KR101305255B1 - Methode and Device for Inspection of Intensity of Ultrasonic Welding - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 초음파 용접 부위의 불량 여부를 검사하는 방법으로서, (a) 초음파 용접 장치의 앤빌(anvil)에 접촉한 용접 부위를 촬영하는 단계; (b) 상기 촬영한 영상에서 용접 부위의 면적을 측정하는 단계; (c) 상기 측정한 용접 면적을 기준 면적과 비교하여 대소를 판단하는 단계; 및 (d) 상기 측정한 용접 면적이 기준 면적보다 작으면 불량으로 분류하고, 반대로 기준 면적과 동일하거나 그 보다 크면 우량으로 분류하는 단계;를 포함하는 초음파 용접 부위의 불량 여부를 검사하는 방법을 제공한다. The present invention provides a method for inspecting whether an ultrasonic welding part is defective, comprising: (a) photographing a welding part in contact with an anvil of an ultrasonic welding device; (b) measuring an area of a welded portion in the photographed image; (c) comparing the measured weld area with a reference area to determine a size; And (d) classifying the measured weld area as defective if it is smaller than the reference area, and classifying it as good when the measured area is equal to or larger than the reference area. do.
Description
본 발명은 초음파 용접 부위의 불량 여부를 검사하는 방법으로서, (a) 초음파 용접 장치의 앤빌(anvil)에 접촉한 용접 부위를 촬영하는 단계; (b) 상기 촬영한 영상에서 용접 부위의 면적을 측정하는 단계; (c) 상기 측정한 용접 면적을 기준 면적과 비교하여 대소를 판단하는 단계; 및 (d) 상기 측정한 용접 면적이 기준 면적보다 작으면 불량으로 분류하고, 반대로 기준 면적과 동일하거나 그보다 크면 우량으로 분류하는 단계;를 포함하는 방법에 관한 것이다.The present invention provides a method for inspecting whether an ultrasonic welding part is defective, the method comprising: (a) photographing a welding part in contact with an anvil of an ultrasonic welding device; (b) measuring an area of a welded portion in the photographed image; (c) comparing the measured weld area with a reference area to determine a size; And (d) classifying the measured weld area as less than the reference area, and classifying the defect as bad, and conversely, classifying the weld area as good or greater than the reference area.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기 방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among them, lithium secondary batteries exhibiting high energy density and operating potential, long cycle life, and low self discharge rate. Batteries have been commercialized and widely used.
또한, 최근에는 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로는 주로 니켈 수소금속(Ni-MH) 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 되어 있다.In recent years, there has been a growing interest in environmental issues, and as a result, electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs), which can replace fossil-fueled vehicles such as gasoline vehicles and diesel vehicles, And the like. Although a nickel metal hydride (Ni-MH) secondary battery is mainly used as a power source for such an electric vehicle (EV) and a hybrid electric vehicle (HEV), a lithium secondary battery having a high energy density, a high discharge voltage, Research is being actively carried out, and some are commercialized.
리튬 이차전지는 전류 집전체 상에 각각 활물질이 도포되어 있는 양극과 음극 사이에 다공성의 분리막이 개재된 전극조립체에 리튬염을 포함하는 비수계 전해질이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다.The lithium secondary battery has a structure in which a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt is impregnated in an electrode assembly having a porous separator interposed between a positive electrode and a negative electrode coated with an active material on a current collector.
이차전지를 구성하는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체는 그것의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형), 및 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 스택/폴딩형으로 구분된다.The electrode assembly of the positive electrode / separation membrane / cathode structure constituting the secondary battery is largely jelly-roll type (wound type) and stack type (stacked type), and a stack / folding type of the jelly-roll type and stack type mixed according to its structure. Are divided into types.
이러한 전극조립체는 각 전극에서 외부 단자와 연결하기 위한 전극 탭을 포함하고 있다. 이러한 전극 탭은 조립 과정에서 외부 단자 연결용 전극리드와 용접을 통하여 결합된다.The electrode assembly includes an electrode tab for connecting to an external terminal at each electrode. These electrode tabs are joined by welding with electrode leads for external terminal connection in the assembly process.
이 때, 상기 용접은 초음파 용접이 주로 사용된다. 저항 용접, 레이저 용접 등을 사용하는 경우, 전극조립체에 과도한 에너지의 인가로 인하여 전지의 성능을 저하시킬 수 있기 때문이다.At this time, the welding is mainly used for ultrasonic welding. This is because, when resistance welding, laser welding, or the like is used, the performance of the battery may be degraded due to the excessive application of energy to the electrode assembly.
이러한 용접에서 전극 탭과 전극리드 간의 용접 강도가 너무 약한 경우, 전지셀을 사용하여 전지모듈 또는 전지팩을 조합하는 과정에서 용접 부위가 분리될 수 있다. 다수의 전지셀을 직렬 또는 병렬 연결하여 제작되는 전지모듈 또는 전지팩에서 탭-리드 간 용접 부위가 분리되는 경우, 전지팩 전체가 기능을 발휘하지 못할 수도 있으므로 심각한 불량으로 간주된다.In this welding, when the welding strength between the electrode tab and the electrode lead is too weak, the welding part may be separated in the process of combining the battery module or the battery pack using the battery cell. When the welding region between the tab and the lead is separated from the battery module or battery pack manufactured by connecting a plurality of battery cells in series or in parallel, the entire battery pack may not function and is considered a serious defect.
이러한 초음파 용접의 불량 여부를 확인하기 위하여, 지금까지는 전지셀 샘플을 추출하여 전단시험 등의 파괴 시험을 통해 불량 여부를 판단하였다.In order to confirm whether the ultrasonic welding is defective, the battery cell samples were extracted to determine whether the defect was defective through a fracture test such as a shear test.
하지만, 상기와 같은 경우, 전수 검사를 할 수 없는 관계로 샘플로서 선택되지 않은 전지셀에 대해서는 불량 여부에 대하여 보증을 할 수 없다는 문제점이 있다.However, in the case described above, there is a problem in that a battery cell that is not selected as a sample cannot be guaranteed as to be defective because it cannot be inspected.
따라서, 이러한 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있는 초음파 용접 부위의 불량 여부를 전수 검사할 수 있는 방법에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.Therefore, there is a great need for a method capable of fully inspecting whether the ultrasonic welding site is defective, which can fundamentally solve these problems.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같은 특정한 방식으로 초음파 용접 부위의 불량 여부에 대한 전수 검사를 할 수 있는 방법을 개발하였다.After extensive research and various experiments, the inventors of the present application have developed a method capable of conducting a full inspection of defects in ultrasonic welding in a specific manner as described later.
구체적으로, 본 발명에 따른 검사 방법은, 초음파 용접 부위의 불량 여부를 검사하는 방법으로서,Specifically, the inspection method according to the present invention, as a method for inspecting whether the ultrasonic welding portion is defective,
(a) 초음파 용접 장치의 앤빌(anvil)에 접촉한 용접 부위를 촬영하는 단계;(a) photographing a welding portion in contact with the anvil of the ultrasonic welding device;
(b) 상기 촬영한 영상에서 용접 부위의 면적을 측정하는 단계;(b) measuring an area of a welded portion in the photographed image;
(c) 상기 측정한 용접 면적을 기준 면적과 비교하여 대소를 판단하는 단계; 및(c) comparing the measured weld area with a reference area to determine a size; And
(d) 상기 측정한 용접 면적이 기준 면적보다 작으면 불량으로 분류하고, 반대로 기준 면적과 동일하거나 그보다 크면 우량으로 분류하는 단계;(d) classifying as bad when the measured weld area is smaller than the reference area, and classifying as good when the same or larger than the reference area;
를 포함하고 있다..
초음파 용접은 고주파 진동량을 이용하여 다양한 비철금속을 용접하는 방식이다. 이러한 초음파 용접을 위한 장치는 초음파 컨트롤러, 진동자, 혼, 앤빌, 고정장치 및 실린더 등을 포함하고 있다. 상기 컨트롤러는 교류 전원을 고주파 전능(보통 20 kHz ~ 40 kHz)으로 전환시키고, 상기 진동자를 거치면서 고주파의 기계 진동 에너지로 변환된다. 이렇게 변환된 기계 진동 에너지는 부스터를 거치면서 진폭을 확대, 축소 또는 변하지 않게 유지되면서 혼에 전달되고, 상기 혼은 수평 방향으로 하여 혼과 앤빌 사이의 부품을 용접하게 된다. 용접한 부품은 수평 마찰과 수직 방향의 압력 하에서 용접이 이루어진다.Ultrasonic welding is a method of welding various nonferrous metals by using high frequency vibration. The apparatus for ultrasonic welding includes an ultrasonic controller, a vibrator, a horn, anvil, a fixing device, and a cylinder. The controller converts AC power into high frequency omnipotence (usually 20 kHz to 40 kHz), and converts it into high frequency mechanical vibration energy while passing through the vibrator. The mechanical vibration energy thus converted is transmitted to the horn while maintaining the amplitude of the oscillation while increasing, decreasing or unchanging the oscillator, and the horn welds the component between the horn and the anvil in the horizontal direction. The welded parts are welded under horizontal friction and vertical pressure.
구체적으로, 상기 고주파 기계 진동이 2개 금속 소재 표면에 전달되어, 가압 상태에서 2개 금속 표면이 서로 마찰하고 원자가 표면 접촉 및 서로 융합하여 분자 사이의 고정 융합으로 이루어지게 되고, 용접된 부품에서 실제적인 금속 접합이 실현된다.Specifically, the high frequency mechanical vibrations are transmitted to two metal material surfaces so that the two metal surfaces rub against each other in pressurized state, and valence surface contact and fusion with each other result in fixed fusion between molecules. Metal bonding is realized.
앞에서 설명한 바와 같이, 상기 초음파 용접의 불량을 검사함에 있어서, 종래에는 전단시험 등의 파괴 시험으로 불량 여부를 판단하였기 때문에 전수 검사가 불가능하고, 샘플을 추출하여 상기 샘플에 대한 용접 불량 시험만을 시행하였으므로 전체 제품에 대한 신뢰성을 보장할 수 없었다.As described above, in the inspection of the failure of the ultrasonic welding, it is impossible to perform the entire inspection because it was determined by the failure test such as shear test in the prior art, and only the welding failure test for the sample was carried out by extracting the sample. The reliability of the whole product could not be guaranteed.
이에 본 발명자들은 앤빌 면의 용접 부위 면적과 용접 강도가 양의 상관관계를 가지는 것을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 앤빌 면의 용접 부위 면적이 클수록 용접 강도가 높으므로, 파괴 시험이 아닌 앤빌 면의 용접 부위를 측정하는 비파괴 시험을 통해 모든 전지셀들에 대한 전수 검사가 가능하다.The present inventors have found that the welded area and the weld strength of the anvil face have a positive correlation, and have completed the present invention. That is, the larger the welded area of the anvil surface, the higher the welding strength, and thus, a total inspection of all battery cells is possible through a non-destructive test that measures the welded area of the anvil surface instead of a fracture test.
일반적으로 앤빌은 용접의 효율성을 위하여 표면에 요철을 포함하고 있을 수 있다. 따라서, 앤빌 면의 용접 부위는 연속되지 않은 여러 부분으로 구성되어 있을 수 있다. 이 경우, 다수의 용접 부위 면적을 합산하여 측정하는 것이 신뢰도를 높일 수 있으므로 바람직하다.In general, the anvil may have irregularities on the surface for the purpose of welding. Therefore, the welded portion of the anvil face may consist of several parts which are not continuous. In this case, it is preferable to add and measure a large number of weld area areas because the reliability can be improved.
하나의 바람직한 예에서, 상기 용접 부위는 전지셀의 전극 탭들에 대한 전극리드의 초음파 용접 부위일 수 있다.In one preferred example, the welding portion may be an ultrasonic welding portion of the electrode lead to the electrode tabs of the battery cell.
전극 탭들은 활물질 등을 포함하는 전극 합제가 도포된 전극판(전류 집전체)로부터 돌출 연장된 부위이므로, 고온, 저항, 불꽃 등에 의해 영향을 받기 쉽다. 따라서, 일반적인 방법으로 용접하는 경우, 열 또는 불꽃 등에 의해 전극 활물질에 영향을 주게 되어 바람직하지 않다. 반면에, 초음파 용접은 용접 소재를 용해할 필요가 없고, 금속 특성을 변화시키지 않으며, 용접 후 도전성이 좋고 저항 계수가 낮으며, 용접 금속 표면에 특별한 요구가 없고 산화, 전기 도금을 제거할 필요가 없으며, 용접 중 불꽃, 연기 등이 발생하지 않으므로, 전극 탭들에 대한 전극리드의 용접에 특히 바람직하다.The electrode tabs are portions protruding from the electrode plate (current collector) to which the electrode mixture containing the active material and the like are coated, and thus are easily affected by high temperature, resistance, sparks, and the like. Therefore, in the case of welding by a general method, the electrode active material is affected by heat or sparks, which is not preferable. Ultrasonic welding, on the other hand, does not need to dissolve the weld material, does not change the metal properties, has good conductivity after welding and has a low coefficient of resistance, no special requirements on the weld metal surface, and no need to remove oxidation and electroplating. It is particularly preferable for welding electrode leads to electrode tabs since no flame, smoke, or the like occurs during welding.
상기 단계(b)에서 용접 부위의 면적을 측정하는 방법은 다양할 수 있으나, 하나의 바람직한 예로 촬영 영상의 픽셀 단위로 측정하는 것을 들 수 있다. 촬영한 영상에서 용접 부위가 차지하는 면적에 해당하는 픽셀의 개수를 인식함으로써, 자동화가 가능하고 균일한 측정 기준을 적용할 수 있어 바람직하다. 이러한 영상 촬영은 예를 들어 화상 카메라에 의해 수행될 수 있다.In the step (b), the method of measuring the area of the welded part may vary, but one preferable example may include measuring the pixel unit of the photographed image. By recognizing the number of pixels corresponding to the area occupied by the welded portion in the photographed image, automation is possible and uniform measurement criteria can be applied. Such imaging may be performed by an image camera, for example.
상기 단계(c)의 기준 면적은 전체 공정 및 실제 사용에 있어 용접 부위가 파단되지 않을 정도의 강도를 가질 수 있는 면적으로, 바람직하게는, 용접 파단 강도가 10 kgf인 면적을 기준으로 할 수 있다. 일반적으로, 용접 파단 강도가 10 kgf 미만인 경우, 전지셀을 모듈화하는 공정 중에 상기 용접 부위가 파단될 수 있으므로 바람직하지 않다. 공정 신뢰성 및 제품의 신뢰성을 위하여 상기 기준 면적은 용접 파단 강도가 40 kgf인 면적인 것이 더욱 바람직하다.The reference area of step (c) may be based on an area that may have a strength such that the welded site does not break in the whole process and actual use, preferably, based on an area having a weld breaking strength of 10 kgf. . In general, when the weld breaking strength is less than 10 kgf, it is not preferable because the welding site may be broken during the process of modularizing the battery cell. For the process reliability and the reliability of the product, it is more preferable that the reference area has an area of 40 kgf of weld breaking strength.
용접 파단 강도에 따른 기준 면적의 설정은 용접을 수행할 부재들의 소재, 두께 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 당업자라면, 부재들의 소재, 크기 등이 특정된 상태에서 상기 용접 파단 강도에 따른 기준 면적를 설정함에 어려움이 없을 것이다.The setting of the reference area according to the weld breaking strength may vary depending on the material, thickness, and the like of the members to be welded. Therefore, those skilled in the art will have no difficulty in setting a reference area according to the weld breaking strength in a state in which materials, sizes, and the like of the members are specified.
상기 초음파 용접 부위의 불량 여부 검사는 비파괴 전수 검사일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 샘플을 추출하여 검사하는 경우 검사하지 않는 초음파 용접의 품질에 대해 보장할 수 없고, 파괴 검사의 경우, 그 특성상 전수 검사를 할 수 없다. 따라서, 비파괴 전수 검사를 통해 모든 초음파 용접의 품질을 보장할 수 있다.The defect inspection of the ultrasonic welding portion may be a non-destructive total inspection. As described above, when the sample is extracted and inspected, the quality of the ultrasonic welding that is not inspected cannot be guaranteed, and in the case of the fracture inspection, the full inspection cannot be performed due to its characteristics. Therefore, the quality of all ultrasonic welding can be guaranteed through non-destructive inspection.
본 발명은 또한 초음파 용접 부위의 불량을 검사하기 위한 장치로서,The present invention also provides a device for inspecting the defect of the ultrasonic welding site,
(i) 초음파 용접 장치의 앤빌(anvil)에 접촉한 용접 부위를 촬영하는 촬영부;(i) a photographing unit for photographing a welding portion in contact with the anvil (anvil) of the ultrasonic welding apparatus;
(ii) 상기 촬영부에서 촬영한 영상에서 용접 부위의 면적을 측정하는 면적 측정부;(ii) an area measuring unit measuring an area of a welded portion in the image photographed by the photographing unit;
(iii) 기준 면적에 대한 정보를 저장하고 있는 기준 면적 저장부; 및(iii) a reference area storage for storing information about the reference area; And
(iv) 상기 면적 측정부로부터의 측정 용접 면적을 상기 기준 면적 저장부의 기준 면적과 비교하여 피검물을 우량 또는 불량으로 분류하는 제어부;(iv) a control unit for classifying the inspected object as good or defective by comparing the measured welding area from the area measuring unit with the reference area of the reference area storing unit;
를 포함하는 초음파 용접 강도 검사 장치를 제공한다.It provides an ultrasonic welding strength inspection apparatus comprising a.
상기 초음파 용접 강도 검사 장치에 있어서, 상기 촬영부는 화상 카메라일 수 있다. 상기 화상 카메라를 이용하여 촬영한 영상에서 용접 부위는 색상 또는 명암의 차이로 구분이 가능하다.In the ultrasonic welding strength inspection device, the photographing unit may be an image camera. In the image photographed using the image camera, the welded portion may be distinguished by a difference in color or contrast.
상기 화상 카메라의 경우, 해상도가 높을수록 화소당 면적이 좁으므로 용접 부위의 면적을 보다 정밀하게 측정할 수 있으므로 바람직하다. 다만, 해상도가 높을수록 장치의 가격 등이 높아지고 처리할 정보량이 많아지므로, 50만 내지 150만 화소 범위의 화상 카메라가 바람직할 수 있다.In the case of the above-described image camera, the higher the resolution, the narrower the area per pixel. However, the higher the resolution, the higher the price of the device, and the greater the amount of information to be processed. Therefore, an image camera in the range of 500,000 to 1.5 million pixels may be preferable.
상기 면적 측정부, 기준 면적 저장부, 제어부 등은 별도의 디바이스로 구현될 수도 있고, 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터 등과 같은 디바이스에서 함께 구현될 수도 있다. The area measuring unit, the reference area storage unit, the control unit, etc. may be implemented as a separate device, for example, may be implemented together in a device such as a personal computer.
본 발명은 또한, 상기 방법에서 초음파 용접 부위에 대해 우량으로 판정된 리튬 이차전지를 제공한다. 상기 리튬 이차전지는 양극, 분리막, 음극으로 이루어진 전극조립체와 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.The present invention also provides a lithium secondary battery which is determined to be excellent with respect to the ultrasonic welding site in the above method. The lithium secondary battery is composed of an electrode assembly consisting of a positive electrode, a separator, a negative electrode and a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되면, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. When the positive electrode is manufactured by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder onto a positive electrode current collector, and then drying and pressing the positive electrode, a filler may be further added to the mixture, if necessary. The whole is usually made to a thickness of 3 to 500 μm. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, aluminum or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Li 1 + x Mn 2-x O 4 (Where x is 0 to 0.33), lithium manganese oxides such as LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 and LiMnO 2 ; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.
반면에, 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.On the other hand, the negative electrode is manufactured by applying, drying and pressing an anode active material on an anode current collector, and may optionally further include a conductive material, a binder, a filler, and the like as described above.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples of the anode current collector include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, a surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x < Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다. 본 발명에서 사용되는 분리막 필름은 상기 분리막과 동일한 소재일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane. The separator film used in the present invention may or may not be the same material as the separator.
상기 리튬염 함유 비수계 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.The lithium salt-containing nonaqueous electrolyte solution is composed of an electrolyte solution and a lithium salt. As the electrolyte solution, a nonaqueous organic solvent, an organic solid electrolyte, and an inorganic solid electrolyte may be used.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, A polymer containing an ionic dissociation group and the like may be used.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.As the inorganic solid electrolyte, for example, Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, sulfates, and the like of Li, such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , and the like, may be used.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.
또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene carbonate), PRS(Propene sultone), FPC(Fluoro-Propylene carbonate) 등을 더 포함시킬 수 있다.For the purpose of improving the charge / discharge characteristics and the flame retardancy, the electrolytic solution is preferably mixed with an organic solvent such as pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, Benzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol, . In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (Fluoro-Ethylene carbonate, PRS (propene sultone), FPC (fluoro-propylene carbonate), and the like.
바람직한 하나의 예로, 상기 이차전지는 초음파 용접 부위의 파단 강도가 10 kgf 이상인 것을 들 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 이차전지는 초음파 용접 부위의 파단 강도가 40 kgf 이상일 수 있다.As a preferable example, the secondary battery may have a breaking strength of 10 kgf or more at the ultrasonic welding site. More preferably, the secondary battery may have a breaking strength of 40 kgf or more at the ultrasonic welding site.
본 발명은 또한, 상기 리튬 이차전지를 단위전지로 포함하는 중대형 전지모듈 및 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공한다.The present invention also provides a medium-large battery module including the lithium secondary battery as a unit cell, and a battery pack including the battery module.
상기 전지팩은 특히 높은 레이트 특성과 고온 안전성이 요구되는 다양한 중대형 디바이스의 전원으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, 전기적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart) 등의 전원으로 사용될 수 있고, 전력저장용 장치에 사용될 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The battery pack may be used as a power source for a variety of medium and large devices that require particularly high rate characteristics and high temperature safety, and may include, for example, a power tool driven by an electric motor; Electric vehicles including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); Electric motorcycle including E-bike, E-scooter; It may be used as a power source such as an electric golf cart, and may be used for a power storage device, but is not limited thereto.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파 용접 부위의 불량 여부를 검사하는 방법 및 장치는 비파괴 전수 검사를 통해 모든 초음파 용접 부위에 대하여 용접 강도를 보장해 줄 수 있다.As described above, the method and apparatus for inspecting whether the ultrasonic welding site is defective according to the present invention can guarantee welding strength for all ultrasonic welding sites through non-destructive inspection.
도 1은 파우치형 전지셀의 사시도이다;
도 2는 도 1의 분해 모식도이다;
도 3은 용접 강도 80 kgf 이상인 샘플의 앤빌 면 용접 부위를 본 발명에 따른 방법을 활용하여 데이터화한 사진이다;
도 4는 용접 강도 10 kgf 미만인 샘플의 앤빌 면 용접 부위를 본 발명에 따른 방법을 활용하여 데이터화한 사진이다;
도 5는 초음파 용접의 개략적인 모식도이다;
도 6은 본 발명에 따른 초음파 용접 강도 검사 장치의 모식도이다.1 is a perspective view of a pouch-type battery cell;
Fig. 2 is an exploded schematic view of Fig. 1; Fig.
Figure 3 is a photograph of the anvil face welded portion of the sample having a weld strength of 80 kgf or more using the method according to the present invention;
Figure 4 is a photograph of the anvil face welded portion of a sample with a weld strength of less than 10 kgf using the method according to the invention;
5 is a schematic diagram of ultrasonic welding;
It is a schematic diagram of the ultrasonic welding strength test apparatus which concerns on this invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 1에는 파우치형 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 분해 모식도가 도시되어 있다.1 is a perspective view schematically illustrating a pouch-type battery cell, and FIG. 2 is an exploded schematic view of FIG. 1.
이들 도면을 참조하면, 파우치형 전지셀(200)은, 파우치형 전지케이스(100) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체가 그것의 양극 및 음극 탭들(220, 230)과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극단자(222, 232)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.Referring to these figures, the pouch-shaped
전지케이스(100)는 전극조립체(210)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(142)를 포함하는 케이스 본체(140)와 그러한 본체(140)에 일체로서 연결되어 있는 덮개(150)로 이루어져 있다.The
스택형 또는 스택/폴딩형의 구조를 가진 전극조립체(210)는 다수의 양극 탭들(220)과 다수의 음극 탭들(230)이 각각 융착되어 전극단자(222, 232)에 함께 결합되어 있다. 또한, 케이스 본체(140)의 잉여부(144)와 커버(150)가 열융착기에 의해 열융착될 때 그러한 열융착기와 전극단자(222, 232) 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고 전극단자(222, 232)와 전지케이스(100)와의 밀봉성을 확보하기 위하여, 전극단자(222, 232)의 상하면에 절연필름(240)이 부착된다. The
케이스 본체(140)와 커버(150)는 외측 수지층(110), 차단성 금속층(120) 및 내측 수지층(130)으로 구성되어 있고, 내측 수지층(130)은 케이스 본체(140)의 외면과 커버(150)의 외면에 가해지는 열융착기(도시하지 않음)로부터의 열과 압력에 의해 밀착 고정될 수 있게 된다. The
전해액이 함침된 전극조립체(210)를 수납부(142)에 안착한 상태에서 케이스 본체(140)의 잉여부(144)와 커버(150)의 접촉부위를 열융착시키면 실링부가 형성된다.A sealing portion is formed by thermally fusing the contact portion of the
상기 양극 및 음극 탭들(220, 230)과 전극단자(222, 232)는 초음파 용접에 의하여 용접된다. 초음파 용접을 사용함으로써, 전극에 열 또는 불꽃을 가하지 않아 전지 성능에 영향을 미치지 않을 수 있다.The positive and
도 3에는 용접 강도 80 kgf 이상인 샘플의 앤빌 면 용접 부위를 본 발명에 따른 방법을 활용하여 데이터화한 사진이 도시되어 있고, 도 4에는 용접강도 10 kgf 미만인 샘플의 앤빌 면 용접 부위를 본 발명에 따른 방법을 활용하여 데이터화한 사진이 도시되어 있다.FIG. 3 shows a photograph of data of anvil plane welded areas of a sample having a weld strength of 80 kgf or more using the method according to the present invention, and FIG. 4 illustrates anvil plane welded areas of a sample having a weld strength of less than 10 kgf. The photograph is illustrated by data using the method.
이들 도면을 참조하면, 용접 강도 80 kgf 이상인 샘플의 앤빌 면 용접 부위 면적이 용접 강도 10 kgf 미만인 샘플의 앤빌 면 용접 부위 면적 대비 60% 이상 넓은 것을 확인할 수 있다.Referring to these drawings, it can be seen that the anvil face welded area of the sample having a weld strength of 80 kgf or more is 60% or more wider than the anvil face welded area of the sample having a weld strength of 10 kgf or less.
즉, 용접 강도와 앤빌 면 용접 부위의 면적은 양의 상관관계를 가지고 있다.That is, the weld strength and the area of the anvil face weld site have a positive correlation.
초음파 용접의 불량을 판단하는 기준은 필요로 하는 기준에 따라 달라질 수 있으나, 전지셀의 모듈화 등의 공정을 고려할 경우, 용접 강도 10 kgf 이상인 것이 바람직하고, 40 kgf 이상인 것이 더욱 바람직하다.The criterion for determining the failure of the ultrasonic welding may vary depending on the required criteria, but considering the process such as the modularization of the battery cell, the welding strength is preferably 10 kgf or more, more preferably 40 kgf or more.
도 5에는 초음파 용접의 개략적인 모식도가 도시되어 있다.5 shows a schematic diagram of ultrasonic welding.
도 5를 참조하면, 전극조립체(도시하지 않음)에 연결된 전극 탭들과 전극리드(331, 332)가 앤빌(320) 위에 놓여지고, 상기 앤빌(320)에 대응되는 면에서 혼(310)이 압력을 가하면서 초음파 용접을 수행하게 된다. 혼(310)이 수직 방향으로 압력을 가하는 동안, 수평 방향으로 진동하여 금속 표면이 서로 마찰하고 원자가 표면 접촉 및 서로 융합하여 고정된다. 혼(310)이 수직 방향으로 압력을 가하도록 상하 운동하는 것에 비하여, 앤빌(320)은 피용접물에 압력을 가하기 위하여 고정되어 있는 것이 일반적이다. 다만, 앤빌(320)은 경우에 따라서는 혼(310)과 함께 압력을 가하도록 운동할 수도 있다.Referring to FIG. 5, electrode tabs and electrode leads 331 and 332 connected to an electrode assembly (not shown) are placed on the
도 6에는 본 발명에 따른 초음파 용접 강도 검사 장치가 모식적으로 도시되어 있다.6 schematically shows an ultrasonic welding strength test apparatus according to the present invention.
도 6을 도 5와 함께 참조하면, 초음파 용접 강도 검사 장치는, 초음파 용접 장치의 앤빌(320)에 접촉한 용접 부위를 촬영하는 촬영부(410), 촬영부(410)에서 촬영한 영상에서 용접 부위의 면적을 측정하는 면적 측정부(420), 기준 면적에 대한 정보를 저장하고 있는 기준 면적 저장부(430), 및 면적 측정부(420)로부터의 측정 용접 면적을 기준 면적 저장부(430)의 기준 면적과 비교하여 피검물을 우량 또는 불량으로 분류하는 제어부(440)로 이루어져 있다.Referring to FIG. 6 together with FIG. 5, the ultrasonic welding strength inspection apparatus includes a
촬영부(410)는 화상을 촬영할 수 있는 카메라인 것이 바람직하다. 촬영부(410)에서 촬영된 화상은 색상 및/또는 명암으로 용접 면적을 구분할 수 있고, 이러한 면적은 면적 측정부(420)에서 측정한다. 바람직한 하나의 예로, 면적 측정부(420)는 픽셀 단위로 측정할 수 있다. 이 경우, 각 픽셀의 크기가 작을수록, 즉 해상도가 클수록 정밀한 측정을 할 수 있다. 이러한 이유로 상기 촬영부는 고해상도인 것이 바람직하다.The photographing
기준 면적 저장부(430)는 불량 유무를 판단할 수 있는 기준 면적을 저장하고 있으며, 공정 등 필요에 따라 기준 면적은 달라질 수 있다. 일반적으로 이차전지의 모듈화 등의 공정에서 용접 부위가 이탈되지 않기 위해서는 용접 강도 10 kgf인 것을 기준 면적으로 할 수 있으며, 바람직하게는 용접 강도 40 kgf인 것을 기준 면적으로 할 수 있다.The reference
제어부(440)는 면적 측정부(420)의 면적이 기준 면적보다 큰지 작은지 판단하여 불량 유무를 판단한다.The
면적 측정부(420), 기준 면적 저장부(430) 및 제어부(440)은 하나의 디바이스에 포함되어 있을 수 있으며, 상기 디바이스로는 일반적으로 컴퓨터를 사용할 수 있다.The
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
Claims (14)
(a) 초음파 용접 장치의 앤빌(anvil)에 접촉한 용접 부위를 촬영하는 단계;
(b) 상기 촬영한 영상에서 용접 부위의 색상 또는 명암의 차이로 면적을 측정하는 단계;
(c) 상기 측정한 용접 면적을 기준 면적과 비교하여 대소를 판단하는 단계; 및
(d) 상기 측정한 용접 면적이 기준 면적보다 작으면 불량으로 분류하고, 반대로 기준면적과 동일하거나 그 보다 크면 우량으로 분류하는 단계;
를 포함하고,
상기 단계(c)의 기준 면적은 용접 파단 강도가 40 kgf인 면적인 것을 특징으로 하는 방법.As a method for inspecting whether an ultrasonic welding part is defective,
(a) photographing a welding portion in contact with the anvil of the ultrasonic welding device;
(b) measuring an area by a difference in color or contrast of the welded portion in the photographed image;
(c) comparing the measured weld area with a reference area to determine a size; And
(d) classifying the measured welding area as defective if it is smaller than the reference area, and conversely, classifying it as good when the welding area is equal to or larger than the reference area;
Lt; / RTI >
The reference area of step (c) is characterized in that the area of the weld breaking strength is 40 kgf.
(i) 초음파 용접 장치의 앤빌(anvil)에 접촉한 용접 부위를 촬영하는 촬영부;
(ii) 상기 촬영부에서 촬영한 영상에서 용접 부위의 색상 또는 명암의 차이로 면적을 측정하는 면적 측정부;
(iii) 기준 면적에 대한 정보를 저장하고 있는 기준 면적 저장부; 및
(iv) 상기 면적 측정부로부터의 측정 용접 면적을 상기 기준 면적 저장부의 기준 면적과 비교하여 피검물을 우량 또는 불량으로 분류하는 제어부;
를 포함하고,
상기 기준 면적은 용접 파단 강도가 40 kgf인 것을 특징으로 하는 초음파 용접 강도 검사 장치.An apparatus for inspecting defects in ultrasonic welding sites,
(i) a photographing unit for photographing a welding portion in contact with the anvil (anvil) of the ultrasonic welding apparatus;
(ii) an area measuring unit measuring an area based on a difference in color or contrast of the welded part in the image photographed by the photographing unit;
(iii) a reference area storage for storing information about the reference area; And
(iv) a control unit for classifying the inspected object as good or defective by comparing the measured welding area from the area measuring unit with the reference area of the reference area storing unit;
Lt; / RTI >
The reference area is an ultrasonic welding strength inspection apparatus, characterized in that the weld breaking strength is 40 kgf.
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