KR101487496B1 - 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파우치형 이차 전지에 대하여 파우치의 절연성이 파괴되었는지 여부를 쉽게 판별할 수 있는 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법 및 이를 위한 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법은, 절연층, 금속층 및 접착층을 구비하는 파우치를 외장재로 하는 파우치형 이차 전지의 절연성을 검사하는 방법으로서, 상기 파우치의 금속층에 제1 탐침부가 접촉되는 단계; 상기 파우치형 이차 전지의 전극에 제2 탐침부가 접촉되는 단계; 상기 제1 탐침부와 상기 제2 탐침부 양단에 전압이 인가되는 단계; 및 상기 파우치의 금속층 및 접착층의 박리 여부가 측정되는 단계를 포함한다.

Description

파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법 및 장치{Method and apparatus for checking insulation of pouch type secondary battery}

본 발명은 이차 전지의 절연성을 검사하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고전압의 인가를 통해 파우치형 이차 전지에 대한 절연성 파괴 여부를 손쉽게 판별할 수 있는 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다. 일반적으로 이러한 이차 전지는 외장이나 적용 형태에 따라 캔형 이차 전지와 파우치형 이차 전지로 구분될 수 있다.

도 1은 종래의 파우치형 이차 전지의 구성을 도시한 분해 사시도이며, 도 2는 도 1의 파우치형 이차 전지의 결합도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 파우치형 이차 전지는, 양극집전체, 세퍼레이터, 음극집전체를 기본 구조로 가지고 상기 양극집전체로부터 연장된 양극탭, 상기 음극집전체로부터 연장된 음극탭이 구비된 전극 조립체(10)와 상기 전극 조립체(10)를 수용하는 파우치 외장재(100)로 이루어지는 것이 일반적이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상부 파우치(110)와 하부 파우치(120)를 포함하는 파우치 외장재(100)에 의해 형성된 공간에 상기 전극 조립체(10)가 수용된 후, 상부 파우치(110)와 하부 파우치(120)의 외주면에 형성된 실링부가 서로 접착되게 된다. 전극 조립체(10)와 파우치가 결합되는 경우, 외부 단자 또는 장치와의 전기적 연결 등을 위하여 상기 양극탭에서 연장된 양극 리드(11)와 상기 음극탭에서 연장된 음극 리드(12)의 일부는 외부로 노출된 형태로 결합되는 것이 일반적이다. 이와 관련하여 실시 형태에 따라 상기 전극 리드의 파우치에 대한 부착 내지 접착을 위하여 접착 필름이 추가적으로 사용될 수도 있다.

이러한 파우치는 상기 전극 조립체(10)와 후속 공정에 의하여 내부로 유입된 전해액으로 이루어지는 전지 셀을 보호하고, 전지 셀의 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 제고하기 위하여 금속층, 통상적으로는 알루미늄층이 개재된 형태로 구성된다. 그리고, 상기 전지 셀과 외부와의 절연성을 확보하기 위하여 상기 알루미늄층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate, PET) 수지 또는 나일론(nylon) 수지 등의 절연물질로 코팅된 절연층이 외부에 형성된다.

도 3은 도 2의 A-A' 선에 대한 단면도이고, 도 4는 도 3의 B 부분에 대한 부분 확대도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 상부 파우치(110)와 하부 파우치(120)는 실링부를 포함하고 있으며, 이러한 상부 파우치(110)의 실링부와 하부 파우치(120)의 실링부가 열융착 등에 의해 서로 접착됨으로써 파우치 외장재(100)의 실링이 이루어진다. 이때, 상부 파우치(110)의 하면과 하부 파우치(120)의 상면은 상호 간의 접착을 위하여 무연신 폴리프로필렌(Casted PolyPropylene, CPP) 또는 폴리프로필렌(PolyPropylene, PP)에 의한 접착층(111, 121)이 형성될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상부 파우치(110)는 절연층(113), 알루미늄층(112) 및 접착층(111)의 순서를 가지는 소정의 층상 구조를 가지게 되며, 하부 파우치(120)는 접착층(121), 알루미늄층(122) 및 절연층(123)의 구조로 이루어진다.

그런데, 이러한 파우치형 이차 전지의 제조 공정 중 외부로부터 물리적 충격이 가해지거나, 제조 공정상 결함이 있는 경우 등과 같이 여러 가지 원인에 의해 파우치의 내부 폴리머층, 즉 접착층(111, 121)에 균열, 구멍, 틈과 같은 결함이 발생할 수 있다. 이 경우, 파우치 내부의 전해액이 이러한 결함 부분을 통해 알루미늄층(112, 122)에 이르게 되어 이차 전지의 전기적 절연성이 파괴될 수 있다. 그러면, 이차 전지는 정상상태 전압을 유지할 수 없게 되어 저전압을 유발할 수 있으며, 파우치의 스웰링 현상 등을 일으킬 수 있다.

뿐만 아니라, 이러한 이차 전지의 절연성 파괴는 발화나 폭발과 같은 사고로 이어질 수 있어, 이차 전지 자체나 이러한 이차 전지가 장착되는 장비를 손상 내지 파손시키는 것은 물론, 사용자의 신체에 손상을 입힐 수도 있다. 따라서, 이차 전지는 그 개발, 설계 및 제조 단계에서 절연성이 확보될 수 있도록 해야 한다.

종래에도 이러한 파우치형 이차 전지의 절연성을 검사하기 위한 여러 방법이 시도되고 있다.

도 5는 종래 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법 중 하나를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 파우치형 이차 전지에 대한 종래의 절연성 검사 방법은 파우치형 이차 전지의 전극과 파우치 측면의 알루미늄층(112, 122)에 프로브(21)를 접촉시키고, 접촉된 프로브(21) 사이의 저항 등을 측정 장치(20)를 통해 측정함으로써 이루어지는 방식이 주로 행해지고 있다.

하지만, 이러한 종래 방법의 경우, 저항과 같은 전기적 특성을 측정하기 위한 장치가 별도로 필요한 것은 물론이고, 파우치(100)의 측면에 노출된 알루미늄층(112, 122)에 프로브(21)를 제대로 접촉하는 것 또한 용이하지 않다는 문제가 있다. 따라서, 이러한 종래 방법에 의할 경우, 파우치(100)의 절연성 검사가 복잡하고, 그 신뢰성 또한 확보하기가 어려울 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 파우치형 이차 전지에 대하여 파우치의 절연성이 파괴되었는지 여부를 쉽게 판별할 수 있는 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법은, 절연층, 금속층 및 접착층을 구비하는 파우치를 외장재로 하는 파우치형 이차 전지의 절연성을 검사하는 방법으로서, 상기 파우치의 금속층에 제1 탐침부가 접촉되는 단계; 상기 파우치형 이차 전지의 전극에 제2 탐침부가 접촉되는 단계; 상기 제1 탐침부와 상기 제2 탐침부 양단에 전압이 인가되는 단계; 및 상기 파우치의 금속층 및 접착층의 박리 여부가 측정되는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 전압 인가 단계와 상기 박리 여부 측정 단계 사이에, 상기 파우치형 이차 전지가 소정 시간 동안 보관되는 단계를 더 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 제2 탐침부는, 상기 파우치형 이차 전지의 양극에 접촉된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 장치는, 절연층, 금속층 및 접착층을 구비하는 파우치를 외장재로 하는 파우치형 이차 전지의 절연성을 검사하는 장치로서, 상기 파우치의 금속층에 접촉하는 제1 탐침부; 상기 파우치형 이차 전지의 전극에 접촉하는 제2 탐침부; 및 상기 제1 탐침부와 상기 제2 탐침부 양단에 전압을 인가하는 전압 공급부를 포함한다.

바람직하게는, 내부 공간에 상기 파우치형 이차 전지를 수납하는 검사 케이스를 더 포함하되, 상기 제1 탐침부는 상기 검사 케이스의 내부 면에 설치된다.

또한 바람직하게는, 상기 검사 케이스는 상기 내부 공간을 개폐하기 위한 덮개를 구비하고, 상기 제1 탐침부는 상기 덮개의 내부 면에 설치되어 상기 덮개가 덮어지는 경우 상기 제1 탐침부가 상기 파우치의 금속층에 접촉된다.

또한 바람직하게는, 상기 제2 탐침부는, 상기 검사 케이스에 파우치형 이차 전지가 수납되는 경우 상기 파우치형 이차 전지의 전극과 접촉 가능한 위치에 설치된다.

본 발명에 의하면, 파우치형 이차 전지에서 파우치의 절연성 파괴 여부가 정확하게 검출될 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 절연층, 금속층 및 접착층으로 구성된 이차 전지용 파우치에 있어서, 접착층에 결함이 발생하여 전해액이 금속층으로 흘러들어가는지 여부가 명확하게 판별될 수 있다.

특히, 본 발명에 의할 경우, 파우치의 금속층과 접착층의 박리로서 절연성 파괴 여부가 확인될 수 있기 때문에, 종래 절연성 검사 방법과 달리 저항과 같은 전기적 특성이 측정될 필요가 없다. 따라서, 이러한 전기적 특성을 측정하기 위한 측정 장비가 별도로 마련되지 않더라도 파우치형 이차 전지의 절연성 파괴 여부가 육안 등을 이용하여 손쉽게 확인될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 일 측면에 의하면, 파우치형 이차 전지를 검사 케이스에 수납하는 것만으로 파우치의 금속층과 전극이 각각 탐침부에 접촉됨으로써, 이차 전지의 절연성 검사가 용이하게 수행될 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 종래의 파우치형 이차 전지의 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는, 도 1의 파우치형 이차 전지의 결합도이다.
도 3은, 도 2의 A-A' 선에 대한 단면도이다.
도 4는, 도 3의 B 부분에 대한 부분 확대도이다.
도 5는, 종래 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법 중 하나를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 7은, 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법을 수행할 수 있는 검사 장치에 대한 일 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 도 7의 C 부분에 대한 단면도이다.
도 9는, 본 발명에 다른 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은, 도 9의 검사 케이스에 대하여 덮개가 덮어진 상태에서 D-D'선에 대한 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은, 도 10의 E 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 탐침부의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 13은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 탐침부의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

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 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 본 발명에 있어서, 파우치형 이차 전지의 파우치(100)는 절연층(113, 123), 금속층(112, 122) 및 접착층(111, 121)을 포함한다. 이때, 금속층(112, 122)은 알루미늄층이 대표적인 것으로, 본 발명은 금속층이 알루미늄층인 경우 적용될 수 있다. 그러나, 본 발명이 반드시 이러한 금속층(112, 122)의 특정 재질로 한정되는 것은 아니다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 금속층(112, 122)이 알루미늄층인 경우를 위주로 설명하도록 한다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따라 파우치형 이차 전지의 절연성을 검사하기 위해서는, 먼저 파우치의 알루미늄층(112)에 제1 탐침부를 접촉시킨다(S110). 여기서, 제1 탐침부는 파우치의 알루미늄층에 직접 접촉하는 부재로서, 알루미늄층에 전압을 인가한다. 따라서, 상기 제1 탐침부는 금속과 같은 전도성 재질로 이루어질 수 있다.

파우치의 알루미늄층은 절연층에 의해 외부면이 감싸져 있기 때문에, 파우치 외주면의 측면 부분을 제외하고는 외부로 노출되지 않는다. 따라서, 제1 탐침부를 파우치의 알루미늄층에 접촉시키기 위해서는, 절연층의 일부분을 제거하여 알루미늄층이 외부로 노출될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 알루미늄층의 노출을 위한 절연층의 제거는 파우치의 어느 부분에 대해서도 이루어질 수 있으나, 절연층 제거 공정의 용이성을 위해 파우치의 외주면에 구비된 실링부에 대하여 이루어지는 것이 좋다.

또한, 상기 S110 단계에서 파우치의 알루미늄층에 제1 탐침부를 접촉시키는 것에 대응하여, 제2 탐침부를 해당 이차 전지의 전극에 접촉시킨다(S120). 여기서, 제2 탐침부는 제1 탐침부와 마찬가지로 전압을 인가하기 위한 부재이므로, 금속과 같은 전도성 재질로 이루어질 수 있다. 파우치형 이차 전지의 경우 전극판에 형성된 전극 탭이 전극 리드와 연결되고, 이러한 전극 리드가 파우치의 외부에 노출되므로, 제2 탐침부는 이러한 전극 리드에 접촉될 수 있다.

한편, 도 6에서 S120 단계는 S110 단계의 수행 이후에 수행되는 것으로 도시되었으나, S110 단계의 수행 이전에 수행되어도 무방하다. 또한, S110 단계와 S120 단계는 동시에 수행될 수도 있다.

이처럼 제1 탐침부 및 제2 탐침부가 파우치의 알루미늄층 및 전극에 접촉되면, 다음으로 제1 탐침부와 제2 탐침부 양단에 전압이 인가된다(S130). 특히, 파우치의 알루미늄층에 접촉된 제1 탐침부에는 + 전압이 인가되고, 전극에 접촉된 제2 탐침부에는 - 전압이 인가될 수 있다. 이 경우, - 전압이 인가되는 제2 탐침부는 이차 전지의 양극에 접촉될 수 있다.

이와 같은 전압 인가는, 파우치의 절연성이 파괴된 경우 알루미늄층을 통해 전류가 흐를 수 있도록 한다.

즉, 절연성이 파괴되지 않은 정상적인 파우치라면, 파우치의 접착층에 의해 파우치의 알루미늄층은 전해액 및 전극 조립체(10)와 직접 접촉하지 않는다. 따라서, 상기 S130 단계에서 제1 탐침부 및 제2 탐침부를 통해 파우치의 알루미늄층 및 전극에 전압을 인가하더라도, 파우치의 알루미늄층과 전극은 서로 전기적으로 연결될 수 없어, 알루미늄층에는 전류가 흐르지 않는다.

하지만, 접착층에 크랙 등 결함이 발생하여 절연성이 파괴된 파우치라면, 이러한 결함 부위를 통해 전해액이 흘러들어가 파우치의 알루미늄층과 직접 접촉할 수 있다. 이 경우, 파우치의 알루미늄층과 전극은 전해액을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 S130 단계에서 제1 탐침부 및 제2 탐침부를 통해 파우치의 알루미늄층 및 전극에 전압이 인가되는 경우, 알루미늄층에 전류가 흐를 수 있다. 그리고, 이처럼 파우치의 알루미늄층에 전류가 흐르게 되고, 전해액의 리튬 성분이 알루미늄층과 반응하게 되면, 알루미늄층과 접착층 사이는 서로 박리(delamination)될 수 있다.

즉, 알루미늄층이 전해액의 리튬 이온과 접촉한 상태에서 알루미늄층에 전압이 인가되면, 알루미늄층은 리튬 이온과 반응하여 리튬 알루미늄 합금을 형성하여 그 특성이 변화된다. 그리고, 이러한 특성 변화로 인해 파우치의 알루미늄층과 접착층 사이는 서로 떨어질 수 있다.

따라서, 알루미늄층과 접착층의 이러한 박리 여부를 측정함으로써(S150), 이차 전지의 절연성 파괴 여부가 검사될 수 있다.

특히, 이러한 박리 여부는 사용자가 육안으로 관측할 수 있다. 따라서, 절연성 파괴 여부를 검사하기 위해 전기적 특성을 측정하기 위한 장비 등이 별도로 구비될 필요가 없다.

다만, 본 발명이 반드시 이에 한정되지는 않으며, 상기 S150 단계는 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄층과 접착층의 박리 여부는 파우치의 부피 변화를 측정함으로써 파악될 수 있다. 또는, 알루미늄층과 접착층의 박리 여부는 카메라 등의 영상 장비를 통해 파우치의 형태 변화를 측정함으로써 파악될 수 있다.

바람직하게는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 S130 단계와 상기 S150 단계 사이에 파우치형 이차 전지가 소정 시간 동안 보관되는 단계를 더 포함할 수 있다(S140). 즉, 상기 S150 단계는 상기 S130 단계 이후 소정 시간이 경과된 이후에 수행될 수 있다.

파우치의 절연성이 파괴되어 알루미늄층에 전해액이 접촉하는 상황에서 알루미늄층에 전압이 인가되는 경우, 알루미늄층과 접착층의 박리는 곧바로 일어나지 않고 소정 시간 경과된 이후에 일어날 수 있다. 또한, 알루미늄층에 전압이 인가될 때 알루미늄층과 접착층이 박리되더라도 이러한 박리는 소정 시간 경과된 이후에 보다 많이 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 실시예와 같이 알루미늄층과 접착층의 박리 여부는, 상기 S130 단계의 전압 인가 후 소정 시간 경과한 후에 측정되는 것이 좋다.

더욱 바람직하게는, 상기 S140 단계에서, 소정 시간은 1일 내지 45일일 수 있다. 즉, 상기 전압 인가 후 1일 ~ 45일의 시간이 경과한 이후에 파우치의 알루미늄층과 접착층의 박리 여부가 측정되는 것이 좋다. 파우치의 절연성이 파괴되어 전해액이 알루미늄층과 접촉하였을 때, 전압 인가로 알루미늄층과 접착층이 박리되기 위해서는 이 정도의 시간 경과가 필요한 경우가 많기 때문이다. 다만, 이러한 소정 시간은, 상기 S130 단계에서 인가되는 전압의 크기에 따라 달라질 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 S140 단계는, 상온 ~ 60℃, 이를테면 15℃ ~ 60℃의 온도에서 수행되는 것이 좋다. 전해액과 접촉한 알루미늄층이 전압 인가로 접착층과 박리될 때에는 이러한 온도 조건에서 보다 잘 이루어질 수 있기 때문이다. 더욱 바람직하게는, 상기 S140 단계는, 15℃ 내지 45℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다.

한편, 상기 S130 단계에서 제1 탐침부와 제2 탐침부 양단에는 고전압이 인가되는 것이 좋다. 이는, 전해액과 접촉한 알루미늄층은 고전압이 인가될 때 접착층에 대하여 잘 박리될 수 있기 때문이다.

더욱 바람직하게는, 상기 S130 단계에서 25V 내지 150V의 범위를 갖는 전압이 인가될 수 있다. 종래 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법의 대부분의 경우, 25V 미만의 저전압을 파우치의 알루미늄층 및 전극에 인가하고, 저항과 같은 전기적 특성을 측정하여 절연성 파괴 여부가 검사된다. 하지만, 본 발명의 상기 실시예에 의할 경우, 25V 내지 150V의 높은 전압이 파우치의 알루미늄층 및 전극에 인가된다.

도 7은, 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법을 수행할 수 있는 검사 장치에 대한 일 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 그리고, 도 8은, 도 7의 C 부분에 대한 단면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 장치는 제1 탐침부(200), 제2 탐침부(300) 및 전압 공급부(400)를 포함한다.

상기 제1 탐침부(200)는, 상기 파우치의 알루미늄층(112, 122)에 접촉하는 부재로서 금속과 같은 전도성 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 파우치의 알루미늄층(112, 122)은 파우치(100) 외주면의 측면부를 제외하고는 외부로 노출되지 않으므로, 도 8에 도시된 바와 같이, 상부 파우치(110)의 최상부를 이루는 절연층(113)을 벗겨내는 등의 방식으로 일부 제거하여 파우치의 알루미늄층(112)이 노출되도록 할 수 있다. 그리고, 제1 탐침부(200)는 이와 같이 절연층이 제거되어 알루미늄층(112)이 노출된 부분에서 알루미늄층(112)에 접촉할 수 있다.

다만, 도 7 및 도 8에서는 제1 탐침부(200)가 상부 파우치의 알루미늄층(112)에 접촉되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 일례에 불과할 뿐, 제1 탐침부(200)는 하부 파우치의 알루미늄층(122)에 접촉될 수도 있다.

상기 제2 탐침부(300)는, 상기 이차 전지의 전극에 접촉하는 부재로서 제1 탐침부(200)와 마찬가지로 금속과 같은 전도성 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 제2 탐침부(300)는 파우치형 이차 전지의 양극과 접촉될 수 있다.

상기 전압 공급부(400)는, 제1 탐침부(200)와 제2 탐침부(300) 양단에 전압을 인가한다. 이때, 제1 탐침부(200)는 파우치의 알루미늄층(112)에 접촉되고 제2 탐침부(300)는 이차 전지의 전극에 접촉되므로, 상기 전압 공급부(400)는 결국 파우치의 알루미늄층(112)과 이차 전지의 전극 양단에 전압을 인가하는 것이 된다. 이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전압 공급부(400)의 양극은 파우치의 알루미늄층(112)에 연결되고, 전압 공급부(400)의 음극은 이차 전지의 양극에 연결될 수 있다.

여기서, 상기 전압 공급부(400)는, 고전압, 이를테면 25V 내지 150V의 범위에서 전압을 공급하는 것이 좋다. 이는, 이와 같은 고전압 범위에서 리튬 이온과 접촉한 알루미늄층(112, 122)이 접착층(111, 121)과 잘 박리될 수 있기 때문이다.

도 9는, 본 발명에 다른 실시예에 따른 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 장치는, 검사 케이스(500)를 더 포함할 수 있다.

상기 검사 케이스(500)는, 내부에 공간이 형성되어, 그러한 내부 공간에 파우치형 이차 전지를 수납할 수 있다. 이 경우, 알루미늄층(112, 122)과 접촉하기 위한 제1 탐침부(200)는 이러한 검사 케이스(500)의 내부 면에 설치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 검사 케이스(500)는, 도 9에 도시된 바와 같이 내부 공간에 이차 전지를 삽입하고 삽입된 이차 전지를 빼내기 위한 입구를 구비할 수 있으며, 이러한 입구에 내부 공간을 개폐할 수 있는 덮개(510)를 구비할 수 있다.

이때, 제1 탐침부(200)는 이러한 덮개(510)의 내부 면에 설치될 수 있다.

도 10은 도 9의 검사 케이스(500)에 대하여 덮개(510)가 덮어진 상태에서 D-D'선에 대한 단면을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 11은 도 10의 E 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 검사 케이스(500) 내부에 파우치형 이차 전지가 삽입되고 검사 케이스의 덮개(510)가 덮어지는 경우, 덮개(510)의 내부 면에 장착된 제1 탐침부(200)가 파우치의 알루미늄층(112)에 접촉될 수 있다. 즉, 덮개(510)가 검사 케이스(500)에 덮어지는 것과 동시에 제1 탐침부(200)가 자동으로 알루미늄층(112)에 접촉되도록 할 수 있다.

이를 위해, 제1 탐침부(200)는, 검사 케이스의 덮개(510)가 닫혀지면 그 내부에 수납된 파우치의 알루미늄층(112)에 닿을 수 있을 정도의 길이를 가지는 것이 좋다. 파우치(100)의 형태 및 절연층(113)의 두께가 동일한 파우치(100)라면 덮개(510)로부터 알루미늄층(112)까지의 거리는 일정할 것이다. 따라서, 일정한 길이의 제1 탐침부(200)가 덮개(510)의 내면에 형성된 검사 케이스(500)를 이용하여, 파우치형 이차 전지를 검사 케이스(500)에 수납하고 그 덮개(510)를 닫는 것만으로, 제1 탐침부(200)가 파우치의 알루미늄층(112)에 접촉되도록 할 수 있다.

다만, 도 11에서는 제1 탐침부(200)가 상부 파우치의 알루미늄층(112)에 접촉되는 것으로 도시되었으나, 제1 탐침부는 하부 파우치의 알루미늄층(122)에 접촉되거나, 상부 파우치와 하부 파우치의 알루미늄층(112, 122)에 모두 접촉되는 구성도 가능하다.

한편, 상기 제1 탐침부(200)는 길이 및 방향 중 어느 하나 이상에 대해 조절 가능하게 덮개(510)에 설치될 수 있다.

도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 탐침부(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 제1 탐침부(200)는 길이 조절이 가능하게 형성될 수도 있다. 이러한 실시예에 의하면, 검사 케이스(500)에 장착된 제1 탐침부(200)의 길이 조절을 통해, 다양한 절연층(113) 두께나 형태를 갖는 파우치(100)에 대하여 제1 탐침부(200)가 알루미늄층(112, 122)에 접촉되도록 할 수 있다. 예를 들어, 검사 케이스(500)에 수납되었을 때 덮개(510)로부터 알루미늄층(112, 122)까지의 거리가 상대적으로 긴 파우치(100)에 대해서는 제1 탐침부(200)를 길게 조절함으로써, 제1 탐침부(200)와 알루미늄층(112, 122)이 접촉되도록 할 수 있다.

도 13은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 탐침부(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 제1 탐침부(200)는 방향 조절이 가능하게 형성될 수도 있다. 이러한 실시예에 의하면, 검사 케이스(500)에 장착된 제1 탐침부(200)의 방향 조절을 통해, 실링부의 위치가 다른 경우 등 다양한 종류의 파우치(100)에 대하여 제1 탐침부(200)가 알루미늄층(112, 122)에 접촉되도록 할 수 있다.

한편, 상기 제1 탐침부(200)는 검사 케이스의 덮개(510)가 덮어질 때 자동으로 파우치의 알루미늄층(112, 122)에 접촉되는 구성일 수 있다. 예를 들어, 제1 탐침부(200)는 단부가 날카롭게 형성되어, 검사 케이스의 덮개(510)가 덮어짐과 동시에 파우치(100)의 절연층(113, 123)을 뚫고 알루미늄층(112, 122)에 이르도록 할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 제1 탐침부(200)를 파우치의 알루미늄층(112, 122)과 접촉시키기 위해 알루미늄층(112, 122)을 노출시키기 위한 사전 작업이 별도로 수행될 필요가 없다.

다만, 본 발명이 반드시 이러한 구성으로 한정되는 것은 아니다. 따라서, 검사 케이스(500)에 삽입되기 전이나 검사 케이스의 덮개(510)가 덮어지기 전에, 파우치(100)의 특정 부분에 대하여 알루미늄층(112, 122)이 노출되도록 절연층(113, 123)을 제거하는 작업이 사전에 수행될 수도 있다. 이러한 실시예에 의하면, 제1 탐침부(200)가 접촉될 자리에 알루미늄층(112, 122)이 미리 노출되도록 함으로써 제1 탐침부(200)가 알루미늄층(112, 122)에 접촉될 때 파우치(100)에 큰 충격이 가해지지 않도록 할 수 있다.

한편, 상기 제1 탐침부(200)는, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 덮개(510)가 덮어질 때 파우치(100)의 외주면에 형성된 실링부의 알루미늄층(112, 122)에 접촉되도록 위치할 수 있다. 다만, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 제1 탐침부(200)는 실링부 이외의 다른 파우치(100) 부분에서 알루미늄층(112, 122)과 접촉될 수 있다.

제1 탐침부(200)가 실링부의 알루미늄층(112, 122)과 접촉되는 경우, 상기 검사 케이스(500)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 파우치(100)의 실링부가 위치하는 부분에 실링부가 안착될 수 있는 안착부(530)를 구비하는 것이 좋다. 특히, 파우치(100)의 실링부 중에서 제1 탐침부(200)가 알루미늄층(112, 122)과 접촉하는 부분에 대해서는, 이러한 안착부(530)를 구비하는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 실시예에 의하면, 제1 탐침부(200)가 실링부의 알루미늄층(112, 122)과 접촉될 때, 접촉의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 덮개(510)는 검사 케이스(500)의 일측에 힌지회동 가능하게 결합될 수 있다. 즉, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 덮개(510)는 힌지(520)를 통해 검사 케이스(500)의 일부분에 결합될 수 있고, 이러한 힌지(520)를 중심축으로 회전함으로써 덮개(510)의 개폐가 가능해질 수 있다.

다만, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 덮개(510)는 검사 케이스(500)의 본체와 분리되는 형태를 가질 수도 있다.

바람직하게는, 상기 제2 탐침부(300)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 검사 케이스(500)에 파우치형 이차 전지가 수납되는 경우 파우치형 이차 전지의 전극과 접촉 가능한 위치에 설치될 수 있다. 이 경우, 검사 케이스(500)에 파우치형 이차 전지가 수납되는 것과 동시에 제2 탐침부(300)가 파우치(100)의 전극, 이를테면 양극 리드(11)에 접촉될 수 있다. 따라서, 제2 탐침부(300)를 파우치(100)의 전극에 접촉시키기 위해 별도의 작업을 수행할 필요가 없어, 검사 과정이 신속하고 용이해질 수 있다.

이때, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 검사 케이스(500)는, 덮개(510)의 하부 면에 제2 탐침부(300)와 접촉하는 전극의 상부에 압력을 인가하는 압력 인가부를 더 구비할 수 있다. 이 경우, 덮개(510)가 닫아져 압력 인가부가 전극의 상부를 누르게 되면, 이러한 압력 인가로 제2 탐침부(300)와 전극의 접촉력이 향상될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 검사 케이스(500)에 제1 탐침부(200) 및 제2 탐침부(300)가 장착된 경우, 이러한 제1 탐침부(200) 및 제2 탐침부(300)는 전압 공급부(400)에 직접 연결될 수 있다. 따라서, 검사 케이스(500)에 파우치형 이차 전지를 넣고 전압 공급부(400)에 의해 전압이 공급되도록 하면, 검사 케이스(500)의 제1 탐침부(200) 및 제2 탐침부(300)를 통해 파우치의 알루미늄층(112, 122) 및 전극에 고전압이 인가될 수 있다. 이 경우, 절연성이 파괴된 파우치형 이차 전지는 알루미늄층(112, 122)과 접착층(111, 121)이 박리될 것이므로, 이차 전지의 절연성 파괴 여부가 손쉽게 파악될 수 있다.

한편, 도 10에서는, 검사 케이스(500)에 파우치형 이차 전지 1개만 수납되는 것으로 도시되었으나, 검사 케이스(500)는 둘 이상의 파우치형 이차 전지를 수납할 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 다수의 파우치형 이차 전지에 대한 절연성 검사가 가능해질 수 있다.

이상과 같이, 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.

한편, 본 명세서에서 '탐침부', '전압 공급부' 등과 같이 '부'라는 용어가 사용되었으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 있거나 물리적으로 분리되어야 하는 구성요소를 나타내는 것이 아니라는 점은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 자명하다.

100: 파우치
200: 제1 탐침부
300: 제2 탐침부
400: 전압 공급부

Claims (17)

1. 절연층, 금속층 및 접착층을 구비하는 파우치를 외장재로 하는 파우치형 이차 전지의 절연성을 검사하는 방법에 있어서,
   상기 파우치의 금속층에 제1 탐침부가 접촉되는 단계;
   상기 파우치형 이차 전지의 전극에 제2 탐침부가 접촉되는 단계;
   상기 제1 탐침부와 상기 제2 탐침부 양단에 전압이 인가되는 단계;
   상기 파우치형 이차 전지가 소정 시간 동안 보관되는 단계; 및
   상기 파우치의 금속층 및 접착층의 박리 여부가 측정되는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법.
   
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3. 제1항에 있어서,
   상기 소정 시간은, 1일 내지 45일인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 보관 단계는, 15℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 전압 인가 단계에서 인가되는 전압은, 25V 내지 150V의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2 탐침부는, 상기 파우치형 이차 전지의 양극에 접촉되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 금속층은, 알루미늄층인 것을 특징으로 하는 이차 전지의 절연성 검사 방법.
8. 삭제
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