KR102094539B1 - 배터리 비파괴 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 불량 검사 기술에 있어서, 특히 접촉 방식으로 배터리의 양불을 비파괴 검사하는 장치에 관한 것으로, 내부에 전극조립체를 수용하는 알루미늄 외장재와 상기 전극조립체에 연결된 전극단자를 구비하는 파우치형 배터리의 양불을 검사하는 배터리 비파괴 검사 장치이며, 상기 알루미늄 외장재와 상기 전극단자 간의 전압 값 또는 저항 값을 측정하는 측정부와, 상기 측정부에서 측정된 전압 값 또는 저항 값을 정상 배터리에서의 전압 값 또는 저항 값에 해당하는 기준 값과 비교한 결과로부터 상기 파우치형 배터리의 양불을 검사하는 제어부를 포함하여 구성되는 것이 특징인 발명다.

Description

배터리 비파괴 검사 장치{nondestructive inspection apparatus for battery}

본 발명은 배터리 불량 검사 기술에 관한 것으로, 특히 접촉 방식으로 배터리의 양불을 비파괴 검사하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 배터리의 불량은 안전사고의 원인이 되고 있고, 최근에는 그로 인한 많은 사고가 발생하고 있다. 그에 따라, 배터리에 대한 불량 검사는 반드시 수행되어야 할 필수 공정이다.

배터리 불량은 일반적으로 밀봉부의 밀봉상태(sealing condition)가 불량한 경우나 내부에 전해물질 이외에 공기(air)나 이물질이 존재하는 경우 등이다. 밀봉부의 밀봉상태 불량은 안전과 관련되며, 내부에 공기나 이물질의 존재는 배터리 충전 효율과 관련된다.

종래 기술에서는 내부에 전해물질 이외의 공기나 이물질이 존재하는지를 검사하는 장비가 없었으며, 밀봉부의 밀봉상태를 검사하는 장비 또한 없었다. 단지, 샘플링된 배터리를 물리적으로 파괴하여 밀봉부의 밀봉상태를 검사하는 공정이 전부였다.

따라서, 배터리의 성능과 안전성을 보장하기 위해 배터리의 불량 여부를 검사하기 위한 장비가 개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 상기한 점을 감안하여 안출한 것으로, 특히 배터리의 안전성과 성능에 관련된 불량 여부를 비파괴 검사할 수 있는 배터리 비파괴 검사 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 비파괴 검사 장치의 특징은, 내부에 전극조립체를 수용하는 알루미늄 외장재와 상기 전극조립체에 연결된 전극단자를 구비하는 파우치형 배터리의 양불을 검사하는 배터리 비파괴 검사 장치이며, 상기 알루미늄 외장재와 상기 전극단자 간의 전압 값 또는 저항 값을 측정하는 측정부와, 상기 측정부에서 측정된 전압 값 또는 저항 값을 정상 배터리에서의 전압 값 또는 저항 값에 해당하는 기준 값과 비교한 결과로부터 상기 파우치형 배터리의 양불을 검사하는 제어부를 포함하여 구성되는 것이다.

바람직하게, 상기 제어부는 상기 측정부에서 측정된 전압 값 또는 저항 값이 상기 기준 값과 비교하여 미리 설정된 오차 이상으로 변화한 경우에 상기 파우치형 배터리의 불량으로 판단할 수 있다.

바람직하게, 상기 제어부는 상기 측정부에서 측정된 전압 값 또는 저항 값이 상기 기준 값에서 미리 설정된 오차 이상으로 감소하면, 상기 파우치형 배터리의 내부에서 단락이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

바람직하게, 상기 전극단자가 복수 개의 리드를 포함함에 따라, 상기 측정부가 상기 복수 개의 리드 중 어느 하나와 상기 알루미늄 외장재 간의 전압 값 또는 저항 값을 측정하도록 상기 복수 개의 리드에 대해 스위칭하는 셀렉터를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 따르면 다음의 효과가 있다.

첫 째, 배터리의 출고 이전에 사전 불량 검사를 진행함으로써 안전성을 보장해 준다.

둘 째, 배터리를 물리적으로 파괴하는 과정 없이 비파괴 검사로 배터리의 밀봉상태를 검사할 수 있다.

도 1은 일반적인 파우치형 배터리의 구조를 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 파우치형 배터리의 내부 구조를 도시한 분해사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 비파괴 검사 장치의 구성을 도시한 다이어그램이다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 배터리 비파괴 검사 장치의 바람직한 실시 예를 자세히 설명한다.

본 발명에서 검사 대상인 배터리는 이동성이 보장되는 개인용 단말기의 리튬이온 배터리와 같이 파우치형 배터리인 것이 바람직하나, 그로만 한정하지는 않는다.

본 발명의 장치는 정상적인 배터리에서 알루미늄 외장재와 전극단자 간에 측정되는 전압이나 저항을 기준으로 내부 절연층이나 실링부가 파괴되어 전해액이 누출되면 알루미늄 외장재와 전극단자 간의 전압이나 저항이 변화한다는 원리를 이용한다.

도 1은 일반적인 파우치형 배터리의 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 파우치형 배터리의 내부 구조를 도시한 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 비파괴 검사 장치의 구성을 도시한 다이어그램이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 배터리는 전극조립체, 그 전극조립체에 연결된 전극단자(200), 그리고 전극조립체를 수용하는 파우치 외장재(100)로 이루어지는 것이 일반적이다. 여기서, 전극조립체는 양극판과 음극판, 그리고 그 사이에 개재된 세퍼레이터를 기본 구조로 가진다.

양극판과 음극판으로부터 연장되게 형성되는 양극탭(230)과 음극탭(240)이 더 구비되며, 양극탭(230)과 음극탭(240)은 양극리드(210) 및 음극리드(220)와 결합된다.

양극리드(210)와 음극리드(220)의 일부는 파우치 외장재(100)의 외부로 노출됨으로써 외부 장치와 전기적으로 연결될 수 있도록 전극단자(200)를 구성한다.

파우치 외장재(100)는 일체의 파우치에서 중앙단이 접히면서 상부 파우치와 하부 파우치로 구성될 수 있으며, 폴더형으로 상부 파우치와 하부 파우치로 형성된 내부 공간에 전극조립체 및 전해액이 수용된다. 도 2에는 상부 파우치와 하부 파우치가 분리된 형상으로 도시하나 하나의 파우치를 폴더형으로 접어서 파우치 외장재(100)를 형성하는 것이다.

그리고, 파우치 외장재(100)는 내부 공간을 밀폐시키기 위해 외주면이 접찹(실링:sealing)된다.

파우치 외장재(100)는 전극조립체와 전해액 등 내부 구성요소를 보호하고, 전극조립체와 전해액에 의한 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 고려하여 알루미늄 박막이 포함된 형태로 구성된다.

그리고, 알루미늄 박막은 전극조립체 및 전해액과 같은 배터리 내부의 구성요소나 배터리 외부의 다른 구성과의 전기적 절연성을 확보하기 위해 절연물질로 형성된 절연층을 사이에 개재된다.

따라서, 파우치 외장재(100)와 내부의 전극조립체 및 전해액은 절연층에 의해 전기적으로 절연된다. 여기서, 절연층은 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등일 수 있다.

도 1 및 2에 도시된 파우치형 배터리의 경우에는 과충전이나 과방전, 단락, 고온 등의 원인으로 인해 내부에서 가스가 발생할 수 있으며, 그로 인해 내부 압력이 증가하여 폭발이나 발화 등으로까지 이어질 수 있다.

또한, 파우치 외장재(100)의 파손으로 내부의 전해액이 유출되어 단락이나 감전과 같은 피해를 발생시킬 수도 있기 때문에, 본 발명의 장치는 이러한 배터리 불량을 간단하게 측정한다.

도 3에 도시된 본 발명의 장치는 측정부(300), 셀렉터(selector)(400), 그리고 제어부(500)로 구성된다.

측정부(300)는 알루미늄 박막으로 형성되는 파우치 외장재(100)와 전극단자(200) 간의 전압 또는 저항을 측정한다.

측정부(300)가 파우치 외장재(100)와 전극단자(200)에 전기적으로 접속하는 방식은 파우치 외장재(100)와 전극단자(200)에 각각 컨택 혹은 프루브가 접촉하는 방식을 적용할 수 있다. 다른 예로, 배터리가 로딩되는 검사 스테이지가 금속재질인 경우에, 측정부(300)는 검사 스테이지를 하나의 컨택으로 사용하고, 전극단자(200)에만 컨택 혹은 프루브를 접촉하는 방식을 적용할 수도 있다.

셀렉터(400)는 전극단자(200)를 구성하는 양극리드(210)와 음극리드(220) 중에서 전압 또는 저항을 측정할 대상을 선택하기 위한 것으로, 본 발명의 장치는 검사 스테이지에 로딩된 파우치형 배터리의 모든 전극단자(200)에 컨택 혹은 프루브를 접촉시키고, 셀렉터(400)를 통해 스위칭하여 측정 대상을 선택할 수 있다.

또한, 셀렉터(400)는 도 3에 도시된 배터리와 그와 함께 로딩된 타 배터리 중 하나를 측정 대상으로 선택하기 위한 것으로, 도 3의 배터리에 구비되는 파우치 외장재(100)와 타 배터리에 구비되는 파우치 외장재(A) 중에서 전압 또는 저항을 측정할 대상을 선택하기 위해 스위칭한다. 여기서, 도 3의 배터리와 함께 검사 스테이지에 로딩된 타 배터리의 모든 전극단자(미도시)도 별도의 컨택 혹은 프루브로 접촉된 상태이며, 제어부(500)는 셀렉터(400)의 스위칭 제어를 통해 타 배터리의 파우치 외장재(A)와 연결하는 경우에 또한 셀렉터(400)의 스위칭 제어를 통해 그 타 배터리의 모든 전극단자(미도시) 중 어느 하나를 연결하여 측정 대상을 선택할 수 있다.

제어부(500)는 셀렉터(400)의 스위칭을 제어한다. 즉, 제어부(500)는 접촉된 양극리드(210)와 음극리드(220) 중 어느 하나를 측정 대상으로 선택하기 위해 또는 검사 스테이지에 로딩된 배터리들의 파우치 외장재(100 또는 A) 중 하나를 측정 대상으로 선택하기 위해 셀렉터(400)의 스위칭을 제어한다.

제어부(500)는 측정부(300)에서 측정된 전압 값 또는 저항 값을 사용하여 파우치형 배터리의 양불을 검사한다.

제어부(500)의 배터리 양불 검사에 대해 상세한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 양불 검사는 정상 배터리에서 전압 값 또는 저항 값을 현재 측정된 전압 값 또는 저항 값과 비교하여 양불 여부를 판단하는 방식이다.

이러한 첫 번째 방식에서는 정상 배터리에서 파우치 외장재(100)와 전극단자(200) 간의 전압 값 또는 저항 값을 기준 값으로 하여 미리 저장하고 있으며, 현재 측정된 전압 또는 저항이 그 저장된 기준 값과 비교하여 미리 설정된 오차 이상으로 변화된 것으로 판단되면 절연층이 파괴되어 전해액이 누출되는 등의 불량 상태로 결정한다.

다른 예로, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 양불 검사는 파우치 외장재(100)와 전극단자(200) 간에 전압 값 또는 저항 값이 미리 저장된 기준 값에서 미리 설정된 오차 이상으로 감소하면, 누출된 전해액에 의해 내부에서 단락이 발생한 것으로 판단하여 불량 상태로 결정한다.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다.

그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 파우치 외장재
200: 전극단자
300: 측정부
400: 셀렉터
500: 제어부

Claims (4)

1. 내부에 전극조립체를 수용하는 알루미늄 외장재와 상기 전극조립체에 연결된 전극단자를 구비하는 파우치형 배터리의 양불을 검사하는 배터리 비파괴 검사 장치에 있어서,
   상기 알루미늄 외장재와 상기 전극단자 간의 전압 값 또는 저항 값을 측정하는 측정부;
   상기 측정부가 상기 전극단자를 구성하는 양극리드와 음극리드 중 어느 하나와 상기 알루미늄 외장재 간의 전압 값 또는 저항 값을 측정하도록 상기 양극리드와 상기 음극리드에 대해 스위칭하는 셀렉터; 그리고
   상기 측정부에서 측정된 전압 값 또는 저항 값을 정상 배터리에서의 전압 값 또는 저항 값에 해당하는 기준 값과 비교한 결과로부터 상기 파우치형 배터리의 양불을 검사하는 제어부를 포함하되,
   상기 제어부는 상기 측정부에서 측정된 전압 값 또는 저항 값이 상기 기준 값에서 미리 설정된 오차 이상으로 감소하면, 상기 파우치형 배터리의 내부에서 단락이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 비파괴 검사 장치.
   
   
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