KR101475911B1 - 통공을 이용한 파우치 전지셀의 절연성 검사방법과 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 통공을 이용한 파우치 전지셀의 절연성 검사방법은 파우치 전지셀의 파우치 외주면에 통공을 형성하는 통공형성단계; 상기 파우치 전지셀의 전극과 상기 통공에 노출된 파우치의 알루미늄층에 프로브를 접촉시키는 접촉단계; 및 상기 접촉된 프로브 사이의 전기적 특성값을 측정하는 단계를 포함하여 구성된다.

상기 본 발명에 의하면, 파우치형 전지셀의 절연저항 등 절연성 측정 및 판단에 있어서 프로브 등의 검출수단이 접촉되는 파우치의 알루미늄층에 존재하는 물리적 또는 화학적 이물질 등에 의한 접촉 불량을 원천적으로 극복할 수 있어 상기 파우치 전지셀의 절연성 검사에 더욱 높은 신뢰성을 제공할 수 있다.

Description

통공을 이용한 파우치 전지셀의 절연성 검사방법과 시스템 및 이를 위한 천공장치와 통공이 형성된 파우치 전지셀{METHOD AND SYSTEM FOR CHECKING INSULATION OF POUCH ELECTRIC CELL WITH HOLE AND PUNCHING DEVICE FOR IT AND POUCH ELECTRIC CELL WITH HOLE}

본 발명은 파우치형 전지셀인 파우치 전지셀의 절연성을 검사하는 방법과 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 파우치 전지셀의 파우치 외주면에 통공을 형성하고 상기 형성된 통공에 의하여 노출된 파우치의 알루미늄층을 탐침수단 이 접촉되는 대상으로 구성함으로써 파우치형 전지셀의 절연성 측정에 높은 신뢰성을 제공할 수 있는 방법과 시스템 및 이를 위한 천공장치에 관한 것이다.

파우치 전지셀은 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 전지셀(100)은 전극(110), 파우치(120) 및 전지셀(130)로 구성된다.

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

이러한 파우치는 전지셀을 보호하고, 전지셀의 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 제고하기 위하여 알루미늄 박막의 형태로 구성되며, 상기 전지셀과 외부와의 절연성을 확보하게 위하여 상기 알루미늄 박막은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET : PolyEthylene Terephthalate)수지 또는 나일론(nylon)수지 등의 절연물질로 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 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 파우치(120)가 접합되는 외주면인 실링면은 절연층(121), 알루미늄 박막층(123) 및 접착층(125)의 구조를 가지게 된다.

외부 물리적 충격 등에 의하여 파우치 전지셀의 파우치 내부 구조가 파손되거나 소손되어 파우치 전지셀의 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 전지셀의 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 전지셀(100)의 전극(110)과 파우치(120) 측면의 알루미늄 층(123)에 프로브 등의 탐침 수단(502)을 접촉시키고, 접촉된 탐침 수단 사이의 저항 등을 측정장치(500)를 통하여 측정함으로써 절연성을 검사하는 방법이 주로 이용되고 있다.

그러나, 절연성을 효과적으로 측정하기 위하여 프로브 등의 상기 탐침수단(502)은 파우치의 알루미늄층(123)에 전기적으로 접촉되어야 하나, 도 6에 도시된 바와 같이 파우치의 외주면은 물리적 또는 화학적 이물질이 개재되는 경우가 빈번하여 실질적으로 상기 알루미늄층(123)과의 전기적으로 접촉이 이루어지지 않거나 그 접촉 자체에 불량이 발생할 수 있다.

통상적으로 파우치 원판에서 개별 단위 파우치를 절단 또는 분리하는 과정에서 외부의 열과 압력이 가해지게 되는데, 이 때, 상기 열과 압력에 의하여 절단 또는 분리되는 면에서 절연층(121)을 구성하는 고분자 물질이 알루미늄층으로 흘러내리는 현상이 발생하거나, 도 3에 도시된 바와 같이 상하면의 개별 단위 파우치가 접합되는 과정에서 접착층(125)을 구성하는 접착물질이 외부로 유출되는 현상 등이 발생하게 되는데 이러한 현상이 상기와 같은 문제점을 야기하는 주요한 원인이 될 수 있다.

이러한 다양한 원인에 의하여 발생한 이물질(10)은 탐침수단(502)과 파우치의 알루미늄층(123) 사이에 개재되어 상호 간의 전기적 접촉 신뢰성을 저하시키게 되는 문제점을 발생시키게 된다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 이러한 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 이물질 등에 노출되는 파우치 외주면 자체를 전기적 특성이 검침되는 대상으로 하지 않고, 파우치 외주면에 소정의 통공을 형성하고, 상기 통공에 의하여 노출된 알루미늄층을 전기적 특성이 검침되는 대상으로 구성함으로써 더욱 높은 효과적인 절연성 검사를 수행할 수 있는 절연성 검사 방법 및 장치를 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 통공을 이용한 파우치 전지셀의 절연성 감사 방법은 파우치 전지셀의 파우치 외주면에 통공을 형성하는 통공형성단계; 상기 파우치 전지셀의 전극과 상기 통공에 노출된 파우치의 알루미늄층에 프로브를 접촉시키는 접촉단계; 및 상기 접촉된 프로브 사이의 전기적 특성값을 측정하는 단계를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 본 발명은 상기 측정된 전기적 특성값과 기준값을 비교하여 상기 파우치 전지셀의 절연성을 판단하는 판단단계를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

다른 실시형태에 의한 본 발명의 통공을 이용한 파우치 전지셀의 절연성 검사방법은 전도성을 가지는 천공수단으로 파우치 전지셀의 외주면에 통공을 형성하는 통공형성단계; 및 상기 파우치 전지셀의 전극과 상기 통공을 형성한 상태의 천공수단 사이의 전기적 특성값을 측정하는 단계를 포함하여 구성되며, 상기 상기 전기적 특성값은 저항, 전압 또는 전류 중 하나 이상으로 구성된다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 의한 통공을 이용한 파우치 전지셀의 절연성 검사 시스템은 상기 파우치 전지셀의 파우치 외주면에 통공을 형성하는 천공수단; 상기 파우치 전지셀의 전극과 상기 통공에 노출된 파우치의 알루미늄층에 접촉되는 프로브수단; 및 상기 접촉된 프로브 사이의 전기적 특성값을 측정하는 측정수단을 포함하여 구성된다.

이와 함께, 상기 측정된 전기적 특성값과 기준값을 비교하여 상기 파우치 전지셀의 절연성을 판단하는 판단수단을 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 다른 실시형태에 의한 상기 검사 시스템은 상기 파우치 전지셀의 파우치 외주면에 통공을 형성하는 전도성을 가지는 천공수단; 및 상기 파우치 전지셀의 전극과 상기 통공을 형성한 상태의 천공수단 사이의 전기적 특성값을 측정하는 측정수단을 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 의한 파우치 전지셀은 파우치 전지셀의 전극과 파우치 알루미늄층 사이의 저항, 전압 또는 전류 중 하나 이상을 측정하기 위한 프로브가 접촉할 수 있도록 파우치 외주면에 통공이 형성된 파우치 전지셀로 구성된다.

이와 함께, 상기 목적을 달성하기 위한 천공장치는 파우치 전지셀의 파우치 외주면에 통공을 형성하는 천공수단을 구비한 천공장치로서 상기 천공수단은 상기 파우치 전지셀의 전극과 상기 통공을 형성한 상태의 상기 천공수단 사이의 저항, 전류 또는 전압 중 하나 이상을 측정하는 측정장치와 전기적으로 연결가능한 파우치 전지셀의 천공장치로 구성된다.

상기 본 발명은 파우치 전지 셀의 절연성 검사에 있어서 이물질이 개재되지 않는 파우치의 알루미늄층을 검침의 대상으로 구성함으로써 절연성 검사에 있어 더욱 높은 신뢰성을 제공할 수 있다.

또한, 천공장치 수단 자체를 전기적 특성을 측정하는 탐침 또는 검침의 수단으로 구성함으로써 더욱 신뢰성 높은 검사 방법을 제공할 수 있음과 동시에 파우치 전지 셀의 절연성 검사를 자동화할 수 있는 기반을 제공할 수 있다.

본 발명에 의하여 절연성 검사의 신뢰성을 더욱 높일 수 있으므로 이에 기반하여 파우치 전지셀의 절연성 불량에 의한 사고를 더욱 효과적으로 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

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 원 칙에 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 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 검사방법을 첨부된 도 7, 도 8 및 도 9를 통하여 설명한다.

도면에 도시된 바와 같이 절연성 검사를 수행하기 위하여 우선, 파우치 전지셀(100)의 파우치(120) 외주면에 소정의 천공수단(400)을 이용하여 통공(300)을 형성한다(S100).

상기 통공(300)은 파우치 전지셀 내부의 전지셀에 물리적 충격 등이 가해지지 않는다면 파우치 외주면 어느 곳에서도 형성이 가능하며, 상기 소정의 천공수단(400)은 그 재질적 구성이나 형상에 특별한 제한없이 상기와 같이 통공을 형성할 수 있다면 다양한 응용례가 가능함은 자명하다.

그 후, 상기 통공에 의하여 노출된 알루미늄층(123)과 상기 파우치 전지셀의 전극(110)에 프로브 등의 탐침수단(502)를 접촉시킨다(S110).

상기와 같이 통공(300)이 형성되면, 통공의 내부에서도 알루미늄층(123)이 노출되게 되는데 이 노출면은 외부 이물질이 전혀 개재되지 않는 즉, 전기적 접촉의 신뢰성을 저하시킬 방해물이 없는 알루미늄층이 되므로 이를 검침의 대상으로 하는 경우 절연성 검사의 더욱 향상된 신뢰성을 제공할 수 있게 된다.

그 후, 상기 통공에 의하여 노출된 알루미늄층에 접촉된 프로브와 상기 파우치 전지셀의 전극에 접촉된 프로브 사이의 전기적 특성값을 소정의 측정수단(500)으로 측정하고(S120), 소정의 판단수단(600)으로 상기 측정된 전기적 특성값과 기준값을 비교하여 상기 파우치 전지셀의 절연성을 판단하게 된다(S130).

상기 측정수단(500)은 저항, 전류 및 전압을 측정하는 장치를 의미하는 것으로서 당업자 간에 이용가능한 일반적인 수단으로 구성될 수 있다.

절연성 검사의 신뢰성을 높이고 자동화 기능을 더욱 효과적으로 구현하기 위하여 상기 판단수단(600)은 내부에 소정의 절연성 판단의 기준이 되는 기준데이터 DB를 가지고 상기 측정수단(500)으로부터 입력된 저항값, 전류값 또는 전압값을 저장된 기준데이터와 비교하고 그 결과를 이용하여 검사 대상인 파우치 전지셀의 절연성을 판단하도록 구성된다.

상기 기준데이터는 상기 파우치 전지셀의 사양, 검사 환경, 절연성 판단 조건 등 다양한 요소에 의하여 변경가능하도록 설정될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 의한 검사 방법을 첨부된 도 10 및 도 11을 통하여 설명하면, 우선, 전도성을 가지는 천공수단(502)으로 파우치 전지셀(100)의 파우치(120) 외주면에 통공(300)을 형성한다(S200).

본 실시예는 천공수단(503) 자체를 전기적 특성을 검침하는 프로브로 사용하는 실시형태이므로 상기 천공수단(503)은 반드시 전기적 흐름이 가능한 전도성 재질로 구성되어야 한다.

상기 파우치 전지셀의 전극(110)과 상기 통공(300)을 형성한 상태의 천공수단(503) 사이의 전기적 특성값을 소정의 측정수단(500)으로 측정하고(S210), 그 후 소정의 판단수단(600)을 이용하여 상기 측정된 전기적 특성값과 절연성 판단의 기준이 되는 기준값을 비교하여 상기 파우치 전지셀의 절연성을 판단하게 된다(S220).

상기의 과정을 수행하기 위한 상기 천공수단을 포함하는 천공장치는 상기 측정수단 또는 판단수단과 전기적으로 연결가능한 형태로 구성된다면 그 외형이나 구조적 특성은 당업자 간에 다양한 응용례가 가능하다.

상기와 같이 통공이 형성된 상태의 천공수단(503)은 상기 통공(300)과 물리적으로 밀착되게 되므로 상기 천공수단(503)과 측정의 대상이 되는 파우치의 알루미늄층(123) 간의 전기적 접촉성은 더욱 향상된다고 할 수 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 발명을 설명함에 있어, 상기 본 발명에 의한 통공을 이용한 파우치 전지셀의 절연성 검사 시스템의 각 구성요소는 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.

즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되어 수행되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관히 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 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 종래 절연성 검사 방법의 문제점을 도시한 도면,

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 검사 방법의 과정을 도시한 흐름도,

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 통공 형성과정을 도시한 도면,

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 검사 방법을 도시한 도면,

도 10은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의한 검사 방법의 과정을 도시한 흐름도,

도 11은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의한 검사 방법을 도시한 도면이다.

Claims (12)

1. 파우치 전지셀의 파우치 외주면에 통공을 형성하는 통공형성단계;

   상기 파우치 전지셀의 전극과 상기 통공에 노출된 파우치의 알루미늄층에 프로브를 접촉시키는 접촉단계;

   상기 접촉된 프로브 사이의 전기적 특성값을 측정하는 단계; 및

   상기 측정된 전기적 특성값과 기준값을 비교하여 상기 파우치 전지셀의 절연성을 판단하는 판단단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통공을 이용한 파우치 전지셀의 절연성 검사 방법.
2. 삭제
3. 전도성을 가지는 천공수단으로 파우치 전지셀의 외주면에 통공을 형성하는 통공형성단계;

   상기 파우치 전지셀의 전극과 상기 통공을 형성한 상태의 천공수단 사이의 전기적 특성값을 측정하는 단계; 및

   상기 측정된 전기적 특성값과 기준값을 비교하여 상기 파우치 전지셀의 절연성을 판단하는 판단단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통공을 이용한 파우치 전지셀의 절연성 검사 방법.
4. 삭제
5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 전기적 특성값은,

   저항, 전압 또는 전류 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 통공을 이용한 파우치 전지셀의 절연성 검사 방법.
6. 파우치 전지셀의 절연성을 검사하는 시스템에 있어서,

   상기 파우치 전지셀의 파우치 외주면에 통공을 형성하는 천공수단;

   상기 파우치 전지셀의 전극과 상기 통공에 노출된 파우치의 알루미늄층에 접촉되는 프로브수단;

   상기 접촉된 프로브 사이의 전기적 특성값을 측정하는 측정수단; 및

   상기 측정된 전기적 특성값과 기준값을 비교하여 상기 파우치 전지셀의 절연성을 판단하는 판단수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 통공을 이용한 파우치 전지셀의 절연성 검사 시스템.
7. 삭제
8. 파우치 전지셀의 절연성을 검사하는 시스템에 있어서,

   상기 파우치 전지셀의 파우치 외주면에 통공을 형성하는 전도성을 가지는 천공수단;

   상기 파우치 전지셀의 전극과 상기 통공을 형성한 상태의 천공수단 사이의 전기적 특성값을 측정하는 측정수단; 및

   상기 측정된 전기적 특성값과 기준값을 비교하여 상기 파우치 전지셀의 절연성을 판단하는 판단수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 통공을 이용한 파우치 전지셀의 절연성 검사 시스템.
9. 삭제
10. 제 6항 또는 제8항에 있어서, 상기 전기적 특성값은,

    저항, 전압 또는 전류 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 통공을 이용한 파우치 전지셀의 절연성 검사 시스템.
11. 삭제
12. 삭제

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