KR102039526B1 - 파우치형 이차전지의 밀봉성 검사 장치 및 검사 방법 - Google Patents

파우치형 이차전지의 밀봉성 검사 장치 및 검사 방법 Download PDF

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Abstract

파우치형 이차전지의 밀봉성 검사 방법 및 검사 장치가 제공된다.
보다 상세하게는 이차전지를 손상시키지 않고도 이차전지의 밀봉성을 검사할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 파우치형 이차전지에 초음파를 조사하는 조사 장치; 상기 이차전지에 조사된 초음파를 수신하는 수신 장치; 및 상기 수신된 초음파의 투과도를 측정하는 측정 장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파우치형 이차전지의 밀봉성 검사 장치 및 검사 방법{Device and method for inspection of sealing performance of pouch type secondary battery}
본 발명은 파우치형 이차전지의 밀봉성 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차전지를 손상시키지 않고도 이차전지의 밀봉성을 검사할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이차전지는 그 형상 또는 제조 방법 등에 따라 여러 종류가 있다. 예를 들어, 파우치형 이차전지(Pouch type secondary battery)는 전극과 분리막을 적층하여 제조된 전극 조립체를 파우치형의 외장재에 수용함으로써 제조된 이차전지를 의미한다.
한편, 이차전지가 충전 또는 방전되는 과정에서의 이온과 전자의 이동을 위해 이차전지에 구비되는 전극 조립체에는 전해액이 함침(wetting)된다. 한편, 이차전지가 제대로 작동하기 위해서는 전해액이 외부로 누출되어서는 안되는데, 제조 상의 불량 등으로 인해 전해액이 외부로 누출되는 경우가 발생한다. 특히, 파우치형 이차전지의 경우 파우치를 구성하는 복수의 외장재가 서로 만나는 영역에 형성되는 밀봉부에서 전해액이 누출되는 경우가 발생한다. 이러한, 전해액의 누출 현상을 방지하기 위해서는 제조된 파우치형 이차전지 등에 형성되는 밀봉부의 밀봉성을 검사할 필요가 있다. 한편, 상품성 등의 측면에서 검사되는 이차전지의 파괴가 이루어지지 않는 상태에서 밀봉부의 밀봉성을 검사하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 이차전지를 파괴하지 않고도 밀봉부의 밀봉성을 검사하는 방법의 일 예로서, 밀봉부에 기체를 분사하여 밀봉부의 밀봉성을 검사하는 방법이 사용될 수 있다. 즉, 상기 방법에 따르면, 파우치형 이차전지 등에 형성된 밀봉부에 공기 등의 기체를 분사함으로써 반사되어 나오는 공기의 양을 유압 등을 이용하여 측정한다. 이후, 측정된 값을 기체 분사 영역의 두께, 즉, 밀봉부의 두께로 변환함으로써 밀봉부에 존재하는 전해액 누출 영역 등을 검사하게 된다.
그러나, 이와 같이 기체를 분사하여 밀봉부의 밀봉성을 검사하는 방법은 전해액 누출 영역의 검출력이 낮은 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이차전지를 손상시키지 않고도 전해액 누출 영역의 검출력이 우수한, 이차전지의 밀봉성을 검사 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 파우치형 이차전지에 초음파를 조사하는 조사 장치; 상기 이차전지에 조사된 초음파를 수신하는 수신 장치; 및 상기 수신된 초음파의 투과도를 측정하는 측정 장치; 를 포함하는 파우치형 이차전지의 밀봉성 검사 장치가 제공된다.
상기 이차전지에 상기 초음파가 조사된 영역을 상기 수신된 초음파의 투과도에 따라 색깔을 달리하여 화면표시수단에 표시하는 표시 장치; 를 더 포함할 수 있다.
상기 이차전지는, 상기 이차전지의 외부면을 형성하는 2개 이상의 외장재; 상기 2개 이상의 외장재가 서로 만나는 영역에 형성되며, 상기 외장재에 의해 형성되는 내부 공간을 상기 외장재의 외부로부터 밀봉시키는 밀봉부; 및 상기 밀봉부를 접착시키기 위하여 상기 밀봉부에 도포되는 접착 물질; 을 포함하고, 상기 조사 장치는, 상기 상기 접착 물질이 도포된 영역에 상기 초음파를 조사할 수 있다.
상기 측정 장치는, 조사된 상기 초음파의 투과도 측정에 의해서 상기 밀봉부의 폭(w), 두께(t) 및 상기 밀봉부의 내측 끝부에서부터 상기 내부 공간에 걸쳐 형성되는 가착부(L)의 길이 중 적어도 어느 하나를 측정할 수 있다.
상기 외장재는 알루미늄 파우치일 수 있다.
상기 접착 물질은 폴리-프로필렌일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 밀봉부를 갖는 파우치형 이차전지를 준비하는, 준비 단계; 상기 이차전지에 초음파를 조사(irradiation)하는, 조사 단계; 상기 이차전지에 조사된 초음파를 수신하는, 수신 단계; 및상기 수신된 초음파의 투과도를 측정하는, 측정 단계; 를 포함하는 파우치형 이차전지의 밀봉성 검사 방법이 제공된다.
상기 이차전지에 상기 초음파가 조사된 영역을 상기 수신된 초음파의 투과도에 따라 색깔을 달리하여 화면표시수단에 표시하는, 표시 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 이차전지는, 상기 이차전지의 외부면을 형성하는 2개 이상의 외장재; 상기 2개 이상의 외장재가 서로 만나는 영역에 형성되며, 상기 외장재에 의해 형성되는 내부 공간을 상기 외장재의 외부로부터 밀봉시키는 밀봉부; 및 상기 밀봉부를 접착시키기 위하여 상기 밀봉부에 도포되는 접착 물질; 을 포함하고, 상기 조사 단계는, 상기 접착 물질이 도포된 영역에 상기 초음파를 조사할 수 있다.
상기 측정 단계는, 조사된 상기 초음파의 투과도 측정에 의해서 상기 밀봉부의 폭(w), 두께(t) 및 상기 밀봉부의 내측 끝부에서부터 상기 내부 공간에 걸쳐 형성되는 가착부(L)의 길이 중 적어도 어느 하나를 측정할 수 있다.
상기 외장재는 알루미늄 파우치일 수 있다.
상기 접착 물질은 폴리-프로필렌일 수 있다.
본 발명에 따르면, 이차전지를 손상시키지 않고도 전해액 누출 영역의 검출력이 우수한, 이차전지의 밀봉성을 검사 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 밀봉성 검사 장치를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 밀봉성 검사 장치에 사용될 수 있는 파우치형 이차전지를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 밀봉성 검사 장치에 사용될 수 있는 파우치형 이차전지의 밀봉부 및 밀봉부 주위의 측단면을 도시한 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 밀봉성 검사 장치를 사용하여 측정된 파우치형 이차전지의 밀봉부의 폭을 도시한 단면도이다.
도 5은 도 4의 양끝부 및 중간부를 확대 도시한 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 파우치형 이차전지를 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 밀봉성 검사 장치를 사용하여 밀봉부의 두께, 폭 및 가착부의 길이를 측정한 결과를 수신된 초음파의 투과도에 따라 색깔을 달리하여 화면표시수단에 표시한 일 예를 도시한 평면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 밀봉성 검사 장치에 대해 설명하도록 한다.
이차전지의 밀봉성 검사 장치
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 밀봉성 검사 장치를 도시한 측면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 밀봉성 검사 장치(D)는 파우치형 이차전지(10)에 초음파를 조사하여 초음파가 파우치형 이차전지(10)를 투과하는 정도를 측정함으로써 이차전지의 밀봉성을 검사하는 장치일 수 있다.
즉, 밀봉성 검사 장치(D)는, 파우치형 이차전지(10)에 초음파를 조사하는 조사 장치(20), 파우치형 이차전지(10)에 조사된 초음파를 수신하는 수신 장치(30) 및 수신된 초음파의 투과도를 측정하는 측정 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 밀봉성 검사 장치(D)는, 파우치형 이차전지(10)에 초음파가 조사된 영역을 수신된 초음파의 투과도에 따라 색깔을 달리하여 화면표시수단에 표시하는 표시 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 밀봉성 검사 장치에 사용될 수 있는 파우치형 이차전지를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이 파우치형 이차전지(10)는, 파우치형 이차전지의 외부면을 형성하는 2개 이상의 외장재(12)를 포함할 수 있다. 파우치형 이차전지의 외부면을 형성하는 외장재의 내부에는 공간이 존재할 수 있다. 외장재의 내부 공간(11)에는 전극 조립체 및 전해액이 수용될 수 있다. 또한, 외장재(12)는 두 개 이상일 수 있다. 따라서, 두 개 이상의 외장재(12)가 만나는 영역이 생길 수 있는데, 파우치형 이차전지(10)는, 이와 같이 두 개 이상의 외장재(12)가 서로 만나는 영역에 형성되며, 외장재에 의해 형성되는 내부 공간(11)을 외장재의 외부로부터 밀봉시키는 밀봉부(14)를 포함할 수 있다(도 3 참조). 또한, 밀봉부(14)는 밀봉성 향상을 위해 접착될 필요가 있는데, 파우치형 이차전지(10)는, 이와 같이 밀봉부(14)를 접착시키기 위한 접착 물질(16)을 포함할 수 있다(도 3 참조). 접착 물질은 밀봉부에 도포될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 조사 장치(20)는, 파우치형 이차전지(10) 중 도 2 또는 도 3에 도시된 밀봉부(14), 즉, 접착 물질(16)이 도포된 영역에 초음파를 조사할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 밀봉성 검사 장치에 사용될 수 있는 파우치형 이차전지의 밀봉부 및 밀봉부 주위의 측단면을 도시한 측단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 두 개 이상의 외장재가 서로 만나는 영역에는 밀봉부(14)가 형성될 수 있는데, 밀봉부(14)에는 밀봉부 접착을 위한 접착 물질(16)이 도포될 수 있다. 접착 물질(16)이 도포됨으로써 밀봉부(14)는 도 3에 도시된 바와 같이 일정한 두께(t)를 갖게 된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 접착 물질(16)이 밀봉부(14)에 도포되므로, 접착 물질(16)은 두께(t) 뿐만 아니라 밀봉부의 폭(w)에 해당하는 길이를 가질 수 있다. 이때, 밀봉부(14)는 외장재가 접착 물질(16)에 의해 직접 접착되는 밀착부(M) 및 접착 물질(16)이 도포되는 영역으로서 밀착부(M)의 내측 끝부에서부터 외장재에 의해 형성되는 내부 공간(11)에 걸쳐 형성되는 가착부(L)를 포함할 수 있다. 이때, 밀착부(M)는 외장재가 접착 물질(16)에 의해 접착되는 영역을 의미할 수 있고, 가착부(L)는 도 3에 도시된 바와 같이 외장재가 꺾이는 영역부터 접착 물질(16)이 내부 영역(11)을 향해 도포된 영역으로서 밀착부(M)에 비해 외장재가 접착 물질(16)에 의해 상대적으로 약하게 접착되는 영역을 의미할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 가착부(L)의 끝부로서 외장재에 의해 형성되는 내부 공간 쪽에 위치한 끝부에는 둥근 형상을 가진 비드(bead)(B)가 형성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 측정 장치는, 조사된 초음파의 투과도 측정에 의해서 상기 밀봉부의 폭(w), 두께(t) 및 밀봉부의 내측 끝부에서부터 내부 공간에 걸쳐 형성되는 가착부(L)의 길이 중 적어도 어느 하나를 측정할 수 있다. 한편, 파우치는 알루미늄일 수 있고, 접착 물질은 폴리-프로필렌일 수 있다. 또한, 측정 장치는, 투과도 측정에 의해서 가착부(L) 내에 형성된 비드(bead)(B)의 길이도 측정할 수 있다.
파우치형 이차전지에서 파우치를 구성하는 외장재의 내부에 충전된 전해액 및 가스가 외부로 누출되지 않기 위해서는 밀봉부의 밀봉성이 보장될 필요가 있다. 예를 들어, 밀봉부의 밀봉이 약하게 이루어지는 경우 외장재의 밀봉부와 접착 물질 사이의 경계면에 박리현상이 일어나게 되고, 밀봉부의 두께가 규격을 초과하게 되므로, 인장력 실험에서 요구되는 규격에 미달되는 문제점이 발생한다.
반대로, 밀봉부의 밀봉이 과하게 이루어지는 경우 접착 물질이 도포되는 영역 중 비드가 갈라지는, 크랙(crack) 현상이 발생하게 되어 외장재와 접착 물질 사이의 경계면에 박리현상이 나타나게 되고, 밀봉부의 두께가 규격에 미달되므로, 인장력 실험에서 요구되는 규격을 초과하는 문제점이 발생한다.
또한, 파우치형 이차전지를 제조하는 과정에서 외장재의 외곽부의 일부를 절단하는 트리밍(trimming) 공정을 포함하는 경우가 있는데, 이러한 트리밍 공정으로 인해 일부 영역에서 밀봉부가 존재하지 않는 경우가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은 초음파를 조사하여 밀봉부의 두께(t), 폭(w) 및 가착부(L)의 길이 중 적어도 어느 하나를 측정함으로써, 파우치형 이차전지의 밀봉부의 밀봉성을 검사하여 상기 문제점들을 효율적으로 해결할 수 있는 장치에 관한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 밀봉성 검사 장치를 사용하여 측정된 파우치형 이차전지의 밀봉부의 폭을 도시한 단면도이고, 도 5은 도 4의 양끝부 및 중간부를 확대 도시한 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면 파우치형 이차전지는 폭(w) 및 두께(t)를 갖는 밀봉부(14)를 포함하며, 접착 물질은 가착부(L1, L2)를 형성할 수 있고, 가착부(L1, L2) 내에는 비드(B1. B2)가 형성될 수 있다.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 파우치형 이차전지를 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 밀봉성 검사 장치를 사용하여 밀봉부의 두께, 폭 및 가착부의 길이를 측정한 결과를 수신된 초음파의 투과도에 따라 색깔을 달리하여 화면표시수단에 표시한 일 예를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이 화면표시수단에는 초음파의 투과도에 따라 색을 달리하여 파우치형 이차전지를 표시하고 있다. 화면표시수단의 가운데가 노란색으로 표시되어 있는데 이는 파우치형 이차전지의 밀봉부를 나타내는 것일 수 있다. 따라서, 도 4에서 밀봉부의 폭의 길이가 w이므로 도 6에서도 화면표시수단에서 노란색으로 표시된 영역의 폭이 w로 표시될 수 있다.
한편, 화면표시수단에는 단면의 방향에 따른 초음파의 투과도를 표시할 수 있는데, 도 6에서는 V-Section 및 H-Section으로 명명되어 단면의 방향에 따른 초음파의 투과도를 표시하고 있다. 이때, V-Section에 표시된 값을 통해 밀봉부의 두께(t)를 측정할 수 있고, H-Section에 표시된 값을 통해 가착부(L1, L2)의 길이를 측정할 수 있다. 예를 들어, 도 6에서는 V-Section에 표시된 값이 대략 1.0인데, 이를 통해 밀봉부의 두께(t)가 대략 50.0μm임을 측정할 수 있고, H-Section에서 밀봉부의 좌우 끝부에서 형성되는 피크(P1, P2)의 폭을 통해 접착 물질의 가착부(L1, L2)의 길이가 각각 대략 L1= 225μm, 및 L2= 60μm임을 측정할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 밀봉성 검사 방법에 대해 설명하도록 한다.
이차전지의 밀봉성 검사 방법
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 밀봉성 검사 방법은, 밀봉부를 갖는 파우치형 이차전지를 준비하는, 준비 단계, 이차전지에 초음파를 조사(irradiation)하는, 조사 단계, 이차전지에 조사된 초음파를 수신하는, 수신 단계, 수신된 초음파의 투과도를 측정하는, 측정 단계, 및 이차전지에 초음파가 조사된 영역을 수신된 초음파의 투과도에 따라 색깔을 달리하여 화면표시수단에 표시하는, 표시 단계를 포함할 수 있다.
이때, 이차전지는, 이차전지의 외부면을 형성하는 2개 이상의 외장재, 2개 이상의 외장재가 서로 만나는 영역에 형성되며, 외장재에 의해 형성되는 내부 공간을 외장재의 외부로부터 밀봉시키는 밀봉부, 및 밀봉부를 접착시키기 위하여 밀봉부 주위에 도포되는 접착 물질을 포함할 수 있는데, 이때, 조사 단계는, 밀봉부 및 접착 물질이 도포된 영역에 초음파를 조사할 수 있다. 또한, 측정 단계에서, 초음파를 조사하여 밀봉부의 폭, 두께 및 밀봉부의 내측 끝부에서부터 상기 내부 공간에 걸쳐 형성되는 가착부의 길이 중 적어도 어느 하나를 측정할 수 있다.
밀봉부로부터 내부 공간에 걸쳐 형성되는 비드(Polybead) 길이를 측정할 수 있다. 파우치는 알루미늄 파우치일 수 있고, 접착 물질은 폴리-프로필렌일 수 있다.
D : 밀봉성 검사 장치
10 : 파우치형 이차전지
11 : 내부 공간
12 : 외장재
14 : 밀봉부
M : 밀착부
16 : 접착 물질
20 : 조사 장치
30 : 수신 장치
w : 폭
t : 두께
L : 가착부
B : 비드

Claims (12)

  1. 파우치형 이차전지에 초음파를 조사하는 조사 장치;
    상기 이차전지에 조사된 초음파를 수신하는 수신 장치; 및
    상기 수신된 초음파의 투과도를 측정하는 측정 장치; 를 포함하고,
    상기 이차전지는, 상기 이차전지의 외부면을 형성하는 2개 이상의 외장재; 상기 2개 이상의 외장재가 서로 만나는 영역에 형성되며, 상기 외장재에 의해 형성되는 내부 공간을 상기 외장재의 외부로부터 밀봉시키는 밀봉부; 및 상기 밀봉부를 접착시키기 위하여 상기 밀봉부에 도포되는 접착 물질; 을 포함하고,
    상기 조사 장치는, 상기 접착 물질이 도포된 영역에 상기 초음파를 조사하며,
    상기 측정 장치는, 조사된 상기 초음파의 투과도 측정에 의해서 상기 밀봉부의 폭(w), 두께(t) 및 상기 밀봉부의 내측 끝부에서부터 상기 내부 공간에 걸쳐 형성되는 가착부(L)의 길이 중 적어도 어느 하나를 측정하는 파우치형 이차전지의 밀봉성 검사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이차전지에 상기 초음파가 조사된 영역을 상기 수신된 초음파의 투과도에 따라 색깔을 달리하여 화면표시수단에 표시하는 표시 장치; 를 더 포함하는 파우치형 이차전지의 밀봉성 검사 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 외장재는 알루미늄 파우치인 이차전지의 밀봉성 검사 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착 물질은 폴리-프로필렌인 이차전지의 밀봉성 검사 장치.
  7. 밀봉부를 갖는 파우치형 이차전지를 준비하는, 준비 단계;
    상기 이차전지에 초음파를 조사(irradiation)하는, 조사 단계;
    상기 이차전지에 조사된 초음파를 수신하는, 수신 단계; 및
    상기 수신된 초음파의 투과도를 측정하는, 측정 단계; 를 포함하고,
    상기 이차전지는, 상기 이차전지의 외부면을 형성하는 2개 이상의 외장재; 상기 2개 이상의 외장재가 서로 만나는 영역에 형성되며, 상기 외장재에 의해 형성되는 내부 공간을 상기 외장재의 외부로부터 밀봉시키는 밀봉부; 및 상기 밀봉부를 접착시키기 위하여 상기 밀봉부에 도포되는 접착 물질; 을 포함하고,
    상기 조사 단계는, 상기 접착 물질이 도포된 영역에 상기 초음파를 조사하며,
    상기 측정 단계는, 조사된 상기 초음파의 투과도 측정에 의해서 상기 밀봉부의 폭(w), 두께(t) 및 상기 밀봉부의 내측 끝부에서부터 상기 내부 공간에 걸쳐 형성되는 가착부(L)의 길이 중 적어도 어느 하나를 측정하는 파우치형 이차전지의 밀봉성 검사 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 이차전지에 상기 초음파가 조사된 영역을 상기 수신된 초음파의 투과도에 따라 색깔을 달리하여 화면표시수단에 표시하는, 표시 단계; 를 더 포함하는 파우치형 이차전지의 밀봉성 검사 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 외장재는 알루미늄 파우치인 이차전지의 밀봉성 검사 방법.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 접착 물질은 폴리-프로필렌인 이차전지의 밀봉성 검사 방법.
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