KR102278801B1 - 고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법 - Google Patents

고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법 Download PDF

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송보은
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Abstract

본 발명은 롤 투 롤(Roll To Roll) 방식에 의해 고속 이송되는 이차전지 전극필름의 양측 각 단부로부터 대략 20㎜ 영역 내의 스패터(spatter) 검사가 정밀하고 정확하게 이루어질 수 있도록 고속 이송되는 이차전지 전극필름의 각 단부의 검사 부위에 입체적으로 조명을 조사하는 제1단계; 상기 조명이 조사된 이차전지 전극필름의 검사부위를 카메라로 촬영하여 검사부위 이미지를 획득하는 제2단계; 및 상기 획득한 검사부위 이미지를 분석하여 스패터에 의한 이차전지 전극필름의 불량 여부를 판단하는 제3단계;를 포함하는 고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법을 제공한다.
그에 따라 이차전지 전극필름의 불량 여부를 단시간 내에 신속하게 파악할 수 있는 효과를 가진다.

Description

고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법{Spatter inspection method of secondary battery electrode film for high-speed anode notching machine}
본 발명은 고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 롤 투 롤(Roll To Roll) 방식에 의해 고속 이송되는 이차전지 전극필름의 양측 각 단부로부터 대략 20㎜ 영역 내의 스패터(spatter) 검사가 정밀하고 정확하게 이루어질 수 있도록 한 고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지는 양극, 음극 및 분리막으로 이루어진 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류된다.
다시 말해서, 긴 시트형의 양극과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극 조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체 등으로 분류된다.
통상적인 이차전지 전극용 노칭(notching)은 롤(roll)에 감긴 전극필름을 권출하여 노칭형상을 형성하는 노칭 공정을 말하는 것으로, 상기 노칭 공정은 띠 형태의 전극필름의 폭 방향 양측 단부에 그 길이방향으로 특정한 피치(pitch)를 주기로 노칭 형상을 형성한다. 일반적으로 노칭 형상은 전극탭(electrode) 및 컷팅 마커를 포함한다.
최근 이차전지 수요량이 증가함에 따라 고속 노칭 시스템에 대한 수용가 증가하고 있다.
통상의 노칭 시스템은 프레스 타발 또는 레이저 컷팅 방식이 적용된다.
레이저 컷팅 방식은 변형이 적고 정밀도가 높지만, 공정 시간이 길고 장치의 부피가 큰 단점을 가진다. 반면에, 프레스 타발 방식은 공정시간이 짧고 장치의 부피가 작은 장점으로 인해 고속 노칭 시스템에 적합하다.
한편, 양극 이차전지 전극(100)은 도 7에 도시된 바와 같이 양극 셀(cell, 110)과 음극 셀(cell, 130) 사이에 분리막(120)이 개재되어 접착되는 것으로, 그 접착하는 과정에서 양측의 각 단부로부터 대략 20㎜ 영역 내에 불량발생의 원인인 스패터(spatter, 140)가 형성된다.
즉, 상기 스패터(140)가 30㎛ 이상의 크기로 형성시에는 분리막(120)을 뚫고 양극 셀(110)과 음극 셀(130)에 쇼트(short) 발생으로 인한 불량이 발생하게 된다.
허 나, 현재 고속 양극 노칭기 중에서도 롤 투 롤(Roll To Roll) 방식이 적용되는 고속 양극 노칭기에서의 양극 이차전지의 양측 단부에 발생하는 스패터를 검출하는 방법이 제시된 바 없다.
상기와 같이 이차전지의 전극 노칭장치와 관련된 선행기술에는 대한민국 등록특허공보 제10-1342711호, 대한민국 등록특허공보 제10-1930071호 및 대한민국 등록특허공보 제10-2080346호 등에 게시된 바 있다(이하 '선행기술문헌들'이라 한다).
그러나 이러한 선행기술문헌들에 제시된 이차전지 전극 노칭장치 또는 노칭시스템에서도 고속으로 이송되는 양극 이차전지의 양측 단부에 발생하는 스패터를 검사하는 방법은 제안된 바 없는 것이므로 양측 단부에 적어도 30㎛ 크기의 스패터로 인해 불량 발생률이 높은 단점을 가진다.
대한민국 등록특허공보 제10-1342711호 대한민국 등록특허공보 제10-1930071호 대한민국 등록특허공보 제10-2080346호
상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구체적인 기술적 해결과제는 롤 투 롤(Roll To Roll) 방식에 의해 고속 이송되는 이차전지 전극필름의 양측 각 단부로부터 대략 20㎜ 영역 내의 스패터(spatter) 검사가 정밀하고 정확하게 이루어질 수 있도록 한 고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 구체적인 기술적 해결과제는 더욱더 정확한 스패터의 검출을 위해 카메라의 특성에 적정한 색상으로의 조명이 조사될 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 구체적인 기술적 해결과제는 불량 검출이 더욱더 정밀하고 정확하게 이루어질 수 있도록 하는 데 있다.
상기와 같은 구체적인 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 구체적인 기술적 해결수단은 롤 투 롤(Roll To Roll) 방식의 고속 양극 노칭기에서 고속 이송되는 이차전지 전극필름의 양측 각 단부에 형성되는 스패터(spatter)를 검사하기 위한 검사방법에 있어서, 상기 고속 이송되는 이차전지 전극필름의 각 단부의 검사 부위에 입체적으로 조명을 조사하는 제1단계; 상기 조명이 조사된 이차전지 전극필름의 검사부위를 카메라로 촬영하여 검사부위 이미지를 획득하는 제2단계; 및 상기 획득한 검사부위 이미지를 분석하여 스패터에 의한 이차전지 전극필름의 불량 여부를 판단하는 제3단계;를 포함한다.
상기 제1단계는 검사 부위를 중심으로 삼면에서 R(Red), G(Green), B(Blue) 파장대의 조명을 조사하는 것을 포함한다.
상기 R 파장대의 조명 및 G 파장대의 조명은 이차전지 전극필름이 이송되는 방향의 서로 마주보는 위치에서 검사 부위에 조명을 조사하며, B 파장대의 조명는 이차전지 전극필름이 이송되는 방향과 직교되는 방향 또는 그 직교되는 방향을 기준하여 예각(銳角) 범위 내에서 검사 부위에 조명을 조사한다.
상기 R, G, B 파장대의 조명은 검사 부위에 각 방향에서 조사된 이미지를 분석하기 위해 시차를 가지고 순차적으로 조사되는 것을 포함한다.
상기 2단계에서 검사 부위를 촬영하여 이미지를 획득하는 카메라는 TDI(Time Delayed Integration) 카메라이다.
상기 제3단계는 검사부위 이미지에서 스패터의 존재 유무를 판단하기 위해 삼면의 그림자를 추출하는 것을 포함한다.
상기 제3단계는 추출한 삼면의 그림자의 길이를 연산하여 이차전지 전극필름의 불량 여부를 판단하는 것을 포함한다.
상기 제3단계는 R, G, B 파장대에 대한 표면 조합을 이용하여 이차전지 전극필름의 불량 여부를 판단하는 것을 포함한다.
상기 표면 조합은 각 조명의 각도와 방향에 표면의 광 흡수 및 반사되는 부분을 조합하는 것을 포함한다.
상기 제3단계는 추출한 삼면의 그림자의 길이를 연산하고, 길이 연산 치와 파장대에 대한 표면 조합을 이용하여 이차전지 전극필름의 불량 여부를 판단하는 것을 포함한다.
본 발명은 롤 투 롤(Roll To Roll) 방식에 의해 고속 이송되는 이차전지 전극필름의 양측 각 단부로부터 대략 20㎜ 영역 내의 스패터(spatter) 검사가 정밀하고 정확하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 이차전지 전극필름의 불량 여부를 단시간 내에 신속하게 파악할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 더욱더 정확한 스패터의 검출을 위해 카메라의 특성에 적정한 색상으로의 조명이 조사될 수 있도록 함으로써, 불량 여부를 확연하게 확인할 수 있는 효과도 가진다.
또, 불량 검출이 더욱더 정밀하고 정확하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 검사방법에 대한 높은 신뢰성을 확보할 수 있는 효과도 가진다.
도 1은 본 발명의 설명하기 위한 블록도,
도 2는 본 발명을 설명하기 위한 개념도,
도 3은 도 2에 따를 측정 영역을 설명하기 위한 평면도,
도 4 내지 도 6은 본 발명에 의해 측정하는 단계를 설명하기 위한 평면도,
도 7은 통상적인 양극 이차전지 전극을 설명하기 위한 분해 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 설명하기 위한 블록도이며, 도 2는 본 발명을 설명하기 위한 개념도이고, 도 3은 도 2에 따를 측정 영역을 설명하기 위한 평면도이며, 도 4 내지 도 6은 본 발명에 의해 측정하는 단계를 설명하기 위한 평면도이다.
도시된 바와 같이 통상적인 양극 이차전지 전극(100)은 발명의 배경이 되는 기술에 기재한 바와 같이, 양극 셀(cell, 11)과 음극 셀(cell, 130) 사이에 분리막(120)이 개재되어 접착되는 것으로, 그 접착하는 과정에서 양측의 각 단부로부터 대략 20㎜ 영역 내에 불량발생의 원인인 스패터(spatter, 140)가 형성된다.
즉, 상기 스패터(140)가 30㎛ 이상의 크기로 형성시에는 분리막(120)을 뚫고 양극 셀(110)과 음극 셀(130)에 쇼트(short) 발생으로 인한 불량이 발생하게 된다.
허 나, 현재 고속 양극 노칭기 중에서도 롤 투 롤(Roll To Roll) 방식이 적용되는 고속 양극 노칭기에서의 양극 이차전지의 양측 단부에 발생하는 스패터를 검출하는 방법이 제시된 바 없다.
본 발명은 롤 투 롤(Roll To Roll) 방식에 의해 고속 이송되는 이차전지 전극필름의 양측 각 단부로부터 대략 20㎜ 영역 내의 스패터(spatter) 검사가 정밀하고 정확하게 이루어질 수 있도록 한 고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법은 적어도 제1단계 내지 제3단계인 다음과 같은 과정을 거쳐 진행된다.
제1단계(S1)는 고속 이송되는 이차전지 전극필름(100)의 양측 각 단부의 검사 부위에 입체적으로 조명을 조사하는 단계를 수행한다.
상기에서, 조명의 조사는 이차전지 전극 필름의 양측 각 단부의 검사 부위를 중심으로 삼면에서 R(Red), G(Green), B(Blue) 파장대의 조명을 조사하는 것을 포함한다.
또한, 상기 R 파장대의 조명(10A) 및 G 파장대의 조명(10B)은 이차전지 전극필름(100)이 이송되는 방향의 서로 마주보는 위치에서 검사 부위에 조명을 조사하며, B 파장대의 조명(10C)는 이차전지 전극필름(100)이 이송되는 방향과 직교되는 방향 또는 그 직교되는 방향을 기준하여 예각(銳角) 범위 내에서 검사 부위에 조명을 조사한다.
상기한 각 R, G, B 파장대를 조사하는 각 조명(10A)(10B)(10C)을 상기와 같이 배치하는 것은 이차전지 전극필름(100)의 양측 각 단부로부터 대략 20㎜ 영역 내의 스패터(spatter, 140) 검사가 정밀하고 정확하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.
아울러, 상기 R, G, B 파장대의 조명(10A)(10B)(10C)은 검사 부위에 각 방향에서 조사된 이미지를 분석하기 위해 시차를 가지고 순차적으로 조사되는 것을 포함한다. 즉, R, G, B 파장대의 조명이 동시에 조명이 조사될 경우, 각 방향에서 발생한 이미지가 겹쳐질 수 있는 관계로 시차를 가지고 순차적으로 조사하는 것이 바람직하다. 상기 R, G, B 파장대의 조명 대신에 통상적인 백색 조명을 사용하여도 무방하다.
제2단계(S2)는 상기 조명이 조사된 이차전지 전극필름(100)의 검사부위를 카메라(20)로 촬영하여 검사부위 이미지를 획득하는 단계를 수행한다.
상기에서, 제2단계에서 검사 부위를 촬영하여 이미지를 획득하는 카메라(20)는 공지된 TDI(Time Delayed Integration) 카메라이다.
이러한 TDI 카메라는 인터넷 포탈 사이트(https://search.naver.com/search.naver?sm=top_hty&fbm=0&ie=utf8&query=TDI+%EC%B9%B4%EB%A9%94%EB%9D%BC)에서 확인할 수 있는 관계로, 상세한 설명은 생략한다.
제3단계(S3)는 상기 획득한 검사부위 이미지를 분석하여 스패터에 의한 이차전지 전극필름(100)의 불량 여부를 판단하는 단계를 수행한다.
상기에서, 제3단계에서의 불량 여부를 판단하는 제1 실시 예로, 검사부위 이미지에서 스패터의 존재 유무를 판단하기 위해 삼면의 그림자를 추출하는 것을 포함하는 것으로, 이는 추출한 삼면의 그림자의 길이를 연산하여 이차전지 전극필름(100)의 불량 여부를 판단하는 것이다. 즉, 그림자의 길이 연산은 통상적인 그림자 이미지의 픽셀 갯 수로 길이를 연산한다.
그에 따라 삼면의 그림자의 길이를 연산하여 설정되어 있는 데이터의 이상이면 불량으로 판단하는 것이다.
또한, 제3단계에서 불량 여부를 판단하는 제2 실시 예로는 상기한 R, G, B 파장대에 대한 표면 조합을 이용하여 이차전지 전극필름의 불량 여부를 판단하는 것을 포함한다. 즉, 상기 표면 조합은 각 조명의 각도와 방향에 표면의 광 흡수 및 반사되는 부분을 조합함으로써, 불량 여부를 판단하는 것이다.
아울러, 제3단계에서의 불량 여부를 판단하는 제3 실시 예는 상기한 제1 실시 예와 제2 실시 예를 조합하여 불량 여부를 판단할 수 있다.
다시 말해서, 제1 실시 예에서와같이 추출한 삼면의 그림자의 길이를 연산하고, 길이 연산 치와 제2 실시 예인 파장대에 대한 표면 조합을 이용하여 이차전지 전극필름(100)의 불량 여부를 판단하는 것을 포함한다.
이러한 제3 실시 예는 제1,2 실시 예의 단독으로 불량 여부를 판단하는 것에 비하여, 2가지 방식이 동시에 적용됨에 따라 불량 여부의 정확도를 더욱더 높일 수 있다.
이로써, 본 발명은 복잡한 기술적 구성을 가지는 것이 아니라 간단한 기술적 구성, 즉 롤 투 롤(Roll To Roll) 방식에 의해 고속 이송되는 이차전지 전극필름의 양측 각 단부로부터 대략 20㎜ 영역 내의 스패터(spatter) 검사가 정밀하고 정확하게 이루어질 수 있는 것이다.
10A : R 파장대 조명 10B : G 파장대 조명
10C : B 파장대 조명 20 : 카메라
100 : 이차전지 전극필름
110 : 양극 셀 120 : 분리막
130 : 음극 셀 140 : 스패터

Claims (10)

  1. 롤 투 롤(Roll To Roll) 방식의 고속 양극 노칭기에서 고속 이송되는 이차전지 전극필름의 양측 각 단부에 형성되는 스패터(spatter)를 검사하기 위한 검사방법에 있어서,
    상기 고속 이송되는 이차전지 전극필름의 각 단부의 검사 부위에 입체적으로 조명을 조사하는 제1단계;
    상기 조명이 조사된 이차전지 전극필름의 검사부위를 카메라로 촬영하여 검사부위 이미지를 획득하는 제2단계; 및
    상기 획득한 검사부위 이미지를 분석하여 스패터에 의한 이차전지 전극필름의 불량 여부를 판단하는 제3단계;를 포함하고,
    상기 제1단계는 검사 부위를 중심으로 삼면에서 R(Red), G(Green), B(Blue) 파장대의 조명을 조사하며,
    상기 R 파장대의 조명 및 G 파장대의 조명은 이차전지 전극필름이 이송되는 방향의 서로 마주보는 위치에서 검사 부위에 조명을 조사하며, B 파장대의 조명는 이차전지 전극필름이 이송되는 방향과 직교되는 방향 또는 그 직교되는 방향을 기준하여 예각(銳角) 범위 내에서 검사 부위에 조명을 조사하는 고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 R, G, B 파장대의 조명은 검사 부위에 각 방향에서 조사된 이미지를 분석하기 위해 시차를 가지고 순차적으로 조사되는 것을 포함하는 고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2단계에서 검사 부위를 촬영하여 이미지를 획득하는 카메라는 TDI(Time Delayed Integration) 카메라인 고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계는 검사부위 이미지에서 스패터의 존재 유무를 판단하기 위해 삼면의 그림자를 추출하는 것을 포함하는 고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3단계는 추출한 삼면의 그림자의 길이를 연산하여 이차전지 전극필름의 불량 여부를 판단하는 것을 포함하는 고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계는 R, G, B 파장대에 대한 표면 조합을 이용하여 이차전지 전극필름의 불량 여부를 판단하는 것을 포함하는 고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 표면 조합은 각 조명의 각도와 방향에 표면의 광 흡수 및 반사되는 부분을 조합하는 것을 포함하는 고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법.
  10. 제6항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제3단계는 추출한 삼면의 그림자의 길이를 연산하고, 길이 연산 치와 파장대에 대한 표면 조합을 이용하여 이차전지 전극필름의 불량 여부를 판단하는 것을 포함하는 고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법.
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