KR102263601B1 - Inner crack detection apparatus for battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 내부균열 검사장치에 관한 것으로, 상세하게는 실링이 완료되어 밀봉된 케이스의 내부에 존재하는 전극의 균열을 정확히 검출해낼 수 있는 배터리 내부균열 검사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery internal crack inspection device, and more particularly, to a battery internal crack inspection device capable of accurately detecting a crack in an electrode existing inside a sealed case.
이차전지는 전지의 형상 면에서 얇은 두께로 우수한 점유공간을 가지는 각형 배터리와 파우치형 전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성을 가지는 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다Secondary batteries are in high demand for prismatic batteries and pouch-type batteries, which are thin and have excellent occupancy space in terms of battery shape, and lithium secondary batteries with high energy density, discharge voltage, and output stability in terms of materials.
그리고, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 가지는 구조에 따라서 분류되기도 하는데, 대표적으로는 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 젤리롤(권취형) 전극조립체와, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등이 있다.In addition, secondary batteries are classified according to the structure of the electrode assembly having a positive electrode/separator/negative electrode structure. Typically, a jelly roll (winding type) electrode assembly in which a long sheet-shaped positive electrode and negative electrode are wound with a separator interposed therebetween. and a stack type (stacked type) electrode assembly in which a plurality of positive and negative electrodes cut in units of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween.
최근에는 스택형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장한 구조의 스택-파우치형 배터리가 많은 관심을 모으고 있으며, 이러한 스택-파우치형 배터리는 우수한 점유공간과, 효율적인 제조비용과, 적은 중량 및 용이한 형태 변형 등을 이유로 사용량이 점차 증가하고 있다.Recently, a stack-pouch-type battery with a structure in which a stack-type electrode assembly is embedded in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet is attracting a lot of attention, and such a stack-pouch-type battery has excellent occupancy space, efficient manufacturing cost, and low weight. And the amount of use is gradually increasing for reasons such as easy shape deformation.
이러한 스택-파우치형 배터리의 제조 과정을 간략히 설명하면, 먼저 소정 크기의 단위로 절단한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층하여 스택형 전극조립체를 제작한다. 이후 전극조립체로부터 연장된 전극탭들에 전극리드를 열융착하여 연결한다. 이후 전극리드의 일부를 외부로 노출시킨 상태에서 전극조립체를 파우치형 케이스에 수납 장착한다. 이때 전극리드는 파우치형 케이스의 장착 과정에서 파우치형 케이스와 함께 열융착 결합된다. 이후 파우치형 케이스의 내부로 액체 전해질인 전해액을 주입한 다음 파우치형 케이스를 실링함으로써 제조를 완료하게 된다.Briefly describing the manufacturing process of such a stack-pouch type battery, first, a plurality of positive and negative electrodes cut into units of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween to manufacture a stacked electrode assembly. Thereafter, the electrode leads are heat-sealed and connected to the electrode tabs extending from the electrode assembly. Thereafter, the electrode assembly is accommodated and mounted in a pouch-type case with a part of the electrode lead exposed to the outside. At this time, the electrode lead is thermally fused together with the pouch-type case during the mounting process of the pouch-type case. After that, an electrolyte, which is a liquid electrolyte, is injected into the pouch-type case and then the pouch-type case is sealed to complete the manufacturing.
한편, 이러한 스택-파우치형 배터리의 제조 및 조립 공정 중에는 활물질이 도포된 전극 유지부 영역과 활물질이 도포되지 않은 전극 무지부 영역 간의 연신율 차이와, 용접에 의한 물리적 외력 등의 이유로 인하여, 전극탭 영역에서는 균열(Crack)이 발생할 수 있는데, 이러한 균열은 하나의 전극리드에 적층된 복수의 전극탭들을 연결하기 위한 각 전극탭들의 벤딩영역에서 집중적으로 발생된다. 이렇게 발생된 균열은 저전압 불량을 야기하게 된다.On the other hand, during the manufacturing and assembly process of such a stack-pouch type battery, due to the difference in elongation between the electrode holding region to which the active material is applied and the electrode uncoated region to which the active material is not applied, and due to the physical external force caused by welding, the electrode tab region Cracks may occur in the electrode lead, and such cracks are intensively generated in the bending region of each electrode tab for connecting a plurality of electrode tabs stacked on one electrode lead. The cracks generated in this way cause low voltage failure.
이러한 상황에서 전술한 바와 같이 스택-파우치형 배터리의 제조 및 조립 공정의 특성 상, 균열이 예상되는 전극탭들의 벤딩영역은 파우치형 케이스의 내부에 있기 때문에, 실링이 완료되어 밀봉된 상태에서는 내부균열을 외부에서 정확히 검출하거나 판단하기에 어려움이 있었다.In this situation, as described above, due to the characteristics of the manufacturing and assembling process of the stack-pouch type battery, the bending area of the electrode tabs, where cracks are expected, is inside the pouch type case. was difficult to accurately detect or judge from the outside.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는 실링이 완료되어 밀봉된 케이스 내부에 존재하는 전극의 균열을 정확하게 검출할 수 있는 배터리 내부균열 검사장치를 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the above-described problems is to provide a battery internal crack inspection device capable of accurately detecting cracks in electrodes existing inside the sealed case after sealing is completed.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치는, 배터리의 내부균열이 예상되는 검사영역을 향하여 제1신호를 발신하는 발신부; 상기 배터리를 사이에 두고 상기 발신부를 대향하도록 배치되며, 상기 제1신호가 상기 검사영역을 통과하면서 변형된 제2신호를 수신하는 수신부; 및 상기 제2신호와, 미리 설정된 기준판단값을 비교하여, 상기 검사영역의 균열 상태를 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 발신부 및 상기 수신부는 검사진행방향을 따라 상기 검사영역에 대해 상대 이동되며, 상기 발신부는 제1신호 발신영역을 구비하고, 상기 제1신호 발신영역은 상기 검사진행방향에 평행하게 배치되는 제1가로부 및 상기 제1가로부보다 짧은 제1세로부를 가져 상기 검사진행방향을 따라 길게 연장 형성되고, 상기 수신부는 제2신호 수신영역을 구비하고, 상기 제2신호 수신영역은 상기 검사진행방향에 평행하게 배치되는 제2가로부 및 상기 제2가로부보다 긴 제2세로부를 가져 상기 검사진행방향에 대해 교차하는 방향으로 길게 연장형성되고, 상기 제1신호 발신영역의 제1가로부 및 상기 제2신호 수신영역의 제2세로부는 서로 교차하여 배치되는 것을 특징으로 한다.Battery internal crack inspection apparatus according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problems, a transmitter for transmitting a first signal toward the inspection area where the internal crack of the battery is expected; a receiver disposed to face the transmitter with the battery interposed therebetween and configured to receive a modified second signal while the first signal passes through the inspection area; and a control unit for determining a crack state of the inspection region by comparing the second signal with a preset reference judgment value, wherein the transmitter and the receiver are relatively moved with respect to the inspection region along the inspection progress direction , The transmitter includes a first signal transmission region, wherein the first signal transmission region has a first horizontal portion disposed parallel to the inspection proceeding direction and a first vertical portion shorter than the first horizontal portion in the inspection proceeding direction is formed to extend elongately along, the receiving unit has a second signal receiving area, wherein the second signal receiving area is a second horizontal portion arranged parallel to the inspection proceeding direction and a second length longer than the second horizontal portion It has a portion and is formed to be elongated in a direction intersecting the inspection proceeding direction, and the first horizontal portion of the first signal transmission region and the second vertical portion of the second signal reception region are disposed to cross each other.
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본 발명의 실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치에 있어서, 상기 검사영역은 전극리드와 연결되는 전극탭들의 벤딩영역 또는 전극탭과 전극리드의 용접영역일 수 있다.In the battery internal crack inspection apparatus according to the embodiment of the present invention, the inspection region may be a bending region of electrode tabs connected to the electrode lead or a welding region of the electrode tab and the electrode lead.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치에 있어서, 상기 제1가로부의 길이는 상기 제1세로부의 길이의 2배를 초과할 수 있으며, 바람직하게는 상기 제1가로부의 길이는 4.5 내지 5.5mm이고, 상기 제1세로부의 길이는 0.5 내지 1.5mm일 수 있다.In the battery internal crack inspection apparatus according to the embodiment of the present invention, the length of the first horizontal portion may exceed twice the length of the first vertical portion, preferably, the length of the first horizontal portion is 4.5 to 5.5 mm, and the length of the first vertical part may be 0.5 to 1.5 mm.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치에 있어서, 상기 발신부는 상기 배터리의 일측면에 대해 제1간격으로 이격하여 배치되고, 상기 수신부는 상기 배터리의 타측면에 대해 제2간격으로 이격하여 배치되며, 상기 제1간격 및 상기 제2간격은 독립적으로 조절될 수 있다.In the battery internal crack inspection apparatus according to an embodiment of the present invention, the transmitter is arranged to be spaced apart from one side of the battery at a first interval, and the receiver is spaced apart from the other side of the battery at a second interval to is disposed, and the first interval and the second interval may be independently adjusted.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치에 있어서, 상기 수신부는 상기 배터리의 외측면과 동일한 높이를 유지하는 것이 바람직하다.In the battery internal crack inspection apparatus according to an embodiment of the present invention, the receiver preferably maintains the same height as the outer surface of the battery.
본 발명에 따르면, 검사진행방향에 평행하게 배치되는 제1가로부 및 제1가로부보다 짧은 제1세로부를 가지는 제1신호 발신영역를 이용하여, 전극탭의 벤딩영역에 존재하는 균열 부위를 통과하는 제1신호의 전달율을 높일 수 있고, 외부 형상이 비정형의 특성을 가지는 파우치형 배터리의 경우 실제 검사진행방향이 내부균열이 존재할 것으로 예상되는 방향과 어긋나더라도 균열 부위를 통과하는 제1신호의 적정의 전달율이 보장될 수 있으며, 이에 따라 내부균열의 상태를 정확하게 검출 및 판단할 수 있다.According to the present invention, by using a first signal transmission region having a first horizontal portion and a first vertical portion shorter than the first horizontal portion disposed parallel to the inspection progress direction, the method passes through the crack site existing in the bending area of the electrode tab. In the case of a pouch-type battery capable of increasing the transmission rate of the first signal and having an atypical external shape, even if the actual inspection progress direction deviates from the direction in which internal cracks are expected to exist, it is possible to determine the appropriateness of the first signal passing through the crack area. The transfer rate can be guaranteed, and accordingly, the state of internal cracks can be accurately detected and judged.
본 발명에 따르면, 검사진행방향에 평행하게 배치되는 제1가로부 및 제1가로부보다 짧은 제1세로부를 가지는 제1신호 발신영역과, 검사진행방향에 평행하게 배치되는 제2가로부와 제2가로부보다 긴 제2세로부를 가지는 제2신호 수신영역을 서로 교차하여 배치함으로써, 전극탭마다의 불균일한 밴딩과 전극리드와의 용접 부정합에 의해 발생되는 제2신호의 정보 손실을 막을 수 있고, 수신부에서 수신되는 제2신호의 수신율을 높여 내부균열의 상태를 보다 정확하게 검출 및 판단할 수 있다.According to the present invention, a first signal transmission region having a first horizontal portion and a first vertical portion shorter than the first horizontal portion disposed parallel to the inspection proceeding direction, a second horizontal portion and a second horizontal portion disposed parallel to the inspection proceeding direction By arranging the second signal receiving areas having the second vertical portions longer than the two horizontal portions to cross each other, it is possible to prevent information loss of the second signal caused by non-uniform bending of each electrode tab and welding mismatch with the electrode leads. , it is possible to more accurately detect and determine the state of the internal crack by increasing the reception rate of the second signal received from the receiver.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치를 나타낸 부분 단면 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치를 나타낸 부분 평면 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선형의 제1신호 발신영역과, 스폿형의 제1신호 발신영역에 의한 작동을 비교하여 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치의 수신부의 작동을 설명하기 위한 부분 단면 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치의 제어부를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 균열 검사장치의 발신부 및 수신부의 작동 예를 설명하기 위한 부분 단면 예시도이다.1 is an exemplary view showing a battery internal crack inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a partial cross-sectional view illustrating a battery internal crack inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a partial plan view illustrating a battery internal crack inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing a comparison of the operation by the linear first signal transmission region and the spot-type first signal transmission region according to an embodiment of the present invention.
5 is a partial cross-sectional view for explaining the operation of the receiver of the battery internal crack inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary view for explaining the control unit of the battery internal crack inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a partial cross-sectional view for explaining an operation example of the transmitter and the receiver of the battery crack inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용될 수 있으며 이에 따른 부가적인 설명은 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention in which the above-described problems to be solved can be specifically realized will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiments, the same names and reference numerals may be used for the same components, and an additional description thereof may be omitted.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치를 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치를 나타낸 부분 단면 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치를 나타낸 부분 평면 예시도이다.1 is an exemplary view showing a battery internal crack inspection device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a partial cross-sectional view showing a battery internal crack inspection device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is this It is a partial plan view showing a battery internal crack inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치는 스택-파우치형 배터리(10)의 제조 및 조립 공정에서 케이스(14)의 내부에 존재하는 균열 상태를 정확히 검출하여, 검출된 균열 상태를 바탕으로 배터리(10)의 불량 여부를 정확히 판단할 수 있도록 하는 것이다.The battery internal crack inspection apparatus according to an embodiment of the present invention accurately detects the crack state existing inside the
물론 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치는 스택-파우치형 배터리(10)에 한정되지 않고, 다양한 구조 및 형상을 가지는 배터리에는 모두 적용될 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의상 스택형 전극조립체(11)와 파우치형 케이스(14)를 가지는 스택-파우치형 배터리(10)를 예로 설명한다.Of course, the battery internal crack inspection apparatus according to an embodiment of the present invention is not limited to the stack-
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 배터리 내부균열 검사장치는 발신부(110), 수신부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.1 to 3 , the battery internal crack inspection apparatus according to an embodiment of the present invention may include a
발신부(110)는 검사대상물인 배터리(10)의 일측에 배치될 수 있다.The
발신부(110)는 배터리(10) 내부에 균열이 예상되는 검사영역(CA)을 향하여 제1신호(S1)를 발신할 수 있다.The
제1신호(S1)는 배터리(10)의 검사영역(CA)을 통과할 수 있고, 검사영역(CA)을 통과하는 과정에서 검사영역(CA)에 위치하는 소재의 형상 및 재질 특성에 따라 반사, 굴절, 분산, 회절 등에 의하여 변형될 수 있다.The first signal S1 may pass through the inspection area CA of the
즉, 제1신호(S1)는 발신부(110) 및 수신부(120)의 사이에 배터리(10)가 없는 경우 제1신호(S1)는 그대로 수신부(120)에 전달될 수 있고, 발신부(110) 및 수신부(120)의 사이에 배터리(10)가 존재하는 경우 제1신호(S1)는 배터리(10)를 통과한 다음 제1신호(S1)와 다른 제2신호(S2)로 변형되고, 이렇게 변형된 제2신호(S2)가 수신부(120)에 전달될 수 있다.That is, the first signal S1 may be transmitted to the
발신부(110)로는 와전류식 변위센서가 사용될 수 있다. 와전류식 변위센서를 이용한 발신부(110)는 코일에 교류 전류가 가해지면, 코일 주위에 1차 자기장(제1신호에 해당)이 형성된다. 1차 자기장이 형성된 발신부(110)를 배터리(10)의 검사영역(CA)에 인접하게 위치시키면 전자기 유도 현상에 의하여 검사영역(CA)에 유도기전력이 발생하여 1차 자기장을 방해하는 와전류가 흐르게 된다. 결국 검사영역(CA)을 사이에 두고 발신부(110)의 반대편 영역에는 1차 자기장이 와전류에 의해 상쇄되면서 변형된 2차 자기장(제2신호에 해당)이 형성된다.An eddy current type displacement sensor may be used as the
수신부(120)는 검사대상물인 배터리(10)의 타측에 배치될 수 있으며, 배터리(10)를 사이에 두고 발신부(110)를 대향하도록 배치될 수 있다.The
수신부(120)는 발신부(110)에서 발신된 제1신호(S1)가 배터리(10)의 검사영역(CA)을 통과하면서 변형된 제2신호(S2)를 수신할 수 있다.The
수신부(120) 역시 와전류식 변위센서가 사용될 수 있다. 즉, 발신부(110)를 통해 형성된 1차 자기장에 의하여 배터리(10)의 검사영역(CA)에 유도기전력이 발생하여 1차 자기장을 방해하는 와전류가 흐르게 되면, 배터리(10) 검사영역(CA)을 사이에 두고 발신부(110)의 반대편 영역에 배치된 수신부(120)는 1차 자기장이 와전류에 의해 상쇄되면서 변형된 2차 자기장에 해당하는 제2신호(S2)를 수신할 수 있다.The
부가 설명하면, 발신부(110)와 배터리(10)의 검사영역(CA) 사이 공간은 1차 자기장(제1신호에 해당)의 영향만이 존재하는 구역일 수 있고, 이 구역에서는 자기장 신호의 세기가 강한 상태를 이룬다. 또한 배터리(10)의 검사영역(CA)은 발신부(110)에서 형성된 1차 자기장과 와전류에 의해 형성된 2차 자기장의 상쇄가 일어나는 구역일 수 있고, 이 구역에서는 자기장 신호가 급격히 감소하게 된다. 또한 배터리(10)의 검사영역(CA)과 수신부(120) 사이 공간은 2차 자기장(제2신호에 해당)의 영향만이 존재하는 구역일 수 있고, 이 구역에서 자기장 신호의 세기는 1차 자기장 영역보다는 작은 세기를 가진다.In addition, the space between the
이에 따라, 배터리(10)를 사이에 두고 수신부(120)를 발신부(110)의 반대편에 배치하여 배터리(10)의 검사영역(CA)을 통과하면서 상쇄된 2차 자기장의 세기를 바탕으로 검사영역(CA) 내부에 존재하는 균열을 검출할 수 있다.Accordingly, the
한편, 본 실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치는 검사장치 이송부를 더 포함할 수 있다. 검사장치 이송부는 발신부(110) 및 수신부(120)를 이송시킬 수 있으며, 배터리(10)의 검사영역(CA)과 평행하게 발신부(110) 및 수신부(120)를 함께 이송시킬 수 있다.On the other hand, the battery internal crack inspection apparatus according to the present embodiment may further include an inspection device transfer unit. The inspection device transport unit may transport the
또한, 본 실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치는 스테이지를 더 포함할 수 있다. 스테이지는 배터리(10)를 고정 지지할 수 있다. 물론 스테이지는 공지의 스테이지 이송부를 이용하여 배터리(10)의 위치를 정렬하거나 배터리(10)를 이송시킬 수도 있다.In addition, the battery internal crack inspection apparatus according to the present embodiment may further include a stage. The stage may fix and support the
결국, 본 실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치는 위치 고정된 배터리(10)에 대해 검사장치 이송부를 이용하여 발신부(110) 및 수신부(120)를 이동시킬 수 있고, 위치 고정된 발신부(110) 및 수신부(120)에 대해 스테이지를 이용하여 배터리(10)를 이동시킬 수도 있다.As a result, the battery internal crack inspection apparatus according to the present embodiment can move the
한편, 본 실시예에 따른 배터리(10)의 검사영역(CA)은 균열이 예상되는 부위로서, 검사영역(CA)는 전극탭(12)의 벤딩영역 또는 전극탭(12)과 전극리드(13)의 용접영역일 수 있다.On the other hand, the inspection area CA of the
예를 들면, 스택-파우치형 배터리(10)의 제조 및 조립 공정 중, 활물질이 도포된 전극유지부 영역과 활물질이 도포되지 않은 전극무지부 영역 간의 연신율 차이와 용접에 의한 물리적 외력 등의 이유로 인하여, 전극탭(12) 영역에서는 균열이 발생할 수 있는데, 이러한 균열은 하나의 전극리드(13)에 복수의 전극탭(12)들이 연결되는 전극탭(12)의 벤딩영역 또는 전극탭(12)과 전극리드(13)의 용접영역에서 집중적으로 발생된다. 그리고 전극탭(12)의 벤딩영역에 존재하는 균열(C)은 전극탭(12)의 벤딩방향에 대해 교차하는 방향으로 연장되는 특성을 가지고, 전극탭(12)과 전극리드(13)의 용접영역에 존재하는 균열(C)은 용접부의 길이방향으로 연장되는 특성을 가진다. 즉, 전극탭(12)의 벤딩영역 및 전극탭(12)과 전극리드(13)의 용접영역에서 발생되는 균열(C)은 유사한 방향성을 가진다.For example, during the manufacturing and assembling process of the stack-
그리고, 실링이 완료되어 밀봉된 케이스(14)로 인하여 전극탭(12)의 벤딩영역 및 전극탭(12)과 전극리드(13)의 용접영역에 존재하는 균열(C)은 외부에서 식별이 불가하기 때문에, 검사영역(CA)은 전극탭(12)의 벤딩영역 또는 전극탭(12)과 전극리드(13)의 용접영역으로 추정되는 영역을 설정하게 되고, 이렇게 추정된 검사영역(CA)에 대해 예상되는 균열(C)의 연장방향(CL)과 평행하게 발신부(110) 및 수신부(120)를 상대 이동시키면서 검사를 수행하게 된다.Also, due to the sealed
즉, 검사진행방향(D1)을 따라 발신부(110) 및 수신부(120)를 상대 이동시키면서 검사영역(CA)에 존재하는 균열(C)을 검출하게 된다. 상기 검사진행방향(D1)이란 발신부(110) 및 수신부(120)와, 배터리(10)의 검사영역(CA) 간에 상대 이동되는 방향을 의미한다.That is, the crack C existing in the inspection area CA is detected while the
여기서, 전극탭(12)의 벤딩영역 및 전극탭(12)과 전극리드(13)의 용접영역에 존재하는 균열(C)은 케이스(14)에 의해 가려져 외부에서 식별이 불가할 뿐만 아니라, 파우치형 케이스(14)의 비정형 특성과, 적층된 전극탭(12)마다의 서로 다른 벤딩 특성, 및 전극탭(12)과 전극리드(13)의 용접 부정합 등의 이유로, 외부에서 배터리(10)의 기준면 또는 기준선 설정이 난해한 문제가 있고, 특히 전술한 이유로 인하여 전극탭(12)의 벤딩영역에 존재하는 균열(C) 역시 불특정한 방향으로 연장하여 형성될 수 있다. 결과적으로, 도 3에서와 같이 실제 균열(C)의 연장방향(CL)과 검사진행방향(D1)이 경사각(α)을 이루면서 어긋날 수 있다.Here, the cracks C existing in the bending area of the
이와 같이, 실제 균열(C)의 연장방향(CL)과 검사진행방향(D1)이 경사각(α)을 이루면서 불일치되면, 검사영역(CA)에 존재하는 균열(C) 상태를 정확하게 검출해낼 수 없는 경우가 발생될 수 있다.As such, if the extension direction CL of the actual crack C and the inspection progress direction D1 do not match while forming the inclination angle α, it is impossible to accurately detect the state of the crack C existing in the inspection area CA. cases may arise.
이를 위해, 본 실시예에 따른 발신부(110)는 검사진행방향(D1)을 따라 길게 연장 형성되는 제1신호 발신영역(SA1)을 가지도록 설정될 수 있다.To this end, the
즉, 본 실시예에 따른 발신부(110)는 검사진행방향(D1)에 평행하게 배치되는 제1가로부(A1)와, 제1가로부(A1)보다 짧은 제1세로부(B1)를 가지는 제1신호 발신영역(SA1)을 구비할 수 있다.That is, the transmitting
도 3 및 도 4 (a)를 추가 참조하면, 이와 같이 배터리(10)의 검사영역(CA)에 대해 발신부(110)를 검사진행방향(D1)으로 상대 이동시키면서 제1신호 발신영역(SA1)에 제1신호(S1)를 발신함으로써, 검사영역(CA) 내에 불특정한 위치 및 방향성을 가지면서 형성된 균열(C)에 도달하는 제1신호(S1)의 전달율을 높일 수 있고, 따라서 균열(C) 부위를 통과한 제2신호(S2)의 수신율을 높여 균열(C) 상태를 정확하게 검출할 수 있다. 또한 외부 형상이 비정형의 특성을 가지는 파우치형 배터리의 경우 실제 검사진행방향(D1)이 예상되는 균열(C)의 연장방향(CL)과 어긋나더라도 균열(C) 부위에 도달하는 제1신호(S1)의 적정의 전달율이 보장될 수 있다.3 and 4 (a), while relatively moving the
이와 달리, 도 4 (b)에서와 같이, 만일 발신부의 제1신호 발신영역(SA1")이 스폿 형상을 가질 경우에는, 균열(C) 부위에 도달하는 스폿형 제1신호의 전달율이 극히 저하되고, 이는 검사진행방향(D1)이 예상되는 균열(C)의 연장방향(CL)과 어긋날 경우 균열(C) 부위에 도달하는 제1신호(S1)의 적정의 전달율이 보장될 수 없다. 이에 따라 균열(C) 부위를 통과한 제2신호(S2)의 수신율이 낮아져 균열(C) 상태를 정확히 검출할 수 없는 결과를 초래한다.On the other hand, as in FIG. 4 (b), if the first signal transmission area SA1" of the transmission unit has a spot shape, the transmission rate of the first spot signal reaching the crack C is extremely low. In this case, when the inspection progress direction D1 deviates from the expected extension direction CL of the crack C, the proper transmission rate of the first signal S1 reaching the crack C cannot be guaranteed. Accordingly, the reception rate of the second signal S2 passing through the crack C is lowered, resulting in the inability to accurately detect the crack C.
본 실시예에 따르면, 스택-파우치형 배터리(10)의 전극탭(12) 벤딩영역에 존재하는 균열(C)을 검사할 경우, 제1가로부(A1)의 길이는 제1세로부(B1)의 길이의 2배를 초과하도록 설정될 수 있으며, 바람직하게는 제1가로부(A1)의 길이는 4.5 내지 5.5mm범위 내에서 설정될 수 있고, 제1세로부(B1)의 길이는 0.5 내지 1.5mm범위 내에서 설정될 수 있다.According to the present embodiment, when examining the crack C existing in the bending region of the
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치의 수신부의 작동을 설명하기 위한 부분 단면 예시도이다.5 is a partial cross-sectional view for explaining the operation of the receiver of the battery internal crack inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5를 추가 참조하면, 본 실시예에 따른 수신부(120)는 검사진행방향(D1)에 대해 교차하는 방향으로 길게 연장 형성되는 제2신호 발신영역(SA2)을 가지도록 설정될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the
즉, 본 실시예에 따른 수신부(120)는 검사진행방향(D1)에 평행하게 배치되는 제2가로부(A2)와, 제2가로부(A2)보다 긴 제2세로부(B2)를 가지는 제2신호 수신영역(SA2)을 구비할 수 있다. 이때 제2세로부(B2)는 제1세로부(B1)보다 길 수 있다.That is, the
그리고, 제2신호 수신영역(SA2)의 제2세로부(B2)는 제1신호 발신영역(SA1)의 제1가로부(A1)에 대해 교차하여 배치될 수 있다.In addition, the second vertical portion B2 of the second signal receiving area SA2 may be disposed to cross the first horizontal portion A1 of the first signal transmitting area SA1 .
도 5 (a)에서와 같이, 전극탭(12)의 벤딩영역에 대해 발신부(110)를 검사진행방향(D1)으로 상대 이동시키며 제1신호(S1)를 발신하면, 전극탭(12)의 벤딩영역을 통과하면서 변형되는 제2신호(S2)는 전극탭(12)마다의 불균일한 밴딩과 전극리드(13)와의 용접 부정합 등의 이유로, 전극탭(12)의 벤딩영역을 모두 통과한 제2신호(S2)는 제1신호(S1)와 일직선 상에서 어긋난 상태로 진행될 수 있다. 즉, 제2신호(S2)는 검사진행방향(D1)에 교차하는 방향(도면에서 좌우측)으로 넓게 퍼지는 현상이 발생될 수 있다. 이에 따라 수신부(120")에 수신되는 제2신호(S2)의 수신율이 크게 저하될 수 있다.5 (a), when transmitting the first signal S1 while relatively moving the
이에 반해, 도 5 (b)에서와 같이, 검사진행방향(D1)에 평행하게 배치되는 제1가로부(A1) 및 제1가로부(A1)보다 짧은 제1세로부(B1)를 가지는 제1신호 발신영역(SA1)과, 검사진행방향(D1)에 평행하게 배치되는 제2가로부(A2)와 제2가로부(A2)보다 긴 제2세로부(B2)를 가지는 제2신호 수신영역(SA2)을 서로 교차하여 배치함으로써, 전극탭(12)의 벤딩영역을 모두 통과한 제2신호(S2)가 일직선 상에서 제1신호(S1)로부터 어긋나 검사진행방향(D1)에 교차하는 방향(도면에서 좌우측)으로 넓게 퍼지더라도, 수신부(120)를 통한 제2신호(S2)의 수신율을 크게 높일 수 있다. 이에 따라 전극탭(12)의 벤딩영역에 존재하는 균열 상태를 보다 정확하게 검출 및 판단할 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 5 (b), the first horizontal portion A1 disposed parallel to the inspection progress direction D1 and the first vertical portion B1 shorter than the first horizontal portion A1 Receiving a second signal having a first signal transmission area SA1, a second horizontal portion A2 disposed parallel to the inspection proceeding direction D1, and a second vertical portion B2 longer than the second horizontal portion A2 By arranging the regions SA2 to cross each other, the second signal S2 passing through all the bending regions of the
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 균열 검사장치의 제어부를 설명하기 위한 예시도이다.6 is an exemplary view for explaining the control unit of the battery crack inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6을 추가 참조하면, 제어부(130)는 발신부(110)에 발신된 제1신호(S1)가 검사영역(CA)인 전극탭(12)의 벤딩영역을 통과하면서 상쇄된 제2신호(S2)와, 미리 설정된 기준판단값(SS)을 비교하여 검사영역(CA)에 존재하는 균열 상태를 검출 및 판단할 수 있다.Referring additionally to FIG. 6 , the
먼저, 제어부(130)는 발신부(110)에 발신된 제1신호(S1)와, 검사영역(CA)을 통과하면서 상쇄된 제2신호(S2)를 바탕으로 산출신호(CS)를 출력할 수 있다. 예를 들면, 제어부(130)는 와전류 신호를 처리하는 신호처리모듈을 구비할 수 있으며, 신호처리모듈은 발신부(110)에 발신된 제1신호(S1)와, 배터리(10)의 검사영역을 통과하면서 상쇄된 제2신호(S2)를 바탕으로 산출신호(CS)를 산출하고, 산출된 산출신호(CS)를 모니터 등의 단말기에 출력할 수 있다.First, the
그리고, 제어부(130)는 산출신호(CS)가 기준판단값(SS)으로부터 허용오차값(H) 이내에 존재할 경우에는 균열이 없거나 미비한 균열을 가지는 정상 상태로 판단할 수 있고, 산출신호(CS)가 기준판단값(SS)으로부터 허용오차값(H)을 벗어날 경우에는 균열이 존재하는 불량 상태로 판단할 수 있다.In addition, when the calculated signal CS exists within the allowable error value H from the reference determination value SS, the
예컨대, 도 6 (a)에서와 같이, 검사영역(CA) 구간과 상응하는 산출신호(CS)의 전체 구간이 기준판단값(SS)에 대해 허용오차값(H) 이내에 존재하고, 산출신호(CS)가 중심선을 기준으로 대칭 구조를 이루게 될 경우에는, 검사영역(CA)에 균열(C)이 없거나 미비한 균열을 가지는 것으로 판단할 수 있으며, 이 경우 배터리(10)의 내부균열 상태는 정상으로 판단될 수 있다.For example, as in FIG. 6 (a), the entire section of the calculation signal CS corresponding to the section of the inspection area CA exists within the allowable error value H with respect to the reference judgment value SS, and the calculated signal ( When CS) has a symmetrical structure with respect to the center line, it can be determined that there is no crack C in the inspection area CA or has insufficient cracks, and in this case, the internal crack state of the
또한, 도 6 (b)에서와 같이, 검사영역(CA) 구간과 상응하는 산출신호(CS)의 일부 구간은 기준판단값(SS)에 대해 허용오차값(H) 이내에 존재하지만, 산출신호(CS)의 나머지 일부 구간이 기준판단값(SS)에 대해 허용오차값(H)을 벗어나, 산출신호(CS)가 중심선을 기준으로 비대칭 구조를 이루게 될 경우에는, 검사영역(CA)에 균열(C)이 부분적으로 존재하는 것으로 판단할 수 있으며, 이 경우 배터리(10)의 내부균열 상태는 불량으로 판단될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 6 (b), some sections of the calculation signal CS corresponding to the section of the inspection area CA exist within the allowable error value H with respect to the reference judgment value SS, but the calculated signal ( When the remaining partial section of CS) is out of the tolerance value (H) with respect to the reference judgment value (SS), and the calculated signal (CS) forms an asymmetric structure based on the center line, cracks ( C) may be determined to be partially present, and in this case, the internal crack state of the
또한, 도 6 (c)에서와 같이, 산출신호(CS)가 중심선을 기준으로 대칭 구조를 이루지만, 검사영역(CA) 구간과 상응하는 산출신호(CS)의 전체 구간이 기준판단값(SS)에 대해 허용오차값(H)을 벗어날 경우에는, 검사영역(CA)에 균열(C)이 전체 또는 부분적으로 존재하는 것으로 판단할 수 있으며, 이 경우 배터리(10)의 내부균열 상태는 불량으로 판단될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 6 ( c ), although the calculated signal CS has a symmetrical structure with respect to the center line, the entire section of the calculated signal CS corresponding to the section of the inspection area CA is the reference judgment value SS ), if it is out of the allowable error value (H), it can be determined that the crack (C) exists in whole or in part in the inspection area (CA), and in this case, the internal cracking state of the
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내부균열 검사장치의 발신부 및 수신부의 작동 예를 설명하기 위한 부분 단면 예시도이다.7 is a partial cross-sectional view for explaining an operation example of the transmitter and the receiver of the battery internal crack inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 발신부(110)는 케이스(14)의 일측면(14a)에 대해 제1간격(110d)으로 이격하여 배치될 수 있으며, 제1간격(110d)은 검사장치 이송부에 의하여 독립적으로 조절될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
또한, 본 실시예에 따른 수신부(120)는 케이스(14)의 타측면(14b)에 대해 제2간격(120d)으로 이격하여 배치될 수 있으며, 제2간격(120d)은 검사장치 이송부에 의하여 독립적으로 조절될 수 있다.In addition, the receiving
이와 같이, 검사영역(CA)의 종류에 따라, 발신부(110) 및 수신부(120)는 검사장치 이송부에 의해 제1간격(110d) 및 제2간격(120d)을 적절히 조절하면서 위치가 세팅될 수 있고, 최종 위치가 세팅 완료되면 검사진행방향(D1)을 따라 이동하면서 검사영역(CA)에 존재하는 균열(C)을 검출하게 된다.In this way, depending on the type of the inspection area CA, the
이러한 위치 세팅 시, 본 실시예에 따른 수신부(120)는 케이스(14)의 타측면(14a)과 동일한 높이를 유지하는 것이 바람직하다. 즉, 수신부(120)는 케이스(14)이 타측면(14a)에 밀착된 상태를 유지할 수 있다.When setting such a position, the receiving
이와 같이, 검사영역(CA)과 수신부(120)의 제2간격(120d)을 최소화함으로써, 전극탭(12)마다의 불균일한 밴딩과 전극리드(13)와의 용접 부정합에 의한 전극탭(12)의 벤딩영역을 통과한 제2신호(S2)의 정보 손실을 최소화할 수 있고, 제2신호(S2)의 수신율을 높여 고감도화가 가능하다.As described above, by minimizing the
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings as described above, those skilled in the art may vary the present invention in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. may be modified or changed.
110: 발신부
120: 수신부
130: 제어부110: transmitter
120: receiver
130: control unit
Claims (7)
상기 배터리를 사이에 두고 상기 발신부를 대향하도록 배치되며, 상기 제1신호가 상기 검사영역을 통과하면서 변형된 제2신호를 수신하는 수신부; 및
상기 제2신호와, 미리 설정된 기준판단값을 비교하여, 상기 검사영역의 균열 상태를 판단하는 제어부를 포함하고,
상기 발신부 및 상기 수신부는 검사진행방향을 따라 상기 검사영역에 대해 상대 이동되며,
상기 발신부는 제1신호 발신영역을 구비하고,
상기 제1신호 발신영역은 상기 검사진행방향에 평행하게 배치되는 제1가로부 및 상기 제1가로부보다 짧은 제1세로부를 가져 상기 검사진행방향을 따라 길게 연장 형성되고,
상기 수신부는 제2신호 수신영역을 구비하고,
상기 제2신호 수신영역은 상기 검사진행방향에 평행하게 배치되는 제2가로부 및 상기 제2가로부보다 긴 제2세로부를 가져 상기 검사진행방향에 대해 교차하는 방향으로 길게 연장형성되고,
상기 제1신호 발신영역의 제1가로부 및 상기 제2신호 수신영역의 제2세로부는 서로 교차하여 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 내부균열 검사장치.a transmitter for transmitting a first signal toward an inspection area where internal cracks of the battery are expected;
a receiver disposed to face the transmitter with the battery interposed therebetween and configured to receive a modified second signal while the first signal passes through the inspection area; and
Comprising a control unit for determining the crack state of the inspection area by comparing the second signal and a preset reference judgment value,
The transmitter and the receiver are relatively moved with respect to the test area along the test progress direction,
The transmitting unit has a first signal transmitting area,
The first signal transmission region has a first horizontal portion disposed parallel to the inspection proceeding direction and a first vertical portion shorter than the first horizontal portion and is formed to extend long in the inspection proceeding direction,
The receiving unit has a second signal receiving area,
The second signal receiving region has a second horizontal portion disposed parallel to the inspection proceeding direction and a second vertical portion longer than the second horizontal portion and is formed to extend in a direction crossing the inspection proceeding direction,
The battery internal crack inspection apparatus, characterized in that the first horizontal portion of the first signal transmission region and the second vertical portion of the second signal reception region are arranged to cross each other.
상기 검사영역은 전극리드와 연결되는 전극탭들의 벤딩영역 또는 전극탭과 전극리드의 용접영역인 것을 특징으로 하는 배터리 내부균열 검사장치.According to claim 1,
The inspection area is a battery internal crack inspection apparatus, characterized in that the bending area of the electrode tabs connected to the electrode lead or the welding area between the electrode tab and the electrode lead.
상기 제1가로부의 길이는 상기 제1세로부의 길이의 2배를 초과하는 것을 특징으로 하는 배터리 내부균열 검사장치.According to claim 1,
The length of the first horizontal portion is a battery internal crack inspection device, characterized in that more than twice the length of the first vertical portion.
상기 제1가로부의 길이는 4.5 내지 5.5mm이고, 상기 제1세로부의 길이는 0.5 내지 1.5mm인 것을 특징으로 하는 배터리 내부균열 검사장치.5. The method of claim 4,
The length of the first horizontal part is 4.5 to 5.5 mm, and the length of the first vertical part is 0.5 to 1.5 mm.
상기 발신부는 상기 배터리의 일측면에 대해 제1간격으로 이격하여 배치되고,
상기 수신부는 상기 배터리의 타측면에 대해 제2간격으로 이격하여 배치되며,
상기 제1간격 및 상기 제2간격은 독립적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 배터리 내부균열 검사장치.According to claim 1,
The transmitter is disposed spaced apart at a first interval with respect to one side of the battery,
The receiving unit is disposed to be spaced apart from the other side of the battery at a second interval,
The first interval and the second interval are battery internal crack inspection device, characterized in that independently controlled.
상기 수신부는 상기 배터리의 외측면과 동일한 높이를 유지하는 것을 특징으로 하는 배터리 내부균열 검사장치.According to claim 1,
The battery internal crack inspection device, characterized in that the receiver maintains the same height as the outer surface of the battery.
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- 2021-03-24 KR KR1020210038312A patent/KR102263601B1/en active IP Right Grant
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