KR102064307B1 - 전지셀에 대한 충격량을 조절하여 두께를 측정하는 장치 - Google Patents

전지셀에 대한 충격량을 조절하여 두께를 측정하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전지셀에 대한 충격량을 조절하여 두께를 측정하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있는 전지셀의 두께를 측정하는 장치로서, 전지셀이 상면에 탑재되는 베이스 플레이트; 베이스 플레이트에 탑재되어 있는 전지셀의 상부 위치에서 전지셀을 향해 자유 낙하하는 평판기; 평판기를 전지셀의 상부에 위치하도록 가로 바를 포함하고 있으며 일측 단부들이 베이스 플레이트의 측부들에 고정되어 있는 지지부; 평판기의 높이를 조절하는 높이 조절부; 및 평판기가 자유 낙하하여 전지셀에 접촉할 때 전지셀의 두께를 측정하는 센서; 를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 두께 측정장치를 제공한다.

Description

전지셀에 대한 충격량을 조절하여 두께를 측정하는 장치 {Device of Measuring Thickness by Regulating Impulse to Battery Cell}
본 발명은 전지셀에 대한 충격량을 조절하여 두께를 측정하는 장치에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다. 일반적으로, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류되며, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.
이 중, 전지의 고용량화로 인해 케이스의 대면적화 및 얇은 소재로의 가공이 많은 관심을 모으고 있고, 이에 따라, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1에는 종래의 전지셀의 두께를 검사하는 일부 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전지셀(11)의 두께 검사를 위해 제 1 평판(12)을 정지해 있는 전지셀(11)을 향해 화살표 방향으로 자유 낙하시키면 전지셀(11) 위에 제 1 평판(12)이 충격을 가해 적층되는 구조이다.
이와 같이, 전지셀(11)에 대해 제 1 평판(12)으로 검사를 진행하는 과정에서 충격량을 증가시켜 검사하는 경우에, 제 1 평판(12)의 모양 및 두께가 다른 제 2 평판(13)을 추가 장착하여 검사를 진행하게 된다.
이와 같이, 외부 충격에 대한 안전성을 검사하기 위해 일정한 하중을 가지는 평판들을 전지셀을 향해 자유 낙하시켜 두께 변화를 검사하는 장치를 사용한다. 두께 변화가 큰 경우에 전지케이스 내에 수납되어 있는 구성요소들이 손상되기 쉬우므로 이를 방지하기 위함이다.
그러나, 기업마다 두께 측정 방식과 검사 기준이 다르기 때문에 이차전지의 두께를 측정하기 위해서 다양한 모양과 하중을 가지는 평판들을 사용해서 검사가 이루어지고 있다.
따라서, 평판의 하중을 증가시켜 검사하는 경우에는 별도의 평판들을 추가 장착해야 하므로 평판 비용을 증가시키는 문제가 있다.
또한, 평판의 하중을 감소시켜 검사하는 경우에는 장착되어 있는 평판을 탈리하거나 저하중 평판으로 교체해야 하므로 공정 효율성을 저하시키고 비용 상승을 유발한다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 두께 측정 방식과 검사 기준이 다른 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일정한 하중의 평판을 사용하고 평판기의 높이를 조절하여 전지셀의 두께를 검사하는 두께 측정장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀에 대한 충격량을 조절하여 두께를 측정하는 장치는, 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있는 전지셀의 두께를 측정하는 장치로서, 전지셀이 상면에 탑재되는 베이스 플레이트; 베이스 플레이트에 탑재되어 있는 전지셀의 상부 위치에서 전지셀을 향해 자유 낙하하는 평판기; 평판기를 전지셀의 상부에 위치하도록 가로 바를 포함하고 있으며 일측 단부들이 베이스 플레이트의 측부들에 고정되어 있는 지지부; 평판기의 높이를 조절하는 높이 조절부; 및 평판기가 자유 낙하하여 전지셀에 접촉할 때 전지셀의 두께를 측정하는 센서; 를 포함하고 있는 구조로 구성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 전지셀에 대한 충격량을 조절하여 두께를 측정하는 장치는, 하중이 일정한 평판의 자유 낙하 높이를 조절하여 전지셀에 상이한 충격량을 가함으로써 기준이 다른 전지셀의 두께를 검사하여 공정 효율성을 향상시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 권취형, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다.
상기 전극조립체는 적어도 일면에 계단형 단차가 형성되어 있고, 상기 전지케이스의 외형은 전극조립체의 외면 형상에 대응하는 구조로 이루어질 수 있다.
이 경우에, 상기 전지케이스는 평면상으로 직사각형 또는 정사각형일 수 있다.
다른 경우에, 상기 전지케이스는 적어도 일측 수직 단면이 곡면 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 평판기의 중앙에는 두께를 측정하는 센서가 통과하는 관통구가 천공되어 있는 구조일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 지지부에는 전지셀의 상부에 위치하는 가로 바의 중앙에 센서가 고정되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 구조에서, 상기 높이 조절부는 자유 낙하 후에 원위치로 상승하도록 구동력을 전달하는 구동부에 연결될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 지지부의 상부에는 센서로부터 측정된 두께를 나타내는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전지셀 두께 측정장치를 사용하여 전지셀의 두께를 측정하는 방법으로서,
(a) 전지셀에 가해질 충격량에 대응하여 높이 조절부의 높이를 조절하는 과정;
(b) 평판기의 낙하 위치에 위치하도록 전지셀을 베이스 플레이트에 장착하는 과정;
(c) 평판기가 낙하하여 전지셀에 충격을 가하고 두께를 측정하는 과정;
(d) 평판기가 원위치로 상승하는 과정;
을 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 전지셀의 초기 두께와 평판기에 의해 충격을 가한 후의 두께를 비교하여 정상 범위에 있는지를 판단하여 정상 판정하는 과정을 더 포함할 수 있다.
다른 경우에, 상기 전지셀에 충격이 가해진 후에 전지셀의 외관을 검사하는 과정을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 통해 양품으로 판정된 전지셀을 제공한다.
본 발명은 전지셀을 포함하는 전지팩을 제공한다.
또한, 본 발명은 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 웨어러블 전자기기, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치 등으로부터 선택되는 것일 수 있다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀에 대한 충격량을 조절하여 두께를 측정하는 장치는, 일정한 하중의 평판을 사용하고 전지셀에 상이한 충격량을 가하기 위해 높이를 조절함으로써 평판 장착 및 교체로 인한 효율성 저하를 방지하여 공정 효율성을 향상시키는 효과를 제공한다.
따라서, 전지셀의 제조 비용을 감소시키고 생산성을 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 전지셀의 두께를 검사하는 일부 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀에 대한 충격량을 조절하여 두께를 측정하는 장치의 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀에 대한 충격량을 조절하여 두께를 측정하는 방법의 흐름도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀에 대한 충격량을 조절하여 두께를 측정하는 장치의 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전지셀의 두께를 측정하는 장치(100)는, 전지셀(101)이 상면에 탑재되는 베이스 플레이트(110), 베이스 플레이트(110)에 탑재되어 있는 전지셀(101)의 상부 위치에서 전지셀(101)을 향해 자유 낙하하는 평판기(120), 평판기(120)를 측면에서 고정하고 있는 지지부(130), 평판기(120)의 높이를 조절하는 높이 조절부(140), 및 전지셀(101)의 두께를 측정하는 센서(150)를 포함하여 구성되어 있다.
베이스 플레이트(110)의 상면에 전지셀(101)이 탑재되면, 평판기(120)는 전지셀(101)을 향해 자유 낙하한다. 평판기(120)가 화살표 방향으로 자유 낙하하여 전지셀(101)에 충격을 가할 때 센서(150)가 두께 변화를 측정한다. 평판기(120)는 전지셀(101)이 장착되면 수동 제어에 의해 자유 낙하한다.
전지셀(101)의 두께 측정이 이루어지면, 높이 조절부(140)는 평판기(120)가 원위치로 상승하도록 구동력을 전달하는 구동부에 연결되어 있어 평판기(120)를 상승시킨다.
높이 조절부(140)는 전지셀(101)에 다른 충격량을 가하여 두께를 검사하기 위해 평판기(120)의 하중을 2배로 증가시켜 낙하시키는 경우에 평판기(120)의 교체 없이 2배 하중에 해당하는 높이로 평판기(120)를 이동시킨다.
지지부(130)에는 전지셀(101)의 상부에 위치하는 가로 바(133)의 중앙에 센서(150)가 고정되어 있고, 평판기(120)의 중앙에는 센서(150)가 통과하는 관통구(123)가 천공되어 있다.
센서(150)는 평판기(120)가 자유 낙하하여 전지셀(101)에 충격을 가할 때 두께 변화를 측정한다. 센서(150)에 의해 측정된 전지셀(101)의 두께는 지지부(130)의 상부에 디지털 신호로 나타내는 디스플레이부(160)에 의해 표시된다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀에 대한 충격량을 조절하여 두께를 측정하는 방법의 흐름도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전지셀 두께 측정장치를 사용하여 전지셀의 두께를 측정하는 방법으로서, (a) 전지셀에 가해질 충격량에 대응하여 높이 조절부의 높이를 조절한다(S110). 즉, 평판의 교체 없이 높이를 변화시켜 충격량을 조절한다. (b) 평판기의 낙하 위치에 전지셀을 위치하도록 베이스 플레이트에 장착한다. (c) 평판기가 낙하하여 전지셀에 충격을 가하고, 평판기의 중앙에 천공되어 있는 부분에 위치하는 센서가 두께를 측정하며, 측정된 두께는 두께 검사 장치의 상단에 장착되어 있는 디스플레이부에 의해 표시된다. (d) 구동부와 연결되어 있는 높이조절부에 의해 평판기를 원위치로 상승시킨다. 측정이 완료되면, 전지셀에 충격을 가하기 전의 두께와 평판기에 의해 충격을 가한 후의 두께를 비교하여 정상 범위에 있는지를 판단하여 정상 판정한다. 또한, 전지셀에 충격이 가해진 후에 전지셀의 외관을 검사하여 정상 여부를 검사한다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (17)

  1. 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있는 전지셀의 두께를 측정하는 장치로서,
    전지셀이 상면에 탑재되는 베이스 플레이트;
    베이스 플레이트에 탑재되어 있는 전지셀의 상부 위치에서 전지셀을 향해 자유 낙하하는 평판기;
    평판기를 전지셀의 상부에 위치하도록 가로 바를 포함하고 있으며 일측 단부들이 베이스 플레이트의 측부들에 고정되어 있는 지지부;
    평판기의 높이를 조절하는 높이 조절부; 및
    평판기가 자유 낙하하여 전지셀에 접촉할 때 전지셀의 두께를 측정하는 센서; 를 포함하고,
    상기 평판기의 중앙에는 두께를 측정하는 센서가 통과하는 관통구가 천공되어 있고,
    상기 지지부에는 전지셀의 상부에 위치하는 가로 바의 중앙에 센서가 고정되어 있으며,
    상기 높이 조절부는 자유 낙하 후에 원위치로 상승하도록 구동력을 전달하는 구동부에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 두께 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 권취형, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 두께 측정장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 두께 측정장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 적어도 일면에 계단형 단차가 형성되어 있고, 상기 전지케이스의 외형은 전극조립체의 외면 형상에 대응하는 구조로 이루어진 특징으로 하는 전지셀 두께 측정장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 평면상으로 직사각형 또는 정사각형인 것을 특징으로 하는 전지셀 두께 측정장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 적어도 일측 수직 단면이 곡면 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 두께 측정장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 지지부의 상부에는 센서로부터 측정된 두께를 나타내는 디스플레이부를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 두께 측정장치.
  11. 제 1 항에 따른 전지셀 두께 측정장치를 사용하여 전지셀의 두께를 측정하는 방법으로서,
    (a) 전지셀에 가해질 충격량에 대응하여 높이 조절부의 높이를 조절하는 과정;
    (b) 평판기의 낙하 위치에 위치하도록 전지셀을 베이스 플레이트에 장착하는 과정;
    (c) 평판기가 자유 낙하하여 전지셀에 충격을 가하고 두께를 측정하는 과정;
    (d) 평판기가 원위치로 상승하는 과정;
    을 포함하고
    상기 전지셀의 초기 두께와 평판기에 의해 충격을 가한 후의 두께를 비교하여 정상 범위에 있는지를 판단하여 정상 판정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 측정 방법.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 전지셀에 충격이 가해진 후에 전지셀의 외관을 검사하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 측정 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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