KR20150009876A

KR20150009876A - 배터리의 리크 검사 장치 및 이를 이용한 배터리의 리크 검사 방법

Info

Publication number: KR20150009876A
Application number: KR1020130084372A
Authority: KR
Inventors: 김환; 김진필
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2015-01-27
Also published as: CN104296933A; US20150020578A1

Abstract

본 발명은 배터리의 리크 검사 장치 및 이를 이용한 배터리의 리크 검사 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 리크 검사 장치는, 배터리가 안착되는 지그, 에어를 분사하는 노즐부를 구비한 제1 플레이트, 상기 지그와 상기 제1 플레이트를 지지하는 제2 플레이트 및 상기 제2 플레이트 상에 위치하고, 상기 지그를 이동시키는 제1 구동부를 포함하고, 상기 제1 구동부에 의해 상기 지그는 상기 제1 플레이트와 중첩되는 위치로 이동할 수 있다. 이에 의해, 배터리의 리크 검사 장치의 구성이 단순화되고, 검사시간이 단축될 수 있다.

Description

배터리의 리크 검사 장치 및 이를 이용한 배터리의 리크 검사 방법{Leak inspection apparatus for battery and inspection method of a leak of the battery using the same}

본 발명은 배터리의 리크 검사 장치 및 이를 이용한 배터리의 리크 검사 방법에 관한 것이다.

이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 반복적인 충·방전이 가능한 전지를 의미하는 것으로서, 최근 노트북 컴퓨터, 이동통신기기 등의 넓은 보급에 따라, 이들의 전원공급수단으로 널리 사용되고 있다.

이차 전지는 양극판, 세퍼레이터 및 음극판을 순차적으로 적층된 다음, 이들을 함께 권취한 젤리롤을 전해액과 함께 케이스 내에 밀봉한 구성을 가지며, 전해액으로부터 발생한 이온이 양극과 음극 사이를 이동함에 따라 기전력을 발생시키고, 그 작용에 의해 충ㆍ방전이 이루어지게 된다.

따라서, 이차 전지에서 전해액이 누출되는 경우는 이차 전지의 충ㆍ방전 용량에 영향을 미치게 되는바, 제조공정 라인에서는 제조된 이차 전지에 리크(Leak)가 발생되었는지를 검사한다.

이차 전지의 리크 발생 여부를 검사하는 방법으로는, 냄새 센서를 이용하여 외부로 노출된 전해액을 감지하는 방법, 밀폐된 챔버 내에 이차 전지를 넣고 가압한 후 공기를 불어주어 스웰링의 발생 여부를 확인하는 방법 등이 있다.

그러나, 냄새 센서를 이용하는 방법은, 한 번 전해액이 외부로 노출된 경우에는 다음 검사를 위해 검사 장치의 내부 공기를 교환하여야 하고, 검사 장치의 내부 또는 외부 공기가 오염된 경우는 검출력이 감소하며, 동시에 복수 개의 이차 전지를 검사할 수 없는 제약이 있다. 또한, 챔버 내에 이차 전지를 위치시킨 다음, 가압 후 공기를 불어주는 방법은, 챔버, 고압 콤프레샤 등의 설비가 필요하고, 고압으로 인한 안전 사고의 위험성이 존재한다.

본 발명의 목적은, 단순한 구성을 가지면서, 배터리의 리크 검출력이 향상된 배터리의 리크 검사 장치 및 이를 이용한 배터리의 리크 검사 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리의 리크 검사 장치는, 배터리가 안착되는 지그, 에어를 분사하는 노즐부를 구비한 제1 플레이트, 상기 지그와 상기 제1 플레이트를 지지하는 제2 플레이트 및 상기 제2 플레이트 상에 위치하고, 상기 지그를 이동시키는 제1 구동부를 포함하고, 상기 제1 구동부에 의해 상기 지그는 상기 제1 플레이트와 중첩되는 위치로 이동할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 지그가 상기 제1 플레이트와 중첩될 때, 상기 노즐부는 상기 지그 방향으로 상기 에어를 분사할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 노즐부는 복수의 노즐 홀들을 포함하고, 상기 복수의 노즐 홀들은 서로 일정간격 이격 되도록 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 노즐 홀의 수평 단면적은 상기 에어의 분사 방향으로 갈수록 좁아질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 배터리는, 전극 조립체와 상기 전극 조립체를 밀봉하는 파우치를 포함하고, 상기 파우치는, 용융 접합되어 형성된 한 쌍의 측면 날개부와 테라스 부를 포함하며, 상기 복수의 노즐 홀들은, 적어도 상기 한 쌍의 측면 날개부와 상기 테라스 부에 상기 에어를 분사하도록 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 측면 날개부는 일 방향으로 벤딩되어, 상기 한 쌍의 측면 날개부와 상기 배터리의 측면 사이에는 오목부가 형성되며, 상기 노즐 홀들은, 상기 오목부의 위치에 대응하도록 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 지그에는 안착부가 형성되고, 상기 배터리는 상기 안착부 내에 장착될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 안착부는 복수 개 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 플레이트의 높이를 조절하는 제2 구동부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 플레이트 상에 가이드 부를 더 포함하고, 상기 가이드 부는 상기 지그의 이동범위를 제한할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 플레이트와 중첩되는 위치에서, 상기 지그는 상기 제1 플레이트의 하부에 위치할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 노즐부는 대기압하에서 상기 에어를 분사할 수 있다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리의 리크 검사 방법은, 지그 상에 배터리를 장착하는 단계, 노즐부를 포함하는 제1 플레이트와 중첩하도록 상기 지그를 이동시키는 단계 및 상기 노즐부에 의해 상기 배터리로 에어를 분사하는 단계를 포함하고, 상기 배터리는, 전극 조립체를 밀봉하는 파우치를 포함하고, 상기 파우치는, 용융 접합되어 형성된 한 쌍의 측면 날개부와 테라스 부를 포함하며, 상기 노즐부는, 적어도 상기 한 쌍의 측면 날개부와 상기 테라스 부에 상기 에어를 분사할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 노즐부에는 복수의 노즐 홀들이 형성되고, 상기 노즐 홀의 수평 단면적은 상기 에어의 분사 방향으로 갈수록 좁아질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 측면 날개부는 일 방향으로 벤딩되어, 상기 한 쌍의 측면 날개부와 상기 배터리의 측면 사이에는 오목부가 형성되며, 상기 에어는 상기 오목부 내로 분사될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 안착부는 복수 개 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 에어를 분사하는 단계 전에, 상기 제1 플레이트의 높이를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 에어의 분사 후에, 상기 배터리의 스웰링을 기초로 상기 배터리의 리크 발생 여부를 판단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 대기압 하에서 배터리의 리크 검사를 수행할 수 있으므로, 배터리의 리크 검사 장치의 구성이 단순화되고, 검사시간이 단축될 수 있다.

또한, 배터리의 표면에 에어를 고속으로 분사하여 배터리의 리크 상태를 검사하므로, 복수의 배터리를 동시에 검사할 수 있으며, 리크 검출력이 향상될 수 있다.

본 발명의 효과는 상술한 내용 이외에도, 도면을 참조하여 이하에서 설명할 내용으로부터도 도출될 수 있음은 물론이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 리크 검사 장치를 개략적으로 도시한 사시도들이다.
도 3은 도 1의 리크 검사 장치에 장착되는 배터리를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 배터리의 A-A'단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 도 1의 리크 검사 장치의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 리크 검사 방법을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 도 1의 리크 검사 장치의 노즐 홀들을 개략적으로 도시한 단면도들이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시 예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 리크 검사 장치를 개략적으로 도시한 사시도들, 도 3은 도 1의 리크 검사 장치에 장착되는 배터리를 개략적으로 도시한 사시도, 도 4는 도 3의 배터리의 A-A'단면을 개략적으로 도시한 단면도, 그리고 도 5는 도 1의 리크 검사 장치의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 리크 검사 장치(100)는, 배터리(200)가 안착되는 지그(130), 에어를 분사하는 노즐부(도 5의 122)를 구비한 제1 플레이트(120), 지그(130)와 제1 플레이트(120)를 지지하는 제2 플레이트(110) 및 지그(130)를 이동시키는 제1 구동부(114)를 포함할 수 있다. 또한, 배터리의 리크 검사 장치(100)는 제1 플레이트(120)의 높이를 조절하는 제2 구동부(미도시)와 지그(130)의 이동범위를 제한하는 가이드 부(112)를 더 포함할 수 있다.

제2 플레이트(110)는 지그(130), 제1 플레이트(120), 제1 구동부(114), 가이드 부(112) 등을 지지하는 지지 플레이트이다.

지그(130)에는 배터리(200)가 장착되며, 지그(130)에 장착된 배터리(200)는 제1 플레이트(120)가 분사하는 에어에 의해 리크가 발생되었는지에 대한 검사를 받게 된다.

배터리(200)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(210)와 전극 조립체(210)를 밀봉하는 파우치(220)를 포함할 수 있다. 또한, 파우치(220) 내에는 전극 조립체(210)와 함께 전해액(미도시)이 함께 밀봉되어 있다. 또한, 배터리(200)는 보호회로모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다. 보호회로모듈(미도시)은 제1 전극 단자(231) 및 제2 전극 단자(232)와 전기적으로 연결되어, 배터리(200)가 과충전, 과방전 또는 과전류로 인해 과열 및 폭발되는 것을 방지할 수 있다. 일 예로, 보호회로모듈(미도시)은 PCM일 수 있으며, 테라스 부(224) 상에 위치할 수 있다.

전극 조립체(210)는 전극 활물질이 도포된 음극판과 양극판 그리고 이들 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함할 수 있다. 일 예로, 전극 조립체(210)는 젤리롤 형태로서, 음극판, 세퍼레이터 및 양극판을 순차적으로 적층한 후, 이를 권취하여 제작할 수 있다. 다만 본 발명은 이에 한하지 않으며, 전극 조립체(210)는 음극판, 세퍼레이터, 및 양극판을 순차적으로 적층한 적층체일 수도 있다.

파우치(220)는 전극 조립체(210)를 수용하며, 용융접합에 의해 형성된 한 쌍의 측면 날개부(222)와 테라스 부(224)를 포함할 수 있다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 파우치(220)의 일 영역에는 전극 조립체(210)를 수용할 수 있는 수용공간(미도시)이 형성되고, 수용공간(미도시)에 전극 조립체(210)가 수용되면, 파우치(220)의 일 영역과 연속적으로 형성된 파우치(220)의 타 영역이 수용공간(미도시)을 덮도록 접힌다. 따라서, 파우치(220)의 일 영역과 타 영역은 중첩되어 파우치(220)의 상면과 하면을 이루게 된다.

중첩된 파우치(220)의 일 영역과 타 영역은 수용공간(미도시)의 가장자리에서 용융 접합된다. 이에 의해, 파우치(220)는 전극 조립체(210)를 밀봉할 수 있으며, 용융 접합된 가장자리는 한 쌍의 측면 날개부(222)와 테라스 부(224)를 형성하게 된다.

또한, 한 쌍의 측면 날개부(222)는 일 방향으로 벤딩된다. 예를 들어, 한 쌍의 측면 날개부(222)는 배터리(200)의 측면쪽으로 절곡되어, 한 쌍의 측면 날개부(222)와 배터리(200)의 측면 사이에는 오목부가 형성될 수 있다.

이와 같은 파우치(220)에 리크가 발생하면, 전해액이 외부로 누설되고, 전해액이 누설된 경우는, 누설 전해액의 화학작용으로 인한 발열과 그로 인한 폭발 등의 위험이 있으므로, 리크가 발생된 배터리(200)는 불량 판정을 받게 된다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 지그(130)에는 배터리(200)가 장착되는 안착부(131)가 형성된다.

안착부(131)는 배터리(200)의 형상에 따라 돌출된 돌기(132)들과, 장착된 배터리(200)의 하부에 중공을 형성하기 위한 홈(133)을 포함할 수 있다.

돌기(132)들은 배터리(200)의 측면들과 접함으로써, 지그(130)의 이동 중 또는 제1 플레이트(120)에 의한 에어의 분사 중에 배터리(200)의 위치를 고정 시킬 수 있다. 홈(133)은 후술하는 바와 같이 배터리(200)의 일면상으로 에어를 분사할 때, 배터리(200)의 하부에서 와류가 발생하도록 함으로써, 배터리(200)의 타면에 리크가 발생된 경우에도, 배터리(200)의 리크 발생 여부를 검사할 수 있도록 할 수 있다.

이와 같은 안착부(131)는, 지그(130) 상에 복수 개 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리의 리크 검사 장치(100)는 복수 개의 배터리(200)를 동시에 검사할 수 있으므로, 전체적인 배터리(200)의 검사 시간을 단축할 수 있다.

제1 구동부(114)는 제2 플레이트(110) 상에 위치하고, 지그(130)를 이동 시키기 위해, 지그(130)의 하부와 체결될 수 있다. 예를 들어, 제1 구동부(114)는 서로 나란히 배치된 한 쌍의 볼 스크류와 볼 스크류를 회전시키기 위한 모터를 포함할 수 있다.

제2 플레이트(110) 상에는 가이드 부(112)가 더 형성될 수 있다. 가이드 부(112)는 예를 들어, 제1 구동부(114)에 의해 이동하던 지그(130)가 제1 플레이트(120)와 중첩하는 위치까지 이동한 경우, 가이드 부(112)는 지그(130)를 멈추도록 구성될 수 있다. 또한, 가이드 부(112)의 양 단에는 이동하는 지그(130)를 멈추도록 함과 동시에, 충격을 완화하기 위한 완충부재(미도시)가 형성될 수 있다.

한편, 지그(130)가 제1 플레이트(120)와 중첩되면, 제1 플레이트(120)는 지그(130) 방향으로 에어를 분사한다. 예를 들어, 제1 구동부(114)에 의해 지그(130)는 제1 플레이트(120)의 하부에 위치할 수 있으며, 제1 플레이트(120)는 지그(130)에 장착된 배터리(200)의 일면 상으로 에어를 분사할 수 있다.

이를 위해, 제1 플레이트(120)는 에어를 분사하는 노즐부(도 5의 122)를 포함할 수 있다. 노즐부(도 5의 122)는 배터리(122)의 일면 상에 전체적으로 에어를 분사할 수 있으며, 또는 리크가 발생하기 쉬운 취약 부분에 집중적으로 에어를 분사할 수도 있다.

또한, 제1 플레이트(120)는 제1 플레이트(120)의 높이를 조절하기 위한 제2 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제2 구동부(미도시)는 제1 플레이트(120)를 수직방향으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 지그(130)가 이동하는 중에는 제1 플레이트(120)는 상부쪽으로 이동된 상태이고, 지그(130)가 제1 플레이트(120)의 하부에 위치하면, 제2 구동부(미도시)에 의해 제1 플레이트(120)는 지그(130)에 근접하도록 하부쪽으로 이동할 수 있다. 제1 플레이트(120)와 지그(130)가 근접한 위치에서 에어가 분사되면, 배터리(200)의 표면에 도달하는 에어의 압력이 증가하므로, 리크 검출력이 향상될 수 있다.

한편, 배터리(200)에 리크가 발생된 경우는, 분사된 에어가 리크를 통해 배터리(200)의 내부로 유입되고, 배터리(200)의 표면은 스웰링이 발생하게 된다. 스웰링의 발생여부는 육안으로 판별할 수도 있지만, 이를 자동으로 판별하기 위해 배터리의 리크 검사 장치(100)는 배터리(200)의 표면을 촬영하는 카메라부(미도시)와 카메라부(미도시)에서 촬영한 영상을 기초로 배터리(200)에 스웰링이 발생되었는지를 판단할 수 있는 제어부 등을 더 포함할 수 있다.

도 5는 배터리의 리크 검사 장치(100)에서 배터리(200)가 장착된 지그(130)와 제1 플레이트(120)의 노즐부(122)만을 도시한 사시도이다.

도 2와 함께 도 5를 참조하면, 노즐부(122)는 제1 플레이트(120)의 하부에 형성되고, 배터리(200)를 향해 에어를 분사하기 위해 복수의 노즐 홀(124)들을 포함할 수 있다.

복수의 노즐 홀(124)들은 서로 일정거리 이격 되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 노즐 홀(124)들 간의 거리는 2 내지 10mm일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 노즐 홀(124)들 간의 거리는 도 7 내지 도 9에서 후술하는 노즐 홀(124)들의 형상 및 배터리(200)와 노즐부(122) 간의 거리 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

노즐부(122)는 배터리(200)의 일면 상에 전체적으로 에어를 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 노즐부(122)는 복수 개가 나란하게 배치되어, 배터리(200)의 일면상에 전체적으로 에어를 분사할 수 있다.

또는, 도 5에 도시된 바와 같이, 노즐부(122)는 배터리(200)의 특정 위치에 대응하도록 배치될 수 있다. 여기서 배터리(200)의 특정 위치는 상대적으로 리크가 발생하기 쉬운 취약 부분을 의미할 수 있다.

예를 들어, 도 5에서는 노즐부(122)가 배터리(200)의 가장자리에 대응하도록 배치된 구성을 예시하고 있다. 배터리(200)는 도 3 및 도 4에서 도시하고 설명한 바와 같이, 파우치(도 3의 220)에 의해 전극 조립체(210) 및 전해액(미도시)이 밀봉되고, 파우치(도 3의 220)는 용융 접합에 의해 한 쌍의 측면 날개부(도 3의 222)와 테라스 부(도 3의 224)를 형성한다. 용융 접합된 한 쌍의 측면 날개부(도 3의 222)와 테라스 부(도 3의 224)는 다른 부위에 비해 상대적으로 리크가 발생하기 쉬운 영역으로, 노즐부(122)는 한 쌍의 측면 날개부(도 3의 222)와 테라스 부(도 3의 224)에 집중적으로 에어를 분사하도록 구성될 수 있다.

또한, 한 쌍의 측면 날개부(도 3의 222)는 벤딩되어, 배터리(200)의 측면과 함께 오목부를 형성하는데, 벤딩된 부분도 다른 부위에 비해 리크가 발생할 확률이 증가한다. 따라서, 노즐부(122)는 오목부에 대응하도록 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 노즐부(122)에 형성된 노즐 홀(124)들이 오목부의 위치에 대응하도록 배치됨으로써, 에어는 오목부 내로 분사될 수 있다. 오목부는 오목부 내로 분사된 에어의 압력을 증가시키므로, 오목부 내에 리크가 발생된 경우 리크 검출력이 향상될 수 있다.

한편, 제2 구동부(미도시)는 에어의 분사시, 제1 플레이트(120)의 높이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 에어의 분사시, 노즐부(122)와 배터리(200) 간의 간격은 1 내지 10mm일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 노즐부(122)와 배터리(200) 간의 간격은, 에어의 분사 압력, 노즐부(122)의 배치 등을 고려하여 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 노즐부(122)가 배터리(200)의 일면 전체에 에어를 분사하도록 구성된 경우는 노즐부(122)와 배터리(200)와의 간격이 클수록 유리할 수 있으며, 반면에, 노즐부(122)가 배터리(200)의 일 부분 즉, 상대적으로 리크가 발생할 확률이 높은 부위에 대응하도록 구성된 경우는 노즐부(122)와 배터리(200)와의 간격이 좁을수록 유리할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 리크 검사 방법을 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하, 도 1, 2 및 도 5와 함께 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 배터리(200)의 리크 검사 방법을 간략하게 설명한다. 도 6에서는 노즐부(122)가 배터리(200)의 가장자리에 대응하도록 배치된 구성을 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 노즐부(122)는 배터리(200)의 일면 전체로 에어를 분사할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(200)의 리크 검사 방법은, 지그(130) 상에 배터리(200)를 장착하는 단계, 노즐부(122)를 포함하는 제1 플레이트(120)와 중첩하도록 지그(130)를 이동시키는 단계 및 노즐부(122)에 의해 배터리(200)로 에어를 분사하는 단계를 포함한다. 또한, 에어를 분사하기 전에, 제2 구동부(미도시)에 의해 제1 플레이트(120)의 높이를 조절할 수 있다.

지그(130) 상에 배터리(200)를 장착하고, 제1 플레이트(120)와 중첩하도록 이동하는 것은 도 1 및 도 2에서 도시하고 설명한 바와 동일하므로, 반복하여 설명하지 않는다.

노즐부(122)에 의한 에어의 분사는 대기압 하에서 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리의 리크 검사 장치(100)는 챔버, 챔버 내부의 압력을 조정하기 위한 고압 콤프레샤 등의 설비가 필요하지 않으므로, 그 구성이 단순화될 수 있다.

한편, 배터리(200)에 리크(D)가 발생된 경우는, 고속으로 분사된 에어가 리크(D)를 통해 배터리(200)의 내부로 유입된다. 이때, 분사되는 에어의 압력은 0.2MPa 내지 0.6MPa일 수 있다.

분사되는 에어의 압력이 0.2MPa보다 작은 경우는, 에어가 리크(D)를 통해 배터리(200)의 내부로 유입되기 어려울 수 있다. 반면에, 분사되는 에어의 압력이 0.6MPa보다 큰 경우는, 리크(D)가 발생된 부위의 파우치(도 3의 220)가 리크(D)를 중심으로 함몰되어, 리크(D)를 축소 시키거나 막을 수 있으므로, 리크 검출력이 저하될 수 있다. 따라서, 에어는 0.2MPa 내지 0.6MPa의 압력으로 분사되는 것이 바람직하다.

리크(D)를 통해 배터리(200)의 내부로 에어가 유입되면, 배터리(200)의 표면은 스웰링이 일어나게 되고, 이를 기초로 배터리(200)의 리크(D) 발생 여부를 판단할 수 있다.

한편, 배터리(200)가 장착되는 안착부(131)는 배터리(200)의 하부에 중공을 형성하는 홈(133)을 포함하는 바, 배터리(200)의 상부에서 분사된 에어는 배터리(200)의 하부에 형성된 홈(133)에서 와류를 형성하게 된다. 따라서, 배터리(200)의 하부측에 리크(D)가 발생된 경우는 와류에 의해 에어가 배터리(200)의 하부측에 발생된 리크(D)로 유입될 수 있으므로, 본 발명에 따른 배터리의 리크 검사 장치(100)는, 에어가 분사되는 배터리(200)의 일면측 뿐만 아니라, 이와 반대되는 타면에 리크(D)가 발생된 경우도 검출이 가능한바, 리크 검출력이 향상될 수 있다.

도 7 내지 도 9는 도 1의 리크 검사 장치의 노즐 홀들을 개략적으로 도시한 단면도들이다. 도 7 내지 도 9는 다양한 형상의 노즐 홀(124, 124b, 124c)을 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 노즐 홀((124, 124b, 124c)은 이 외에 다양한 형상을 가질 수 있다.

도 7을 참조하면, 노즐 홀(124)은 수평 단면적이 에어의 분사 방향으로 갈수록 좁아질 수 있다. 즉, 노즐 홀(124)은 수직 단면적이 깔때기 형상을 가질 수 있고, 이에 의해, 에어의 분사 속도를 증가시켜, 효과적으로 리크 발생여부를 검사할 수 있다.

도 8을 참조하면, 노즐 홀(124b)은 수평 단면적이 에어의 분사 방향으로 갈수록 좁아지다가 다시 증가하는 형상을 가질 수 있다. 따라서, 분사되는 에어의 속도를 증가시키고, 분사되는 범위를 확장시킬 수 있다.

도 9는 노즐 홀(124c)이 에어의 분사 방향으로 일정한 수평 단면적을 가지도록 형성된 예를 도시하고 있다. 도 7의 노즐 홀(124) 및 도 8의 노즐 홀(124b)이 리크의 발생 취약 부분에 집중적으로 에어를 분사하는데 유리한 구조인 반면, 도 9는 배터리(도 1의 200)의 전체 면에 균일한 에어를 분사하기 유리한 구조이다.

하기의 표 1은 본 발명에 따른 배터리의 리크 검사 장치를 이용하여 배터리에 발생된 리크를 검출한 결과를 나타낸다.

표 1에서는 배터리의 테라스 부(T), 제1 날개부(L), 제2 날개부(R), 및 바닥부(B)에 0.05mm의 직경을 가지는 마이크로 드릴로 홀을 형성하여 리크를 구현하였다. 여기서, 바닥부는 테라스 부와 반대되는 면을 의미한다.

테라스 부(T), 제1 날개부(L), 제2 날개부(R) 또는 바닥부(B)에 홀이 형성된 배터리는 각각 18개씩으로, 18개의 배터리를 9개씩의 두 개의 그룹(G)으로 나눈 다음, 각 그룹에 속한 9개의 배터리에 인가되는 에어의 압력과 시간을 변경하면서 2번의 테스트를 진행하였다. 또한, 각각의 리크 형성 위치가 다르지만, 표 1에서 동일한 '행'에 위치한 에어의 분사 압력 및 분사 시간이 동일한 8개의 배터리에 대해서 동시에 검사를 진행하였다.

한편, 하기 표 1의 결과에서, ◎는 배터리의 스웰링 발생이 확연한 경우, ○ 는 배터리 내의 에어 충진에 의해 육안 검사가 가능할 정도의 변형이 일어난 경우 및 △는 배터리의 스웰링이 확연하지는 않지만 파우치의 변형이 표면에 존재함으로 배터리의 불량 구분이 가능한 수준을 의미한다. 즉, 모든 경우에 리크 검출이 가능한 경우이다.

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리의 리크 검사 장치는 배터리의 4개의 모서리 중 어느 부분에 리크가 발생되었다 하더라도, 리크 검출이 가능함을 알 수 있다.

하기의 표 2는 본 발명에 따른 리크 검사 장치(100)의 리크 검사 결과(실시예)와 종래의 밀폐된 챔버 내에 배터리를 넣고 챔버 내부를 가압한 후, 공기를 불어넣어 리크 발생 여부를 검사한 결과(비교예)를 나타낸 표이다.

아래의 표 2에서, 실시예 및 비교예는 동일한 배터리의 테라스 부, 날개부, 및 바닥부에 각각 0.05mm의 직경을 가지는 마이크로 드릴로 홀을 형성하여 리크를 구현하였다. 여기서, 바닥부는 테라스 부와 반대되는 면을 의미한다. 또한, Test 1 내지 3에서는, 18개의 배터리를 6개씩 3개의 그룹으로 나눈 후, 각 그룹별로 테라스부, 날개부 또는 바닥부에 홀을 형성하였다.

한편, 실시예는 0.5MPa의 분사 압력으로, 4초간 에어를 분사하였고, 비교예는 1Mpa로 챔버 내부를 가압하였다가, 챔버를 개방하며 3초간 공기를 불어넣었다.

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리의 리크 검사 장치는 100%의 리크 검출력을 가지는바, 종래에 비해 월등한 검출력을 가짐을 알 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100: 배터리의 리크 검사 장치
110: 제2 플레이트
120: 제1 플레이트
122: 노즐 부
124: 노즐 홀
130: 지그
131: 안착부
200: 배터리
210: 전극 조립체
220: 파우치

Claims

배터리가 안착되는 지그;
에어를 분사하는 노즐부를 구비한 제1 플레이트;
상기 지그와 상기 제1 플레이트를 지지하는 제2 플레이트; 및
상기 제2 플레이트 상에 위치하고, 상기 지그를 이동시키는 제1 구동부;를 포함하고,
상기 제1 구동부에 의해 상기 지그는 상기 제1 플레이트와 중첩되는 위치로 이동하는 배터리의 리크 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 지그가 상기 제1 플레이트와 중첩될 때, 상기 노즐부는 상기 지그 방향으로 상기 에어를 분사하는 배터리의 리크 검사 장치.
제2항에 있어서,
상기 노즐부는 복수의 노즐 홀들을 포함하고,
상기 복수의 노즐 홀들은 서로 일정간격 이격 되도록 배치된 배터리의 리크 검사 장치.
제3항에 있어서,
상기 노즐 홀의 수평 단면적은 상기 에어의 분사 방향으로 갈수록 좁아지는 배터리의 리크 검사 장치.
제3항에 있어서,
상기 배터리는, 전극 조립체와 상기 전극 조립체를 밀봉하는 파우치를 포함하고,
상기 파우치는, 용융 접합되어 형성된 한 쌍의 측면 날개부와 테라스 부를 포함하며,
상기 복수의 노즐 홀들은, 적어도 상기 한 쌍의 측면 날개부와 상기 테라스 부에 상기 에어를 분사하도록 배치된 배터리의 리크 검사 장치.
제5항에 있어서,
상기 한 쌍의 측면 날개부는 일 방향으로 벤딩되어, 상기 한 쌍의 측면 날개부와 상기 배터리의 측면 사이에는 오목부가 형성되며,
상기 노즐 홀들은, 상기 오목부의 위치에 대응하도록 배치된 배터리의 리크 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 지그에는 안착부가 형성되고, 상기 배터리는 상기 안착부 내에 장착되는 배터리의 리크 검사 장치.
제7항에 있어서,
상기 안착부는 복수 개 형성된 배터리의 리크 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 플레이트의 높이를 조절하는 제2 구동부를 더 포함하는 배터리의 리크 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 플레이트 상에 가이드 부를 더 포함하고, 상기 가이드 부는 상기 지그의 이동범위를 제한하는 배터리의 리크 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 플레이트와 중첩되는 위치에서, 상기 지그는 상기 제1 플레이트의 하부에 위치하는 배터리의 리크 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 노즐부는 대기압하에서 상기 에어를 분사하는 배터리의 리크 검사 장치.
지그 상에 배터리를 장착하는 단계;
노즐부를 포함하는 제1 플레이트와 중첩하도록 상기 지그를 이동시키는 단계; 및
상기 노즐부에 의해 상기 배터리로 에어를 분사하는 단계;를 포함하고,
상기 배터리는, 전극 조립체를 밀봉하는 파우치를 포함하고, 상기 파우치는, 용융 접합되어 형성된 한 쌍의 측면 날개부와 테라스 부를 포함하며,
상기 노즐부는, 적어도 상기 한 쌍의 측면 날개부와 상기 테라스 부에 상기 에어를 분사하는 배터리의 리크 검사 방법.
제13항에 있어서,
상기 노즐부는 대기압하에서 상기 에어를 분사하는 배터리의 리크 검사 방법.
제13항에 있어서,
상기 노즐부에는 복수의 노즐 홀들이 형성되고,
상기 노즐 홀의 수평 단면적은 상기 에어의 분사 방향으로 갈수록 좁아지는 배터리의 리크 검사 방법.
제13항에 있어서,
상기 한 쌍의 측면 날개부는 일 방향으로 벤딩되어, 상기 한 쌍의 측면 날개부와 상기 배터리의 측면 사이에는 오목부가 형성되며,
상기 에어는 상기 오목부 내로 분사되는 배터리의 리크 검사 방법.
제13항에 있어서,
상기 지그에는 안착부가 형성되고, 상기 배터리는 상기 안착부 내에 장착되는 배터리의 리크 검사 방법.
제17항에 있어서,
상기 안착부는 복수 개 형성된 배터리의 리크 검사 방법.
제13항에 있어서,
상기 에어를 분사하는 단계 전에, 상기 제1 플레이트의 높이를 조절하는 단계를 더 포함하는 배터리의 리크 검사 방법.
제13항에 있어서,
상기 에어의 분사 후에, 상기 배터리의 스웰링을 기초로 상기 배터리의 리크 발생 여부를 판단하는 배터리의 리크 검사 방법.