KR102381108B1 - 이차 전지의 리크 검사 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 이차 전지의 리크 여부를 판별하기 위한 이차 전지의 리크 검사 장치 및 방법을 제공하기 위한 것으로서, 본 발명에 따르면, 이차 전지를 수용하기 위한 챔버; 상기 이차 전지를 수용한 상기 챔버의 내부를 감압하기 위한 진공 펌프; 및 상기 챔버에 수용된 상기 이차 전지의 케이스에 스웰링(swelling)이 발생하는지 여부를 판별하기 위한 스웰링 판별 장치를 포함하는, 이차 전지의 리크 검사 장치가 제공된다.
Description
본 발명의 실시예들은 이차 전지의 리크 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지는 외부의 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장해 두었다가 필요할 때에 전기를 만들어 내는 장치를 말하며, 일차 전지와 달리, 여러 번 충전 및 방전할 수 있다. 이차 전지는, 예를 들어 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지(NiCd), 니켈 수소 축전지(NiMH), 리튬 이온 전지(Li-ion), 리튬 이온 폴리머 전지(Li-ion polymer) 등이 있다.
또한, 이러한 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있으며, 크게 원통형, 각형(prismatic), 파우치형으로 분류될 수 있다.
먼저, 파우치형 이차 전지는, 예를 들어, 양극과 음극을 나타내는 2 개의 전극, 및 이 2 개의 전극 사이의 단락을 방지하기 위한 분리막으로 구성되는 전극 조립체를, 전해질과 함께, 연질이고 유연한 필름으로 구성된 파우치에 넣고 밀봉함으로써 제조될 수 있으며, 알루미늄 케이스보다 현저히 가볍고 가요성 필름인 파우치 포장재로 케이스가 구성되기 때문에, 높은 에너지 밀도(energy density)를 가질 수 있다. 그러나, 파우치형 이차 전지의 경우, 파우치가 금속 재질로 이루어지는 케이스에 비하여 기계적 강도가 낮아, 육안으로는 관찰이 어려운 핀 홀(pinhole) 내지 크랙(crack)이 파우치에 형성되어 이차 전지의 파우치에 리크가 발생될 수 있으며, 이로 인해 전지의 안전성이 악화될 수 있다.
한편, 원통형 이차 전지는, 예를 들어, 전극 조립체를 전해액과 함께 수납하는 원통형 케이스, 및 이 원통형 케이스의 개방단에 가스켓에 의해서 밀봉 결합되는 캡 조립체를 포함할 수 있다. 그런데, 이와 같이 가스켓을 매개로 캡 조립체와 케이스를 조립하는 과정에서, 가스켓과 캡 조립체 사이 또는 가스켓과 케이스 사이에 간극이 발생할 우려가 높아 전지의 기밀성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 각형 이차 전지는, 예를 들어, 전체적으로 일면이 개방된 직육면체의 공간을 한정하고, 내부에 전극 조립체와 전해액을 함께 수납하는 케이스, 및 이 케이스의 개방된 면에 가스켓을 매개로 밀봉 결합되는 캡 플레이트를 포함할 수 있으며, 원통형 이차 전지와 유사하게, 가스켓과 캡 플레이트 사이 또는 가스켓과 케이스 사이에 간극이 발생될 우려가 높아 전지의 기밀성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 원통형 이차 전지 또는 각형 이차 전지의 경우, 캡 플레이트 또는 캡 조립체에 전해액 주입구가 마련될 수 있으며, 이 전해액 주입구는 전해액이 주입된 후 시일링 또는 밀봉되나, 이 시일링 또는 밀봉의 기밀이 약화되거나 불완전하게 형성되는 경우도 있다.
따라서, 이차 전지에 형성되는 이와 같은 기밀성이 유지되는지를 검사하여 리크가 있는 이차 전지를 불량으로 판별할 수 있는 장치 및 방법이 요구된다.
본 발명의 실시예들은, 이차 전지의 리크 여부를 판별하기 위한 이차 전지의 리크 검사 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이차 전지를 수용하기 위한 챔버; 상기 이차 전지를 수용한 상기 챔버의 내부를 감압하기 위한 진공 펌프; 및 상기 챔버에 수용된 상기 이차 전지의 케이스에 스웰링(swelling)이 발생하는지 여부를 판별하기 위한 스웰링 판별 장치를 포함하는, 이차 전지의 리크 검사 장치가 제공된다.
상기 챔버에 수용된 상기 이차 전지의 영상을 획득하기 위한 영상 획득 장치를 포함하며, 상기 영상 획득 장치는, 상기 챔버의 상기 내부를 감압하기 전의 상기 챔버에 수용된 상기 이차 전지의 제 1 영상과, 상기 챔버의 상기 내부를 상기 진공 펌프에 의하여 감압한 후의 상기 챔버에 수용된 상기 이차 전지의 제 2 영상을 획득할 수 있다.
상기 이차 전지의 상기 제 1 영상과 상기 제 2 영상을 서로 비교하여, 상기 이차 전지의 사이즈가 증가된 경우, 상기 이차 전지의 상기 케이스가 스웰링된 것으로 결정하기 위한 영상 처리 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 이차 전지의 상기 사이즈는 상기 이차 전지의 두께일 수 있다.
상기 챔버에는 상기 챔버의 상기 내부가 투시될 수 있는 관찰 창이 마련되고, 상기 영상 획득 장치는, 상기 챔버의 외부에 배치되어 상기 관찰 창을 통해서 상기 이차 전지의 영상을 획득할 수 있다.
상기 이차 전지의 리크 검사 장치는, 상기 챔버에 수용되는 상기 이차 전지가 세워지도록 유지하기 위한 트레이를 더 포함하고, 상기 스웰링 판별 장치는, 상기 이차 전지의 상기 케이스가 스웰링되면, 상기 이차 전지의 스웰링된 상기 케이스를 감지하기 위한 감지부를 포함할 수 있다.
상기 감지부는 상기 스웰링된 상기 케이스에 의해서 눌리도록 상기 트레이에 배치되는 압력 센서일 수 있다.
상기 이차 전지는 상기 케이스가 필름으로 구성된 파우치형 이차 전지일 수 있다.
상기 진공 펌프는, 대기압 미만이고, 상기 이차 전지의 디개싱(degassing) 압력 이상인 목표 압력으로 상기 챔버의 상기 내부를 감압할 수 있다.
상기 디개싱 압력은 0 초과 20 torr 이하이고, 상기 목표 압력은 20 ~ 50 torr일 수 있다.
상기 목표 압력은 적어도 30 초간 유지될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 이차 전지를 챔버의 내부에 배치하는 단계; 상기 챔버의 상기 내부를 감압하는 단계; 및 상기 이차 전지의 리크 여부를 판별하기 위해서, 상기 이차 전지의 케이스에 스웰링이 발생하는지 여부를 관찰 또는 감지하는 단계를 포함하는, 이차 전지의 리크 검사 방법이 제공된다.
상기 감압하는 단계는, 대기압 미만이고, 상기 이차 전지의 디개싱(degassing) 압력 이상인 목표 압력으로 상기 챔버의 상기 내부를 감압할 수 있다.
상기 이차 전지의 리크 검사 방법은, 상기 목표 압력을 미리 결정된 시간 동안 유지할 수 있다.
상기 이차 전지는 상기 케이스가 필름으로 구성된 파우치형 이차 전지이고, 상기 이차 전지의 리크 검사 방법은, 상기 이차 전지의 상기 케이스에 스웰링이 없는 경우, 상기 이차 전지의 필름에 주름이 발생했는지 관찰할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이차 전지를 챔버의 내부에 배치하는 단계; 상기 챔버의 상기 내부를 감압하는 단계; 및 상기 이차 전지의 리크 여부를 판별하기 위해서, 상기 이차 전지의 케이스를 구성하는 필름에 주름이 발생했는지 관찰하는 단계를 포함하는, 이차 전지의 리크 검사 방법이 제공된다.
상기 감압하는 단계는, 대기압 미만이고, 상기 이차 전지의 디개싱(degassing) 압력 이상인 목표 압력으로 상기 챔버의 상기 내부를 감압할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이차 전지의 적어도 표면 일부분에 버블 형성 액체를 제공하는 단계; 상기 이차 전지를 챔버에 배치하는 단계; 상기 챔버를 감압하는 단계; 및 상기 이차 전지에 리크가 있는지 여부를 판단하기 위해서, 상기 이차 전지에 버블이 발생하는지를 관찰하는 단계를 포함하는, 이차 전지의 리크 검사 방법이 제공된다.
상기 버블 형성 액체는 비눗물 용액일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 리크 검사 장치의 개략적인 구성을 나타내는 다이어그램,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 리크 검사 장치의 챔버의 개략적인 측면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 리크 검사 장치의 스웰링 판별 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 다이어그램,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 리크 검사 방법을 타나내는 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 리크 검사 장치의 챔버의 개략적인 측면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 리크 검사 장치의 스웰링 판별 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 다이어그램,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 리크 검사 방법을 타나내는 순서도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 리크 검사 장치의 개략적인 구성을 나타내는 다이어그램이 도시되고, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 리크 검사 장치의 챔버의 개략적인 일 측면도가 도시된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 리크 검사 장치(100)는, 이차 전지(1), 예를 들어 케이스가 필름으로 구성된 파우치형 이차 전지(1)를 수용하기 위한 챔버(10); 이차 전지(1)를 수용하기 위한 챔버(10)의 내부를 감압하기 위한 진공 펌프(50); 및 챔버(10)에 수용된 이차 전지(1) 케이스(또는 외벽면)의 스웰링(swelling) 발생 여부를 판별하기 위한 스웰링 판별 장치, 예를 들어 영상 획득 장치(30) 또는, 감지부(30a; 도 3 참조)를 포함한다. 여기서, 진공 펌프(50)는, 대기압 미만이고, 이차 전지(1)의 디개싱(degassing) 압력 이상인 목표 압력으로 챔버(10)의 내부를 감압할 수 있다. 즉, 이차 전지(1) 케이스에 리크가 있는 경우, 이차 전지(1) 내의 압력은 외부 공기의 유입으로 인해 디개싱 압력보다 높은 상태이므로, 목표 압력이 디개싱 압력 이상이더라도 이차 전지(1) 케이스의 스웰링 발생이 가능하다.
디개싱은, 예를 들어 파우치형 이차 전지(1)의 제조 과정 중에서, 발전 소자인 전극 조립체(도시 안됨)가, 예를 들어 필름으로 구성된 파우치인 케이스 내에 배치되고, 파우치의 일부분에 형성된 개방부를 통해서 전해액을 주입한 후, 이차 전지(1)의 전극탭(2)에 전원을 연결하고 소정의 시간 동안 충전을 시킨 후, 발생된 가스를 제거하는 공정을 말하며, 이때 이차 전지(1)를 진공 챔버 내부에서 진공 압력을 가해 전해액 속에 포함된 가스를 제거하고, 가스가 제거된 후 진공 챔버 내부에서 파우치의 개방부를 실링함으로써, 이차 전지(1) 내에 디개싱 압력이 형성될 수 있다.
상술된 바와 같은 이차 전지(1)의 리크 검사 장치에 따르면, 이차 전지(1)에, 예를 들어 0.25 mm의 핀 홀이 발생된 경우, 핀 홀이 육안으로 확인되지 않으며, 또한 이차 전지(1)의 누액이 발생되지 않을 수도 있으나, 이차 전지(1)가 챔버(10) 내에 배치되어 챔버(10) 내부가 감압되면, 핀 홀을 통해서 이차 전지(1) 내로 유입되어있던 가스에 의해서 이차 전지(1)의 케이스가 스웰링되므로, 이차 전지(1)에 리크가 발생된 것을 용이하게 판별할 수 있다.
챔버(10)는 이차 전지(1)를 내부에 기밀하게 수용하기 위한 것으로서, 반드시 이차 전지(1) 전체를 수용할 필요는 없으며, 예를 들어, 이차 전지(1)의 탭(2)은 챔버(10) 외부로 노출되도록 챔버(10) 내에 수용되거나, 이차 전지(1)의 일 측면만 챔버(10)의 감압 하에 놓이도록 수용될 수도 있다. 이차 전지(1)를 수용하기 위한 챔버(10)의 내부는 진공 펌프(50)에 의해서 배기되어 감압될 수 있고, 또한 도어(도시 안됨)에 의해서 접근이 허여 내지 차단될 수 있다. 아울러, 챔버(10)의 내부는, 예를 들어 진공 해제 밸브(도시 안됨)의 개방 등에 의해서, 내부로 공기가 유입되면서 진공 상태가 해제될 수도 있다.
챔버(10)에 수용되는 이차 전지(1)는, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 트레이(20)에 배치된 상태로 챔버(10) 내부로 반입되거나, 챔버(10)로부터 반출될 수 있다(화살표 A). 트레이(20)는, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 이차 전지(1)가 세워지도록 그 하부가 삽입될 수 있는 삽입 홈(21)이 마련된 지지체(21)를 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에서는, 이차 전지(1)가 1개 도시되나, 복수 개, 예를 들어 16 개 또는 32 개의 전지가 배치되도록 구성되어, 함께 동시에 챔버(10) 내로 반입되거나 챔버(10)로부터 반출될 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는, 이차 전지(1)가 트레이(20)에 세워진 상태로 배치되어 챔버(10)의 내부 및 외부로 이동되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이차 전지(1)가 세워진 상태로 배치될 수 있는, 예를 들어 거치대(또는 고정식 트레이; 도시 안됨)가 챔버(10) 내부에 고정되게 마련될 수도 있다.
상술된 바와 같이, 챔버(10) 내부를 감압할 때, 이차 전지(1)를 트레이(20) 또는 거치대에 세워진 상태로 배치함으로써, 이차 전지(1)의 측면이 자중에 의해 눌리는 힘을 최소화할 수 있어, 이차 전지(1) 케이스의 스웰링 발생이 원할히 이루어질 수 있도록 할 뿐만 아니라, 복수 개의 이차 전지(1)를 동시에 작업하기에도 유리하다.
또한, 이차 전지(1)의 2 개의 탭(2)은 도시된 바와 같이, 이차 전지(1)의 같은 변이 아닌, 서로 다른 변에서 연장될 수 있으며, 이와 같은 경우라도, 탭이 연장되지 않는 이차 전지(1)의 일변이 하측으로 가도록 하여 트레이(20) 또는 거치대에 세워지도록 배치될 수 있다.
챔버(10) 내부를 감압하기 위한 진공 펌프(50)는 챔버(10) 내부에 연결되어, 작업자가 설정한 목표 압력까지 챔버(10) 내부를 감압할 수 있으며, 또한, 목표 압력에 도달된 후에는 목표 압력을 미리 결정된 시간 동안 유지할 수 있다. 예를 들어, 진공 펌프(50)는 챔버(10) 내부를 약 760 torr로부터 약 20 ~ 50 torr까지 약 30 ~ 35 torr/sec의 진공 속도로 감압함으로써, 예를 들어, 디개싱 압력이 0 초과 20 torr 이하, 예를 들어 약 10 torr이며, 예를 들어 약 0.25 mm 사이즈의 핀 홀이 있는 이차 전지(1) 케이스에 스웰링이 발생되도록 할 수 있다. 아울러, 목표 압력을, 예를 들어 적어도 30 초 정도 유지함으로써, 이차 전지(1) 케이스의 스웰링 발생에 기여하거나, 또는 스웰링이 더욱 증대되도록 할 수도 있다.
또는, 챔버(10)와 진공 펌프(50)를 연결하는 배기 관로(51) 상에 밸브(52)를 마련하여, 진공 펌프(50)에 의해서 챔버(10) 내부가 미리 결정된 목표 압력으로 감압된 후 밸브(52)를 폐쇄하여, 챔버(10) 내부가 목표 압력으로 미리 결정된 시간 동안 유지되도록 할 수도 있다.
챔버(10) 내에 수용된 이차 전지(1)의 스웰링 여부를 판별하기 위해서, 챔버(10) 내에 수용된 이차 전지(1)의 영상을 획득하기 위한 영상 획득 장치(30)는, 예를 들어 챔버(10)의 외부에 배치될 수 있다. 이와 같은 경우, 챔버(10)의 일 측면에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 내부가 투시될 수 있는 관찰 창(15)이 마련될 수 있으며, 또한, 이 관찰 창(15)은, 예를 들어 이차 전지(1)의 두께가 외부에 보여질 수 있도록 챔버(10)에 배치될 수 있다.
영상 획득 장치(30)는 챔버(10) 내부에 배치된 이차 전지(1)의 외관에 대한 영상을, 적어도 챔버(10) 내부가 감압되기 전에 획득(제 1 영상)하고, 챔버(10) 내부가 목표 압력으로 감압되는 도중 또는 완전히 목표 압력에 도달된 후에 획득(제 2 영상)할 수 있다.
이와 같이 영상 획득 장치(30)에서 획득된 제 1 영상 및 제 2 영상은 영상 처리 장치(31)에서 서로 비교되어, 챔버(10) 내부의 감압 전과 감압 중 또는 감압 후에 이차 전지(1)의 외관 치수에 변화가 있었는지를 결정할 수 있고, 만약 외관 치수, 예를 들어 두께가 증가 되었다면, 영상 처리 장치(31)는 이차 전지(1)에 스웰링이 발생된 것으로 판별하고, 이 이차 전지(1)는 리크가 있어 불량인 것으로 디스플레이(32)에 표시할 수 있다.
이와 같은 구성에 따르면, 챔버(10)의 외부에 마련된 영상 획득 장치(30)는 관찰 창(15)을 통해서 이차 전지(1)의 측면의 영상을 획득함으로써, 이차 전지(1)의 스웰링 현상을 효과적으로 판별할 수 있다. 즉, 이차 전지(1)에 스웰링이 발생되면, 이차 전지(1)의 외관 치수 중에서 두께 증가가 가장 두드러 지기 때문에, 스웰링 판별에 가장 효과적이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 리크 검사 장치(100)의 스웰링 판별 장치의 개략적인 구성이 도시된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 또 다른 실시예에 따른 스웰링 판별 장치는, 예를 들어, 트레이(20)(또는 거치대)에 배치되어, 이차 전지(1) 케이스가 점선으로 표시된 바와 같이 스웰링되면, 이차 전지(1)의 케이스가 스웰링되는 것을 감지할 수 있는 감지부(30a), 및 감지부(30a)의 신호를, 유선 또는 무선으로 수신하면, 발광 등을 통해서 이차 전지(1)의 스웰링 발생을 작업자에게 알리기 위한 인디케이터(33)를 포함할 수 있다. 여기서, 감지부(30a)는 이차 전지(1)가 스웰링되면, 이 스웰링된 이차 전지(1)의 케이스에 눌리는 압력 센서, 또는 케이스의 변위를 측정하기 위한 변위 측정 장치 등을 포함할 수 있다.
또한, 전술된 바와 같이, 복수 개의 이차 전지(1)가 트레이(20)(또는 거치대)에 배치되는 경우, 복수의 감지부(30a) 각각이 이차 전지(1) 각각에 대응하도록 배치되어, 복수의 이차 전지(1) 중 어느 전지(1)에 리크가 있는지 알 수 있도록 할 수 있다.
한편, 상술된 바와 같이 챔버(10) 내부의 감압을 통해서 이차 전지(1)의 스웰링 발생 여부를 판별한 후, 챔버(10)에서 반출되는 이차 전지(1)가, 예를 들어 파우치형 이차 전지인 경우에, 케이스 또는 파우치를 구성하는 필름에 주름이 발생했는지를, 예를 들어 육안으로 관찰하여, 이차 전지(1)의 리크 여부를 판별할 수 있다. 즉, 챔버(10) 내부가 감압되는 동안, 또는 감압 후 목표 압력을 유지하는 동안, 목표 압력과 핀 홀의 사이즈 사이의 관계가, 이차 전지(1)가 스웰링되도록 하기에는 충분하지 못하나, 파우치에 주름이 형성되도록 하는 것은 가능할 수 있어, 이차 전지(1) 케이스의 표면에 주름이 발생했는지 여부를 통해서, 이차 전지(1)의 리크를 판별하는 것이 가능하다.
전술된 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 리크 검사 장치 및 방법에서, 이차 전지(1)는 케이스가 필름으로 구성되는 파우치형 이차 전지인 것으로 하여 설명되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 각형 또는 원통형 이차 전지 등 다양한 종류의 이차 전지가 가능하며, 전해액 누출을 방지하기 위해서 전극 조립체 및 전해액을 기밀하게 밀봉하는 케이스를 갖는 이차 전지이면 적용이 가능하다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 리크 검사 방법을 나타내는 순서도가 도시된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 리크 검사 방법은, 이차 전지, 예를 들어 원통형 이차 전지의 적어도 표면 일부분에 버블 형성 액체, 예를 들어 비눗물 용액을, 예를 들어 도포, 분무, 바르기 또는, 비눗물 용액 내 담그기 등에 의하여 제공하는 단계(S1), 이와 같이 버블 형성 액체가 적어도 표면 일부분에 제공된 이차 전지를 챔버에 배치하는 단계(S2), 및 챔버를 감압하는 단계(S3)를 포함한다.
여기서 이차 전지를 챔버에 배치하는 단계(S2)는, 챔버가 반드시 이차 전지 전체를 수용할 필요는 없으며, 예를 들어, 이차 전지의 탭은 챔버 외부로 노출되게 하는 등, 리크 여부를 검사하고자 하는 이차 전지의 적어도 일부분을 기밀한 상태로 수용하면 된다.
또한, 본 실시예의 경우, 챔버를 감압하는 단계(S3)에서 감압되는 목표 압력은 이차 전지의 디개싱 압력 이상이거나, 또는 이하일 수 있다. 목표 압력이 낮을수록 이차 전지의 내부 압력보다 더 낮은 압력이 챔버 내에 형성되어, 이차 전지 내부의 가스가 리크 부위를 통해서 잘 배출될 수 있다. 아울러, 목표 압력의 도달 속도는 버블 형성이 원할히 이루어질 수 있도록 미리 결정된 배기 속도로 이루어질 수 있으며, 목표 압력이 도달된 후 미리 결정된 시간 동안 유지될 수도 있다.
또한, 여기서 사용되는 버블 형성 액체는, 챔버가 감압되는 동안 또는 목표 압력에 도달되더라도, 이차 전지의 표면에서 용이하게 제거되지 않는 점성 또는 표면 장력을 가질 수 있도록 제조될 수 있다.
이와 같은 방법에 따르면, 만약 제조된 이차 전지에 리크 부위, 예를 들어 핀 홀, 또는 캡 플레이트와 케이스의 연결 부위의 미세한 간극이 있는 경우, 이 리크 부위를 통해서, 이차 전지 내에 가스가 유입되게 되며, 따라서 이차 전지를 수용하고 있는 챔버를 감압하면, 이차 전지 내의 가스가 이차 전지의 리크 부위를 통해서 배출되면서, 이차 전지 표면에 제공된 버블 형성 액체가 버블을 형성하게 할 수 있고, 이를 통해서, 이차 전지에 리크가 있는지 판별할 수 있다. 이때, 챔버에는, 예를 들어 관찰 창이 마련될 수 있어, 예를 들어 외부에 마련된 영상 획득 장치를 통해서, 또는 육안에 의해서 버블 발생을 확인할 수 있다.
또한, 상술된 바와 같은 감압 단계를 거친 이차 전지는, 이차 전지의 표면에 제공된 버블 형성 액체를 제거하기 위한 세척 단계, 및 세척 단계에서 이차 전지를 세척하고 표면에 잔류하는 액체를, 예를 들어 고온 공기로 건조하기 위한 건조 단계를 더 거칠 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 실시예를 중심으로 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서, 상술된 변형 이외의 또 다른 여러 변형이 기술 상식에 비추어 가능함은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
또한, 본 발명에서 보이는 구성요소들을 공지의 유사한 기능을 수행하는 기술요소로 치환하거나 변형하는 것도 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 명백하거나, 기술 상식에 속할 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위 내지 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 아래의 청구범위에서 보이는 사상 및 그 균등범위까지 미친다.
1 : 이차 전지
2 : 탭
10 : 챔버
15 : 관찰 창
20 : 트레이
21 : 지지체
22 : 삽입홈
30 : 영상 획득 장치
30a : 감지부
31 : 영상 처리 장치
32 : 디스플레이
50 : 진공 펌프
51 : 배기 관로
52 : 밸브
2 : 탭
10 : 챔버
15 : 관찰 창
20 : 트레이
21 : 지지체
22 : 삽입홈
30 : 영상 획득 장치
30a : 감지부
31 : 영상 처리 장치
32 : 디스플레이
50 : 진공 펌프
51 : 배기 관로
52 : 밸브
Claims (19)
- 이차 전지를 수용하기 위한 챔버;
상기 이차 전지를 수용한 상기 챔버의 내부를 감압하기 위한 진공 펌프; 및
상기 챔버에 수용된 상기 이차 전지의 케이스에 스웰링(swelling)이 발생하는지 여부를 판별하기 위한 스웰링 판별 장치; 및
상기 챔버에 수용되는 상기 이차 전지가 세워지도록 상기 이차 전지의 하부가 삽입될 수 있는 삽입 홈을 구비하는 트레이;를 포함하고,
상기 스웰링 판별 장치는,
상기 이차 전지의 상기 케이스가 스웰링되면, 상기 이차 전지의 스웰링된 상기 케이스를 감지하는 감지부를 포함하고,
상기 감지부는,
상기 트레이의 상기 삽입 홈에 배치되는,
이차 전지의 리크 검사 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 스웰링 판별 장치는,
상기 챔버에 수용된 상기 이차 전지의 영상을 획득하기 위한 영상 획득 장치를 더 포함하며,
상기 영상 획득 장치는, 상기 챔버의 상기 내부를 감압하기 전의 상기 챔버에 수용된 상기 이차 전지의 제 1 영상과, 상기 챔버의 상기 내부를 상기 진공 펌프에 의하여 감압한 후의 상기 챔버에 수용된 상기 이차 전지의 제 2 영상을 획득하는, 이차 전지의 리크 검사 장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 스웰링 판별 장치는,
상기 이차 전지의 상기 제 1 영상과 상기 제 2 영상을 서로 비교하여, 상기 이차 전지의 사이즈가 증가된 경우, 상기 이차 전지의 상기 케이스가 스웰링된 것으로 결정하기 위한 영상 처리 장치를 더 포함하는, 이차 전지의 리크 검사 장치.
- 청구항 3에 있어서,
상기 이차 전지의 상기 사이즈는 상기 이차 전지의 두께인, 이차 전지의 리크 검사 장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 챔버에는 상기 챔버의 상기 내부가 투시될 수 있는 관찰 창이 마련되고,
상기 영상 획득 장치는, 상기 챔버의 외부에 배치되어 상기 관찰 창을 통해서 상기 이차 전지의 영상을 획득하는, 이차 전지의 리크 검사 장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 감지부는 상기 스웰링된 상기 케이스에 의해서 눌리는 압력 센서인, 이차 전지의 리크 검사 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 이차 전지는 상기 케이스가 필름으로 구성된 파우치형 이차 전지인, 이차 전지의 리크 검사 장치.
- 청구항 8에 있어서,
상기 진공 펌프는, 대기압 미만이고, 상기 이차 전지의 디개싱(degassing) 압력 이상인 목표 압력으로 상기 챔버의 상기 내부를 감압하는, 이차 전지의 리크 검사 장치.
- 청구항 9에 있어서,
상기 디개싱 압력은 0 초과 20 torr 이하이고, 상기 목표 압력은 20 ~ 50 torr 인, 이차 전지의 리크 검사 장치.
- 청구항 9에 있어서,
상기 목표 압력은 적어도 30 초간 유지되는, 이차 전지의 리크 검사 장치.
- 이차 전지를 챔버의 내부에 배치하는 배치 단계;
상기 챔버의 상기 내부를 감압하는 감압 단계; 및
상기 이차 전지의 리크 여부를 판별하기 위해서, 상기 이차 전지의 케이스에 스웰링이 발생하는지 여부를 관찰 또는 감지하는 감지 단계를 포함하고,
상기 배치 단계는,
삽입 홈을 구비하는 트레이에 상기 이차 전지의 하부를 삽입하여 상기 이차 전지를 세우는 단계를 포함하고,
상기 감지 단계는,
상기 이차 전지의 상기 케이스가 스웰링되면, 상기 트레이의 상기 삽입 홈에 배치되는 감지부가 스웰링된 상기 케이스를 감지하는 단계를 포함하는,
이차 전지의 리크 검사 방법.
- 청구항 12에 있어서,
상기 감압 단계는,
대기압 미만이고, 상기 이차 전지의 디개싱(degassing) 압력 이상인 목표 압력으로 상기 챔버의 상기 내부를 감압하는, 이차 전지의 리크 검사 방법.
- 청구항 13에 있어서,
상기 이차 전지의 리크 검사 방법은,
상기 목표 압력을 미리 결정된 시간 동안 유지하는, 이차 전지의 리크 검사 방법.
- 청구항 12에 있어서,
상기 이차 전지는 상기 케이스가 필름으로 구성된 파우치형 이차 전지이고,
상기 이차 전지의 리크 검사 방법은,
상기 이차 전지의 상기 케이스에 스웰링이 없는 경우, 상기 이차 전지의 필름에 주름이 발생했는지 관찰하는, 이차 전지의 리크 검사 방법.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 12에 있어서,
상기 배치 단계 전에,
이차 전지의 적어도 표면 일부분에 버블 형성 액체를 제공하는 단계를 더 포함하고,
상기 감지 단계는,
상기 이차 전지에 버블이 발생하는지를 관찰하는 단계를 더 포함하는, 이차 전지의 리크 검사 방법.
- 청구항 18에 있어서,
상기 버블 형성 액체는 비눗물 용액인, 이차 전지의 리크 검사 방법.
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2015
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