KR20220095318A - Eddy current sensor for detecting crack of pouch type battery cell and method for detecting crack of battery cell using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 파우치형 전지 셀의 균열 검사를 위한 와전류 센서 및 이를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an eddy current sensor for inspecting cracks in pouch-type battery cells and a method for inspecting cracks in battery cells using the same.
화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격이 상승하고, 환경오염에 대한 관심이 증폭되면서 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있고, 특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있다.As the price of energy sources increases due to the depletion of fossil fuels and interest in environmental pollution is increased, the demand for eco-friendly alternative energy sources is becoming an indispensable factor for future life, and in particular, technology development for mobile devices. As energy consumption and demand increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품등에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, in terms of battery shape, there is a high demand for prismatic secondary batteries and pouch-type secondary batteries that can be applied to products such as mobile phones with thin thickness, and lithium ion batteries with high energy density, discharge voltage, and output stability in terms of materials. Demand for lithium secondary batteries such as ion polymer batteries is high.
이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는데, 대표적으로는 긴 시트형의 양극들과 음극들은 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막에 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell) 등의 단위셀들을 권취한 구조의 스택-폴딩형 전극 조립체 등을 들 수 있다.Secondary batteries are classified according to the structure of the positive electrode, the negative electrode, and the electrode assembly having a separator structure interposed between the positive electrode and the negative electrode. Typically, long sheet-type positive and negative electrodes are wound with a separator interposed between them A jelly-roll (winding type) electrode assembly of one structure, a stacked (stacked) electrode assembly in which a plurality of positive and negative electrodes cut in units of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, positive and negative electrodes of a predetermined unit A stack-folding type electrode assembly having a structure in which unit cells such as bi-cells or full cells are stacked in a state where they are stacked with a separator interposed therebetween may be mentioned.
또한, 이차전지는 전극조립체가 전지 용기에 수납된 상태에서 액체 전해질인 전해액을 주입하고, 전지 용기를 실링함으로써 제조된다.In addition, the secondary battery is manufactured by injecting an electrolyte, which is a liquid electrolyte, in a state in which the electrode assembly is accommodated in the battery container, and sealing the battery container.
위와 같은 전극의 제조공정이나 전극조립체의 조립 공정 중에는, 유지부와 무지부의 연신율 차이, 용접에 의한 물리적 외력 등의 이유로 전극, 탭, 용접부 상에 균열이 발생할 수 있고, 나아가 이 같은 균열은 저전압 불량을 야기한다.During the manufacturing process of the electrode or the assembly process of the electrode assembly, cracks may occur on the electrode, tab, and welding part due to the difference in elongation of the holding part and the uncoated part, physical external force caused by welding, etc. causes
그러나, 전지 셀은 내부에 균열이 발생하는 경우 비전 검사를 통해 불량 선별이 어렵고, 실링이 완료되면 밀봉된 전지 셀 내부의 크랙을 비파괴적으로 검출하기 어려운 문제가 있다.However, when a crack occurs inside a battery cell, it is difficult to select a defect through a vision inspection, and when sealing is completed, it is difficult to non-destructively detect a crack inside a sealed battery cell.
이에, 전지 셀 내부의 크랙 등의 결함을 비파괴적으로 검출할 수 있는 장치 및 방법에 대한 기술 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need to develop a technology for an apparatus and method capable of non-destructively detecting defects such as cracks inside a battery cell.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 파우치형 전지 셀의 균열을 비파괴적으로 검출할 수 있는 파우치형 전지 셀의 균열 검사를 위한 와전류 센서 및 이를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법을 제공하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides an eddy current sensor for crack inspection of a pouch-type battery cell capable of non-destructively detecting cracks in a pouch-type battery cell, and a crack inspection method of a battery cell using the same. would like to provide
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전지 셀 내부의 균열 검사를 위한 와전류 센서를 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 와전류 센서는 프로브; 프로브에 배치되어, 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도시키는 송신 코일이 권취된 구조의 송신부; 및 프로브에 배치되되, 송신부와 이격된 영역에 배치되어, 상기 송신 코일에 의해 전지 셀에 유도된 와전류에 의한 유도기 전력을 생성하는 수신 코일이 권취된 구조의 수신부를 포함한다. 이때, 상기 송신부와 수신부의 간격은 2 내지 15 mm 범위이며, 상기 송신 코일이 권취된 송신부의 폭(S1)과 수신 코일이 권취된 수신부의 폭(R1)의 비율(S1/R1)은 1.5 내지 10 범위인 것을 특징으로 한다.The present invention is to solve the above problems, and provides an eddy current sensor for inspecting cracks inside a battery cell. In one example, the eddy current sensor of the battery cell according to the present invention includes a probe; a transmitter disposed on the probe and having a structure in which a transmitter coil for inducing an eddy current in a battery cell to be evaluated is wound; and a receiver disposed in the probe, disposed in a region spaced apart from the transmitter, and having a structure in which a receiving coil is wound to generate induced electromotive force by an eddy current induced in a battery cell by the transmitting coil. At this time, the interval between the transmitter and the receiver is in the range of 2 to 15 mm, and the ratio (S1/R1) of the width (S1) of the transmitter on which the transmitter coil is wound and the width (R1) of the receiver on which the receiver coil is wound is 1.5 to It is characterized in that it is in the range of 10.
구체적인 예에서, 상기 송신부의 폭(S1)과 수신부의 폭(R1)의 비율(S1/R1)은 1.5 내지 5 범위이다.In a specific example, the ratio (S1/R1) of the width S1 of the transmitter to the width R1 of the receiver is in the range of 1.5 to 5.
아울러, 송신부의 폭(S1)은 20 내지 150 mm 범일 수 있으며, 수신부의 폭(R2)은 5 내지 100 mm 범위일 수 있다.In addition, the width S1 of the transmitter may be in the range of 20 to 150 mm, and the width R2 of the receiver may be in the range of 5 to 100 mm.
다른 하나의 예에서, 상기 송신부에 권취된 송신 코일의 권선수는 30 내지 200 회 범위이며, 수신부에 권취된 수신 코일의 권선수는 60 내지 400 회 범위이다.In another example, the number of turns of the transmitting coil wound on the transmitting unit is in the range of 30 to 200 turns, and the number of turns of the receiving coil wound around the receiving unit is in the range of 60 to 400 turns.
또 다른 하나의 예에서, 상기 송신 코일의 직경(D1)은 0.01 내지 2.0 mm 범위이며, 수신 코일의 직경(D2)은 0.01 내지 1.0 mm 범위이다.In another example, the diameter D1 of the transmitting coil is in the range of 0.01 to 2.0 mm, and the diameter D2 of the receiving coil is in the range of 0.01 to 1.0 mm.
나아가, 본 발명은 와전류 센서를 이용한 전지 셀 내부의 균열 검사 방법을 제공한다. 하나의 예에서, 와전류 센서를 이용하여 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도시킨 후 유도된 와전류에 의한 신호변화를 감지하는 단계; 및 상기 감지된 신호를 진폭 및 위상차의 분포에 기반하여 평가 대상이 되는 전지 셀의 균열 여부를 판단하는 단계를 포함한다.Furthermore, the present invention provides a method for inspecting cracks inside a battery cell using an eddy current sensor. In one example, the method comprising: inducing an eddy current in a battery cell to be evaluated using an eddy current sensor and then detecting a signal change due to the induced eddy current; and determining whether a battery cell to be evaluated is cracked based on the distribution of amplitude and phase difference of the detected signal.
이때, 평가 대상이 되는 전지 셀은 파우치형 전지 셀일 수 있다.In this case, the battery cell to be evaluated may be a pouch-type battery cell.
구체적인 예에서, 신호변화를 감지하는 단계는, 와전류 센서를 파우치형 전지 셀의 어깨선 영역에 비접촉식으로 배치하는 과정을 포함할 수 있다.In a specific example, detecting the signal change may include disposing the eddy current sensor on the shoulder line region of the pouch-type battery cell in a non-contact manner.
본 발명의 전지 셀의 균열 검사를 위한 와전류 센서 및 이를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법에 따르면, 전극, 전극 탭 또는 용접부 상에 발생한 균열의 유무와 위치 등을 용이하게 검출할 수 있다.According to the eddy current sensor for crack inspection of a battery cell of the present invention and a crack inspection method of a battery cell using the same, the presence and location of cracks occurring on electrodes, electrode tabs, or welds can be easily detected.
특히, 상기 와전류 센서에서 송신부와 수신부가 이격되어 배치되고, 송신 코일이 권취된 송신부의 폭(S1)과 수신 코일이 권취된 수신부의 폭(R1)의 비율(S1/R1)은 1.5 내지 10 범위를 이루어져, 정상 신호와 불량 신호의 차이를 크게 증가하여 검사의 정확도 등을 높일 수 있다.In particular, in the eddy current sensor, the transmitter and the receiver are spaced apart, and the ratio (S1/R1) of the width (S1) of the transmitter on which the transmitter coil is wound and the width (R1) of the receiver on which the receiver coil is wound (S1/R1) is in the range of 1.5 to 10 In this case, the difference between the normal signal and the bad signal can be greatly increased to increase the accuracy of the inspection.
도 1은 와전류를 이용한 균열 검출 원리를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와전류 센서의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 와전류 센서를 이용하여 전지 셀의 균열 검사를 하는 실시 양태를 보여주는 도면이다.
도 4은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와전류 센서를 이용하여 전지 셀의 균열 여부를 검사한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5는 비교 형태에 따른 와전류 센서를 이용하여 전지 셀의 균열 여부를 검사한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 와전류 센서의 모식도이다.
도 7은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 와전류 센서를 이용하여 전지 셀의 균열 여부를 검사한 결과를 보여주는 그래프이다.1 is a schematic diagram illustrating a crack detection principle using an eddy current.
2 is a schematic diagram of an eddy current sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an embodiment of inspecting a battery cell for cracks using an eddy current sensor according to another embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a result of checking whether a battery cell is cracked using an eddy current sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a result of checking whether a battery cell is cracked using an eddy current sensor according to a comparative form.
6 is a schematic diagram of an eddy current sensor according to another embodiment of the present invention.
7 is a graph showing a result of checking whether a battery cell is cracked using an eddy current sensor according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Also, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” another part, it includes not only the case where the other part is “directly on” but also the case where there is another part in between. Conversely, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “under” another part, it includes not only cases where it is “directly under” another part, but also cases where another part is in between. In addition, in the present application, “on” may include the case of being disposed not only on the upper part but also on the lower part.
본 발명은 파우치형 전지 셀의 균열 검사를 위한 와전류 센서 및 이를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법을 제공한다.The present invention provides an eddy current sensor for crack inspection of a pouch-type battery cell and a crack inspection method of a battery cell using the same.
통상적으로, 이차전지는 전극조립체가 전지 용기에 수납된 상태에서 액체 전해질인 전해액을 주입하고, 전지 용기를 실링함으로써 제조된다. 위와 같은 전극의 제조공정이나 전극조립체의 조립 공정 중에는, 유지부와 무지부의 연신율 차이, 용접에 의한 물리적 외력 등의 이유로 전극, 탭, 용접부 상에 균열이 발생할 수 있고, 나아가 이 같은 균열은 저전압 불량을 야기한다. 그러나, 전지 셀은 내부에 균열이 발생하는 경우 비전 검사를 통해 불량 선별이 어렵고, 실링이 완료되면 밀봉된 전지 셀 내부의 크랙을 비파괴적으로 검출하기 어려운 문제가 있다.In general, a secondary battery is manufactured by injecting an electrolyte, which is a liquid electrolyte, in a state in which the electrode assembly is accommodated in the battery container, and sealing the battery container. During the manufacturing process of the electrode or the assembly process of the electrode assembly, cracks may occur on the electrode, tab, and welding part due to the difference in elongation of the holding part and the uncoated part, physical external force caused by welding, etc. causes However, when a crack occurs inside a battery cell, it is difficult to select a defect through a vision inspection, and when sealing is completed, it is difficult to non-destructively detect a crack inside a sealed battery cell.
이에, 본 발명은 전지 셀의 균열을 비파괴적으로 검출할 수 있는 전지 셀의 균열 검사를 위한 와전류 센서 및 이를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법을 제공한다. 특히, 상기 와전류 센서에서 송신부와 수신부가 이격되어 배치되고, 송신 코일이 권취된 송신부의 폭(S1)과 수신 코일이 권취된 수신부의 폭(R1)의 비율(S1/R1)은 1.5 내지 10 범위를 이루어져, 정상 신호와 불량 신호의 차이를 크게 증가하여 검사의 정확도 등을 높일 수 있다.Accordingly, the present invention provides an eddy current sensor for inspecting cracks in a battery cell capable of non-destructively detecting cracks in a battery cell, and a method for inspecting cracks in a battery cell using the same. In particular, in the eddy current sensor, the transmitter and the receiver are spaced apart, and the ratio (S1/R1) of the width (S1) of the transmitter on which the transmitter coil is wound and the width (R1) of the receiver on which the receiver coil is wound (S1/R1) is in the range of 1.5 to 10 In this case, the difference between the normal signal and the bad signal can be greatly increased to increase the accuracy of the inspection.
이하, 파우치형 전지 셀의 균열 검사를 위한 와전류 센서 및 이를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, an eddy current sensor for crack inspection of a pouch-type battery cell and a crack inspection method of a battery cell using the same will be described in detail.
본 발명은 와전류를 이용한 균열 검출 원리를 이용한 것이다. 도 1은 와전류를 이용한 균열 검출 원리를 도시한 개략도이다. The present invention uses the crack detection principle using eddy currents. 1 is a schematic diagram illustrating a crack detection principle using an eddy current.
도 1을 참조하면, 코일에 교류 전류를 흘려 보내면 코일 주위에 1차 자기장(primary magnetic field)이 발생한다. 상기 1차 자기장을 형성하는 송신 코일을 전도체(conductor)에 가져가면 전자기유도(electromagnetic induction) 현상에 의해 전도체 내에 유도기전력(induced electromotive force)이 발생하고, 이 유도기전력은 렌츠의 법칙(Lenz's law)에 따라 1차 자기장을 방해하는 전류를 흐르게 하는데, 이 전류를 와전류(eddy current) 라고 한다. 상기 와전류에 의해 1차 자기장을 방해하는 2차 자기장(secondary magnetic field)이 발생한다. 이때 전도체의 상태, 위치, 결함, 재질 등의 변화에 따라 상기 와전류가 변화하며, 이는 2차 자기장의 변화를 가져오며, 2차 자기장의 변화는 1차 자기장의 변화를 가져오게 된다. 이는 다시 상기 코일의 임피던스(impedance)의 변화를 가져오며, 이를 측정하는 검사장치의 회로의 전압과 위상도 같이 변화하게 된다. 이에 따라, 회로 값의 변화가 증폭되어 신호 모양을 판독할 수 있는 형태로 출력하게 된다.Referring to FIG. 1 , when an alternating current flows through the coil, a primary magnetic field is generated around the coil. When the transmitting coil forming the primary magnetic field is brought to a conductor, an induced electromotive force is generated in the conductor by electromagnetic induction phenomenon, and this induced electromotive force is Lenz's law As a result, a current that interferes with the primary magnetic field flows, and this current is called an eddy current. A secondary magnetic field that interferes with the primary magnetic field is generated by the eddy current. At this time, the eddy current changes according to a change in the state, position, defect, material, etc. of the conductor, which causes a change in the secondary magnetic field, and the change in the secondary magnetic field causes a change in the primary magnetic field. This in turn causes a change in the impedance of the coil, and the voltage and phase of the circuit of the test device for measuring it also change. Accordingly, the change in the circuit value is amplified and the signal shape is output in a readable form.
즉, 본 발명에 따른 와전류 센서는 송신 코일에 교류 전류를 부가하여 검사대상 표면에 와전류를 유도하고, 상기 수신 코일은 송신 코일에 의해 전지 셀에 유도된 와전류에 의한 유도기전력을 생성하게 된다. 한편, 상기 유도기전력에 대한 전압(V)과 송신 코일에 부가된 교류 전류(I)는 본 발명에 따른 와전류 센서와 연결되는 데이터 처리 장치에 전달되어 임피던스 값(Z=V/I)을 산출할 수 있다. 그리고, 상기 임피던스 값의 분석을 통해 전지 셀 내부의 균열 여부를 판단할 수 있다. That is, the eddy current sensor according to the present invention induces an eddy current on the surface to be inspected by adding an alternating current to the transmitting coil, and the receiving coil generates an induced electromotive force by the eddy current induced in the battery cell by the transmitting coil. On the other hand, the voltage (V) for the induced electromotive force and the alternating current (I) added to the transmitting coil are transmitted to the data processing device connected to the eddy current sensor according to the present invention to calculate the impedance value (Z = V / I). can In addition, it is possible to determine whether there is a crack inside the battery cell through the analysis of the impedance value.
본 발명에서, 전지 셀 내부의 균열이란, 전극, 전극 탭, 용접부 상에 발생한 균열(Crack)을 의미한다. 구체적인 예에서, 상기 전극의 균열이란, 집전체 상에 전극 활물질, 바인더, 도전재 등을 포함하는 전극 합제가 도포된 후, 건조 및 압연 등의 전극 공정을 거쳐 제조된 전극이, 상기 전극 공정 중, 집전체와 전극 합제의 연신율 차이 등의 원인으로 발생한 집전체 상의 균열을 의미한다. 아울러, 전극 탭의 균열이란 유지부와 무지부 사이의 연신율 차이로 발생한 전극 너울, 경계부의 주름에 응력이 쌓여 용접 시 진동이나 외력으로 인해 발생한 균열일 수 있다. 나아가, 용접부 상의 균열이란, 용접 시 용접이 충분치 못해 생긴 미용접부나, 용접 공정 중 발생한 균열일 수 있다.In the present invention, the crack inside the battery cell means a crack generated on the electrode, the electrode tab, and the welding part. In a specific example, the cracking of the electrode means that an electrode manufactured through an electrode process such as drying and rolling after an electrode mixture including an electrode active material, a binder, and a conductive material is applied on a current collector during the electrode process , means a crack on the current collector caused by a difference in elongation between the current collector and the electrode mixture. In addition, the crack of the electrode tab may be a crack generated due to vibration or external force during welding due to the accumulation of stress in the wrinkles of the electrode swell and boundary part caused by the difference in elongation between the holding part and the uncoated part. Furthermore, the cracks on the welds may be unwelded parts caused by insufficient welding during welding, or cracks occurring during the welding process.
상기 열거한 전극, 전극 탭, 용접부 상에 발생한 균열들은, 전극조립체를 라미네이트 시트와 같은 전지케이스로 밀봉하는 실링 공정을 거치면, 전지케이스에 의해 전지 셀 내부가 가려져 있으므로, 전지 셀의 외부에서 관찰할 수 없는 균열들이다. 그러나, 본 발명의 전지 셀 내부의 균열 검사를 위한 와전류 센서를 이용하면, 상기 균열들을 검출할 수 있는 효과가 있다. 한편, 본 발명에 따른 와전류 센서로 전지 셀의 임피던스 값을 측정하고, 와전류 센서에서 측정된 임피던스 값을 판별 함수에 입력하여 신속하고 정확하게 전지 금속부의 상태를 검사할 수 있다.Cracks generated on the above-listed electrodes, electrode tabs, and welds can be observed from the outside of the battery cell because the inside of the battery cell is covered by the battery case when the electrode assembly is sealed with a battery case such as a laminate sheet. They are impossible cracks. However, if the eddy current sensor for crack inspection inside the battery cell of the present invention is used, there is an effect of detecting the cracks. Meanwhile, by measuring the impedance value of the battery cell with the eddy current sensor according to the present invention, and inputting the impedance value measured by the eddy current sensor into the discrimination function, it is possible to quickly and accurately inspect the state of the battery metal part.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 와전류 센서는 프로브; 프로브에 배치되어, 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도시키는 송신 코일이 권취된 구조의 송신부; 및 프로브에 배치되되, 송신부와 이격된 영역에 배치되어, 상기 송신 코일에 의해 전지 셀에 유도된 와전류에 의한 유도기 전력을 생성하는 수신 코일이 권취된 구조의 수신부를 포함하여 구성된다. 상기 송신 코일과 수신 코일은 측정 대상이 되는 전지 셀의 금속부에 일정거리 이격되어 비접촉 상태로 배치될 수 있다. 상기 송신 코일 및 수신 코일은 원통, 사각 기둥, 다각형 기둥 등 마련되며, 송신 코일 및 수신 코일의 길이 방향으로 자기장이 형성되도록 상기 프로브에 권취된 형태일 수 있다.In one example, the eddy current sensor according to the present invention includes a probe; a transmitter disposed on the probe and having a structure in which a transmitter coil for inducing an eddy current in a battery cell to be evaluated is wound; and a receiver disposed in the probe, disposed in a region spaced apart from the transmitter, and having a structure in which a receiving coil is wound to generate induced electromotive power by an eddy current induced in a battery cell by the transmitting coil. The transmitting coil and the receiving coil may be disposed in a non-contact state while being spaced apart from each other by a predetermined distance on the metal part of the battery cell to be measured. The transmitting coil and the receiving coil may be provided in a cylindrical shape, a rectangular pole, a polygonal pole, etc., and may be wound around the probe so that a magnetic field is formed in the longitudinal direction of the transmitting coil and the receiving coil.
구체적인 예에서, 상기 송신부와 수신부의 간격은 2 내지 15 mm 범위이다. 보다 구체적으로, 상기 송신부와 수신부 사이 간격은 2 내지 15 mm 범위, 5 내지 14 mm 범위, 8 내지 12 mm 범위, 또는 평균 10 mm 일 수 있다. 한편, 상기 송신부와 수신부 사이 간격이 2 mm 미만인 경우, 송신 코일에서 발생하는 자기장과 수신 코일에서 수신되는 자기장이 서로 간섭이 발생할 수 있어 송신부와 수신부는 상술한 범위로 이격되는 것이 바람직하다. 아울러, 송신부와 수신부 사이 간격이 15 mm 를 초과하는 경우, 송신부와 평가 대상체 사이의 거리가 너무 멀어져서 송신부의 자기장이 평가 대상체에 도달하지 못할 수 있으며, 상기 평가 대상체에서 발생하는 신호를 수신하기 어려울 수 있다. 따라서, 송신부와 수신부 사이 간격은 상술한 범위가 바람직하다.In a specific example, the distance between the transmitter and the receiver is in the range of 2 to 15 mm. More specifically, the distance between the transmitter and the receiver may be in the range of 2 to 15 mm, in the range of 5 to 14 mm, in the range of 8 to 12 mm, or an average of 10 mm. On the other hand, when the distance between the transmitter and the receiver is less than 2 mm, the magnetic field generated in the transmitting coil and the magnetic field received in the receiving coil may interfere with each other, so it is preferable that the transmitter and the receiver are spaced apart from each other in the above-described range. In addition, if the distance between the transmitter and the receiver exceeds 15 mm, the magnetic field of the transmitter may not reach the object to be evaluated because the distance between the transmitter and the object to be evaluated is too great, and it is difficult to receive a signal generated from the object to be evaluated. can Therefore, the interval between the transmitter and the receiver is preferably within the above-described range.
아울러, 본 발명에 따른 와전류 센서는 송신 코일이 권취된 송신부의 폭(S1)과 수신 코일이 권취된 수신부의 폭(R1)의 비율(S1/R1)은 1.5 내지 10 범위일 수 있다. 구체적으로, 상기 송신 코일이 권취된 송신부의 폭(S1)과 수신 코일이 권취된 수신부의 폭(R1)의 비율(S1/R1)은 1.5~8 범위, 1.5~6 범위, 1.5~5 범위, 1.7~4 범위, 1.9~3 범위일 수 있으며, 예를 들어, 상기 폭의 비율(S1/R1)은 2 일 수 있다. 만일, 송신부의 폭(S1)이 수신부의 폭(R1) 대비 1.5배 미만인 경우에는 송신부와 수신부의 폭의 길이가 서로 비슷하여 송신 코일에서 발생하는 1차 자기장의 면적과 수신 코일에서 발생하는 2차 자기장의 면적이 서로 유사할 수 있다. 이에 따라, 정상과 불량 신호의 구분이 용이하지 않을 수 있다. 즉, 전지 셀 내부의 균열을 검출하기 어려울 수 있다. 아울러, 송신부의 폭(S2)이 수신부의 폭(R2) 대비 10배를 초과하는 경우, 송신부의 폭(S2) 대비 수신부의 폭(R2)이 너무 작아서, 평가 대상이 되는 전지 셀에서 유도된 와전류에 의한 신호 변화 등을 검출하기 어려울 수 있다.In addition, in the eddy current sensor according to the present invention, the ratio (S1/R1) of the width S1 of the transmitter on which the transmitter coil is wound and the width R1 of the receiver on which the receiver coil is wound (S1/R1) may be in the range of 1.5 to 10. Specifically, the ratio (S1/R1) of the width (S1) of the transmitter on which the transmitter coil is wound and the width (R1) of the receiver on which the receiver coil is wound (S1/R1) is in the range of 1.5 to 8, in the range of 1.5 to 6, in the range of 1.5 to 5, It may be in the range of 1.7 to 4 and 1.9 to 3, for example, the width ratio (S1/R1) may be 2. If the width (S1) of the transmitter is less than 1.5 times the width (R1) of the receiver, the widths of the transmitter and receiver are similar to each other, so that the area of the primary magnetic field generated in the transmitter coil and the secondary generated in the receiver coil are similar. The areas of the magnetic fields may be similar to each other. Accordingly, it may not be easy to distinguish between a normal signal and a bad signal. That is, it may be difficult to detect cracks inside the battery cell. In addition, when the width (S2) of the transmitter exceeds 10 times the width (R2) of the receiver, the width (R2) of the receiver compared to the width (S2) of the transmitter is too small, so the eddy current induced in the battery cell to be evaluated It may be difficult to detect a signal change by
구체적인 예에서, 송신부의 폭(S1)은 20 내지 150 mm 범위이며, 수신부의 폭(R1)은 5 내지 100 mm 범위이다. 보다 구체적으로, 송신 코일이 권취된 송신부의 폭(S1)은 20 내지 150 mm 범위, 35 내지 130 mm 범위, 50 내지 110 mm 범위, 65 내지 100 mm 범위, 75 내지 95 mm 범위 또는 80 mm 일 수 있다. 아울러, 수신 코일이 권취된 수신부의 폭(R1)은 5 내지 100 mm 범위, 10 내지 80 mm 범위, 15 내지 60 mm 범위, 20 내지 50 mm 범위, 30 내지 45 mm 범위 또는 40 mm 일 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 와전류 센서는 송신부의 폭(S1)은 80 mm 이며, 수신부의 폭(R1)은 40 mm 인 구조이다. In a specific example, the width S1 of the transmitter is in the range of 20 to 150 mm, and the width R1 of the receiver is in the range of 5 to 100 mm. More specifically, the width S1 of the transmitter on which the transmitter coil is wound may be in the range of 20 to 150 mm, in the range of 35 to 130 mm, in the range of 50 to 110 mm, in the range of 65 to 100 mm, in the range of 75 to 95 mm, or in the range of 80 mm. have. In addition, the width R1 of the receiver on which the receiving coil is wound may be in the range of 5 to 100 mm, in the range of 10 to 80 mm, in the range of 15 to 60 mm, in the range of 20 to 50 mm, in the range of 30 to 45 mm, or in the range of 40 mm. For example, the eddy current sensor according to the present invention has a structure in which the width S1 of the transmitter is 80 mm and the width R1 of the receiver is 40 mm.
한편, 본 발명에 따른 와전류 센서에서, 송신부의 폭(S1)은 평가 대상이 되는 전지 셀의 평가 영역의 길이(L)와 대응되거나, 또는 상기 길이(L) 대비 0.9 내지 1.2 배의 길이를 갖는다. 여기서 전지 셀의 평가 영역은 파우치형 전지 셀의 테라스 영역을 의미한다. 구체적으로, 상기 전지 셀의 평가 영역은 전지 셀의 테라스 영역이며, 전극 리드가 돌출되는 방향과는 수직되는 방향의 길이를 의미한다. 예를 들어, 전지 셀(L) : 송신부(S1) : 수신부(R1)의 길이는 2.25 : 2 : 1 비율일 수 있다.On the other hand, in the eddy current sensor according to the present invention, the width S1 of the transmitter corresponds to the length L of the evaluation region of the battery cell to be evaluated, or has a length of 0.9 to 1.2 times the length L . Here, the evaluation area of the battery cell means a terrace area of the pouch-type battery cell. Specifically, the evaluation region of the battery cell is a terrace region of the battery cell, and refers to a length in a direction perpendicular to a direction in which the electrode leads protrude. For example, the length of the battery cell L: the transmitter S1: the receiver R1 may have a ratio of 2.25:2:1.
다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 와전류 센서에서 송신부와 수신부는, 각각 송신 코일과 수신 코일이 권취되는 영역에 권취홈이 형성된 구조를 갖는다. 구체적으로, 상기 권취홈은 프로브의 송신부와 수신부의 외주면을 따라서 형성된 구조일 수 있다. 상기 권취홈에 의해서, 상기 프로브에 송신 코일과 수신 코일이 보다 안정적으로 권취될 수 있다.In another example, in the eddy current sensor according to the present invention, the transmitting unit and the receiving unit have a structure in which winding grooves are formed in regions in which the transmitting coil and the receiving coil are wound, respectively. Specifically, the winding groove may have a structure formed along the outer peripheral surfaces of the transmitter and receiver of the probe. By the winding groove, the transmitting coil and the receiving coil may be wound around the probe more stably.
아울러, 본 발명에 따른 와전류 센서에서, 수신부에 권취된 수신 코일의 권선수(N1)는 송신부에 권취된 송신 코일의 권선수(N2)의 비율(N1/N2)은 2 내지 5 범위를 갖을 수 있다. 또는 상기 비율(N1/N2)은 3 내지 4 범위, 3.5 내지 3.8 범위, 또는 약 3.75 일 수 있다.In addition, in the eddy current sensor according to the present invention, the ratio (N1/N2) of the number of turns (N1) of the receiving coil wound on the receiving unit to the number of turns (N2) of the transmitting coil wound on the transmitting unit (N1/N2) can have a range of 2 to 5 have. Alternatively, the ratio (N1/N2) may be in the range of 3 to 4, in the range of 3.5 to 3.8, or about 3.75.
구체적인 예에서, 송신부에 권취된 송신 코일의 권선수(N2)는 30 내지 200 회 범위이며, 수신부에 권취된 수신 코일의 권선수(N1)는 60 내지 400 회 범위일 수 있다. 상기 송신부에 권취된 송신 코일의 권선수(N2)는 30 내지 180 회 범위, 40 내지 160 회 범위, 50 내지 140 회 범위, 60 내지 120 회 범위, 70 내지 100 회 범위, 또는 약 80 회일 수 있다. 아울러, 수신부에 권취된 수신 코일의 권선수(N2)는 60 내지 400 회 범위, 120 내지 380 회 범위, 180 내지 360 회 범위, 240 내지 340 회 범위, 280 내지 320 회 범위, 또는 약 300 회일 수 있다. 예를 들어, 송신부에 권취된 송신 코일의 권선수는 80회 이며, 수신부에 권취된 수신 코일의 권선수는 300회 일 수 있다.In a specific example, the number of turns (N2) of the transmitting coil wound on the transmitter may be in the range of 30 to 200 turns, and the number of turns (N1) of the receiving coil wound around the receiver may be in the range of 60 to 400 turns. The number of turns N2 of the transmitting coil wound around the transmitting unit may be in the range of 30 to 180 turns, in the range of 40 to 160, in the range of 50 to 140, in the range of 60 to 120 turns, in the range of 70 to 100 turns, or about 80 turns. . In addition, the number of turns (N2) of the receiving coil wound on the receiving unit may be in the range of 60 to 400 turns, in the range of 120 to 380 turns, in the range of 180 to 360 turns, in the range of 240 to 340 turns, in the range of 280 to 320 turns, or about 300 turns. have. For example, the number of turns of the transmitting coil wound on the transmitter may be 80, and the number of turns of the receiving coil wound on the receiver may be 300.
본 발명에 따른 와전류 센서는 송신부와 수신부에 각각 송신 코일과 수신 코일이 상기와 같이 권취되어 있어, 평가 대상이 되는 전지 셀의 균열 검사에 대한 정확도 등을 높일 수 있다. 구체적으로, 상기 송신 코일 대비 수신 코일이 더 많이 권취되어 있어, 전지 셀 내에서 발생되는 와전류 신호를 효과적으로 수신할 수 있다.In the eddy current sensor according to the present invention, since the transmitting coil and the receiving coil are wound in the transmitting unit and the receiving unit, respectively, as described above, it is possible to increase the accuracy of the crack inspection of the battery cell to be evaluated. Specifically, since the receiving coil is wound more than the transmitting coil, it is possible to effectively receive the eddy current signal generated in the battery cell.
또 다른 하나의 예에서, 이때, 송신 코일과 수신 코일의 직경은 0.01 내지 2 mm 범위를 갖는다. 구체적인 예에서, 상기 송신 코일의 직경(D1)과 수신 코일의 직경(D2)의 비율(D1/D2)은 1.5 내지 5.0 범위이다.In another example, at this time, the diameter of the transmitting coil and the receiving coil has a range of 0.01 to 2 mm. In a specific example, the ratio (D1/D2) of the diameter (D1) of the transmitting coil to the diameter (D2) of the receiving coil is in the range of 1.5 to 5.0.
구체적인 예에서, 송신 코일의 직경은 수신 코일의 직경보다 큰 구조를 갖는다. 이는 평가 대상이 되는 전지 셀에 보다 강하고, 균일한 자기장을 발생시키기 위함이다. 구체적인 예에서, 상기 송신 코일의 직경은 0.05 내지 1.5 mm 범위, 0.08 내지 1.3 mm 범위, 0.1 내지 1.0 mm 범위, 0.12 내지 0.8 mm 범위, 0.15 내지 0.5 mm 범위, 0.18 내지 0.3 mm 범위이다. 예를 들어, 상기 송신 코일의 직경은 약 0.2 mm 일 수 있다. 아울러, 상기 수신 코일의 직경은 0.01 내지 1.5 mm 범위, 0.02 내지 1.0 mm 범위, 0.03 내지 0.5 mm 범위, 0.04 내지 0.2 mm 범위, 0.05 내지 0.1 mm 범위, 0.06 내지 0.08 mm 범위이다. 예를 들어, 상기 수신 코일의 직경은 약 0.07 mm 일 수 있다.In a specific example, the diameter of the transmitting coil has a structure larger than the diameter of the receiving coil. This is to generate a stronger and more uniform magnetic field in the battery cell to be evaluated. In a specific example, the diameter of the transmitting coil is in the range of 0.05 to 1.5 mm, in the range of 0.08 to 1.3 mm, in the range of 0.1 to 1.0 mm, in the range of 0.12 to 0.8 mm, in the range of 0.15 to 0.5 mm, and in the range of 0.18 to 0.3 mm. For example, the diameter of the transmission coil may be about 0.2 mm. In addition, the diameter of the receiving coil is in the range of 0.01 to 1.5 mm, in the range of 0.02 to 1.0 mm, in the range of 0.03 to 0.5 mm, in the range of 0.04 to 0.2 mm, in the range of 0.05 to 0.1 mm, in the range of 0.06 to 0.08 mm. For example, the diameter of the receiving coil may be about 0.07 mm.
나아가, 본 발명에 따른 와전류 센서는 송신부와 수신부 사이의 간격을 조절할 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 수신부는 송신부의 하단에 상하 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다. 상기 송신부는 일측 단부로부터 프로브의 길이를 따라 홈이 형성된 구조일 수 있다. 그리고, 상기 수신부는 송신부에 형성된 홈에 일부 또는 전체 영역이 삽입될 수 있다. 이때, 상기 수신부의 둘레는 송신부에 형성된 홈의 내부 둘레와 대응하도록 형성된다. 다만, 송신부의 홈은 수신부의 둘레보다는 크게 형성된 구조인 것이 바람직하다. 즉, 수신부는 송신부의 홈에 슬라이딩 가능하도록 설치된 구조를 갖는다. 이에 따라, 본 발명에 따른 와전류 센서는 송신부와 수신부 사이의 간격을 용이하게 조절할 수 있다.Furthermore, the eddy current sensor according to the present invention can adjust the distance between the transmitter and the receiver. In a specific example, the receiver may be installed at the lower end of the transmitter to be slidable up and down. The transmitter may have a structure in which a groove is formed along the length of the probe from one end. In addition, the receiving unit may be partially or entirely inserted into the groove formed in the transmitting unit. In this case, the perimeter of the receiver is formed to correspond to the inner perimeter of the groove formed in the transmitter. However, it is preferable that the groove of the transmitter has a structure formed larger than the circumference of the receiver. That is, the receiver has a structure that is slidably installed in the groove of the transmitter. Accordingly, the eddy current sensor according to the present invention can easily adjust the distance between the transmitter and the receiver.
아울러, 본 발명은 앞서 설명한 와전류 센서를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a method for inspecting cracks in a battery cell using the above-described eddy current sensor.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 균열 검사 방법은 와전류 센서를 이용하여 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도시킨 후 유도된 와전류에 의한 신호변화를 감지하는 단계; 상기 감지된 신호를 진폭 및 위상차의 분포에 기반하여 평가 대상이 되는 전지 셀의 균열 여부를 판단하는 단계를 포함한다. In one example, the method for inspecting cracks in a battery cell according to the present invention includes the steps of inducing an eddy current in a battery cell to be evaluated using an eddy current sensor, and then detecting a signal change due to the induced eddy current; and determining whether a battery cell to be evaluated is cracked based on the distribution of amplitude and phase difference of the detected signal.
나아가, 상기 전지 셀의 균열 여부를 판단하는 단계는 정상의 전지 셀의 기준 신호를 기반으로 평가 대상이 되는 전지 셀의 측정 신호가 상기 기준 신호의 범위를 벗어나는 경우에는 불량으로 판정할 수 있다.Furthermore, in the determining whether the battery cell is cracked, when the measurement signal of the battery cell to be evaluated is out of the range of the reference signal based on the reference signal of the normal battery cell, it may be determined as defective.
한편, 상기 평가 대상이 되는 전지 셀은 파우치 타입의 단위 셀일 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 파우치 타입의 전지 셀은 라미네이트 시트 외장재에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 상기 외장재의 외부로 형성된 전극 리드들과 연결된 상태로 내장된 구조를 갖는다. 이때, 상기 전극 리드는 시트 외측으로 인출되되 서로 동일한 방향 또는 반대 방향으로 연장될 수 있다.Meanwhile, the battery cell to be evaluated may be a pouch-type unit cell. In a specific example, the pouch-type battery cell has a structure in which an electrode assembly having a cathode/separator/cathode structure is embedded in a laminate sheet casing in a state in which it is connected to electrode leads formed outside of the casing. In this case, the electrode leads may be drawn out of the sheet and extend in the same direction or opposite directions.
나아가, 신호변화를 감지하는 단계는, 와전류 센서를 파우치형 전지 셀의 어깨선 영역에 비접촉식으로 배치하는 과정을 더 포함한다. Furthermore, the step of detecting the signal change further includes the process of non-contact disposing of the eddy current sensor in the shoulder line region of the pouch-type battery cell.
상기 송신부의 폭(S1)은 평가 대상이 되는 전지 셀의 평가 영역의 길이(L)와 대응되거나, 또는 상기 길이(L) 대비 0.9 내지 1.2 배의 길이일 수 있다. 여기서 전지 셀의 평가 영역은 파우치형 전지 셀의 테라스 영역을 의미한다. 구체적으로, 상기 전지 셀의 평가 영역은 전지 셀의 테라스 영역이며, 전극 리드가 돌출되는 방향과는 수직되는 방향의 길이를 의미한다. 예를 들어, 전지 셀(L) : 송신부(S1) : 수신부(R1)의 길이는 2.25 : 2 : 1 비율일 수 있다.The width S1 of the transmitter may correspond to the length L of the evaluation region of the battery cell to be evaluated, or may be 0.9 to 1.2 times as long as the length L. Here, the evaluation area of the battery cell means a terrace area of the pouch-type battery cell. Specifically, the evaluation region of the battery cell is a terrace region of the battery cell, and refers to a length in a direction perpendicular to a direction in which the electrode leads protrude. For example, the length of the battery cell L: the transmitter S1: the receiver R1 may have a ratio of 2.25:2:1.
본 발명에 따른 전지 셀의 균열 검사 방법은 전극, 전극탭 또는 용접부 상에 발생한 균열의 유무와 위치 등을 용이하게 검출할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 와전류를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법은 서로 나란하게 배열되는 두 개의 와전류 센서를 이용하여 전지 셀의 균열 검사에 대한 정확도 등을 높일 수 있는 효과가 있다.The method for inspecting cracks in a battery cell according to the present invention can easily detect the presence and location of cracks occurring on electrodes, electrode tabs, or welds. In particular, the method for inspecting cracks in a battery cell using an eddy current according to the present invention has an effect of increasing the accuracy of inspecting cracks in a battery cell by using two eddy current sensors arranged side by side.
이하에서는, 본 발명에 따른 전지 셀 내부의 균열 검사를 위한 와전류 센서의 다양한 형태에 대해서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, various types of the eddy current sensor for crack inspection inside a battery cell according to the present invention will be described in detail.
(제1 실시 형태)(First embodiment)
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와전류 센서의 모식도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 와전류 센서(100)는 프로브(110); 프로브(110)에 배치되어, 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도시키는 송신 코일(121)이 권취된 구조의 송신부(120); 및 프로브(110)에 배치되되, 송신부(120)와 이격된 영역에 배치되어, 상기 송신 코일(121)에 의해 전지 셀에 유도된 와전류에 의한 유도기 전력을 생성하는 수신 코일(131)이 권취된 구조의 수신부(130)를 포함하여 구성된다.2 is a schematic diagram of an eddy current sensor according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2 , the
구체적으로, 상기 송신 코일(121)에 교류 전류가 가해지면 송신 코일(121) 주위에 1차 자기장이 형성된다. 도면에서, 코일은 스프링 형상이나 이에 한정되는 것은 아니다. 1차 자기장이 형성되는 코일을 검사대상 물체인 전지 셀에 가져가면, 전자기유도 현상에 의해 전지 셀에 유도기전력이 발생하여 1차 자기장을 방해하는 와전류가 흐르게 된다. 이 같이 송신 코일(121)은 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도한다.Specifically, when an alternating current is applied to the transmitting
그리고, 수신 코일(131)은 송신 코일(121)의 하부에 위치하되, 송신 코일(121) 대비 검사대상 물체인 전지 셀과 더 가깝게 위치한다. 수신 코일(131)은 송신 코일(121)에 의해 전지 셀에 유도된 와전류에 의한 유도기 전력을 생성하는 역할을 한다. In addition, the receiving
상기 수신 코일(131)은 송신 코일(121)에 의해 유도된 와전류가 검사 대상 물체인 전지 셀의 상태, 위치, 결함, 재질과 같은 요인들로 인하여 형성, 반사, 흡수 등의 감쇠된 와전류에 의한 유도기전력을 생성한다. 한편, 상기 유도기전력에 대한 전압(V)과 송신 코일에 부가된 교류 전류(I)는 본 발명에 따른 와전류 센서와 연결되는 데이터 처리 장치에 전달되어 임피던스 값(Z=V/I)을 산출할 수 있다. 그리고, 상기 임피던스 값의 분석을 통해 전지 셀 내부의 균열 여부를 판단할 수 있다.In the receiving
한편, 본 발명에 따른 와전류 센서(100)는 송신부(120)와 수신부(130)가 2 내지 15 mm 범위 간격으로 이격된 구조를 갖는다. 상기 송신부(120)와 수신부(130)는 서로 동일 평면상에 배치될 수 있으나, 이러한 경우, 송신 코일(121)에서 발생하는 자기장과 수신 코일(131)에서 수신되는 자기장이 서로 간섭이 발생할 수 있다. 아울러, 상기 송신부(120)와 수신부(130) 간격이 15 mm 를 초과하는 경우, 송신부(120)와 평가 대상이 되는 전지 셀의 간격이 멀어져, 상기 전지 셀에서 평가하고자 하는 금속부 전체에 와전류가 유도되지 않을 수 있다. 따라서, 송신부(120)와 수신부(130)는 상술한 범위로 이격되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 송신부(120)와 수신부(130)는 약 10 mm 간격으로 이격된 구조이다.On the other hand, the
아울러, 본 발명에 따른 와전류 센서(100)는 송신부의 폭(S1)과 수신부의 폭(R1)의 비율(S1/R1)은 1.5 내지 10 범위이다. 예를 들어, 송신부의 폭(S1)과 수신부의 폭(R1)의 비율(S1/R1)은 2 이다.In addition, in the
구체적으로, 본 발명에 따른 와전류 센서(100)는 송신부의 폭(S1)은 20 내지 150 mm 범위이며, 수신부의 폭(R1)은 5 내지 100 mm 범위를 갖는 구조이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 와전류 센서(100)에서 송신부(120)의 폭(S1)은 80 mm 이며, 수신부(130)의 폭(R1)은 40 mm 이다. 본 발명에 따른 와전류 센서(100)에서 송신부(120)의 폭(S1)과 수신부(130)의 폭(R1)이 상기 비율과 길이를 갖고 있어, 정상 신호와 불량 신호의 차이를 크게 증가하여 검사의 정확도 등을 높일 수 있는 효과가 있다.Specifically, the
실시예 1Example 1
제1 실시형태의 와전류 센서를 이용하여 전지 셀 내부의 균열 검사를 실시하였다. 참고로, 제1 실시형태의 와전류 센서에서 송신부와 수신부 간격은 10 mm 였으며, 송신부의 폭(S1)은 80 mm 였고, 수신부의 폭(R1) 40 mm 였다.The crack test inside the battery cell was performed using the eddy current sensor of 1st Embodiment. For reference, in the eddy current sensor of the first embodiment, the distance between the transmitter and the receiver was 10 mm, the width S1 of the transmitter was 80 mm, and the width R1 of the receiver was 40 mm.
아울러, 전지 셀의 앞면(테라스 영역) 길이가 90 mm 인 파우치형 전지 셀을 2개 준비하였다. 이 중 1개의 전지 셀은 전극 탭 부분에 10 mm 크기로 노치 결함을 형성하였다. In addition, two pouch-type battery cells having a front (terrace area) length of 90 mm of the battery cell were prepared. In one of these battery cells, a notch defect having a size of 10 mm was formed in the electrode tab portion.
도 3은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 와전류 센서를 이용하여 전지 셀의 균열 검사를 하는 실시 양태를 보여주는 도면이다. 상기 와전류 센서(100)를 이용하여 전지 셀(1) 내부의 균열 검사를 실시하였다. 구체적으로, 상기 와전류 센서(100)를 측정 대상이 되는 전지 셀(1)과 약 1.5 mm 간격으로 이격시킨 후 와전류 센서에 교류전원을 인가하여 전지 셀 내부의 균열 검사를 실시하였다. 3 is a view showing an embodiment of inspecting a battery cell for cracks using an eddy current sensor according to another embodiment of the present invention. The crack test inside the
그리고, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에서 x축은 정상 전지 셀과 비정상 전지 셀을 나타낸 것이며, y축은 와전류 센서의 저항 값을 나타낸다. 정상 전지 셀과 균열이 발생한 비정상 전지 셀의 저항 값이 확연히 다름을 볼 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 전지 셀 내부의 균열 검사를 위한 와전류 센서는 전지 셀 내부의 균열 검사시 검사의 정확도가 우수한 것을 확인할 수 있다.And, the result is shown in FIG. In FIG. 4 , the x-axis represents the normal battery cell and the abnormal battery cell, and the y-axis represents the resistance value of the eddy current sensor. It can be seen that the resistance values of the normal battery cell and the abnormal battery cell in which the crack occurred are significantly different. That is, it can be confirmed that the eddy current sensor for inspecting cracks inside a battery cell according to the present invention has excellent inspection accuracy when inspecting cracks inside a battery cell.
비교예 1~4Comparative Examples 1-4
전지 셀 내부의 균열 검사를 위하여 4 가지 종류의 와전류 센서를 준비하였다. 와전류 센서의 구체적인 형태는 아래의 표 1에 나타내었다.Four types of eddy current sensors were prepared to inspect the cracks inside the battery cell. The specific form of the eddy current sensor is shown in Table 1 below.
실시예 1과 동일한 방법으로 전지 셀 내부의 균열 검사를 실시하였다. 그리고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5a~d는 각각 비교예 1~4를 이용하여 전지 셀 내부 균열 검사에 대한 결과 그래프이다.A crack test inside the battery cell was performed in the same manner as in Example 1. And, the result is shown in FIG. 5A to 5D are graphs of results of internal crack inspection of a battery cell using Comparative Examples 1 to 4, respectively.
도 5를 참조하면, 정상의 전지 셀과 균열이 발생한 불량 전지 셀의 저항 값이 거의 유사한 것을 볼 수 있다. 즉, 비교예의 와전류 센서는 전지 셀 내부의 균열 검사시 정상 전지 셀과 비정상 전지 셀의 구분이 어려운 것으로, 균열 검사의 정확도가 낮은 것으로 판단된다.Referring to FIG. 5 , it can be seen that the resistance values of the normal battery cells and the defective battery cells in which cracks occur are almost the same. That is, in the eddy current sensor of the comparative example, it is difficult to distinguish between a normal battery cell and an abnormal battery cell when inspecting cracks inside the battery cell, and it is determined that the accuracy of the crack inspection is low.
(제2 실시 형태)(Second embodiment)
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 와전류 센서의 모식도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 와전류 센서(200)에서, 송신부(220)에 권취된 송신 코일(221)의 권선수(N1)는 수신부(230)에 권취된 수신 코일(231)의 권선수(N2)의 비율(N2/N1)은 2 내지 5 범위를 갖는다. 구체적으로, 송신부(220)에 권취된 송신 코일(221)의 권선수(N1)는 30 내지 200 회 범위이며, 수신부(230)에 권취된 수신 코일(231)의 권선수(N1)는 60 내지 400 회 범위이다. 예를 들어, 송신부(220)에 권취된 송신 코일(221)의 권선수는 80회 이며, 수신부(220)에 권취된 수신 코일(221)의 권선수는 300회 이다.6 is a schematic diagram of an eddy current sensor according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6 , in the
본 발명에 따른 와전류 센서(200)는 송신부(220)와 수신부(230)에 각각 송신 코일(221)과 수신 코일(231)이 상기와 같이 권취되어 있어, 평가 대상이 되는 전지 셀의 균열 검사에 대한 정확도 등을 높일 수 있다. 구체적으로, 상기 송신 코일(221) 대비 수신 코일(231)이 더 많이 권취되어 있어, 전지 셀 내에서 발생되는 와전류 신호를 효과적으로 수신할 수 있는 효과가 있다.In the
각 구성에 대한 설명은 전술 하였으며, 각 구성의 구체적인 설명은 생략하도록 한다.The description of each configuration has been described above, and a detailed description of each configuration will be omitted.
실시예 2Example 2
제2 실시형태의 와전류 센서를 이용하여 전지 셀 내부의 균열 검사를 실시하였다. 참고로, 제2 실시형태의 와전류 센서에서 송신부와 수신부 간격은 10 mm 였으며, 송신부의 폭(S1)은 80 mm 였고, 수신부의 폭(R1) 40 mm 였다. The crack test inside the battery cell was performed using the eddy current sensor of 2nd Embodiment. For reference, in the eddy current sensor of the second embodiment, the distance between the transmitter and the receiver was 10 mm, the width S1 of the transmitter was 80 mm, and the width R1 of the receiver was 40 mm.
아울러, 송신부에 권취된 송신 코일의 권선수는 80회 이며, 수신부에 권취된 수신 코일의 권선수는 300회 였다. 나아가, 송신 코일과 수신 코일의 직경은 각각 0.2 mm, 0.07 mm 였다.In addition, the number of turns of the transmitting coil wound on the transmitter was 80, and the number of turns of the receiving coil wound on the receiver was 300. Furthermore, the diameters of the transmitting coil and the receiving coil were 0.2 mm and 0.07 mm, respectively.
그리고, 실시예 1과 동일한 방법으로 전지 셀 내부의 균열 검사를 실시하였다. 그리고, 그 결과를 도 7에 나타내었다.And, the crack test inside the battery cell was performed in the same manner as in Example 1. And, the result is shown in FIG.
도 7을 참조하면, 정상 전지 셀과 균열이 발생한 비정상 전지 셀의 저항 값이 확연히 다름을 볼 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 전지 셀 내부의 균열 검사를 위한 와전류 센서는 전지 셀 내부의 균열 검사시 검사의 정확도가 우수한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7 , it can be seen that the resistance values of the normal battery cells and the abnormal battery cells in which cracks occur are significantly different. That is, it can be confirmed that the eddy current sensor for the crack inspection inside the battery cell according to the present invention has excellent inspection accuracy when inspecting the crack inside the battery cell.
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 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.Above, the present invention has been described in more detail through drawings and examples. However, the configuration described in the drawings or embodiments described in the present specification is only one embodiment of the present invention and does not represent all the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, various equivalents and It should be understood that there may be variations.
1: 전지 셀
100, 200: 와전류 센서
110, 210: 프로브
120, 220: 송신부
121, 221: 송신 코일
130, 230: 수신부
131, 231: 수신 코일1: battery cell
100, 200: eddy current sensor
110, 210: probe
120, 220: transmitter
121, 221: transmitting coil
130, 230: receiver
131, 231: receiving coil
Claims (12)
프로브에 배치되어, 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도시키는 송신 코일이 권취된 구조의 송신부; 및
프로브에 배치되되, 송신부와 이격된 영역에 배치되어, 상기 송신 코일에 의해 전지 셀에 유도된 와전류에 의한 유도기 전력을 생성하는 수신 코일이 권취된 구조의 수신부를 포함하며,
상기 송신부와 수신부의 간격은 2 내지 15 mm 범위이고,
상기 송신 코일이 권취된 송신부의 폭(S1)과 수신 코일이 권취된 수신부의 폭(R1)의 비율(S1/R1)은 1.5 내지 10 범위인 것을 특징으로 하는 전지 셀 내부의 균열 검사를 위한 와전류 센서.
probe;
a transmitter disposed on the probe and having a structure in which a transmitter coil for inducing an eddy current in a battery cell to be evaluated is wound; and
It is disposed on the probe, it is disposed in a region spaced apart from the transmitter, and includes a receiver having a structure in which a receiving coil is wound to generate induced electromotive power by an eddy current induced in a battery cell by the transmitting coil,
The distance between the transmitter and the receiver is in the range of 2 to 15 mm,
The ratio (S1/R1) of the width (S1) of the transmitting unit on which the transmitting coil is wound and the width (R1) of the receiving unit on which the receiving coil is wound (S1/R1) is in the range of 1.5 to 10. Eddy current for crack inspection inside the battery cell sensor.
송신부의 폭(S1)과 수신부의 폭(R1) 비율(S1/R1)은 1.5 내지 5 범위인 와전류 센서.
The method of claim 1,
An eddy current sensor in which the ratio (S1/R1) of the width (S1) of the transmitter and the width (R1) of the receiver is in the range of 1.5 to 5.
송신부의 폭(S1)은 20 내지 150 mm 범위인 와전류 센서.
The method of claim 1,
The width (S1) of the transmitter is in the range of 20 to 150 mm eddy current sensor.
수신부의 폭(R1)은 5 내지 100 mm 범위인 와전류 센서.
The method of claim 1,
The width (R1) of the receiver is in the range of 5 to 100 mm eddy current sensor.
송신부에 권취된 송신 코일의 권선수는 30 내지 200 회 범위인 와전류 센서.
The method of claim 1,
An eddy current sensor in which the number of turns of the transmitting coil wound on the transmitting unit is in the range of 30 to 200 turns.
수신부에 권취된 수신 코일의 권선수는 60 내지 400 회 범위인 와전류 센서.
The method of claim 1,
An eddy current sensor in which the number of turns of the receiving coil wound on the receiving unit is in the range of 60 to 400 turns.
송신부에 권취된 송신 코일의 직경(D1)과 수신 코일에 권취된 수신 코일의 직경(D2)의 비율(D1/D2)은 1.5 내지 5.0 범위인 와전류 센서.
The method of claim 1,
An eddy current sensor in which the ratio (D1/D2) of the diameter (D1) of the transmitting coil wound around the transmitter and the diameter (D2) of the receiving coil wound around the receiving coil is in the range of 1.5 to 5.0.
송신 코일의 직경(D1)은 0.01 내지 2.0 mm 범위이며,
수신 코일의 직경(D2)은 0.01 내지 1.0 mm 범위인 와전류 센서.
8. The method of claim 7,
The diameter (D1) of the transmitting coil is in the range of 0.01 to 2.0 mm,
An eddy current sensor with a diameter (D2) of the receiving coil in the range of 0.01 to 1.0 mm.
A method for inspecting cracks inside a battery cell using the eddy current sensor according to claim 1 .
와전류 센서를 이용하여 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도시킨 후 유도된 와전류에 의한 신호변화를 감지하는 단계; 및
상기 감지된 신호를 진폭 및 위상차의 분포에 기반하여 평가 대상이 되는 전지 셀의 균열 여부를 판단하는 단계를 포함하는 전지 셀 내부의 균열 검사 방법.
10. The method of claim 9,
Inducing an eddy current in a battery cell to be evaluated using an eddy current sensor, and then detecting a signal change due to the induced eddy current; and
and determining whether the battery cell to be evaluated is cracked based on the distribution of amplitude and phase difference of the detected signal.
평가 대상이 되는 전지 셀은 파우치형 전지 셀인 것을 특징으로 하는 전지 셀 내부의 균열 검사 방법.
11. The method of claim 10,
A battery cell to be evaluated is a method for inspecting cracks inside a battery cell, characterized in that it is a pouch-type battery cell.
신호변화를 감지하는 단계는, 와전류 센서를 파우치형 전지 셀의 어깨선 영역에 비접촉식으로 배치하는 과정을 포함하는 전지 셀 내부의 균열 검사 방법.12. The method of claim 11,
The step of detecting the signal change includes the process of non-contact disposing of an eddy current sensor on a shoulder line region of a pouch-type battery cell.
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KR1020200185918A KR20220095318A (en) | 2020-12-29 | 2020-12-29 | Eddy current sensor for detecting crack of pouch type battery cell and method for detecting crack of battery cell using the same |
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KR102023739B1 (en) | 2019-04-17 | 2019-09-20 | 주식회사 엘지화학 | Inner crack detection device for secondary battery using eddy current |
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2020
- 2020-12-29 KR KR1020200185918A patent/KR20220095318A/en unknown
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