KR20080074240A - 이차전지 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전지셀의 두께, 전압 및 저항을 동시에 측정하는 검사 장치로서, 검사를 위해 전지셀이 탑재되는 하부판재; 상기 하부판재 상에 탑재되는 전지셀의 상면에 밀착될 수 있도록 하부판재에 대해 상하로 수직 이동하는 구조의 상부판재; 전지셀의 전압 및 저항을 측정할 수 있도록, 상기 상부판재에 위치 고정된 상태에서 전지셀의 전극 탭에 접촉되는 한 쌍의 전극 측정부재들; 상기 전극 측정부재들에 연결되어 있는 임피던스 측정기; 상기 하부판재에 위치 고정된 상태에서 상부판재의 상부면에 대한 거리를 측정하여 전지셀의 두께로 환산하는 두께 측정부재; 상기 임피던스 측정기와 두께 측정부재로부터의 검출 정보를 수신 및 처리하여 표시하는 제어부; 및 상기 상부판재의 상하 수직 이동을 유도할 수 있도록, 하부판재에 위치 고정된 상태에서 상부판재의 양측면에 연결되어 있는 프레임; 을 포함하는 것으로 구성된 검사 장치를 제공한다.

Description

이차전지 검사 장치 {Secondary Battery Inspection Device}

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 검사 장치의 모식도이고, 도 2는 검사 장치의 일부 부분에 대한 정면 투시도이다;

도 3은 도 2의 평면도이고, 도 4는 부분 측면도이다;

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 두께 측정부재의 측면도이다;

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전극 측정부재의 수직 단면도이고, 도 7은 분해 사시도이다;

도 8은 도 2의 장치에 대한 측면 사시도이고, 도 9는 전극접속 부재를 장착하지 않은 상태에서의 부분 사시도이다.

본 발명은 전지셀의 두께, 전압 및 저항을 동시에 측정하는 검사 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전지셀을 위치시키는 하부판재와 상부판재, 전지셀의 전극들과 접촉하는 한 쌍의 전극 측정부재들 및 전지셀의 두께를 측정하기 위한 두께 측정부재 등을 포함하는 것으로 구성된 검사 장치에 관한 것이다. 모바일 기기 에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지 수요가 급격히 증가하고 있다.

이차전지는 그것이 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 단일 전지셀의 형태로 사용되기도 하고, 또는 다수의 단위전지들을 전기적으로 연결한 전지모듈의 형태로 사용되기도 한다. 예를 들어, 휴대폰과 같은 소형 디바이스는 전지셀 1 개의 출력과 용량으로 소정의 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 휴대용 DVD(Portable DVD), 소형 PC(Personal Computer), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중형 또는 대형 디바이스는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지셀들을 포함하는 전지모듈의 사용이 요구된다.

전지모듈은 다수의 단위전지들을 직렬 및/또는 병렬로 배열하여 연결한 코어 팩에 보호회로 등을 접속함으로써 제조된다. 단위전지로서 각형 또는 파우치형 전지를 사용하는 경우에는 넓은 면들이 서로 대면하도록 적층한 후 전극단자들을 버스 바 등의 접속부재에 의해 연결하여 용이하게 제조할 수 있다. 따라서, 육면체 구조의 입체형 전지모듈을 제조하는 경우에는 각형 또는 파우치형 전지가 단위전지로서 유리하다.

종래에는 이차전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 수소이온 전지가 사용되었으나, 최근에는 에너지 밀도가 높은 리튬이온 전지 및 리튬 폴리머 전지가 많이 사용되고 있다. 이러한 이차전지는 앞에서 설명한 바와 같은 장점으로 인하여 수요가 증가하고 있다.

한편, 이차전지의 생산과정에서 가장 중요한 것 중의 하나는 소망하는 성능 과 안전성 등을 제공하는지 여부를 확인하는 품질 관리이다. 여기서, 품질 관리는 이차전지가 제대로 충방전 성능을 가지고 있는지를 잘 판단하여 양품을 생산하는 한편, 불량품을 선별해 내는 것이다. 이러한 품질 관리가 잘 이루어짐으로써 고품질의 이차전지를 생산할 수 있다.

이차전지의 특성을 평가하는 데에는 여러 가지 변수가 있으며, 일 예로, 전지셀의 두께, 개방회로 전압 및 내부 저항 등이다. 전지셀의 두께는 이차전지의 구조적 특성에 의해 편차가 존재하며, 이는 조립 공정에서의 작업성에 영향을 크게 미치므로 이차전지의 중요한 관리 특성 중 하나이다. 또한, 개방회로 전압은 부하가 전혀 연결되지 않은 상태, 즉, 개방회로 상태에서의 전지의 전압을 의미하고, 내부저항은 전지에 전류가 흘렀을 경우에 전압이 얼마나 감소하는 가를 나타내며, 이러한 전기적 특성은 전지로서의 성능을 평가하는 데 매우 중요한 척도이다.

이러한 이차전지의 특성을 측정하는 장치로서, 전지셀의 두께를 측정하기 위해서 인디케이터를 이용한 두께 측정기와, 전압 또는 내부저항을 측정하기 위한 교류 임피던스(AC Impedence) 측정기를 사용하여 왔다. 그러나, 이러한 측정기들을 이용한 측정방법은 하나의 측정 대상에 대해 두 종류의 측정장치를 이용하여 2회 이상 측정하므로, 측정시간이 많이 소요되는 단점을 가지고 있다. 또한, 교류 임피던스 측정기를 두께 측정기와는 별도로 사용하는 경우, 전압과 내부저항을 동시에 측정하는 장점은 있으나, 측정 포인트의 위치 또는 전극단자들을 누르는 압력차이 등의 변수에 의해 결과치가 다르게 나타나는 문제점이 있다.

따라서, 전지셀의 주요한 특성인 두께, 전압 및 내부저항을 동시에 측정하고 사용자별 측정오차를 감소시킬 수 있는 이차전지 검사 장치에 관한 기술의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이차전지 검사 장치의 구조를 변형하여 한 쌍의 전극 측정부재들을 상부판재에 위치를 고정시킨 상태에서 전지셀의 전극단자에 접촉하고, 두께 측정부재를 하부판재에 위치 고정된 상태에서 상부판재의 상부면에 거리를 측정하는 것으로 구성하는 경우, 전지셀의 검사 과정에서 전지셀의 두께, 전압 및 내부저항을 동시에 측정함으로써 검사시간을 크게 단축시키고, 사용자별 측정 오차를 감소시킬 수 있는 이점을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명에 따른 이차전지 검사 장치는, 전지셀의 두께, 전압 및 저항을 동시에 측정하는 검사 장치로서,

(a) 검사를 위해 전지셀이 탑재되는 하부판재;

(b) 상기 하부판재 상에 탑재되는 전지셀의 상면에 밀착될 수 있도록 하부판재에 대해 상하로 수직 이동하는 구조의 상부판재;

(c) 전지셀의 전압 및 저항을 측정할 수 있도록, 상기 상부판재에 위치 고정된 상태에서 전지셀의 전극 탭에 접촉되는 한 쌍의 전극 측정부재들;

(d) 상기 전극 측정부재들에 연결되어 있는 임피던스 측정기;

(e) 상기 하부판재에 위치 고정된 상태에서 상부판재의 상부면에 대한 거리를 측정하여 전지셀의 두께로 환산하는 두께 측정부재;

(f) 상기 임피던스 측정기와 두께 측정부재로부터의 검출 정보를 수신 및 처리하여 표시하는 제어부; 및

(g) 상기 상부판재의 상하 수직 이동을 유도할 수 있도록, 하부판재에 위치 고정된 상태에서 상부판재의 양측면에 연결되어 있는 프레임;

을 포함하는 것으로 구성되어 있다.

즉, 본 발명에 따른 검사 장치는, 하부판재의 상부면에 전지셀을 위치시킨 상태에서 상부판재를 하향 이동시켜 전지셀의 상면과 접촉시킨 뒤, 두께 측정부재를 이용하여 전지셀의 두께를 측정하고, 동시에 한 쌍의 전극 측정부재들을 전지셀의 양극단자와 음극단자에 동시에 접촉시켜, 전지셀의 전압 및 저항을 측정할 수 있으므로, 작업자의 경험에 의존하지 않고 신뢰성이 있는 검사 작업을 단시간 내에 용이하게 수행할 수 있다.

상기 전지셀은 본 발명에 따른 검사 장치에서 하부판재 상에 탑재될 수 있는 형상이라면 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 판상형 전지일 수 있다. 본 명세서에서 '판상형'은 폭 대비 두께가 얇은 직육면체 형상을 의미한다.

이러한 판상형 전지로는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성을 가 진 리튬 이차전지가 바람직하며, 본 발명에 따른 검사 장치는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조의 파우치형 전지의 검사에 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 상부판재와 하부판재는 앞에서 설명한 바와 같이, 전지셀의 두께를 측정하는 과정에서 측정의 정밀도를 향상시키기 위하여 편평도가 높은 금속 소재로 이루어질 수 있으며, 이 경우, 전지셀에서 방전된 전기가 각각의 금속 판재들로 전도되는 것을 방지하기 위하여, 바람직하게는 하부판재의 상면 및/또는 상부판재의 하면에는 절연부재가 부착될 수 있다.

상기 절연부재는 바람직하게는 탄성 소재로 이루어져 있어서, 측정 대상물인 전지셀에 인가되는 압력으로부터 소재 자체가 가지고 있는 탄성력을 이용하여 전지셀이 파단되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 탄성 소재는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 고무 소재가 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 검사 장치에 적용될 수 있는 전지셀에서 전극단자의 위치는 특별히 제한되는 것은 아니며, 하나의 바람직한 예에서, 양극단자와 음극단자의 위치가 전극조립체의 양 측면 단부에 대향하여 형성된 구조일 수 있다. 이 경우, 상기 전극 측정부재들은 전지셀의 전극단자들과 접촉하여 전압 및 저항을 측정할 수 있도록, 상부판재의 중앙을 기준으로 양측에 각각 위치하게 된다.

검사 작업 과정에서 하부판재에 대해 상하 수직 이동하는 상부판재는, 앞서 설명한 바와 같이, 하부판재에 위치 고정된 상태에서 상부판재의 양측면에 연결되어 있는 프레임에 의해 그것의 수직 이동이 유도된다. 따라서, 프레임의 안정적인 유도에 의해 상부판재는 하부판재에 탑재되어 있는 전지셀의 상면에 밀착될 수 있다.

전지셀의 전압과 저항을 측정하기 위해 상부판재에 위치 고정된 상태에서 상부판재와 함께 상하 수직 이동하게 되는 전극 측정부재는, 상부판재가 하향 이동하여 전지셀의 상면에 밀착될 때, 전지셀의 전극단자에 접촉되면서 전기적 연결을 이룬다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 전극 측정부재가 위치하는 상부판재에는 관통홈이 형성되어 있고, 전극 측정부재의 하부에는 상기 관통홈을 통해 탄력적으로 하향 돌출되어 있는 접속 프로브가 설치되어 있어서, 접속 프로브가 상부판재에 형성된 관통홈을 통과하여 전지셀의 전극단자에 접촉될 수 있다.

경우에 따라서는, 상기 관통홈이 상부판재에 두 개 이상 형성되어 있어서, 전지셀의 크기와 형상 및 전극단자의 위치에 따라 전극 측정부재의 위치를 이동시켜 고정시킬 수도 있다.

전극 측정부재가 설치되어 있는 상부판재가 하향 이동하는 과정에서, 상부판재로부터 하향 돌출되어 있는 접속 프로브가 전지셀의 전극단자 등에 무리하게 접촉되면서 파괴되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 접속 프로브는 탄력적인 구조로 하향 돌출되어 있다.

이러한 탄력적인 하향 돌출 구조의 구현을 위해, 예를 들어, 상기 전극 측정부재는, 하단에 전지셀 전극단자의 접속을 위한 접속핀이 형성되어 있고 상단에 접속단자가 형성되어 있는 긴 길이의 접속 프로브, 상기 접속 프로브의 하부에 결합 되어 고정된 피스톤 부재, 상판부재에 고정된 상태에서 상기 피스톤 부재가 삽입되는 실린더 부재, 및 상기 전극단자의 접속단자가 돌출된 상태에서 실린더 부재와 결합되는 캡으로 구성될 수 있다. 이러한 구조에서, 접속 프로브는 그것의 하부에 결합되어 있는 피스톤 부재의 하중에 의해 접속핀이 상부판재의 관통홈을 통해 하향 돌출되게 되며, 상부판재의 하향 이동에 의해 접속핀이 전지셀 전극단자에 접촉되면, 피스톤 부재가 실린더 부재의 내면에서 상향 이동하면서 접속 프로브도 상향 이동하게 되므로, 그것의 접속핀에 무리한 힘이 가해지는 것을 방지할 수 있다.

바람직하게는, 피스톤 부재가 그것의 하중에 의해서 자유롭게 이동할 수 있도록 피스톤 부재의 외경은 실린더 부재의 내경보다 작은 구조일 수 있다.

상기 캡의 중앙에는 접속 프로브의 접속단자가 돌출될 수 있도록 관통구가 천공되어 있고, 캡과 실린더 부재의 결합을 용이하게 할 수 있도록, 실린더 부재의 상부 외면과 그에 대응하는 캡의 내면에는 각각 나사선이 형성되어 있어서, 실린더 부재의 중공 내부에 접속 프로브(하부에 피스톤 부재가 결합되어 있는 접속 프로브)을 장착하고, 접속 프로브의 상단 접속단자를 관통구에 삽입한 상태에서 캡을 회전시켜 실린더 부재에 결합시킬 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 피스톤 부재에 일측 단부가 고정되어 있는 압축 스프링을 피스톤 부재와 캡 사이에 추가로 장착하여, 접속 프로브의 더욱 탄력적인 하향 돌출 구조를 구현할 수도 있다. 즉, 피스톤 부재와 캡 사이에 장착된 압축 스프링은 피스톤 부재에 탄력적인 하향력을 제공하며, 피스톤 부재에 결합되어 있는 접속 프로브에도 탄력적인 하향력이 제공된다. 따라서, 상부판재의 하향 이동 에 의해 접속 프로브의 접속핀이 전지셀에 접촉될 때, 접속핀에 무리한 힘이 가해지는 것을 방지할 수 있고, 또한 접속 프로브가 상향 이동할 때 압축 스프링이 가압되면서 전지셀 전극단자에 대한 접속핀의 안정적인 접촉 상태를 보장한다.

상기 상부판재와 프레임을 연결하는 방법은 상부판재를 수직으로 상하 이동할 수 있는 구조라면 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 LM 레일/블록 구조로 이루어질 수 있다.

예를 들어, 프레임에는 길이 방향으로 LM(Linear Motion) 레일(Rail)이 형성되어 있고, 상부판재의 양 측면에는 LM 블록이 형성되어 있어서, LM 블록이 LM 레일을 따라 상하로 이동됨에 따라 LM 블록의 상부판재도 상하로 정교한 이동이 가능하게 된다.

전지셀의 상면에 접하게 되는 상부판재를 직접적으로 조작하지 않으면서 상부판재의 상하 이동 작업을 용이하게 수행할 수 있도록, 바람직하게는 가변 샤프트를 추가로 포함하고, 상기 가변 샤프트는 상부판재가 수평 상태를 유지한 상태로 상하 수직 이동이 가능할 수 있도록 상기 프레임에 결합되어 있는 구조로 이루어져 있다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 가변 샤프트의 후미는 하부판재에 고정되어 있는 지지대에 회전 가능하게 연결되어 있고, 가변 샤프트의 전면 중앙에는 작업용 손잡이가 형성되어 있는 구조일 수 있다. 따라서, 작업자가 가변 샤프트의 손잡이를 잡고 소망하는 위치에 따라 소정의 각도로 상하 움직이면, 지지대에 후미가 회전 가능하게 연결된 가변 샤프트는 프레임을 따라 수직으로 상하 이동하게 된다.

상기 구조에서, 상부판재는 샤프트에 상하 수직 이동이 가능하게 연결되어 있으므로, 가변 샤프트의 회전 각도에 관계없이 수평 상태를 유지하면서 상하로 이동하게 된다. 경우에 따라서는, 상부판재의 양측면이 프레임에 직접적으로 연결되지 않고 가변 샤프트가 프레임 부재에 연결될 수도 있으며, 이 경우에도 상부판재는 수평을 유지한 상태로 상하 이동할 수 있는 구조이어야 한다.

한편, 전지셀의 두께가 일정하지 않은 경우, 상부판재의 무게를 증가시켜 전지셀에 적정한 압력을 인가함으로써 전지셀의 두께를 균일하게 할 필요가 있다. 따라서, 상기 상부판재의 상면에는, 필요에 따라 소정의 추가적인 압력을 인가하기 위한 가압부재가 선택적으로 장착될 수 있는 만입부가 상부판재의 중앙 부위에 형성되어 있을 수 있다.

이 경우, 상기 만입부에 대한 가압부재의 정위치 장착을 위해, 만입부에는 상호 이격된 위치에 둘 또는 그 이상의 그루브가 형성되어 있고, 가압부재에는 상기 그루브에 대응하는 돌기가 형성되어 있어서, 가압부재는 상부판재의 정위치에 장착될 수 있다.

상부판재를 하부판재에 대해 상하로 이동시키는 방법은 수동 또는 자동 방식을 사용할 수 있으며, 일 예로, 다수의 전지셀들을 측정하는 경우 자동으로 상부판재를 상하로 이동시키는 구성도 가능하다.

전지셀의 두께를 측정하기 위한 두께 측정부재는 상부판재의 위치 변화에 의해 간접적으로 전지셀의 두께를 측정한다. 즉, 두께 측정부재는 상부판재의 위치 변화에 관계없이 하부판재에 대해 고정되어 있고, 상부판재와의 거리 변화를 측정 하여 기설정된 거리를 기준으로 전지셀의 두께를 환산하게 된다. 두께 측정부재에서 상부판재에 대한 거리 측정은, 예를 들어, 광의 조사, 무선파의 조사, 물리적 접촉 핀 등으로 달성될 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 두께 측정부재는 일측 단부가 하부판재에 고정된 상태에서 상부판재의 상부 방향으로 절곡되어 있는 고정 축과, 상부판재의 상단면으로부터 소정의 이격 거리에서 고정 축의 단부에 장착된 거리 측정용 탐침, 및 상기 탐침으로부터 검출된 정보를 바탕으로 전지셀의 두께를 환산하는 연산부를 포함하고 있는 인디케이터로 구성될 수 있다.

결과적으로, 앞서 설명한 바와 같이, 전극 측정부재에서 검출한 전지셀의 전압 및 내부저항 값을 임피던스 측정기에서 확인하고 두께 측정부재를 통해 전지셀의 두께를 확인할 수 있다. 따라서, 수동으로 전지셀의 특성 정보(두께, 전압 및 내부 저항)를 확인하고 양품 스펙 기준과 비교하거나 또는 자동으로 전지셀의 양/불량을 판정할 수 있다.

상기 제어부는 임피던스 측정기와 두께 측정부재에서 검출한 정보를 수신하고, 기저장되어 있는 양품 스펙 정보와 비교하여, 이들 정보의 차이가 소정값 이하인지 확인하여 양/불량을 판단하여 표시할 수 있다.

경우에 따라서는, 상기 제어부를 퍼스널 컴퓨터로 구성하여 자동으로 전지셀의 양/불량을 판단할 수 있고, 전지셀 측정 데이터의 이력을 관리할 수 있다.

본 발명은 또한 상기 특정한 구조로 이루어진 검사 장치를 이용하여 전지셀을 검사하는 방법을 제공한다.

즉, 본 발명에 따른 전지셀 검사 방법은,

(a) 전지셀을 하부판재 상에 위치시키는 단계;

(b) 상부판재를 하향 이동시켜 전지셀의 상면에 밀착시킴으로써, 두께 측정부재와 전극 측정부재를 소정의 위치에 고정시키는 단계;

(c) 상기 두께 측정부재와 전극 측정부재로부터 측정된 전지셀의 두께, 전압 및 저항의 검출 정보를 제어부로 전송하는 단계; 및

(d) 상기 제어부에서 검출된 측정 정보와 기저장되어 있는 양품 스펙 정보와 비교하여, 이들 정보들의 차이가 소정값 이하일 때 양질의 전지셀로 결정하는 단계;

를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.

따라서, 이러한 전지셀 검사방법은 두께 측정부재와 전극 측정부재를 사용하여 전지셀의 두께, 전압 및 내부저항을 동시에 측정할 수 있으므로, 측정 소요 시간을 반 이상 단축시킬 수 있고, 종래의 수동으로 전극단자에 전극 측정핀을 접촉시켜 전압 및 내부저항을 측정하는 방법에 비해 사용자별 측정방법의 편차에 따른 측정 오차를 감소시키는 것이 가능하다.

상기 단계(b)에서, 전지셀의 두께를 균등하게 하기 위해 가압부재를 상부판재의 상면과 결합하여 전지셀에 인가되는 압력을 증대시킬 수도 있다.

상기 단계(d)에서 제어부로서 퍼스널 컴퓨터를 사용하여 전지셀에 대한 측정 데이터를 이력 관리하여 품질 향상을 위한 정보로 유용하게 사용할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 검사 장치의 모식도가 도시되어 있고, 도 2에는 검사 장치의 일부 부분에 대한 정면도가 부분 투시도로서 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 이차전지 검사 장치(900)는 전지셀(10)을 탑재하는 하부판재(100), 하부판재(100)에 대해 상하로 움직이는 상부판재(200), 전지셀(10)의 음극단자(12)와 양극단자(14)의 간격(d)만큼 이격되어 상부판재(200)에 장착되어 있는 한 쌍의 전극 측정부재들(300), 하부판재(100)의 후미에 연결되어 있는 고정축(510)에 장착되어 상부판재(200)의 상면으로부터 소정의 거리로 이격되어 있는 두께 측정부재(500) 등으로 구성되어 있다.

하부판재(100)의 상면과 상부판재(200)의 하면에는 각각 탄력적인 절연부재들(110, 210)이 부착되어 있다. 따라서, 상부판재(200)가 하강하여 전지셀(10)의 상면에 밀착될 때, 탄력적인 절연부재들(110, 210)에 의해 전지셀(10)에 무리한 힘이 가해지면서 파손되는 것을 방지할 수 있다.

상부판재(200)의 상면에는, 필요에 따라 소정의 추가적인 압력을 인가하기 위한 가압부재(도시하지 않음)가 선택적으로 장착될 수 있는 만입부가 형성되어 있으며, 그것의 단부에 그루브(240)의 형성되어 있다. 따라서, 전지셀(10)의 두께가 일정하지 않은 경우, 상부판재(200)의 무게를 증가시켜 전지셀(10)에 적정한 압력 을 인가함으로써 전지셀(10)의 두께를 균일하게 만들 수 있다.

또한, 상부판재(200)의 양측면은 가이드부(220)가 결합되어 있고, 가이드부(220)는 LM 블록/레일 구조로 프레임(700)에 연결되어 있어서, 상부판재(200)가 수평을 유지한 상태에서 상하 수직 이동을 유도한다. LM 블록/레일 구조에 대한 더욱 상세한 구조는 이후 도 3 및 9에서 상술한다.

상부판재(200)에 대한 상하 이동은 그것의 상부 방향에 위치하는 가변 샤프트(230)를 조작하여 달성된다. 가변 샤프트(230)의 구성과 상부판재(200)에 대한 더욱 자세한 결합 관계는 이후 도 4 및 5에서 상술한다.

전극 측정부재(300)는 접속 프로브(310), 접속 프로브(310)가 삽입되어 장착되고 상부판재(200)에 고정되어 있는 실린더 부재(340), 실린더 부재(340)와 결합되는 캡(320)로 구성되어 있다. 접속 프로브(310)는 상부판재(200)에 천공되어 있는 관통홈을 통해 소정의 크기만큼 탄력적으로 돌출되어 있다. 전극 측정부재(300)의 더욱 상세한 구조는 이후 도 6 및 7에서 상술한다.

두께 측정부재(500)는 하부판재(100)의 후면과 연결되어 있는 고정축(510)에 장착되어 있고, 두께 측정부재(500)의 하부에 위치하는 탐침(520)에서 상부판재(200)의 상하 이동에 따른 거리를 측정하여 전지셀(10)의 두께도 환산한 후 인디케이터(530)에 디지털(숫자)로 표시한다. 전지셀(10)의 두께 정보는 직접 퍼스널 컴퓨터(600)에 전송되고, 전극 측정부재(300)에서 검출한 전지셀(10)의 전압 및 내부저항은 임피던스 측정기(400)를 경유하여 퍼스널 컴퓨터(600)에 전송된다.

퍼스널 컴퓨터(600)는 임피던스 측정기(400)와 두께 측정부재(500)에서 검출 한 데이터와 사전에 컴퓨터 내부에 입력되어 있는 양품 스펙 기준정보와 비교하여 전지셀(10)의 양/불량을 판정하게 되고 전지셀(10)의 이력관리를 위해 측정일, 전지셀의 제품번호, 두께, 전압 및 내부 저항 등의 데이터는 퍼스널 컴퓨터(600)의 데이터 베이스(별도로 도시하지 않음)에 저장된다.

도 3에는 도 2의 평면도가 도시되어 있고, 도 4에는 부분 측면도가 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 가변 샤프트(230)는 그것의 후미가 하부판재(100)에 고정되어 있는 지지대(232)에 회전 가능하게 연결되어 있고, 전면 중앙에 작업용 손잡이(234)가 형성되어 있으며, 회전 연결핀(236)에 의해 상부 판재(200)에 연결되어 있다.

상부판재(200)의 측면에 설치된 가이드부(220)는 프레임(700)의 LM 레일(710)과 상하 이동 가능하도록 연결된 LM 블록(222)을 가지고 있어서, 상부판재(200)가 수평 상태를 유지하면서 상하 이동할 수 있도록 유도한다.

따라서, 작업자가 가변 샤프트(230)의 손잡이(234)를 잡고 소망하는 위치에 따라 소정의 각도로 상하 움직이면, 지지대(232)에 후미가 회전 가능하게 연결된 가변 샤프트(230)는 전체적으로 상하 이동하게 되고, 회전 연결핀(236)에 의해 연결된 상부 판재(200)는 가변 샤프트(230)의 회전 각도에 관계없이 수평 상태를 유지하면서 상하로 이동하게 된다.

도 5에는 본 발명의 실시예에 따른 두께 측정부재의 측면도가 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 전지셀의 두께를 측정하기 위한 두께 측정부재(500)는, 일측 단부가 하부판재(100)에 고정된 상태에서 상부판재(200)의 상부 방향으로 절곡되어 있는 고정 축(510)과, 상부판재(200)의 상단면으로부터 소정의 이격 거리에서 고정 축(510)의 단부에 장착된 거리 측정용 탐침(520), 및 탐침(520)으로부터 검출된 정보를 바탕으로 전지셀(도시하지 않음)의 두께를 환산하는 연산부를 포함하고 있는 인디케이터(530)로 구성되어 있다.

따라서, 두께 측정부재(500)는 상부판재(200)의 위치 변화에 관계없이 하부판재(100)에 대해 고정되어 있고, 상부판재(200)와의 거리 변화를 측정하여 기설정된 거리를 기준으로 전지셀의 두께를 환산하게 된다.

도 6에는 본 발명의 실시예에 따른 전극 측정부재의 수직 단면도가 도시되어 있고, 도 7에는 분해 사시도가 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 전극 측정부재(300)는, 하단에 전지셀 전극단자의 접속을 위한 접속핀(312)이 형성되어 있고 상단에 접속단자(314)가 형성되어 있는 팬 형상의 접속 프로브(310), 접속 프로브(310)의 하부에 결합되어 고정된 피스톤 부재(350), 상판부재(200)에 고정된 상태에서 피스톤 부재(350)가 삽입되는 실린더 부재(340), 전극단자의 접속단자가 돌출된 상태에서 실린더 부재(340)와 결합되는 캡(320), 및 피스톤 부재(350)와 캡(350) 사이에 장착되는 압축 스프링(330)으로 구성되어 있다.

접속핀(312)는 상부판재(200)에 천공되어 있는 관통홈(260)을 통해 소정의 크기만큼 하향 돌출되어 있다.

실린더 부재(340)의 내경보다 외경이 작은 피스톤 부재(350)는 접속 프로브(310)의 상하 이동을 유도하게 되며, 측면에 형성된 체결공(342)을 통해 접속 프로브(310)에 결합된다.

캡(320)의 중앙에는 접속 프로브(310)의 접속단자(314)가 돌출될 수 있도록 관통구(322)가 천공되어 있고, 캡(320)과 실린더 부재(340)의 결합을 용이하게 할 수 있도록, 실린더 부재(340)의 상부 외면과 그에 대응하는 캡(320)의 내면에는 각각 나사선(324)이 형성되어 있다. 따라서, 실린더 부재(340)의 중공 내부에 접속 프로브(310)를 장착하고, 접속 프로브(310)의 상단 접속단자(314)를 관통구(322)에 삽입한 상태에서 캡(320)을 회전시켜 실린더 부재(340)에 결합시킬 수 있다.

압축 스프링(330)은 일측 단부가 피스톤 부재(350)에 고정되어 있고 타측 단부가 캡(320)에 고정된 상태로 피스톤 부재(350)와 캡(320) 사이에 장착되어 있다.

상기와 같은 구조로 인해, 접속 프로브(310)는 압축 스프링(330)의 탄성에 의해 그것의 하단 접속핀(312)이 상부판재(200)의 관통홈(260)을 통해 탄력적으로 하향 돌출되게 된다. 따라서, 상부판재(200)의 하향 이동에 의해 접속핀(312)이 전지셀 전극단자(도시하지 않음)에 접촉되면, 접속핀(312)에 무리한 힘이 가해지는 경우, 상향 이동하여 그것이 파괴되는 것을 방지할 수 있다. 또한 접속 프로브(310)가 상향 이동할 때 압축 스프링(330)이 가압되면서 전지셀 전극단자에 대한 접속핀(312)의 안정적인 접촉 상태를 보장한다.

도 8에는 도 2의 장치에 대한 측면 사시도가 도시되어 있고, 도 9에는 전극접속 부재를 장착하지 않은 상태에서의 부분 사시도가 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 상면에 절연부재(110)가 부착되어 있는 하부판재(100) 상에 전지셀(도시하지 않음)을 탑재하고, 하면에 절연부재(210)가 부착되어 있는 상부판재(200)를 하향 이동시키면, 전지셀의 전압, 내부저항 및 두께 측정을 위한 준비가 완료된다. 따라서, 간단한 조작에 의해 소망하는 검사 작업을 완료할 수 있다.

상부판재(200)의 수직 상하 이동은, 하부판재(100)에 고정된 지지대(232)에 의해 회전 가능하게 후미가 연결되어 있는 가변 샤프트(230)의 손잡이(234)를 소정의 각도로 회전시키면, 손쉽게 달성될 수 있다.

전극 접속부재(도시하지 않음)가 장착될 실린더 부재가 고정되어 있는 상부판재(200)는 그것의 양측면에 결합되어 있는 가이드부(220)가 프레임(700)에 LM 블록/레일 구조로 연결되어 있고, 상부판재(200)와 가변 샤프트(230)는 회전 가능한 축(270)으로 연결되어 있다. 따라서, 가변 샤프트(230)가 소정의 각도를 회전하면서 상하 이동하더라도, 상부판재(200)는 정밀한 수직 상하 이동이 가능하게 된다.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 검사 장치는 간단한 구조를 가지면서도 전지셀의 두께, 전압 및 내부저항을 동시에 측정함으로써 측정시간을 단축시킬 수 있으며, 더욱이 전극 측정핀을 전지셀 전극단자 동일한 위치에 동일한 압력을 인가 할 수 있게 되어 측정자에 따라 발생할 수 있는 오차를 크게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (19)

1. 전지셀의 두께, 전압 및 저항을 동시에 측정하는 검사 장치로서,

   (a) 검사를 위해 전지셀이 탑재되는 하부판재;

   (b) 상기 하부판재 상에 탑재되는 전지셀의 상면에 밀착될 수 있도록 하부판재에 대해 상하로 수직 이동하는 구조의 상부판재;

   (c) 전지셀의 전압 및 저항을 측정할 수 있도록, 상기 상부판재에 위치 고정된 상태에서 전지셀의 전극 탭에 접촉되는 한 쌍의 전극 측정부재들;

   (d) 상기 전극 측정부재들에 연결되어 있는 임피던스 측정기;

   (e) 상기 하부판재에 위치 고정된 상태에서 상부판재의 상부면에 대한 거리를 측정하여 전지셀의 두께로 환산하는 두께 측정부재;

   (f) 상기 임피던스 측정기와 두께 측정부재로부터의 검출 정보를 수신 및 처리하여 표시하는 제어부; 및

   (g) 상기 상부판재의 상하 수직 이동을 유도할 수 있도록, 하부판재에 위치 고정된 상태에서 상부판재의 양측면에 연결되어 있는 프레임;

   을 포함하는 것으로 구성된 검사 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 판상형 전지인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 판상형 전지는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조의 파우치형 전지인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 하부판재의 상면 및/또는 상부판재의 하면에는 절연부재가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 절연부재는 탄성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 검사 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀에서 양극단자와 음극단자의 위치가 전극조립체의 양 측면 단부에 대향하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 측정부재가 위치하는 상부판재에는 관통홈이 형성되어 있고, 전극 측정부재의 하부에는 상기 관통홈을 통해 탄력적으로 하향 돌출되어 있는 접속 프로브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 전극 측정부재는, 하단에 전지셀 전극단자의 접속을 위한 접속핀이 형성되어 있고 상단에 접속단자가 형성되어 있는 긴 길이의 접속 프로브, 상기 접속 프로브의 하부에 결합되어 고정된 피스톤 부재, 상판부재에 고정 된 상태에서 상기 피스톤 부재가 삽입되는 실린더 부재, 및 상기 전극단자의 접속단자가 돌출된 상태에서 실린더 부재와 결합되는 캡으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 피스톤 부재의 외경은 실린더 부재의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 검사 장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 캡의 중앙에는 접속 프로브의 접속단자가 돌출될 수 있도록 관통구가 천공되어 있고, 캡과 실린더 부재의 결합을 용이하게 할 수 있도록, 실린더 부재의 상부 외면과 그에 대응하는 캡의 내면에는 각각 나사선이 형성되어 있어서, 실린더 부재의 중공 내부에 접속 프로브(하부에 피스톤 부재가 결합되어 있는 접속 프로브)을 장착하고, 접속 프로브의 상단 접속단자를 관통구에 삽입한 상태에서 캡을 회전시켜 실린더 부재에 결합시키는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 피스톤 부재에 일측 단부가 고정되어 있는 압축 스프링을 피스톤 부재와 캡 사이에 추가로 장착하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 상부판재와 프레임의 연결 부위는 LM 레일/블록 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 검사 장치.
13. 제 1 항에 있어서, 전지셀의 상면에 접하게 되는 상기 상부판재를 직접적으로 조작하지 않으면서 상부판재의 상하 이동 작업을 용이하게 수행할 수 있도록, 상기 상부판재가 수평 상태를 유지한 상태로 상하 수직 이동이 가능한 조건에서 상부판재에 연결되어 있는 가변 샤프트를 추가로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 가변 샤프트의 후미는 하부판재에 고정되어 있는 지지대에 회전 가능하게 연결되어 있고, 가변 샤프트의 전면 중앙에는 작업용 손잡이가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 상부판재의 상면에는 필요에 따라 소정의 추가적인 압력을 인가하기 위한 가압부재가 선택적으로 장착될 수 있는 만입부가 상부판재의 중앙 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 만입부에는 상호 이격된 위치에 둘 또는 그 이상의 그루브가 형성되어 있고, 가압부재에는 상기 그루브에 대응하는 돌기가 형성되어 있어서, 가압부재는 상부판재의 정위치에 장착되는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
17. 제 1 항에 있어서, 상기 두께 측정부재는 일측 단부가 하부판재에 고정된 상 태에서 상부판재의 상부 방향으로 절곡되어 있는 고정 축과, 상부판재의 상단면으로부터 소정의 이격 거리에서 고정 축의 단부에 장착된 거리 측정용 탐침, 및 상기 탐침으로부터 검출된 정보를 바탕으로 전지셀의 두께를 환산하는 연산부를 포함하고 있는 인디케이터로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
18. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 임피던스 측정기와 두께 측정부재에서 검출한 정보를 수신하고, 기저장되어 있는 양품 스펙 정보와 비교하여, 이들 정보의 차이가 소정값 이하인지 확인하여 양/불량을 판단하여 표시하는 퍼스널 컴퓨터로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
19. 제 1 항에 따른 검사 장치를 사용하여 전지셀을 검사하는 방법으로서,

    (a) 전지셀을 하부판재 상에 위치시키는 단계;

    (b) 상부판재를 하향 이동시켜 전지셀의 상면에 밀착시킴으로써, 두께 측정부재와 전극 측정부재를 소정의 위치에 고정시키는 단계;

    (c) 상기 두께 측정부재와 전극 측정부재로부터 측정된 전지셀의 두께, 전압 및 저항의 검출 정보를 제어부로 전송하는 단계; 및

    (d) 상기 제어부에서 검출된 측정 정보와 기저장되어 있는 양품 스펙 정보와 비교하여, 이들 정보들의 차이가 소정값 이하일 때 양질의 전지셀로 결정하는 단계;

    를 포함하는 것으로 구성된 검사 방법.

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