KR20210069377A - 가압 롤러를 포함하는 전지 불량 검사 장치 및 방법 - Google Patents
가압 롤러를 포함하는 전지 불량 검사 장치 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210069377A KR20210069377A KR1020190159117A KR20190159117A KR20210069377A KR 20210069377 A KR20210069377 A KR 20210069377A KR 1020190159117 A KR1020190159117 A KR 1020190159117A KR 20190159117 A KR20190159117 A KR 20190159117A KR 20210069377 A KR20210069377 A KR 20210069377A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- battery
- defect inspection
- pair
- pressure roller
- pressure
- Prior art date
Links
- 238000007689 inspection Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims description 20
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 18
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 12
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 208000032953 Device battery issue Diseases 0.000 description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 2
- 159000000002 lithium salts Chemical group 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 229910000652 nickel hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N nickel zinc Chemical compound [Ni].[Zn] QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4285—Testing apparatus
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
- G01R31/3865—Arrangements for measuring battery or accumulator variables related to manufacture, e.g. testing after manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0481—Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
본 발명은 가압 롤러 및 측정부를 포함하는 불량 검사 장치 및 이를 이용한 불량 검사 방법에 관한 것으로, 전지를 가압 롤러를 사용하여 균일하게 가압할 수 있으므로, 검출의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 전지를 균일하게 가압함으로써 불량 검출의 신뢰성이 향상된 전지 불량 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다. 일반적으로 이러한 이차전지는 외장재나 적용 형태에 따라 원통형이나 각형의 캔형 이차전지와 파우치형 이차전지로 구분될 수 있다.
그 중 파우치형 이차전지는 금속층(포일)과 상기 금속층의 상면과 하면에 코팅되는 합성수지층의 다층막으로 구성되는 파우치 외장재를 사용하여 외관을 구성하기 때문에, 금속 캔을 사용하는 원통형 또는 각형보다 전지의 무게를 현저히 줄일 수 있어 전지의 경량화가 가능하며, 다양한 형태로의 변화가 가능하다는 장점이 있어 많은 관심을 모으고 있다. 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
또한 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리막 시트로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
특히 전극 조립체 또는 전극 조립체를 포함하는 이차전지의 제조 공정 중에 분리막이 찢어지거나, 손상 및 접히게되어 국부적으로 전극 간의 접촉이 발생되는 현상이 발생되게 된다. 이때, 전극 간의 접촉으로 저전압 불량, 화재 및 폭발 등이 발생되는 문제가 있다.
한국공개특허 제 10-2019-0006920호에는 분리막의 손상으로 인한 불량을 검출하기 위한 장치가 개시되어 있다. 이러한 장치는 불량이 발생한 전지를 양방향에서 가압하여 양극과 음극이 분리막의 파손된 부위를 통해 접촉시킴으로써 단락을 발생시키고, 이로 인해 발생하는 저전압 불량을 검출하는 방법이다.
그러나 이러한 장치는 전지를 가압시 압력 전달의 균일성이 좋지 못하므로, 각 전지의 두께 편차 및 표면 균일성에 따라 측정값의 오류가 발생할 수 있다는 문제가 있다.
따라서 이러한 전극 조립체의 불량을 판별하기 위한 기술 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 전지를 균일하게 가압함으로써 불량 검출의 정확성 및 신뢰성이 향상된 전지 불량 검사 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전지 불량 검사 장치를 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 불량 검사 장치는, 전지의 양면을 상호 대응방향으로 가압하는 한 쌍의 가압 롤러; 및 상기 한 쌍의 가압 롤러에 의해 상기 전지가 가압될 때, 상기 전극의 전류, 전압 및 저항 중 어느 하나 이상을 측정하는 측정부를 포함한다.
하나의 예에서, 상기 가압 롤러는 표면에 가압 롤러의 축 방향과 20 내지 65° 범위의 각을 형성하는 물결 또는 사선 형태의 돌출된 패턴이 형성된 구조이다.
구체적인 예에서, 가압 롤러의 표면에 형성된 돌출된 패턴은 발포체 또는 탄성체를 포함한다.
하나의 예에서, 상기 한 쌍의 가압 롤러는, 전지를 가압한 상태에서, 각 롤러의 회전축을 중심으로 회전 운동을 하고, 동시에 각 롤러의 회전축은 전지의 길이 방향을 따라 전후 운동을 할 수 있다.
또 다른 하나의 예에서, 전지 불량 검사 장치는 전지를 고정하는 고정 지그를 더 포함한다. 여기서, 상기 한 쌍의 가압 롤러는, 전지를 가압한 상태에서, 각 롤러의 회전축을 중심으로 회전 운동을 하고, 동시에 고정 지그에 고정된 전지는 상기 고정 지그의 이동에 의해 전후 운동을 한다.
구체적인 예에서, 상기 한 쌍의 가압 롤러는, 가압 롤러에 내장된 히팅부를 더 포함한다.
또 다른 구체적인 예에서, 전지 불량 검사 장치는 상기 측정부를 통해 측정된 측정 값을 전달받아 상기 전지의 불량 여부를 판별하는 판별부를 더 포함한다.
또 다른 구체적인 예에서, 전지 불량 검사 장치는 상기 전지의 전류, 전압 및 저항 중 어느 하나 이상에 대한 기준 값이 저장된 메모리를 더 포함하고, 상기 판별부는 상기 메모리에 저장된 기준 값과 상기 측정부를 통해 측정된 측정 값을 비교하여 상기 전지의 불량 여부를 판별한다.
하나의 예에서, 상기 전지는 각형 또는 파우치형 전지이다.
한편, 본 발명은 앞서 설명한 전지 불량 검사 장치를 이용한 전지 불량 검사 방법을 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 불량 검사 방법은 한 쌍의 가압 롤러를 통해 전지의 양면을 상호 대응방향으로 가압하는 가압 단계; 및 상기 가압 단계를 통해 전지를 가압시, 전지의 전류, 저항 및 저항 중 어느 하나 이상을 측정하는 측정 단계를 포함한다.
하나의 예에서, 가압 롤러는 표면에 가압 롤러의 축 방향과 20 내지 65° 범위의 각을 형성하는 물결 또는 사선 형태의 돌출된 패턴이 형성된 구조이다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 불량 검사 방법은, 상기 측정 단계를 통해 측정된 측정 값을 미리 설정된 기준 값과 대비하여 전지의 불량 여부를 판별하는 판별 단계를 더 포함한다.
또 다른 하나의 예에서, 상기 판별 단계는, 메모리에 저장된 전지의 전류, 전압 및 저항 중 어느 하나 이상에 대한 기준 값과 상기 측정 단계를 통해 측정된 측정 값을 비교하여 상기 전지의 불량 여부를 판별한다.
구체적인 예에서, 상기 가압 단계는, 상기 한 쌍의 가압 롤러를 통해 10~1,000 kg/cm2의 압력으로 상기 전지의 외면을 가압한다.
본 발명에 따른 전지 불량 검사 장치 및 방법은, 한 쌍의 가압 롤러를 이용하여 전지를 전지를 균일하게 가압함으로써, 불량 전지에 대한 검출의 정확성 및 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 불량 검사 장치를 이용하여 전지를 가압하는 과정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 불량 검사 장치의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 불량 검사 장치를 이용하여 전지를 가압하는 과정을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 롤러의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 가압 롤러의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 불량 검사 장치의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 불량 검사 장치를 이용하여 전지를 가압하는 과정을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 롤러의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 가압 롤러의 구조를 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 전지 불량 검사 장치를 제공한다. 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 불량 검사 장치는, 전지의 양면을 상호 대응방향으로 가압하는 한 쌍의 가압 롤러; 및 상기 한 쌍의 가압 롤러에 의해 상기 전지가 가압될 때, 상기 전극의 전류, 전압 및 저항 중 어느 하나 이상을 측정하는 측정부를 포함한다.
예를 들어, 분리막 파단에 따른 전지 불량의 경우에, 상기 분리막 파단은 국소 부위에서 발생하는 것이 일반적이다. 본 발명은 한 쌍의 대응하는 가압 롤러를 이용하여 검사를 진행하다. 이러한 가압 롤러는 전지의 표면을 일 방향에서 다른 방향으로 순차적으로 선 가압하게 된다. 따라서, 전지의 전 영역에 대한 순차적인 또는 연속적인 가압이 가능하며, 특정 영역에 압력이 덜 가해지는 현상을 방지할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 전지에 대한 불량 검출의 정확성 및 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 롤러를 이용하여 전지를 가압하게 되면, 가압 수단과 가압 대상인 전지 사이의 접촉 면적이 감소하고 가해지는 압력을 집중할 수 있다. 이로 인해 플레이트를 이용하여 가압하는 경우와 대비하여, 설비의 부하를 줄이고, 공정 효율을 높일 수 있다.
본 발명에서 적용되는 가압 롤러는 표면에 별도의 요철 구조가 형성되지 않은 구조이거나 특정 패턴이 형성된 구조일 수 있다. 상기 가압 롤러의 표면에 패턴을 형성함으로써, 전지에 대한 가압 효율을 높일 수 있다. 다만, 상기 패턴은 요철의 끝단(edge)이 점형인 경우는 적절하지 않다. 끝단이 점형인 요철이 반복되는 패턴이 형성된 가압 롤러의 경우에는, 전지의 전면에 대한 균일한 가압이 어렵고, 검사과정에서 전지에 손상을 가할 우려가 있다.
또 다른 하나의 실시예에서, 상기 가압 롤러는 표면에 가압 롤러의 축 방향과 20 내지 65° 범위의 각을 형성하는 물결 또는 사선 형태의 돌출된 패턴이 형성된 구조이다. 예를 들어, 상기 가압 롤러의 표면은 사선 형상으로 돌출부 및 함입부가 교대로 형성된 나사산 형상의 패턴이 형성된 구조일 수 있다. 또한, 한 쌍의 가압 롤러의 표면 구조는 서로 대응되도록 형성된 구조일 수 있다.
구체적인 실시예에서, 상기 가압 롤러의 표면에 형성된 돌출된 패턴은 발포체 또는 탄성체를 포함하는 것이 가능하다. 돌출된 패턴을 발포체 또는 탄성체로 형성하게 되면, 검사의 신뢰성은 저하하지 않으면서, 가압 롤러로 전지를 가압시 충격을 완충할 수 있다. 상기 발포체는 예를 들어, 폴리스티렌, 폴리우레탄 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 등의 발포체를 적용할 수 있다. 또한, 상기 탄성체는 천연 또는 인공 고무 성분으로 적용 가능하며, 예를 들어, SBR 수지로 형성 가능하다.
본 발명에 따른 전지 불량 검사 장치에서, 상기 가압 롤러는 전지를 가압한 상태에서 중심축을 기준으로 회전하게 된다. 이 때, 상기 전지는 한 쌍의 가압 롤러 사이에 개재된 상태로 전후 운동할 수 있다. 혹은 상기 전지는 고정된 상태에서, 가압 롤러가 회전함과 동시에 전후 운동하는 경우도 가능하다.
하나의 실시예에서, 상기 한 쌍의 가압 롤러는, 전지를 가압한 상태에서, 각 롤러의 회전축을 중심으로 회전 운동을 하고, 동시에 각 롤러의 회전축은 전지의 길이 방향을 따라 전후 운동한다.
또 다른 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 불량 검사 장치는 전지를 고정하는 고정 지그를 더 포함하며, 상기 한 쌍의 가압 롤러는, 전지를 가압한 상태에서, 각 롤러의 회전축을 중심으로 회전 운동을 하고, 동시에 고정 지그에 고정된 전지는 상기 고정 지그의 이동에 의해 전후 운동한다.
본 발명에서, 롤러가 "회전 운동"한다는 것은, 각 롤러가 회전축을 기준으로 회전하는 경우를 의미한다. 롤러가 "전후 운동"한다는 것은, 각 롤러가 회전축을 기준으로 회전하되, 상기 회전축 자체가 전지의 길이 방향으로 이동하는 것을 의미한다. 전지의 "길이 방향"이란, 판상형 전지를 기준으로, 전지의 일측 단부와 반대쪽 단부를 연결하는 선 방향을 의미하며, 양 단부 사이의 길이 방향은 전지의 형태 또는 한 쌍의 가압 롤러 사이의 전지의 위치 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 전지가 "전후 운동"한다는 것은, 전지가 한 쌍의 가압 롤러 사이에 개재된 상태에서 상기 한 쌍의 가압 롤러의 회전축을 연결한 선과 수직하는 방향으로 이동하는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 전지 불량 검사 장치는, 전지가 가압 롤러에 의해 가압된 상태에서, 가압 롤러 또는 고정 지그에 결합된 전지가 전후 운동하게 되며, 동시에 전지에 대한 검사가 진행된다. 이를 통해, 본 발명에 따른 전지 불량 검사 장치는, 다수의 전지에 대하여 순차적으로 또는 연속적으로 불량 여부에 대한 검사를 수행할 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 가압 롤러는 가압 롤러에 내장된 히팅부를 더 포함할 수 있다. 상기 히팅부는 가압 롤러를 가열함으로써 가압 과정에서 전지가 손상되는 것을 방지하고, 분리막 결함에 따른 검사의 신뢰성을 높일 수 있다.
또 다른 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 불량 검사 장치는 전지가 가압될 때 전극의 전류, 전압 및 저항 중 어느 하나 이상을 측정하는 측정부를 포함한다. 가압 롤러가 전지의 양면을 가압하며, 분리막의 파단 또는 결손된 부위를 통해 양극과 음극이 접촉되면서 단락이 발생한다. 전지에 단락이 발생하면, 전지의 전류, 전압 및 저항 중 어느 하나 이상의 수치가 정상 범위를 벗어나게 된다.
구체적인 실시예에서, 측정부를 통해 측정된 측정 값은 판별부로 전달되어 전지의 불량 여부를 판별한다. 이 때 전지 불량 검사 장치는 전지의 전류, 전압 및 저항 중 어느 하나 이상에 대한 기준 값이 저장된 메모리를 더 포함할 수 있다. 따라서, 상기 판별부는 미리 설정된 기준 값과 측정부를 통해 측정된 측정 값을 상호 비교하여 전지의 불량 여부를 판별할 수 있다. 예를 들어, 상기 판별부는 미리 설정된 기준 값과 측정부를 통해 측정된 측정 값을 비교하여, 측정 값이 기준 값의 범위를 벗어나면 불량으로 판별할 수 있다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 불량 검사 장치의 검사 대상이 되는 전지는 각형 또는 파우치형 전지이다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 전지 불량 검사 장치를 이용한 전지 불량 검사 방법을 제공한다. 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 불량 검사 방법은, 한 쌍의 가압 롤러를 통해 전지의 양면을 상호 대응방향으로 가압하는 가압 단계; 및 상기 가압 단계를 통해 전지를 가압시, 전지의 전류, 저항 및 저항 중 어느 하나 이상을 측정하는 측정 단계를 포함한다.
하나의 실시예에서, 상기 가압 단계는, 전지의 양면에 위치한 한 쌍의 가압 롤러를 통해 전지의 외면을 상호 대응방향으로 가압한다. 전지에 대한 가압시, 분리막이 손상된 전지는 양극과 음극의 접촉에 의해 단락이 발생한다. 상기 측정 단계에서는, 전지의 단락에 따른 거동을 검출하게 된다.
또 다른 하나의 실시예에서, 상기 가압 롤러는 가압 롤러의 축 방향과 20 내지 65° 범위의 각을 형성하는 물결 또는 사선 형태의 돌출된 패턴이 형성된 구조이다. 예를 들어, 상기 돌출된 패턴은 발포체 또는 탄성체를 포함할 수 있다. 상기 가압 롤러의 표면 구조에 대한 설명은 앞서 설명한 바와 중복된다.
상기 측정 단계는, 측정부를 전지의 양극 및 음극 리드와 접속한 상태에서 수행한다. 상기 측정부는 전류 측정기, 전압 측정기, 저항 측정기 또는 둘 이상의 항목을 동시에 측정하는 복합 측정기 등이 적용될 수 있다.
예를 들어, 정전압 충전시의 전류 또는 전압의 계측을 통하여 단락 여부를 확인할 수 있다. 이때, 측정부는 전극 리드와 연결되어 전지의 전류 또는 전압을 측정할 수 있다.
혹은 전지에 대해 일방향으로 가압하는 과정에서, 전지의 전류 또는 전압을 지속적으로 측정할 수 있다. 가압 롤러에 의한 가압이 분리막의 불량 부위에 도달하면 전지의 단락이 유발된다. 따라서, 전지의 다른 지점들에서 측정된 수치와 대비하여, 특정 지점에서 측정 값이 현저히 변화될 수 있다.
또 다른 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전지 불량 검사 방법은, 상기 측정 단계를 통해 측정된 측정 값을 미리 설정된 기준 값과 대비하여 전지의 불량 여부를 판별하는 판별 단계를 더 포함한다. 구체적으로, 상기 기준 값은 정상 전지의 거동을 측정한 결과이다. 분리막 불량으로 인해 전지의 단락이 발생하면, 전저의 저항은 큰 폭으로 증가하고, 전류와 전압은 감소된다. 본 발명에서는, 전지의 전류, 저항 및 저항 중 어느 하나 이상을 측정하고, 이를 정상 전지의 거동 값과 대비함으로써, 전지의 불량 여부를 판별한다.
구체적인 실시예에서, 상기 판별 단계는, 미리 설정된 전지의 전류, 전압 및 저항 중 어느 하나 이상에 대한 기준 값과 상기 측정 단계를 통해 측정된 측정 값을 비교하여 전지의 불량 여부를 판별한다. 상기 판별 단계에서는 서로 대응하는 항목에 대해서 수치를 비교하게 된다. 예를 들어, 전류에 대한 저항 값은 저항 대한 기준 값과 대비한다.
또 다른 하나의 실시예에서, 상기 가압 단계는 한 쌍의 가압 롤러를 통해 10 내지 1,000 kg/cm2의 압력으로 전지의 외면을 가압한다. 구체적으로, 가압 단계에서 한 쌍의 가압 롤러에 의해 전지에 가하는 압력의 크기는, 10 내지 500 kg/cm2, 500 내지 1,000 kg/cm2 또는 400 내지 600 kg/cm2의 범위이다. 상기 압력 범위는, 검사 과정에서 전지에 손상을 주지 않으면서, 분리막 불량에 따른 전지의 단락을 효과적으로 유발하기 위한 것이다. 전지의 종류, 크기 또는 용량 등에 따라 상기 압력은 조절 가능하다.
본 발명에서 불량 검사의 대상이 되는 전지는 각형 또는 파우치형 전지이다. 구체적으로, 상기 전지는 리튬 이차전지이다. 상기 리튬 이차전지는 예를 들어, 앞서 설명한 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 함침시키는 비수 전해액; 및 상기 전극 조립체와 상기 비수 전해액을 내장하는 전지 케이스를 포함한다. 예를 들어, 상기 이차전지는 파우치형 리튬 이차전지이다.
양극은, 양극 집전체의 일면 또는 양면에 양극 합제층이 적층된 구조이다. 양극 활물질은 각각 독립적으로, 리튬 함유 산화물일 수 있으며, 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 리튬 함유 산화물로는, 리튬 함유 전이금속 산화물이 사용될 수 있다. 하나의 예에서, 양극 합제층은 양극 활물질 외에 도전재 및 바인더 고분자 등을 포함되며, 필요에 따라, 당업계에서 통상적으로 사용되는 양극 첨가제를 더 포함할 수 있다. 양극용 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.
음극은 음극 합제층으로 탄소재, 리튬 금속, 규소 또는 주석 등을 포함할 수 있다. 음극 활물질로서 탄소재가 사용되는 경우, 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 상기 음극에 사용되는 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다. 또한, 상기 음극은 당해 분야에 통상적으로 사용되는 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다.
상기 분리막은 리튬 이차전지에서 사용되는 다공성 기재라면 모두 사용이 가능하고, 예를 들면 폴리올레핀계 다공성 막(membrane) 또는 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다. 한편, 상기 다공성 기재로 구성된 분리막의 기계적 강도 향상 및 양극과 음극 사이의 단락 억제를 위해, 상기 다공성 기재의 적어도 일면에, 무기물 입자와 바인더 고분자를 포함하는 다공성 코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 전해액은 유기용매 및 전해질 염을 포함할 수 있으며, 상기 전해질 염은 리튬염이다. 상기 리튬염은 리튬 이차전지용 비수 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있다.
이하에서는 도면 등을 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1 내지 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 불량 측정 장치의 구조 및 이를 이용하여 전지를 가압하는 과정을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 제1 및 제2 가압 롤러(110, 120) 사이에 전지(10)가 위치한다. 상기 제1 및 제2 가압 롤러(110, 120)는 각각 회전축(111, 121)을 기준으로 회전하면서 전지(10)를 가압하게 된다. 상기 전지(10)는 양극 리드 및 음극 리드가 길이 방향으로 돌출된 파우치형 리튬 이차전지이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 불량 측정 장치에 있어서, 제1 및 제2 가압롤러(110, 120)는 전지(10)의 상면 및 하면에 각각 위치하고, 고정 지그(131, 132)는 전지(10)의 양 단부에 돌출되어 있는 전극 리드(11, 12)에 결합되어 전지(10)를 고정하고 있다. 측정부(140)는 전극 리드(11, 12)에 전기적으로 연결된 상태에서 전지(10)의 작동에 따른 전류, 전압 또는 저항 값들을 측정하며, 측정된 값들을 판별부(150)로 전송한다. 판별부(150)에서는 전송된 측정 값들을 비교하여 전지(10)의 불량 여부를 판단하게 된다.
도 3을 참조하면, 전지(10)의 상면에는 제1 가압 롤러(110)가 위치하고, 전지(10)의 하면에는 제2 가압 롤러(120)가 위치한다. 제1 및 제2 가압 롤러(110, 120)는 전지(10)를 가압한 상태에서 회전 운동을 하고, 동시에 각 롤러의 회전축(111, 121)은 전지의 길이 방향을 따라 전후 운동을 한다. 이에 따라, 제1 및 제2 가압 롤러(110, 120)는 전지의 표면을 따라 같은 방향으로 회전하면서 이동하게 된다.
(제2 실시 형태)
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 롤러의 구조를 나타낸 모식도이다. 도 4를 참조하면, 가압 롤러(200)는 중심부의 회전축(210)을 기준으로 원통형의 외주면이 형성된 구조이다. 상기 가압 롤러의 표면(220)은 평탄한 원통 형상이다. 상기 가압 롤러의 표면(220)은 탄성체층이 형성된 구조이며, 가압시 전지의 손상을 줄일 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 가압 롤러의 구조를 나타낸 모식도이다. 도 5를 참조하면, 가압 롤러(300)는 중심부의 회전축(310)을 기준으로 원통형의 외주면이 형성된 구조이다. 상기 가압 롤러의 표면은 사선 형상으로 돌출부(321) 및 함입부(322)가 교대로 나타나는 패턴이 형성된 구조이다. 상기 돌출부(321)의 패턴은 가압 롤러의 축 방향과 약 30°의 경사각을 형성한다. 상기 돌출부(321)와 함입부(322)의 폭의 비율은 약 2~1.5:1 수준이다.
이상으로 도면 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였으나, 본 명세서에 기재된 도면과 실시예에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
10: 전지
11, 12 : 전극 리드
110: 제1 가압 롤러
111: 제1 가압 롤러의 회전축
120: 제2 가압 롤러
121: 제2 가압 롤러의 회전축
131, 132: 고정 지그
140: 측정부
150: 판별부
200, 300: 가압 롤러
210, 310: 가압 롤러의 회전축
220: 가압 롤러의 표면
321: 돌출부
322: 함입부
11, 12 : 전극 리드
110: 제1 가압 롤러
111: 제1 가압 롤러의 회전축
120: 제2 가압 롤러
121: 제2 가압 롤러의 회전축
131, 132: 고정 지그
140: 측정부
150: 판별부
200, 300: 가압 롤러
210, 310: 가압 롤러의 회전축
220: 가압 롤러의 표면
321: 돌출부
322: 함입부
Claims (14)
- 전지의 양면을 상호 대응방향으로 가압하는 한 쌍의 가압 롤러; 및
상기 한 쌍의 가압 롤러에 의해 상기 전지가 가압될 때, 상기 전극의 전류, 전압 및 저항 중 어느 하나 이상을 측정하는 측정부를 포함하는 전지 불량 검사 장치.
- 제 1 항에 있어서,
가압 롤러는 표면에 가압 롤러의 축 방향과 20 내지 65° 범위의 각을 형성하는 물결 또는 사선 형태의 돌출된 패턴이 형성된 구조인 전지 불량 검사 장치.
- 제 2 항에 있어서,
가압 롤러의 표면에 형성된 돌출된 패턴은 발포체 또는 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 불량 검사 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 가압 롤러는, 전지를 가압한 상태에서,
각 롤러의 회전축을 중심으로 회전 운동을 하고, 동시에
각 롤러의 회전축은 전지의 길이 방향을 따라 전후 운동을 하는 것을 특징으로 하는 전지 불량 검사 장치.
- 제 1 항에 있어서,
전지를 고정하는 고정 지그를 더 포함하며,
상기 한 쌍의 가압 롤러는, 전지를 가압한 상태에서, 각 롤러의 회전축을 중심으로 회전 운동을 하고, 동시에
고정 지그에 고정된 전지는 상기 고정 지그의 이동에 의해 전후 운동을 하는 것을 특징으로 하는 전지 불량 검사 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 가압 롤러는, 가압 롤러에 내장된 히팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 불량 검사 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 측정부를 통해 측정된 측정 값을 전달받아 상기 전지의 불량 여부를 판별하는 판별부를 더 포함하는 전지 불량 검사 장치.
- 제 7 항에 있어서,
상기 전지의 전류, 전압 및 저항 중 어느 하나 이상에 대한 기준 값이 저장된 메모리를 더 포함하고,
상기 판별부는 상기 메모리에 저장된 기준 값과 상기 측정부를 통해 측정된 측정 값을 비교하여 상기 전지의 불량 여부를 판별하는 전지 불량 검사 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전지는 각형 또는 파우치형 전지인 것을 특징으로 하는 전지 불량 검사 장치.
- 한 쌍의 가압 롤러를 통해 전지의 양면을 상호 대응방향으로 가압하는 가압 단계; 및
상기 가압 단계를 통해 전지를 가압시, 전지의 전류, 저항 및 저항 중 어느 하나 이상을 측정하는 측정 단계를 포함하는 전지 불량 검사 방법.
- 제 10 항에 있어서,
가압 롤러는 표면에 가압 롤러의 축 방향과 20 내지 65° 범위의 각을 형성하는 물결 또는 사선 형태의 돌출된 패턴이 형성된 구조인 전지 불량 검사 방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 측정 단계를 통해 측정된 측정 값을 미리 설정된 기준 값과 대비하여 전지의 불량 여부를 판별하는 판별 단계를 더 포함하는 전지 불량 검사 방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 판별 단계는,
메모리에 저장된 전지의 전류, 전압 및 저항 중 어느 하나 이상에 대한 기준 값과 상기 측정 단계를 통해 측정된 측정 값을 비교하여 상기 전지의 불량 여부를 판별하는 전지 불량 검사 방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 가압 단계는, 상기 한 쌍의 가압 롤러를 통해 10~1,000 kg/cm2의 압력으로 상기 전지의 외면을 가압하는 전지 불량 검사 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190159117A KR20210069377A (ko) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | 가압 롤러를 포함하는 전지 불량 검사 장치 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190159117A KR20210069377A (ko) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | 가압 롤러를 포함하는 전지 불량 검사 장치 및 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210069377A true KR20210069377A (ko) | 2021-06-11 |
Family
ID=76376564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190159117A KR20210069377A (ko) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | 가압 롤러를 포함하는 전지 불량 검사 장치 및 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20210069377A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023080760A1 (ko) * | 2021-11-08 | 2023-05-11 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 이차전지 제조장치 및 이를 이용하는 이차전지 제조방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190006920A (ko) | 2017-07-11 | 2019-01-21 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지의 불량 검사 장치 및 불량 검사 방법 |
-
2019
- 2019-12-03 KR KR1020190159117A patent/KR20210069377A/ko active Search and Examination
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190006920A (ko) | 2017-07-11 | 2019-01-21 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지의 불량 검사 장치 및 불량 검사 방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023080760A1 (ko) * | 2021-11-08 | 2023-05-11 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 이차전지 제조장치 및 이를 이용하는 이차전지 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11796595B2 (en) | Apparatus and method for inspecting defect of secondary battery | |
| CN102077107B (zh) | 电池的内部短路评价装置 | |
| KR102290736B1 (ko) | 저전압 불량 전지셀 검출을 위한 가압단락 검사장치 | |
| KR20200035594A (ko) | 가압력을 이용한 전지셀의 비파괴적 단선 여부 평가 방법 | |
| JP6358911B2 (ja) | 蓄電デバイスの製造装置および蓄電デバイスの製造方法 | |
| KR20160067491A (ko) | 충방전 지그 및 이를 포함하는 충방전 지그 시스템 | |
| KR101664945B1 (ko) | 전극 조립체의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 전극 조립체 | |
| US11372052B2 (en) | Jig pressing-type pressing short-circuiting inspection method | |
| US20240103082A1 (en) | Vibration test jig and vibration test apparatus for cylindrical battery cell | |
| KR20160068244A (ko) | 전극조립체의 불량 유무 선별용 가압장치 및 불량 유무 선별방법 | |
| KR101455943B1 (ko) | 이차 전지용 분리막, 그 제조 방법, 및 이를 이용한 이차 전지 | |
| KR101622437B1 (ko) | 원통형 이차전지의 프레스 장치 및 이를 이용한 이차전지의 제조방법 | |
| KR20130126548A (ko) | 파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법 및 장치 | |
| KR20210069377A (ko) | 가압 롤러를 포함하는 전지 불량 검사 장치 및 방법 | |
| Aihara et al. | Characteristics of a thin film lithium-ion battery using plasticized solid polymer electrolyte | |
| CN111771299A (zh) | 电池制造装置及使用该电池制造装置的电池制造方法 | |
| KR101800051B1 (ko) | 단위셀의 쇼트측정장치 | |
| KR101738600B1 (ko) | 이차 전지의 충방전용 지그 및 이를 포함하는 이차전지용 충방전 장치 | |
| KR20140140431A (ko) | 이차전지의 내부압력 측정장치, 및 이를 사용하는 이차전지의 내부압력 측정방법 | |
| KR100670455B1 (ko) | 이차 전지용 권취장치 | |
| KR102474625B1 (ko) | 전지 제조 장치 및 전지 제조 방법 | |
| JP2022510094A (ja) | 加圧式分離膜抵抗の測定装置及び測定方法 | |
| KR101590672B1 (ko) | 초음파 용접장치 및 초음파 용접장치를 이용하여 이차전지를 제조하는 방법 | |
| EP3943962B1 (en) | Apparatus and method for inspecting defect of secondary battery | |
| KR20220020493A (ko) | 다수의 가압 롤러를 포함하는 분리막 손상 검출 장치 및 이를 사용한 분리막 손상 검출 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination |