KR102273782B1 - 배터리 셀의 리크 검사 장치 및 리크 검사 방법 - Google Patents

배터리 셀의 리크 검사 장치 및 리크 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 배터리 셀의 리크 검사 장치 및 리크 검사 방법이 개시된다. 상기 배터리 셀의 리크 검사 장치는, 배터리 셀의 리크 여부를 검사하기 위한 배터리 셀의 리크 검사 장치로서, 배터리 셀의 수용 공간을 사이에 두고 마주하게 배치되어 수용 공간에 대한 실링을 제공하는 상부 챔버 및 하부 챔버를 포함하며, 수용 공간을 외부의 제1 압력과 다른 제어된 압력으로 설정하기 위한 진공 챔버와, 배터리 셀의 수용 공간과 유체적으로 연결되어 수용 공간을 제1 압력 보다 낮은 제2 압력으로 설정하기 위한 진공 배관 밸브와, 제1 압력 하에서 배터리 셀의 진공 전 두께를 측정하고, 제2 압력 하에서 배터리 셀의 진공 후 두께를 측정하기 위한 두께 측정 센서를 포함한다.
본 발명에 의하면, 배터리 셀의 외장재의 손상을 정밀하면서도 용이하게 포착해낼 수 있는 배터리 셀의 리크 검사 장치 및 리크 검사 방법이 제공된다.

Description

배터리 셀의 리크 검사 장치 및 리크 검사 방법{Apparatus for leak detection of battery cell and method for leak detection of battery cell}
본 발명은 배터리 셀의 리크 검사 장치 및 리크 검사 방법에 관한 것이다.
통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 배터리 셀의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 배터리 셀들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 배터리 팩의 형태로 사용되기도 한다.
본 발명의 일 실시형태는 배터리 셀 외장재의 손상을 정밀하면서도 용이하게 포착해낼 수 있는 배터리 셀의 리크 검사 장치 및 리크 검사 방법을 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 셀의 리크 검사 장치는,
배터리 셀의 리크 여부를 검사하기 위한 배터리 셀의 리크 검사 장치로서,
배터리 셀의 수용 공간을 사이에 두고 마주하게 배치되어 상기 수용 공간에 대한 실링을 제공하는 상부 챔버 및 하부 챔버를 포함하며, 상기 수용 공간을 외부의 제1 압력과 다른 제어된 압력으로 설정하기 위한 진공 챔버;
상기 배터리 셀의 수용 공간과 유체적으로 연결되어 상기 수용 공간을 제1 압력 보다 낮은 제2 압력으로 설정하기 위한 진공 배관 밸브; 및
상기 제1 압력 하에서 배터리 셀의 진공 전 두께를 측정하고, 상기 제2 압력 하에서 상기 배터리 셀의 진공 후 두께를 측정하기 위한 두께 측정 센서;를 포함한다.
예를 들어, 상기 배터리 셀의 리크 검사 장치는, 상기 진공 전 두께와 진공 후 두께 사이의 두께 차이에 따라 배터리 셀의 리크 여부를 판단하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부는, 상기 진공 전 두께와 진공 후 두께를 대조하여 스웰링이 발생한 배터리 셀에 대해 리크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부는, 사전에 설정된 기준치와 상기 두께 차이를 대소 비교하고, 기준치를 초과하는 두께 차이가 측정된 배터리 셀에 대해 리크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀의 리크 검사 장치는,
상기 배터리 셀의 수용 공간 내로부터 내부 가스를 흡인하기 위한 TVOC 배관 밸브; 및
상기 내부 가스의 흡인 유로 상에 배치되어 흡인된 내부 가스로부터 총휘발성 유기화합물의 농도를 측정하기 위한 TVOC 센서를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀의 리크 검사 장치는,
상기 두께 측정 센서로부터 전송된 진공 전 두께와 진공 후 두께에 관한 정보 및 상기 TVOC 센서로부터 전송된 총휘발성 유기화합물의 농도에 관한 정보를 종합하여 배터리 셀의 리크 여부를 판단하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀의 리크 검사 장치는,
상기 배터리 셀의 수용 공간을 상기 제2 압력 보다 높은 제3 압력으로 설정하기 위한 파기 배관 밸브를 더 포함하고,
상기 TVOC 배관 밸브는 상기 제3 압력으로 설정된 수용 공간 내로부터 내부 가스를 강제 흡인하도록 제3 압력 보다 낮은 음압을 제공할 수 있다.
예를 들어, 상기 수용 공간은 다수로 마련되며,
상기 진공 배관 밸브, TVOC 배관 밸브 및 파기 배관 밸브는, 상기 상부 챔버 중, 다수의 수용 공간 사이의 위치에 형성되어 다수의 수용 공간과 유체적으로 연결되며 다수의 수용 공간에 대해 공유되는 압력을 설정해줄 수 있다.
예를 들어, 상기 두께 측정 센서는, 상기 상부 챔버 중, 상기 수용 공간과 마주하는 위치에 형성되어 수용 공간 내의 배터리 셀과 마주하게 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 두께 측정 센서는, 비접촉식 와전류 센서이며,
상기 상부 챔버에는 상기 두께 측정 센서를 둘러싸서 절연하기 위한 절연 블록이 조립되어 있을 수 있다.
예를 들어, 상기 두께 측정 센서는, 각각의 수용 공간에 대응하여 다수로 마련될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 압력은 대기압에 해당될 수 있다.
예를 들어, 상기 하부 챔버에는 다수의 수용 공간이 형성된 안착 지그가 조립될 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀의 리크 검사 장치는, 상기 안착 지그 단위로 검사를 진행할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 셀의 리크 검사 방법은,
상부 챔버 및 하부 챔버를 포함하는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내의 압력을 제어하기 위한 진공 배관 밸브를 포함하는 검사 장치를 이용한 배터리 셀의 리크 검사 방법으로서,
배터리 셀의 수용 공간을 사이에 두고 상부 챔버와 하부 챔버가 서로 마주하게 배치되는 검사 스테이지가 제공되도록 배터리 셀을 검사 위치로 투입하는 제품 투입 단계;
상기 하부 챔버를 향하여 상기 상부 챔버를 하강시켜서, 상기 수용 공간을 밀봉하기 위한 진공 챔버 밀봉 단계;
상기 배터리 셀의 수용 공간에 대해, 진공 챔버의 밀봉 전과 같은 제1 압력이 유지되도록 상기 진공 배관 밸브를 오프 상태로 유지하고, 상기 제1 압력 하에서 배터리 셀의 진공 전 두께를 측정하는 진공 전 두께 측정 단계;
상기 진공 배관 밸브를 온으로 전환하여 상기 배터리 셀의 수용 공간을 제1 압력 보다 낮은 제2 압력으로 설정하기 위한 진공 설정 단계; 및
상기 제2 압력 하에서 배터리 셀의 진공 후 두께를 측정하는 진공 후 두께 측정 단계를 포함한다.
예를 들어, 상기 배터리 셀의 리크 검사 방법은,
상기 진공 전 두께와 진공 후 두께 사이의 두께 차이에 따라 배터리 셀의 리크 여부를 판단하는 양품/불량품 판정 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 양품/불량품 판정 단계에서는, 상기 진공 전 두께와 진공 후 두께를 대조하여 스웰링이 발생한 배터리 셀에 대해 리크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀의 리크 검사 방법은,
상기 배터리 셀의 수용 공간과 유체적으로 연결되어 있는 파기 배관 밸브를 온으로 전환하여 상기 수용 공간을 제2 압력 보다 높은 제3 압력으로 설정하기 위한 진공 파기 단계; 및
상기 제3 압력으로 설정된 수용 공간 내로부터 내부 가스를 강제 흡인하고, 흡인된 내부 가스로부터 총휘발성 유기화합물의 농도를 측정하기 위한 TVOC 측정 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀의 리크 검사 방법은,
상기 진공 전 두께와 진공 후 두께 사이의 두께 차이 및 상기 총휘발성 유기화합물의 농도를 종합하여 배터리 셀의 리크 여부를 판단하는 양품/불량품 판정 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제품 투입 단계는,
둘 이상 다수의 배터리 셀의 수용 공간이 마련된 안착 지그를 상기 하부 챔버에 조립하는 단계; 및
다수의 배터리 셀을 수용한 하부 챔버를, 상부 챔버의 대기 위치로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀의 리크 검사 방법은,
검사 완료된 배터리 셀을 배출하기 위하여, 상기 하부 챔버로부터 멀어지는 방향으로 상기 상부 챔버를 상승시키는 진공 챔버 개방 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 서로 다른 압력 하에서 배터리 셀의 진공 전 두께와 진공 후 두께 사이의 두께 차이를 산출하고, 산출된 두께 차이에 근거하여 스웰링이 발생한 배터리 셀에 대해 리크가 발생된 불량품으로 판정함으로써, 배터리 셀 외장재의 손상 여부를 정밀하면서도 용이하게 포착해낼 수 있다.
도 1에는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 관한 배터리 셀의 리크 검사 장치의 개략적인 도면이 도시되어 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 배터리 셀의 리크 검사 장치를 개략적으로 도시한 도면으로, 도 1에 도시된 배터리 셀의 리크 검사 장치에서 배터리 셀을 검사 스테이지로 투입하기 위한 이송 동작을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 3은 도 1에 도시된 배터리 셀의 리크 검사 장치에서 배터리 셀을 검사 스테이지로 투입하기 위한 이송 동작을 설명하기 위한 도면으로, 도 2의 변형된 실시형태를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 4에는 본 발명의 리크 검사 장치가 검사 대상으로 하는 배터리 셀의 일 형태를 도시한 사시도가 도시되어 있다.
도 5에는 리크 검사 방법의 공정 흐름도가 도시되어 있다.
도 6 내지 도 8에는 리크 검사 방법에 적용되는 리크 검사 장치의 구동을 개략적으로 도시한 도면들로서, 도 7 및 도 8에는 도 6의 VII-VII 선을 따라 취한 리크 검사 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 9에는 도 6 내지 도 8에 도시된 리크 검사 장치의 각종 배관 밸브(VA,VT,R)들의 밸브 온(ON)/밸브 오프(OFF) 동작을 공정 단계별로 도시한 도면이 도시되어 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 관한 배터리 셀(B)의 리크 검사 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 관한 배터리 셀의 리크 검사 장치의 개략적인 도면이 도시되어 있다. 도 2에는 도 1에 도시된 배터리 셀의 리크 검사 장치를 개략적으로 도시한 도면으로, 도 1에 도시된 배터리 셀의 리크 검사 장치에서 배터리 셀을 검사 스테이지로 투입하기 위한 이송 동작을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 도 3은 도 1에 도시된 배터리 셀의 리크 검사 장치에서 배터리 셀을 검사 스테이지로 투입하기 위한 이송 동작을 설명하기 위한 도면으로, 도 2의 변형된 실시형태를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도면들을 함께 참조하면, 상기 배터리 셀(B)의 리크 검사 장치는, 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)을 사이에 두고 서로 마주하게 배치되는 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC)를 포함하는 진공 챔버(VC)와, 상기 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)을 외부의 제1 압력과는 다른 제어된 압력으로 설정하거나 또는 배터리 셀(B)의 수용 공간(G) 내로부터 내부 가스의 강제 흡인을 위해 온(ON)/오프(OFF) 동작될 수 있는 각종 배관 밸브(VA,VT,R)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 배터리 셀(B)의 리크 검사 장치는, 배터리 셀(B)의 진공 전 두께와 배터리 셀(B)의 진공 후 두께를 측정하기 위한 두께 측정 센서(TS)를 포함할 수 있으며, 배터리 셀(B)의 수용 공간(G) 내로부터 강제 흡인된 내부 가스로부터 총휘발성 유기화합물(TVOC)의 농도를 측정하기 위하여, 흡인 유로 상에 배치되어 있는 TVOC 센서(VTS)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 배터리 셀(B)의 리크 검사 장치는, 상기 진공 챔버(VC) 및 각종 배관 밸브(VA,VT,R)와, 두께 측정 센서(TS) 및 TVOC 센서(VTS)의 동작을 전반적으로 제어하고, 두께 측정 센서(TS) 및 TVOC 센서(VTS)의 측정 결과를 입수하여 측정 결과에 근거하여 배터리 셀(B)의 리크 여부를 판단하는 제어부(100)를 포함할 수 있다.
상기 진공 챔버(VC)는, 대기압에 해당되는 제1 압력 보다 상대적으로 낮은 제2 압력(진공 압력)을 유지하기 위한 실링을 제공할 수 있다. 본 발명의 리크 검사 장치에서는 제1 압력(ex. 대기압) 보다 낮은 제2 압력(진공 압력) 하에서 배터리 셀(B)의 스웰링을 포착함으로써 배터리 셀(B)의 리크 여부를 판단하며, 이를 위해 진공 압력이 유지될 수 있는 진공 챔버(VC) 내에서 배터리 셀(B)의 두께를 측정할 수 있다. 즉, 본 발명의 리크 검사 장치에서는, 제1 압력 하에서 진공 전 두께를 측정하고, 제2 압력 하에서 진공 후 두께를 측정하며, 진공 전 두께와 진공 후 두께 간의 두께 차이를 산출하고, 산출된 두께 차이에 근거하여 스웰링이 발생한 배터리 셀(B)에 대해 리크가 발생된 불량품으로 판정할 수 있다.
상기 진공 챔버(VC)가 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)에 대한 실링을 제공함으로써, 수용 공간(G)의 압력을 용이하게 제어할 수 있으며, 후술하는 바와 같이, 리크 검사의 각 단계에 따라, 제1 압력(ex. 대기압) 보다 낮은 진공의 설정과 진공의 파기가 용이하게 제어될 수 있다.
본 명세서를 통하여 제1 압력이란, 진공 챔버(VC)의 외부 압력인 대기압에 해당될 수 있으며, 상부 챔버(UC)와 하부 챔버(LC)가 서로 밀착되어 진공 챔버(VC)가 밀봉된 상태라도, 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)과 유체적으로 연결되어 있는 각종의 배관 밸브(VA,VT,R)가 동작하지 않는 상태에서, 상기 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)은 제1 압력으로 유지될 수 있다. 상기 제2 압력은, 상기 제1 압력 보다 낮은 진공 상태로서, 상부 챔버(UC)와 하부 챔버(LC)가 서로 밀착되어 진공 챔버(VC)가 밀봉된 상태에서, 상기 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)과 유체적으로 연결되어 있는 진공 배관 밸브(VA)가 온(ON) 으로 전환되어 상기 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)이 진공으로 설정된 상태의 압력에 해당될 수 있다.
상기 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC)는, 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)을 사이에 개재하고 서로에 대해 접근하거나 또는 서로로부터 이격되도록 구동될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 챔버(UC)는 하부 챔버(LC)를 향하여 하강하여, 하부 챔버(LC) 상에 소정의 압력으로 밀착되어 진공 챔버(VC)를 밀봉하고, 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)을 외부로부터 실링할 수 있다. 또한, 상기 상부 챔버(UC)는 하부 챔버(LC)로부터 멀어지도록 상승하여, 진공 챔버(VC)를 개방하고, 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)을 외부로 노출시킬 수 있다.
본 발명의 리크 검사 장치는, 검사 대상인 배터리 셀(B)이 일 방향(전후 방향)을 따라 연속적으로 공급되면서 검사 완료된 배터리 셀(B)은 배출되고 다음 배터리 셀(B)로 검사 대상을 이동시키는 연속적인 검사 방식에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC) 중에서 어느 하나는 검사 완료된 배터리 셀(B)로부터 다음 배터리 셀(B)로 검사 스테이지(IS)를 이동시키기 위하여, 일 방향(전후 방향)을 따라 구동될 수 있으며, 상기 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC) 중에서 나머지 다른 하나는 검사 스테이지(IS)에서 상기 어느 하나의 챔버를 대기하게 된다. 그리고, 검사 스테이지(IS)에서 서로 마주하게 배치된 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC)는 서로 마주하도록 접근하며 서로에 대해 밀착되어 수용 공간(G)을 실링하고(진공 챔버 VC의 밀봉), 이렇게 실링된 수용 공간(G)에서는 제어부(100)의 제어에 따라 압력이 용이하게 제어될 수 있으며, 제1 압력(ex. 대기압) 보다 낮은 진공의 제2 압력으로 설정되거나 또는 진공을 파기하여 제2 압력 보다 높은 제3 압력(ex. 대기압)으로 설정될 수 있다. 그리고 검사 완료된 배터리 셀(B)을 배출하고, 검사 스테이지(IS)를 다음 배터리 셀(B)로 이동시키기 위하여, 상기 상부 챔버(UC)와 하부 챔버(LC) 중 어느 하나는, 일 방향(전후 방향)을 따라 서로로부터 멀어지는 방향으로 구동될 수 있고, 이렇게 수용 공간(G)이 개방된 상태에서 검사 완료된 배터리 셀(B)은 배출될 수 있고, 상기 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC) 중에서 어느 하나는 다음 검사 대상인 배터리 셀(B)을 향하여 이동할 수 있다.
도 2에 도시된 실시형태에서, 상기 하부 챔버(LC)는, 일 방향(전후 방향)을 따라 구동되면서 검사 대상인 배터리 셀(B)을 공급하는 이송 수단으로 기능할 수 있으며, 둘 이상 다수의 배터리 셀(B)을 수용하고 상부 챔버(UC)가 대기하고 있는 검사 스테이지(IS)로 배터리 셀(B)을 공급할 수 있다.
도 3에 도시된 실시형태에서, 상기 상부 챔버(UC)는, 일 방향(전후 방향)을 따라 구동되면서, 검사 대상인 배터리 셀(B)이 안착된 하부 챔버(LC)가 대기하고 있는 검사 스테이지(IS)를 향하여 일 방향(전후 방향)을 따라 구동될 수 있으며, 검사 스테이지(IS)에서 하부 챔버(LC)와 함께 대기하고 있는 배터리 셀(B)에 대한 리크 검사를 수행할 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 하부 챔버(LC)에는, 다수의 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)이 마련된 안착 지그(ZG)가 조립될 수 있다. 상기 하부 챔버(LC)에는 안착 지그(ZG)가 조립되는 지그 홈이 형성될 수 있다. 상기 안착 지그(ZG)는, 검사 대상인 배터리 셀(B)의 형상 및 크기에 따라 적응적으로 제공될 수 있으며, 이를 위해, 상기 안착 지그(ZG)는, 다양한 형상과 크기의 수용 공간(G)을 갖도록 다양하게 준비될 수 있다. 그리고, 동일한 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC)를 이용하면서 하부 챔버(LC) 내의 안착 지그(ZG)를 교체하는 단순 작업을 통하여, 다양한 크기와 형상의 배터리 셀(B)에 대한 리크 검사를 수행할 수 있다. 본 발명에서는, 다양한 크기와 형상의 배터리 셀(B)에 대한 리크 검사를 수행하기 위하여, 다양한 형태의 리크 검사 장치를 개별적으로 마련할 필요가 없이, 하나의 리크 검사 장치를 이용하되, 다양한 크기와 형상에 따라 그에 정합되는 안착 지그(ZG)로 교체함으로써, 하나의 리크 검사 장치를 이용하여 다양한 크기와 형상의 배터리 셀(B)에 대해 리크 검사를 수행할 수 있다.
상기 안착 지그(ZG)와 하부 챔버(LC) 간의 조립에 대해, 상기 안착 지그(ZG) 및 하부 챔버(LC)에는 위치 정렬 수단이 마련될 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 챔버(LC)에는 위치 정렬 핀(A)이 형성될 수 있고, 상기 안착 지그(ZG)에는 위치 정렬 홈이 형성되어, 하부 챔버(LC)와 안착 지그(ZG) 간의 미스 얼라인을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 위치 정렬 핀(A)과 위치 정렬 홈은 하부 챔버(LC) 및 안착 지그(ZG)의 중심을 기준으로 좌우 측에 형성될 수 있다.
상기 안착 지그(ZG) 및 하부 챔버(LC)는 서로에 대해 위치 고정될 수 있으며, 예를 들어, 상기 안착 지그(ZG)에는 고정 수단(F)으로서의 볼트가 체결될 수 있으며, 상기 고정 수단(F)은 안착 지그(ZG)를 관통하여 하부 챔버(LC)에 체결됨으로써, 안착 지그(ZG)와 하부 챔버(LC)를 서로 위치 고정시킬 수 있다.
상기 안착 지그(ZG)는 배터리 셀(B)을 절연시키고, 배터리 셀(B)과 접촉되더라도 전기적인 쇼트가 발생되지 않도록 하며 배터리 셀(B)과의 전기적인 간섭을 차단하도록 절연 소재로 형성될 수 있다.
상기 안착 지그(ZG)에는 배터리 셀(B)을 수용할 수 있는 수용 공간(G)이 마련될 수 있다. 상기 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)은 배터리 셀(B)을 견고하게 위치 고정하면서도 배터리 셀(B)의 탈착시 배터리 셀(B)과의 물리적인 간섭에 의해 배터리 셀(B), 특히 배터리 셀(B)의 외장재(BP, 도 4 참조)가 손상되지 않도록 배터리 셀(B)의 외형 보다는 0.5mm ~ 1mm 정도의 유격이 확보될 수 있는 크기로 형성될 수 있다. 또한, 상기 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)은 배터리 셀(B)과의 물리적인 간섭이나 마찰에 의해 배터리 셀(B), 특히 배터리 셀(B)의 외장재(BP, 도 4 참조)에 대해 스크래치나 찍힘과 같은 불량을 야기하지 않도록 그 모서리 부분은 라운드 처리될 수 있다.
상기 안착 지그(ZG)에는 둘 이상 다수의 배터리 셀(B)을 각각 수용할 수 있는 다수의 수용 공간(G)이 마련될 수 있다. 본 발명의 리크 검사 장치는, 각각의 배터리 셀(B) 단위로 리크 검사를 수행하는 것이 아니라, 하나의 안착 지그(ZG) 단위로 리크 검사를 수행할 수 있으며, 다수의 배터리 셀(B)을 수용한 안착 지그(ZG) 단위로 리크 검사를 수행함으로써, 다수의 배터리 셀(B)에 대한 리크 검사를 동시에 수행할 수 있고, 이에 따라 다수의 배터리 셀(B)에 대해 리크 검사를 수행하기 위한 공정 시간을 감축할 수 있다. 예를 들어, 하나의 안착 지그(ZG)에는 둘 이상 다수, 예를 들어, 20개의 배터리 셀(B)이 함께 수용될 수 있다.
다수의 배터리 셀(B)을 수용한 하부 챔버(LC)가 상부 챔버(UC)와 마주하는 검사 스테이지(IS)로 이송되면, 대기 중이던 상부 챔버(UC)는 하부 챔버(LC)를 향하여 하강할 수 있다. 상기 상부 챔버(UC)는, 하부 챔버(LC, 보다 구체적으로, 하부 챔버 LC에 조립된 안착 지그 ZG) 내의 수용 공간(G)을 실링하도록 하부 챔버(LC) 상에 밀착될 수 있다(진공 챔버 VC의 밀봉). 상기 하부 챔버(LC)와 상부 챔버(UC) 사이에는 제1 실링 부재(S1)가 개재될 수 있으며, 하부 챔버(LC)와 상부 챔버(UC)가 제1 실링 부재(S1)를 개재하여 소정의 압력으로 접촉됨으로써 수용 공간(G)에 대한 압력 누설을 차단할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 실링 부재(S1)는 하부 챔버(LC)의 실링 홈 내부에 매립될 수 있으며, 하부 챔버(LC)의 실링 홈으로부터 소정의 높이로 돌출되어 상부 챔버(UC)에 대해 소정의 압력으로 밀착되어 상부 챔버(UC)와 하부 챔버(LC) 사이를 밀봉시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 실링 부재(S1)는 O-링으로 마련될 수 있다.
상기 상부 챔버(UC)에는, 수용 공간(G)의 압력을 제어하기 위한 다양한 종류의 배관 밸브(VA,VT,R)들이 장착될 수 있다. 상기 배관 밸브(VA,VT,R)들은 상부 챔버(UC)와 하부 챔버(LC)에 의해 밀폐된 수용 공간(G)과 유체적으로 연결되며, 제어부(100)의 통제 하에서 수용 공간(G)의 압력을 조절할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 배관 밸브(VA,VT,R)는, 진공 배관 밸브(VA), TVOC 배관 밸브(VT), 파기 배관 밸브(R)를 포함할 수 있다. 상기 배관 밸브(VA,VT,R)들은, 리크 검사의 각 단계가 반복됨에 따라 서로 다른 구동의 시기와 종기를 갖고 주기적으로 작동될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 진공 배관 밸브(VA)는, 진공을 설정하기 위해 작동될 수 있으며, 상부 챔버(UC)와 하부 챔버(LC)에 의해 밀폐된 수용 공간(G)에 대해 음압을 제공하여 수용 공간(G)의 압력을 제1 압력(ex. 대기압) 보다 낮은 진공의 제2 압력으로 설정할 수 있다.
상기 TVOC 배관 밸브(VT)는, TVOC 측정을 위해 상부 챔버(UC)와 하부 챔버(LC)에 의해 밀폐된 수용 공간(G) 내로부터 수용 공간(G)의 내부 가스를 흡인하도록 음압을 제공할 수 있다. 상기 TVOC 측정 단계에서는 수용 공간(G) 내부에 채워진 총휘발성 유기화합물(TVOC)을 포착하기 위하여, TVOC 배관 밸브(VT)를 구동하여 수용 공간(G)의 내부 가스를 흡인하며, 내부 가스의 흡인 유로 상에 배치된 TVOC 센서(VTS)를 이용하여 총휘발성 유기화합물(TVOC)을 포착해낼 수 있다.
상기 파기 배관 밸브(R)는, TVOC 측정 이전에 온(ON)으로 구동되며, TVOC 측정을 위한 내부 가스의 흡인이 가능하도록 진공 상태를 파기시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 파기 배관 밸브(R)는, 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)이 진공의 제2 압력으로 설정된 상태에서 온(ON)으로 전환되어, 상기 수용 공간(G)의 압력을 제2 압력 보다 높은 제3 압력으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 상기 파기 배관 밸브(R)는, 상부 챔버(UC)와 하부 챔버(LC)에 의해 밀폐된 수용 공간(G)의 진공이 해제되도록 수용 공간(G)의 내부와 외부를 서로 연결시킴으로써, 수용 공간(G) 내의 압력을 제3 압력(ex. 대기압)으로 설정하고, 진공 파기 이후의 TVOC 측정 단계에서 제3 압력(ex. 대기압) 보다 낮은 음압을 제공하도록 TVOC 배관 밸브(VT)를 온(ON)으로 전환함에 따라 수용 공간(G)의 내부 가스가 TVOC 센서(VTS)가 배치되어 있는 흡인 유로로 강제 유입될 수 있도록 할 수 있다. 만일 진공 파기가 선행되지 않으면, TVOC 측정 단계에서는 진공의 제2 압력 상태에서 수용 공간(G)의 내부 가스를 흡인하기 위해, 제2 압력 보다 상대적으로 더 낮은 음압이 제공될 필요가 있으며, 검사 장치의 구동 동력에 과도한 부담을 줄 수 있기 때문에, 진공 파기 이후에 TVOC 측정이 진행되는 것이 바람직하다.
상기 배관 밸브(VA,VT,R)들은, 상부 챔버(UC)에 장착될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 배관 밸브(VA,VT,R)들은, 서로 다른 수용 공간(G)에 대해 공통적으로 작용될 수 있으며, 서로 다른 수용 공간(G)에 대해 균형적인 압력을 제공할 수 있도록 서로 다른 수용 공간(G) 사이의 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 수용 공간(G)은, 상부 챔버(UC)와 하부 챔버(LC) 사이에 개재된 제1 실링 부재(S1)에 둘러싸여 외부로부터 실링되어 있는 한편으로, 서로 다른 수용 공간(G) 사이는 유체적으로 서로 연결될 수 있으며, 서로 다른 수용 공간(G) 사이에 설치된 배관 밸브(VA,VT,R)들에 의해 압력이 제어될 수 있다.
상기 상부 챔버(UC)에는, 배터리 셀(B)의 스웰링을 포착하기 위한 두께 측정 센서(TS)가 장착될 수 있다. 본 발명에서 두께 측정 센서(TS)에는 배터리 셀(B)의 외부 면에 대해 물리적으로 접촉하여 두께를 측정하는 접촉식 센서와, 배터리 셀(B)의 외부 면에 대해 물리적으로 접촉하지 않고 두께를 측정하는 비접촉식 센서가 모두 적용될 수 있다. 예를 들어, 접촉식 센서로서는 인디케이터(indicator)가 적용될 수 있으며, 비접촉식 센서로는 와전류 센서, 화이버 센서, 레이저 센서, 비젼 센서 등이 적용될 수 있다.
상기 두께 측정 센서(TS)는 상부 챔버(UC)에 조립될 수 있으며, 상부 챔버(UC)와 독립적으로 별도의 구동이 가능하도록 별도의 구동 수단(미도시)에 의해 배터리 셀(B)을 향하여 접근하거나 또는 배터리 셀(B)로부터 멀어지도록 승하강될 수 있다. 예를 들어, 상기 두께 측정 센서(TS)는, 배터리 셀(B)에 대해 직접 접촉되어 배터리 셀(B)의 두께를 측정할 수 있도록 승하강될 수 있으며, 또는 배터리 셀(B)에 대해 직접적으로 접촉하지는 않더라도 배터리 셀(B)의 두께 측정을 위해 충분한 측정 가능 거리를 유지할 수 있도록 승하강될 수 있다.
예를 들어, 상기 두께 측정 센서(TS)로는 비접촉식의 와전류 센서가 적용될 수 있으며, 상기 와전류 센서를 전기적으로 절연시키고, 전기적인 간섭에 따른 측정 오류를 피하기 위해, 상기 와전류 센서는 절연 블록(IB) 내에 배치될 수 있다. 즉, 상기 두께 측정 센서(TS)는 전기적인 절연을 위하여 절연 블록(IB) 내에 둘러싸인 상태로 절연 블록(IB)과 함께, 상부 챔버(UC) 내에 조립될 수 있다. 이때, 상기 절연 블록(IB)과 상부 챔버(UC) 간의 틈새를 통한 진공 누출을 차단하기 위해, 상기 절연 블록(IB)과 상부 챔버(UC)의 경계에는 제2 실링 부재(S2)가 배치될 수 있다.
상기 두께 측정 센서(TS)는, 각각의 서로 다른 수용 공간(G)에 대응되는 위치에서, 수용 공간(G)의 개수에 대응되도록 다수로 장착될 수 있다. 상기 두께 측정 센서(TS)는, 각각의 수용 공간(G)에 수납된 각각의 배터리 셀(B)에 대한 두께 측정을 담당할 수 있다. 상기 두께 측정 센서(TS)는, 진공을 전후로 하여 배터리 셀(B)의 두께를 측정하고 측정된 두께의 변화에 따라 스웰링 여부를 포착할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 두께 측정 센서(TS)는, 제어부(100)의 제어신호에 따라 구동될 수 있으며, 동일한 배터리 셀(B)에 대해 각각 2회의 두께 측정을 통하여 진공 전의 두께와 진공 후의 두께를 비교하고, 두께의 증가가 포착된 배터리 셀(B)에 대해 리크가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
도 4에는 본 발명의 리크 검사 장치가 검사 대상으로 하는 배터리 셀의 일 형태를 도시한 사시도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 발명의 리크 검사 장치는, 배터리 셀(B)을 검사 대상으로 할 수 있다. 상기 배터리 셀(B)은, 전극 조립체(BC)와 상기 전극 조립체(BC)가 수용된 외장재(BP)를 포함할 수 있다. 상기 외장재(BP)는 파우치와 같은 유연성 외장재(BP)로 마련될 수 있으며, 금속 박판(미도시)의 양면에 형성된 절연층(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 외장재(BP)는 1mm 스케일의 얇은 두께로 형성될 수 있으며, 드로잉과 같은 외장재(BP)의 형성이나 외장재(BP)를 이용한 전극 조립체(BC)의 포장에서 외장재(BP)의 스크래치나 외장재(BP)의 찢김과 같은 손상이 발생될 수 있다. 외장재(BP)의 손상이 발생되면, 배터리 셀(B)의 내외부 간의 압력 차이에 따라 손상된 외장재(BP)를 통하여 배터리 셀(B) 내부로 외부의 불순가스가 유입되는 리크 현상이 야기될 수 있다. 상기 외장재(BP) 내부, 그러니까, 배터리 셀(B)의 내부 압력은, 대기압 보다 낮은 진공 압력으로 설정되어 있기 때문에, 리크 발생시 배터리 셀(B) 내부로 외부의 불순가스가 침투하며, 리크 발생과 동시에, 배터리 셀(B)의 내부 압력은 외부 불순가스의 침투에 따라 대기압 보다 낮은 진공 압력으로부터 대기압 수준의 압력으로 상승하게 된다.
본 발명의 리크 검사 장치에서는, 진공을 설정하기 이전, 그러니까, 제1 압력(ex. 대기압) 하에서 배터리 셀(B)의 두께(T, 진공 전 두께)를 측정하고, 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC)에 의해 밀봉된 배터리 셀(B)의 수용 공간(G) 내에서 제1 압력(ex. 대기압) 보다 낮은 진공의 제2 압력 하에서 배터리 셀(B)의 두께(T, 진공 후 두께)를 측정한다. 리크가 발생되지 않은 양품의 배터리 셀(B)에서는 진공 전 두께와 진공 후 두께 간의 차이가 발생되지 않는다. 양품의 배터리 셀(B)에서는 진공 전의 제1 압력(ex. 대기압)이든, 진공 후 진공의 제2 압력이라고 하더라도, 여전히 배터리 셀(B)의 내부 압력 보다는 높기 때문에, 배터리 셀(B)은 외부로부터 배터리 셀(B)을 수축시키려는 경향의 압축 압력을 받게 되고, 그 결과 스웰링이 발생되지 않으며, 진공 전과 진공 후에서 두께의 변화가 없다. 그러나, 리크가 발생된 불량품의 배터리 셀(B)에서는 진공 전과 진공 후의 압력 변화에 따라 스웰링이 야기되며, 그 결과 진공 전 두께와 진공 후 두께 간에 차이가 발생된다. 즉, 불량품의 배터리 셀(B)에서는 외장재(BP)의 스크래치 또는 찢김과 같은 손상에 따라 배터리 셀(B)의 내부로 외부 불순가스가 침투하여 배터리 셀(B)의 내부 압력이 당초 설정된 내부 압력 보다 높은 대기압이나 대기압에 근접하는 수준으로 상승하게 된다. 이때, 불량품의 배터리 셀(B)에서는 진공 전의 제1 압력(ex. 대기압)에서는 특별한 이상 징후가 포착되지 않을 수 있으나, 제1 압력(ex. 대기압) 보다 낮은 진공의 제2 압력 하에서, 상기 배터리 셀(B)은 내부 압력(ex. 외장재 BP의 손상에 따라 대기압)이 외부 압력(제2 압력, 진공 압력) 보다 높은 상태에 놓이게 되고, 이러한 배터리 셀(B)의 내외부 간의 압력 차이에 따라 배터리 셀(B)이 팽창하는 스웰링이 발생된다. 이 때문에, 불량품의 배터리 셀(B)에서는 진공 전의 두께 보다 진공 후의 두께가 증가하게 되며, 진공 전후로 한 두께 변화에 따라 배터리 셀(B)의 양품/불량품의 판정이 가능할 수 있다.
진공 전의 두께란, 진공이 설정되기 이전의 상대적으로 높은 제1 압력(ex. 대기압) 하에서 측정되는 배터리 셀(B)의 두께(T)를 의미할 수 있으며, 배터리 셀(B)의 주된 면, 그러니까, 배터리 셀(B)의 가장 넓은 면적을 차지하는 주된 면과 수직한 방향을 두께 방향으로 하여, 배터리 셀(B)의 두께(T)를 측정할 수 있다. 이때, 상기 진공 전의 두께는, 진공이 설정되기 이전의 상대적으로 높은 제1 압력(ex. 대기압) 하에서 측정될 수 있고, 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC)가 서로 밀착되어 진공 챔버(VC)가 밀봉된 상태라도, 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)과 유체적으로 연결되어 있는 각종의 배관 밸브(VA,VT,R)들이 동작하지 않는 상태에서, 상기 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)은 진공 챔버(VC)의 외부와 동등한 제1 압력(ex. 대기압)으로 유지될 수 있다. 상부 챔버(UC)와 하부 챔버(LC)가 밀봉된 직후라도 각종의 배관 밸브(VA,VT,R)들이 동작하지 않은 한은, 상부 챔버(UC)와 하부 챔버(LC) 사이의 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)은 여전히 진공 챔버(VC) 외부의 제1 압력(ex. 대기압)과 같은 압력을 유지할 수 있다.
상기 배터리 셀(B)의 진공 전 두께는, 수용 공간(G)에 대한 실링을 제공하는 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC)가 서로 마주하게 밀착되어 진공 챔버(VC)가 밀봉된 상태에서 진공 배관 밸브(VA)에 의해 수용 공간(G)에 대한 진공이 설정되지 않은 상태에서 측정될 수 있다. 상기 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC)는, 진공 전후의 두께 측정을 위하여 서로 마주하게 밀착될 수 있고, 상부 챔버(UC)에 장착되어 있는 두께 측정 센서(TS)는 제어부(100)의 제어신호에 따라 하부 챔버(LC) 내에서 마주하게 배치되어 있는 배터리 셀(B)에 대한 두께 측정을 진행할 수 있다. 즉, 상기 두께 측정 센서(TS)와 배터리 셀(B)은, 상부 챔버(UC)과 하부 챔버(LC)의 서로 대응되는 정 위치에서 마주하게 배치된 상태로 진공 전 두께 측정이 수행될 수 있다.
상기 진공 후의 두께란, 진공이 설정된 후의 상대적으로 낮은 제2 압력 하에서 측정되는 배터리 셀(B)의 두께(T)를 의미할 수 있으며, 배터리 셀(B)의 주된 면과 수직한 방향을 두께 방향으로 하여, 배터리 셀(B)의 두께(T)를 측정할 수 있다. 이때, 상기 진공 후의 두께는, 진공이 설정된 후의 상대적으로 낮은 제2 압력, 예를 들어, 제1 압력(ex. 대기압) 보다 낮은 진공 압력 하에서 측정될 수 있고, 수용 공간(G)에 대한 실링을 제공하는 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC)가 서로 마주하게 밀착된 상태에서 진공 배관 밸브(VA)에 의해 수용 공간(G)에 대한 진공이 설정 및 유지되고 있는 상태에서 측정될 수 있다. 상기 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC)는, 진공 전후의 두께 측정을 위하여 서로 마주하게 밀착될 수 있고, 상부 챔버(UC)에 장착되어 있는 두께 측정 센서(TS)는 제어부(100)의 제어신호에 따라 하부 챔버(LC) 내에서 두께 측정 센서(TS)와 마주하게 배치되어 있는 배터리 셀(B)에 대한 두께 측정을 진행할 수 있다. 즉, 상기 진공 후 두께는, 두께 측정 센서(TS)와 배터리 셀(B)이, 상부 챔버(UC)과 하부 챔버(LC)에서 서로 마주하게 배치되는 정 위치에서 측정될 수 있다.
본 발명의 리크 검사 장치는, 배터리 셀(B)의 스웰링을 포착하여, 배터리 셀(B)의 리크 여부를 판단할 수 있고, 이와 병행적으로, 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)으로부터 강제 흡입된 가스 중 총휘발성 유기화합물(TVOC)의 농도를 측정(이후, TVOC 측정)함으로써, 배터리 셀(B)의 리크 여부를 보다 정밀하게 판단해낼 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 리크 검사 장치는, 배터리 셀(B)의 스웰링 측정을 위한 구성과, TVOC 측정을 위한 구성을 모두 포함할 수 있으며, 본 발명의 장치를 이용한 리크 검사에서는 배터리 셀(B)의 스웰링 측정을 메인으로 하되, 총휘발성 유기화합물(TVOC)의 농도 측정을 부수적으로 진행하여, 배터리 셀(B)의 스웰링 측정에 부수적으로 총휘발성 유기화합물(TVOC)의 농도를 측정하고, 이들의 측정 결과에 따라 종합적으로 배터리 셀(B)의 리크 여부를 정밀하게 판단해낼 수 있다.
상기 TVOC 측정은, 배터리 셀(B)의 스웰링 측정 이후에 이루어질 수 있으며, 보다 구체적으로, 배터리 셀(B)의 스웰링 측정을 위한 진공 분위기를 파기한 이후에, 이루어질 수 있다. 상기 TVOC 측정에서는 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)에 대해 상대적으로 낮은 압력으로 제공되는 흡입 압력을 제공함으로써, 수용 공간(G)의 내부 가스를 흡입하고 내부 가스의 흡입 경로 상에 배치되어 있는 TVOC 센서(VTS)를 가동함으로써, 흡입된 내부 가스로부터 TVOC 농도를 측정할 수 있다. 이를 위해, 상기 TVOC 측정 단계에서는 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)에 연결되어 있는 TVOC 배관 밸브(VT)를 온(ON)으로 전환하고 TVOC 배관 밸브(VT)와 유체적으로 연결되어 있는 유체 펌프(미도시)를 통하여 수용 공간(G)의 내부 가스가 TVOC 배관 밸브(VT)를 통하여 TVOC 센서(VTS)로 유입되도록 할 수 있다. 상기 TVOC 센서(VTS)는 수용 공간(G) 내부로부터 흡입되는 내부 가스의 흐름 경로 상에 배치되어 흡입된 내부 가스로부터 TVOC의 농도를 측정할 수 있다.
상기 배터리 셀(B)의 내부에는 전극 조립체(BC, 도 4 참조)와 함께 전해질(미도시)이 수용될 수 있고, 상기 전해질(미도시)은 휘발성의 유기화합물을 포함할 수 있다. 이때, 외장재(BP, 도 4 참조)가 손상된 불량품의 배터리 셀(B) 또는 불량품의 배터리 셀(B)이 수용된 수용 공간(G)에서 흡입된 내부 가스로부터는 전해질의 유기화합물 성분이 추출될 수 있고, 외장재(BP, 도 4 참조)가 양호한 양품의 배터리 셀(B) 또는 양품의 배터리 셀(B)이 수용된 수용 공간(G)에서 흡입된 내부 가스로부터는 전해질의 유기화합물 성분이 추출되지 않는다. 이에 따라, TVOC 단계에서 측정된 TVOC 농도는 배터리 셀(B)의 리크 여부를 판단하는 기준을 제공할 수 있다.
앞서 설명된 배터리 셀(B)의 진공 전 두께 측정과 진공 후 두께 측정, 그러니까, 배터리 셀(B)의 스웰링 측정은, 각각의 배터리 셀(B)에 대해 개별적으로 수행될 수 있고, 상기 TVOC 측정은 안착 지그(ZG) 단위로 수행될 수 있다. 예를 들어, TVOC 측정 결과에 근거하여 불량품으로 판단하더라도 안착 지그(ZG) 단위를 구성하는 다수의 배터리 셀(B) 중에서 어떤 배터리 셀(B)이 불량품인지의 여부는, 각각의 배터리 셀(B)의 스웰링 여부에 근거하여 판단될 수 있다. 본 발명의 장치가 적용된 배터리 셀(B)의 리크 검사에서는, 배터리 셀(B)의 스웰링 측정을 메인으로 하고, 이에 부수적으로 TVOC 측정이 병행될 수 있으며, 스웰링의 포착 여부에 따라 각각의 개별적인 배터리 셀(B)에 대한 리크 여부를 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 TVOC 측정에서는, 동일한 안착 지그(ZG)에 수용된 다수의 배터리 셀(B)로부터 흡입된 내부 가스에 대해 TVOC 농도를 측정하며, TVOC 배관 밸브(VT)를 통하여 강제 흡입되는 내부 가스는, 서로 다른 수용 공간(G)으로부터 흡입된 내부 가스의 총합에 해당된다. 예를 들어, 서로 다른 수용 공간(G)은, 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC) 사이를 실링하는 제1 실링 부재(S1) 내에서 서로 유체적으로 연결될 수 있으며, 이들 수용 공간(G) 사이에 배치된 TVOC 배관 밸브(VT)를 통하여 서로 다른 수용 공간(G)에 대한 흡입이 이루어질 수 있기 때문이다.
상기 TVOC 측정은, 배터리 셀(B)이 수용된 수용 공간(G)의 압력을 진공인 제2 압력으로 설정하는 진공 설정 및 진공 파기 이후에 수행된다. 이에 따라, 상기 TVOC 측정은, 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)으로부터 외부의 불순가스가 제거된 상태에서 진행될 수 있으며, 진공 파기 단계에서 파기 배관 밸브(R)를 온(ON)으로 전환하고 진공 챔버(VC)의 내외부를 서로 연결하여 상대적으로 높은 제3 압력(ex. 대기압)으로 설정한다고 하더라도, 진공 챔버(VC)의 내부로 외부 불순가스가 유입되지 않도록 파기 배관 밸브(R)의 필터링을 통하여 외부 공기가 유입될 수 있으므로, TVOC 측정에서는 외부 불순가스, 특히 외부로부터 유입되는 휘발성 유기화합물의 영향을 최소화한 상태에서 배터리 셀(B)의 손상에 기인한 휘발성 유기화합물만을 포착해낼 수 있다.
배터리 셀(B)의 스웰링 여부를 판단하기 위한 진공 후 두께의 측정에서, 배터리 셀(B)이 수용되는 수용 공간(G)의 압력은 제1 압력(ex. 대기압) 보다 낮은 진공의 제2 압력으로 설정된다. 이때, 상기 제2 압력은, 제1 압력에 해당되는 대기압 보다는 낮되, 리크가 발생되지 않은 양품의 배터리 셀(B)의 내부 압력 보다는 높게 설정될 수 있다. 만일 진공 후 두께 측정에서 설정되는 제2 압력이 외장재(BP)가 손상되지 않은 양품의 배터리 셀(B)의 내부 압력 보다 낮게 설정되면, 양품과 불량품의 구분 없이, 모든 배터리 셀(B)에서 스웰링이 발생되어, 스웰링 여부에 따라 양품/불량품으로 판정할 수 없기 때문이다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 압력은, 제1 압력인 대기압 보다는 낮게, 그리고, 리크가 발생되지 않은 양품의 배터리 셀(B)의 내부 압력 보다는 높게 설정될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제2 압력은, 대기압인 760 torr 보다는 낮고, 양품의 배터리 셀(B)의 내부 압력인 10 torr 보다는 높은 범위, 10 torr ~ 760 torr 범위 내에서 설정될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 리크 검사 방법에 대해, 각 공정 단계별로 설명하기로 한다.
도 5에는 리크 검사 방법의 공정 흐름도가 도시되어 있다. 도 6 내지 도 8에는 리크 검사 방법에 적용되는 리크 검사 장치의 구동을 개략적으로 도시한 도면들로서, 도 7 및 도 8에는 도 6의 VII-VII 선을 따라 취한 리크 검사 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 9에는 도 6 내지 도 8에 도시된 리크 검사 장치의 각종 배관 밸브(VA,VT,R)들의 밸브 온(ON)/밸브 오프(OFF) 동작을 공정 단계별로 도시한 도면이 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 장치가 적용된 리크 검사는, 제품 투입 단계(S10), 진공 챔버 밀봉 단계(S20), 진공 전 두께 측정 단계(S30), 진공 설정 단계(S40), 진공 후 두께 측정 단계(S50), 진공 파기 단계(S60), TVOC 측정 단계(S70), 양품/불량품 판정 단계(S80), 그리고 진공 챔버 개방 단계(S90)와 제품 배출 단계(S100)를 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 제품 투입 단계(S10)에서는, 검사 스테이지(IS)를 향하여 배터리 셀(B)을 공급하고, 검사 완료된 배터리 셀(B)을 배출하도록 하부 챔버(LC)가 일 방향(전후 방향)을 따라 구동될 수 있으며, 둘 이상 다수의 배터리 셀(B)을 수용한 하부 챔버(LC)는, 상부 챔버(UC)가 대기하고 있는 검사 스테이지(IS)를 향하여 접근하며 배터리 셀(B)을 공급하고, 검사 완료 후 검사 스테이지(IS)로부터 멀어지도록 일 방향(전후 방향)을 따라 구동되어 검사 완료된 배터리 셀(B)을 배출하는 이송 수단으로 기능할 수 있다.
예를 들어, 상기 제품 투입 단계(S10)는, 둘 이상 다수의 배터리 셀(B)의 수용 공간(G)이 마련된 안착 지그(ZG)를 하부 챔버(LC)에 조립하는 단계와, 다수의 배터리 셀(B)을 수용한 하부 챔버(LC)를, 상부 챔버(UL)의 대기 위치로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 상부 챔버(UC)는 일 방향(전후 방향)을 따라 설정된 위치의 검사 스테이지(IS)에서 하부 챔버(LC)를 대기할 수 있으며, 상부 챔버(UC)와 마주하는 검사 스테이지(IS)까지 접근한 하부 챔버(LC)에 대해, 하부 챔버(LC)와 마주하는 방향으로 하강하여 하부 챔버(LC) 상에 밀착될 수 있다.
상기 하부 챔버(LC) 내에서 다수의 배터리 셀(B)을 수용한 안착 지그(ZG)는, 하부 챔버(LC)와 함께 이송될 수 있으며, 본 발명의 장치는 각각의 배터리 셀(B) 단위로 리크 검사를 수행하지 않고, 둘 이상 다수의 배터리 셀(B)이 안착되어 있는 안착 지그(ZG) 단위로 리크 검사를 수행할 수 있다. 즉, 검사 스테이지(IS)에서 서로 마주하게 밀착된 상부 챔버(UC)와 하부 챔버(LC)는, 그 사이의 제1 실링 부재(S1) 내에서 다수의 수용 공간(G)을 함께 밀봉할 수 있으며, 다수의 수용 공간(G)은 실질적으로 서로에 대해 유체적으로 연결되어, 배관 밸브의 온(ON)/오프(OFF)에 따른 압력 조절에 따라 설정된 압력을 공유할 수 있고, 설정된 압력으로 제어될 수 있다. 이에 따라, 후술하는 각각의 검사 단계는, 다수의 수용 공간(G)에 대해, 동시에 수행될 수 있다.
도 7 및 도 8을 함께 참조하면, 상기 제품 투입 단계(S10) 이후에는 진공 챔버 밀봉 단계(S20)가 진행된다. 즉, 상기 하부 챔버(LC)가 검사 위치(검사 스테이지(IS))에 도달하면, 상부 챔버(UC)는 하부 챔버(LC)를 향하여 하강하고, 하부 챔버(LC) 상에 밀착될 수 있다. 여기서, 상부 챔버(UC)는 제1 실링 부재(S1)를 개재하여 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC) 사이가 충분히 밀봉되도록, 하부 챔버(LC)에 대해 일정한 압력으로 밀착될 수 있다. 상부 챔버(UC)와 하부 챔버(LC)가 서로 마주하도록 밀착되어 진공 챔버(VC)가 밀봉되고, 이후 배터리 셀(B)이 수용된 수용 공간(G)의 압력은, 제어부(100)의 제어신호에 따라 구동되는 각종의 배관 밸브들에 온(ON)/오프(OFF)에 의해 제어될 수 있고, 제어된 압력 하에서 후술하는 검사 단계들이 수행될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 진공 챔버 밀봉 단계(S20) 이후에는 진공 전 두께 측정 단계(S30)가 진행된다. 즉, 상부 챔버(UC)와 하부 챔버(LC)가 서로에 대해 밀착되어 진공 챔버(VC)가 밀봉된 상태에서, 상부 챔버(UC)의 두께 측정 센서(TS)와 하부 챔버(LC)의 배터리 셀(B)은 서로 마주하는 정 위치에 배치되며, 이 상태에서 두께 측정 센서(TS)는 제어부(100)의 제어 신호에 따라 배터리 셀(B)의 진공 전 두께를 측정한다. 상기 진공 전 두께 측정은, 상대적으로 높은 제1 압력(ex. 대기압) 하에서 수행될 수 있으며, 예를 들어, 제1 압력(ex. 대기압) 하에서 배터리 셀(B)의 두께를 측정할 수 있다. 예를 들어, 진공 전 두께의 측정은, 상부 챔버(UC)와 하부 챔버(LC)가 서로에 대해 밀착되어 진공 챔버(VC)가 밀봉된 상태에서 진행되나, 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC)에 의해 실링된 수용 공간(G)과 유체적으로 연결되어 있는 각종의 배관 밸브들은 오프(OFF) 상태로 유지되며, 이에 따라, 상기 수용 공간(G)은 진공 챔버(VC)의 외부와 같은 제1 압력(ex. 대기압) 상태로 설정될 수 있다.
상기 두께 측정 센서(TS)는 각각의 수용 공간(G)에 수용된 배터리 셀(B)의 상방 위치에서 각각의 배터리 셀(B)에 대해 개별적으로 두께 측정을 수행할 수 있으며, 각각 서로 다른 위치의 두께 측정 센서(TS)로부터 측정된 배터리 셀(B)의 두께는, 해당 배터리 셀(B)의 식별 정보와 함께, 제어부(100)로 전송될 수 있다.
상기 진공 전 두께 측정 단계(S30) 이후에는 진공 설정 단계(S40)가 진행된다. 즉, 진공 전 두께 측정 이후에는, 다른 배관 밸브는 오프(OFF) 시킨 상태에서 진공 배관 밸브(VA)를 온(ON)으로 전환하고, 진공 배관 밸브(VA)와 유체적으로 연결되어 있는 진공 유체 펌프(VAP)를 구동하여 수용 공간(G)의 압력을, 상대적으로 낮은 제2 압력으로 설정하는 진공 설정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 진공 설정에서는, 수용 공간(G)의 압력이 제1 압력(ex. 대기압) 보다 낮은 진공 압력으로 설정될 수 있다. 이때, 상기 진공 배관 밸브(VA)는, 상부 챔버(UC)에 연결될 수 있고, 상부 챔버(UC) 중에서 서로 다른 수용 공간(G) 사이의 위치에 연결되어 다수의 수용 공간(G)에 대해 동시에 음압을 제공할 수 있고, 다수의 수용 공간(G)은 상부 챔버(UC) 및 하부 챔버(LC) 사이의 제1 실링 부재(S1) 내에 밀봉되어 상기 진공 배관 밸브(VA)가 온(ON)으로 전환됨에 따라, 제2 압력의 낮은 압력으로 설정되고 유지될 수 있다.
상기 진공 설정 단계(S40) 이후에는, 진공 후 두께 측정 단계(S50)가 진행될 수 있다. 상기 진공 후 두께 측정에서는 진공 전 두께 측정과 유사하게, 각 배터리 셀(B)의 상방 위치에 배치된 각각의 두께 측정 센서(TS)가, 상대적으로 낮은 제2 압력이 유지되는 진공 하에서 해당 배터리 셀(B)의 두께를 측정하며, 측정된 두께 정보는, 해당 배터리 셀(B)의 식별 정보와 함께 제어부(100)로 전송될 수 있다. 상기 제어부(100)는, 진공 전 두께와 진공 후 두께에 관한 정보를 대조 비교하여, 스웰링 여부를 판단할 수 있고, 측정된 결과를 작업자에게 전달하여 작업자로 하여금 스웰링 여부를 판단하도록 할 수도 있다.
상기 진공 후 두께 측정 단계(S50) 이후에는, 진공 파기 단계(S60)가 진행된다. 상기 진공 파기에서는, 다른 배관 밸브는 오프(OFF) 시킨 상태에서 파기 배관 밸브(R)를 온(ON)으로 전환하여 수용 공간(G)의 진공 상태를 해제하고, 수용 공간(G)의 내부를 제2 압력(진공 압력) 보다 상대적으로 높은 제3 압력(ex. 대기압)으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 상기 수용 공간(G)의 압력은, 대기압 또는 대기압에 근접한 상대적으로 높은 제3 압력으로 설정될 수 있다. 상기 파기 배관 밸브(R)는 진공 챔버(VC)의 내부와 외부를 선택적으로 연결하도록 온(ON)/오프(OFF) 구동될 수 있고, 파기 배관 밸브(R)가 온(ON)으로 전환됨에 따라 진공 챔버(VC) 내부의 압력은 외부와 같은 제3 압력(ex. 대기압)으로 설정될 수 있다. 상기 파기 배관 밸브(R)는, 상부 챔버(UC) 중에서 다수의 수용 공간(G) 사이의 위치에 장착되어 다수의 수용 공간(G)과 유체적으로 연결되며, 다수의 수용 공간(G)을 동시에 제3 압력(ex. 대기압)으로 설정해줄 수 있다.
상기 진공 파기 단계(S60) 이후에는, TVOC 측정 단계(S70)가 진행될 수 있다. 상기 TVOC 측정에서는 다른 배관 밸브는 오프(OFF) 시킨 상태에서 TVOC 배관 밸브(VT)를 온(ON)으로 전환하고, 수용 공간(G)의 내부 가스를 흡입하며, 흡입된 내부 가스로부터 TVOC의 농도를 측정할 수 있다. TVOC 배관 밸브(VT)가 온(ON)으로 전환됨에 따라, TVOC 배관 밸브(VT)와 유체적으로 연결되어 있는 유체 펌프(미도시)에 의해 수용 공간(G)의 내부 가스는 TVOC 배관 밸브(VT)를 통하여 흡인 유로로 강제 유입된다. 그리고, 흡인 유로 상에 배치되어 있는 TVOC 센서(VTS)는 수용 공간(G)으로부터 강제 유입된 내부 가스로부터 TVOC 농도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(100)로 전송해줄 수 있다.
상기 TVOC 측정 단계에서는, 진공 전 두께 측정이나 진공 후 두께 측정과는 다르게, 각각의 배터리 셀(B)에 대해 개별적인 측정이 이루어지지 않고, 안착 지그(ZG) 단위로 다수의 배터리 셀(B)에 대한 일괄적인 측정으로 진행될 수 있다. 즉, 상기 TVOC 센서(VTS)로부터의 측정 결과에 근거하여, 각각의 배터리 셀(B)에 대한 리크 여부를 결정하기 보다는, TVOC 측정에 앞서 진공 전 두께 및 진공 후 두께를 측정하여 얻어진 스웰링 측정에 부수적으로 TVOC 측정 결과를 참조하여 리크 여부를 재차 확인하며 리크 여부를 최종적으로 판단할 수 있다. 상기 TVOC 배관 밸브(VT)는, 상부 챔버(UC)에 장착되며, 상부 챔버(UC) 중에서 다수의 수용 공간(G) 사이의 위치에서 다수의 수용 공간(G)과 유체적으로 연결되며, 상기 TVOC 센서(VTS)는 다수의 수용 공간(G)으로부터 강제 유입되는 전체 가스에 대한 TVOC 농도를 측정할 수 있다.
상기 TVOC 센서(VTS)는, 측정 결과를 제어부(100)로 전송할 수 있으며, 제어부(100)는 TVOC 농도에 관한 정보에 근거하여 기준치 보다 높은 농도가 측정되는지 여부에 따라 리크 여부를 판단할 수 있으며, 측정 결과를 작업자에게 전송하여, 작업자로 하여금 리크 여부를 판단하도록 할 수 있다. 예를 들어, TVOC 농도가 기준치 보다 높다는 것은, 불량품의 배터리로부터 누출된 전해질의 휘발성 성분에 기인한 것으로 판단할 수 있다.
상기 TVOC 측정 단계(S70) 이후에는 배터리 셀의 양품/불량품 판정 단계(S80)가 진행될 수 있다. 상기 배터리 셀(B)의 양품/불량품 판정은, 앞서 진공 전 두께 측정 단계와 진공 후 두께 측정 단계에서 측정된 두께의 변화에 관한 정보를 입수한 제어부(100)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 상기 제어부(100)는, 두께 측정 센서(TS)로부터 입수된 각각의 배터리 셀(B)에 대한 진공 전 두께와 진공 후 두께를 대조 비교하고, 해당 배터리 셀(B)의 스웰링 여부를 판단할 수 있고, 진공 전 두께에 비해, 진공 후 두께가 기준치 이상으로 증가한 배터리 셀(B), 즉, 스웰링이 발생한 배터리 셀(B)에 대해 불량품으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부(100)는, TVOC 측정 단계에서 검출된 TVOC 농도가 기준치 보다 높은 수치인지 여부에 따라 해당 배터리 셀(B)을 불량품으로 판단할 수 있다. 이때, TVOC 측정은, 안착 지그(ZG) 단위로 다수의 배터리 셀(B)에 대해 진행되므로, 각 배터리의 스웰링 여부에 근거하여 배터리 단위로 양품/불량품 여부를 판단할 수 있으며, TVOC 측정 결과는 불량품 배터리의 존재를 확인하기 위한 부가적인 정보로 활용될 수 있다.
양품/불량품의 판단은, 각각의 센서, 즉, 두께 측정 센서(TS) 및 TVOC 센서(VTS)로부터 측정 결과를 입수한 제어부(100)에 의해 이루어질 수 있고, 또는 제어부(100)를 통하여 측정 결과를 전달받은 작업자에 의해 이루어질 수도 있다. 제어부(100)에 의해 양품/불량품의 판단이 이루어지기 위해서는 명확한 판단 기준이 설정될 필요가 있고, 예를 들어, 진공 전 두께와 진공 후 두께 사이의 두께 차이에 대해 기준치를 마련하고, 기준치를 넘는 두께 변화에 대해 스웰링(또는 리크)으로 판단할 수 있으며, TVOC 측정 결과에 대해서도 TVOC 농도에 대한 기준치를 마련하고, 기준치를 넘는 TVOC 농도에 대해 리크로 판단할 수 있다.
상기 배터리 셀의 양품/불량품 판정 단계(S80) 이후에는 진공 챔버 개방 단계(S90) 및 배터리 셀의 배출 단계(S100)가 진행될 수 있다. 즉, 앞서 설명된 바와 같이, 리크 검사가 완료된 후, 상기 상부 챔버(UC)는, 검사가 완료된 배터리를 검사 스테이지(IS)로부터 배출하기 위해 하부 챔버(LC)로부터 멀어지는 방향으로 상승하도록 구동되어 진공 챔버(VC)를 개방한다. 그리고, 상부 챔버(UC)로부터 해방된 하부 챔버(LC)는 상부 챔버(UC)로부터 멀어지도록 일 방향(전후 방향)을 따라 구동되며, 검사 완료된 배터리는 하부 챔버(LC)와 함께 검사 스테이지(IS)로부터 배출된다. 검사 스테이지(IS)에서 벗어난 하부 챔버(LC)는, 새로운 배터리가 안착된 안착 지그(ZG)로 교체된 후, 새로운 배터리의 리크 검사를 위해 제품 투입 단계로부터 진행되는 일련의 검사 단계들에 재차 투입될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
VC: 진공 챔버 UC: 상부 챔버
LC: 하부 챔버 VA: 진공 배관 밸브
VT: VTOC 배관 밸브 R: 파기 배관 밸브
VTS: VTOC 센서 VAP: 진공 유체 펌프
TS: 두께 측정 센서 IB: 절연 블록
S1: 제1 실링 부재 S2: 제2 실링 부재
ZG: 안착 지그 F: 고정 부재
A: 위치 정렬 핀 IS: 검사 스테이지
B: 배터리 셀 BC: 전극 조립체
BP: 외장재 T: 배터리 셀의 두께
G; 수용 공간

Claims (22)

  1. 배터리 셀의 리크 여부를 검사하기 위한 배터리 셀의 리크 검사 장치로서,
    각각 배터리 셀을 위치 고정하는 다수의 수용 공간을 사이에 두고 마주하게 배치되어 상기 수용 공간에 대한 실링을 제공하는 상부 챔버 및 하부 챔버를 포함하는 진공 챔버;
    상기 상부 챔버 중, 다수의 수용 공간 사이의 위치에 형성되어 다수의 수용 공간과 유체적으로 연결되며 외부의 제1 압력과는 다른 제어된 압력으로 다수의 수용 공간에 대해 공유되는 압력을 설정해주는 배관 밸브로서, 상기 수용 공간을 제1 압력 보다 낮은 제2 압력으로 설정하기 위한 진공 배관 밸브를 포함하는 배관 밸브; 및
    상기 제1 압력 하에서 배터리 셀의 진공 전 두께를 측정하고, 상기 제2 압력 하에서 상기 배터리 셀의 진공 후 두께를 측정하기 위한 것으로, 수용 공간 내의 배터리 셀과 마주하게 배치된 적어도 하나의 두께 측정 센서;를 포함하는 배터리 셀의 리크 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진공 전 두께와 진공 후 두께 사이의 두께 차이에 따라 배터리 셀의 리크 여부를 판단하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 진공 전 두께와 진공 후 두께를 대조하여 스웰링이 발생한 배터리 셀에 대해 리크가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 사전에 설정된 기준치와 상기 두께 차이를 대소 비교하고, 기준치를 초과하는 두께 차이가 측정된 배터리 셀에 대해 리크가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배관 밸브는, 상기 배터리 셀의 수용 공간 내로부터 내부 가스를 흡인하기 위한 TVOC 배관 밸브를 더 포함하고,
    상기 내부 가스의 흡인 유로 상에 배치되어 흡인된 내부 가스로부터 총휘발성 유기화합물의 농도를 측정하기 위한 TVOC 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 두께 측정 센서로부터 전송된 진공 전 두께와 진공 후 두께에 관한 정보 및 상기 TVOC 센서로부터 전송된 총휘발성 유기화합물의 농도에 관한 정보를 종합하여 배터리 셀의 리크 여부를 판단하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 배관 밸브는, 상기 배터리 셀의 수용 공간을 상기 제2 압력 보다 높은 제3 압력으로 설정하기 위한 파기 배관 밸브를 더 포함하고,
    상기 TVOC 배관 밸브는 상기 제3 압력으로 설정된 수용 공간 내로부터 내부 가스를 강제 흡인하도록 제3 압력 보다 낮은 음압을 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 진공 배관 밸브, TVOC 배관 밸브 및 파기 배관 밸브는, 상기 상부 챔버 중, 다수의 수용 공간 사이의 위치에 형성되어 다수의 수용 공간과 유체적으로 연결되며 다수의 수용 공간에 대해 공유되는 압력을 설정해주는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 두께 측정 센서는, 상기 상부 챔버 중, 상기 수용 공간과 마주하는 위치에 형성되어 수용 공간 내의 배터리 셀과 마주하게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 두께 측정 센서는, 비접촉식 와전류 센서이며,
    상기 상부 챔버에는 상기 두께 측정 센서를 둘러싸서 절연하기 위한 절연 블록이 조립되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 두께 측정 센서는, 각각의 수용 공간에 대응하여 다수로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 압력은 대기압인 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 하부 챔버에는 다수의 수용 공간이 형성된 안착 지그가 조립되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 안착 지그 단위로 검사를 진행하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 장치.
  15. 상부 챔버 및 하부 챔버를 포함하는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내의 압력을 제어하기 위한 배관 밸브로서, 상기 상부 챔버 중, 각각 배터리 셀을 위치 고정하는 다수의 수용 공간 사이의 위치에 형성되어 다수의 수용 공간과 유체적으로 연결되며 다수의 수용 공간에 대해 공유되는 압력을 설정해주는 배관 밸브를 포함하고, 수용 공간 내의 배터리 셀과 마주하게 배치된 적어도 하나의 두께 측정 센서를 포함하는 검사 장치를 이용한 배터리 셀의 리크 검사 방법으로서,
    배터리 셀의 수용 공간을 사이에 두고 상부 챔버와 하부 챔버가 서로 마주하게 배치되는 검사 스테이지가 제공되도록 배터리 셀을 검사 위치로 투입하는 제품 투입 단계;
    상기 하부 챔버를 향하여 상기 상부 챔버를 하강시켜서, 상기 수용 공간을 밀봉하기 위한 진공 챔버 밀봉 단계;
    상기 배터리 셀의 수용 공간에 대해, 진공 챔버의 밀봉 전과 같은 제1 압력이 유지되도록 상기 배관 밸브 중, 진공 배관 밸브를 오프 상태로 유지하고, 상기 제1 압력 하에서, 상기 두께 측정 센서를 이용하여, 배터리 셀의 진공 전 두께를 측정하는 진공 전 두께 측정 단계;
    상기 진공 배관 밸브를 온으로 전환하여 상기 배터리 셀의 수용 공간을 제1 압력 보다 낮은 제2 압력으로 설정하기 위한 진공 설정 단계; 및
    상기 두께 측정 센서를 이용하여, 상기 제2 압력 하에서 배터리 셀의 진공 후 두께를 측정하는 진공 후 두께 측정 단계를 포함하는 배터리 셀의 리크 검사 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 진공 전 두께와 진공 후 두께 사이의 두께 차이에 따라 배터리 셀의 리크 여부를 판단하는 양품/불량품 판정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 양품/불량품 판정 단계에서는, 상기 진공 전 두께와 진공 후 두께를 대조하여 스웰링이 발생한 배터리 셀에 대해 리크가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 배관 밸브 중, 상기 배터리 셀의 수용 공간과 유체적으로 연결되어 있는 파기 배관 밸브를 온으로 전환하여 상기 수용 공간을 제2 압력 보다 높은 제3 압력으로 설정하기 위한 진공 파기 단계; 및
    상기 제3 압력으로 설정된 수용 공간 내로부터 내부 가스를 강제 흡인하고, 흡인된 내부 가스로부터 총휘발성 유기화합물의 농도를 측정하기 위한 TVOC 측정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 진공 전 두께와 진공 후 두께 사이의 두께 차이 및 상기 총휘발성 유기화합물의 농도를 종합하여 배터리 셀의 리크 여부를 판단하는 양품/불량품 판정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제품 투입 단계는,
    둘 이상 다수의 배터리 셀의 수용 공간이 마련된 안착 지그를 상기 하부 챔버에 조립하는 단계; 및
    다수의 배터리 셀을 수용한 하부 챔버를, 상부 챔버의 대기 위치로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    검사 완료된 배터리 셀을 배출하기 위하여, 상기 하부 챔버로부터 멀어지는 방향으로 상기 상부 챔버를 상승시키는 진공 챔버 개방 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 방법.
  22. 배터리 셀의 리크 여부를 검사하기 위한 배터리 셀의 리크 검사 장치로서,
    각각 배터리 셀을 위치 고정하는 다수의 수용 공간을 사이에 두고 마주하게 배치되어 상기 수용 공간에 대한 실링을 제공하는 상부 챔버 및 하부 챔버를 포함하는 진공 챔버;
    상기 상부 챔버 중, 다수의 수용 공간 사이의 위치에 형성되어 다수의 수용 공간과 유체적으로 연결되며 다수의 수용 공간에 대해 공유되는 압력을 설정해주는 배관 밸브로서, 상기 배터리 셀의 수용 공간 내로부터 내부 가스를 흡인하기 위한 TVOC 배관 밸브를 포함하는 배관 밸브; 및
    상기 내부 가스의 흡인 유로 상에 배치되어 흡인된 내부 가스로부터 총휘발성 유기화합물의 농도를 측정하기 위한 TVOC 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 리크 검사 장치.
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