 전지 셀이 구성되는 과정을 도시한 도면,

도 4는 파우치 전지 셀의 파우치 외주면에 대한 단면도,

도 5는 종래의 절연성을 검사하는 방법을 도시한 도면,

도 6은 본 발명에 의한 파우치 전지셀의 절연성 검사 방법에 대한 과정을 도시한 흐름도,

도 7은 본 발명에 따른 절연성 검사에 대한 일 실시예를 도시한 도면,

도 8은 본 발명에 따른 절연성 검사에 대한 다른 실시예를 도시한 도면,

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연성 검사 장치의 구성도를 도시한 블록도이다.

Claims (14)

1. 전지 셀의 전극과 상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층에 검침수단을 접촉시키는 접촉단계;

   상기 접촉된 검침수단 간의 전기적 특성값을 측정하는 측정단계; 및

   상기 측정된 전기적 특성값과 기준값을 비교하여 상기 전지 셀의 절연성을 판단하는 판단단계를 포함하고,

   상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층에 접촉되는 검침수단의 접촉부는 전도성 탄성체 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파우치 전지 셀의 절연성 검사 방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 전기적 특성값은,

   저항, 전류 또는 전압 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 파우치 전지 셀의 절연성 검사 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 접촉부는,

   상기 파우치 측면의 길이 방향을 따라 연장된 선재형상인 것을 특징으로 하 는 파우치 전지 셀의 절연성 검사 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 접촉부는,

   상기 파우치 측면과 끼움 결합되는 형상인 것을 특징으로 하는 파우치 전지 셀의 절연성 검사 방법.
6. 전지 셀의 전극과 상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층에 전기적으로 접촉되며, 상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층에 접촉되는 접촉부는 전도성 탄성체 재질로 이루어지는 검침수단;

   상기 접촉된 검침수단 간의 전기적 특성값을 측정수단; 및

   상기 측정된 전기적 특성값과 기준값을 비교하여 상기 전지 셀의 절연성을 판단하는 판단수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치 전지 셀의 절연성 검사 장치.
7. 삭제
8. 제 6항에 있어서, 상기 전기적 특성값은,

   저항, 전류 또는 전압 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 파우치 전지 셀의 절연성 검사 장치.
9. 제 6항에 있어서, 상기 접촉부는,

   상기 파우치 측면의 길이 방향을 따라 연장된 선재형상인 것을 특징으로 하는 파우치 전지 셀의 절연성 검사 장치.
10. 제 9항에 있어서, 상기 접촉부는,

    상기 파우치 측면과 끼움 결합되는 형상인 것을 특징으로 하는 파우치 전지 셀의 절연성 검사 장치.
11. 전지 셀의 전극과 상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층 간의 전기적 특성값을 측정하기 위한 프로브로서,

    상기 전지 셀의 파우치 알루미늄층에 전기적으로 접촉되는 접촉부가 전도성 탄성체 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파우치 전지 셀의 절연성 검사를 위한 프로브.
12. 제 11항에 있어서, 상기 접촉부는,

    상기 파우치 측면의 길이 방향을 따라 연장된 선재형상인 것을 특징으로 하는 파우치 전지 셀의 절연성 검사를 위한 프로브.
13. 제 11항에 있어서, 상기 접촉부는,

    상기 파우치 측면과 끼움 결합되는 형상인 것을 특징으로 하는 파우치 전지 셀의 절연성 검사를 위한 프로브.
14. 제 11항에 있어서, 상기 접촉부는,

    도전성 실리콘 고무 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파우치 전지 셀의 절연성 검사를 위한 프로브.

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