KR20220099788A - 이차전지의 전극 적층검사 장치 및 그 검사방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 전극 적층검사 장치는, 분리막을 제공하는 분리막 공급장치, 일면에 스택테이블이 형성되고 상기 스택테이블상에 상기 분리막이 적층되는 적층본체, 상기 적층본체에 적층된 분리막상에 전극판을 적층하는 적층지그, 상기 전극판 일면을 적층방향으로 고정하는 고정지그, 상기 스택테이블 일면으로부터 상기 분리막 및 상기 전극판을 순차적으로 관통하도록 빛을 조사하는 조명장치 및 상기 조명장치에 의해 상기 전극판을 통과한 빛의 이미지를 촬영하는 촬영부를 포함하고, 상기 고정지그는 상기 조명장치에 의해 상기 전극판을 통과한 빛의 경로상에 배치되되, 상기 전극판을 통과한 빛의 경로의 연장선상에 개방홀이 형성된다. 본 발명의 일실시예에 따른 효과는, 이차전지 전극 적층공정의 신뢰성과 효율성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Description

이차전지의 전극 적층검사 장치 및 그 검사방법{Electrode stacking inspection device and inspection method using the same}
본 발명의 일실시예는 이차전지의 전극 적층검사 장치 및 그 검사방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 방전과 역방향인 충전과정을 통하여 반복 사용이 가능한 전지이며, 그 종류로는 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬-금속 전지, 리튬-이온(Ni-Ion) 전지 및 리튬-이온 폴리머 전지(Li-Ion Polymer Battery, 이하 "LIPB"라 함) 등이 있다.
이차전지는 양극, 음극, 전해질, 분리막으로 구성되며, 서로 다른 양극 및 음극 소재의 전압차이를 이용하여 전기를 저장 및 발생시킨다. 여기서, 방전이란 전압이 높은 음극에서 낮은 양극으로 전자를 이동시키는 것이며(양극의 전압 차이만큼 전기를 발생), 충전이란 전자를 다시 양극에서 음극으로 이동시키는 것으로 이때 양극물질은 전자와 리튬이온을 받아들여 원래의 금속산화물로 복귀하게 된다. 즉, 이차전지는 충전될 때 금속 원자가 분리막을 통하여 양극에서 음극으로 이동함에 따라 충전 전류가 흐르게 되고, 반대로 방전될 때 금속 원자는 음극에서 양극으로 이동하며 방전 전류가 흐르게 된다.
전지의 제조 방법 중 전극 적층방식으로 제조되는 전지에 있어서 가장 기본적인 품질관리 분야는 전극 부품이 정상적인 순서와 배열대로 적층이 이루어졌는지에 관한 것이다. 적층형 전지의 전극 부품 중 하나라도 비적상적인 순서로 배열되거나 누락될 경우 전지의 단락, 비정상작동, 등 전지로써 사용이 불가능 할 뿐만 아니라 심할 경우 폭발할 수 있다.
한편, 이러한 이차전지의 제조시 권취하여 제조하는 방식과 적층형 방식으로 구분될 수 있으며, 이 중 적층형 방식은 일정한 크기로 절단된 양극판과 음극판을 교대로 적층하여 전극조립체를 제작하는 방식이다. 이에 대하여 대한민국 등록특허 제1421847호(2012.05.31. 공개) 가 개시되어 있다. 그러나 기존에는 전극으 적층과정에서의 극판의 얼라인이나 적층의 들뜸 등의 불량을 감지하지 못하는 문제점이 있었다.
KR 1421847 B1
본 발명의 일실시예에 따른 목적은 이차전지의 전극 적층공정에서의 적층 얼라인과 적층신뢰성을 보다 효과적으로 확보하기 위한 이차전지의 전극 적층 검사 장치 및 그 검사방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 이차전지의 전극 적층공정 중에 실시간으로 적층과정에서의 신뢰성을 검사하게 됨으로써 이차전지 제조의 신뢰성 확보 및 보다 정밀한 전극 조립체 제조를 가능하게 할 수 있는 이차전지의 전극 적층 검사 장치 및 그 검사방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 전극 적층검사 장치는, 분리막을 제공하는 분리막 공급장치, 일면에 스택테이블이 형성되고 상기 스택테이블상에 상기 분리막이 적층되는 적층본체, 상기 적층본체에 적층된 분리막상에 전극판을 적층하는 적층지그, 상기 전극판 일면을 적층방향으로 고정하는 고정지그, 상기 스택테이블 일면으로부터 상기 분리막 및 상기 전극판을 관통하도록 빛을 조사하는 조명장치 및 상기 분리막 및 상기 전극판을 통과한 빛의 이미지를 촬영하는 촬영부를 포함하고, 상기 고정지그는 상기 조명장치에서 조사되어 상기 분리막 및 상기 전극판을 통과한 빛의 경로상에 배치되되, 상기 분리막 및 상기 전극판을 통과한 빛의 경로의 연장선상에 개방홀이 형성된다.
여기서, 상기 적층본체는, 회전축을 포함하고, 상기 회전축의 일측과 타측 방향으로 왕복운동 함에 따라 상기 스택테이블 상에 상기 분리막이 지그재그 방향으로 적층되도록 하되, 상기 회전축의 일측방향에서 적층된 제1 분리막 상에 상기 적층지그에 의해 제1 전극판이 적층되도록 하고, 상기 회전축의 타측방향에서 적층된 제2 분리막 상에 상기 적층지그에 의해 제2 전극판이 적층되도록 할 수 있다.
또한, 상기 조명장치는, 상기 제1 분리막, 상기 제1 전극판, 상기 제2 분리막 및 상기 제2 전극판이 순차적으로 적층된 제1 적층체를 관통하도록 빛을 조사하며, 상기 고정지그는 상기 제1 적층체의 일면에 위치하고 상기 제1 적층체를 고정시키되, 상기 제1 적층체를 관통하는 빛의 경로상에 개방홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 조명장치는 상기 제1 적층체를 관통하도록 빛을 조사하는 조명부 및 상기 조명부가 조사하는 빛의 조사각도를 조절하는 각도조절부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스택테이블은 상기 조명장치를 수용하는 수용홈이 형성되고, 상기 수용홈은 상기 조명장치의 빛이 조사되는 예각 범위의 반경을 커버하도록 개방될 수 있다.
또한, 상기 적층본체는, 상기 적층본체가 상기 적층본체의 일면에 수직한 방향으로 상하이동 되도록 .구동되는 가이드축을 포함할 수 있다.
또한, 상기 적층본체는 상기 회전축에 의한 일측과 타측의 복수회 왕복운동으로 복수의 제1 적층체를 적층하고, 상기 조명장치는 상기 회전축에 의해 상기 적층본체가 일측과 타측으로 1회 왕복운동함에 따라 적층된 단일의 제1 적층체마다 빛을 조사하여, 실시간으로 적층검사 수행이 가능할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 전극 적층검사 장치의 검사방법은, 분리막 공급장치로부터 공급된 제1 분리막이 적층본체의 스택테이블에 적층되는 단계, 상기 제1 분리막상에 적층지그에 의해 제1 전극판이 적층되는 단계, 상기 제1 전극판상에 상기 분리막 공급장치로부터 공급된 제2 분리막이 적층되는 단계 및 상기 제2 분리막상에 상기 적층지그에 의해 제2 전극판이 적층되는 단계를 포함하는 제1 적층체가 형성되는 단계 및 상기 제1 적층체를 적층방향으로 고정시키기 위한 고정지그가 상기 제1 적층체 상에 결합되는 단계, 상기 제1 적층체를 관통하여 상기 고정지그의 개방홀을 지나는 경로의 빛을 조명장치에 의해 조사하는 단계 및 상기 제1 적층체를 통과한 빛을 촬영부가 촬영하는 단계를 포함하는 제1 검사공정을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 제1 적층체를 형성하는 단계 및 상기 제1 검사공정을 수행하는 단계가 복수회 반복되되, 상기 제1 검사공정은 복수의 제1 적층체 중 직전 단계에서 형성된 단일의 제1 적층체에 대한 검사공정을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 제1 적층체를 관통하여 상기 고정지그의 개방홀을 지나는 경로의 빛을 조명장치에 의해 조사하는 단계는, 상기 조명장치에 의해 조사되는 빛의 각도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 제1 적층체가 형성되는 단계는, 적층본체가 회전축의 일측방향으로 회전하여 분리막 공급장치로 부터 공급된 제1 분리막이 적층본체의 스택테이블에 적층되는 단계, 상기 제1 분리막상에 적층지그에 의해 제1 전극판이 적층되는 단계, 적층본체가 회전축의 타측방향으로 회전하여 분리막 공급장치로 부터 공급된 제2 분리막이 상기 제1 전극판상에 적층되는 단계 및 상기 제2 분리막상에 적층지그에 의해 제2 전극판이 적층되는 단계일 수 있다.
또한, 상기 적층본체의 회전축의 일측 또는 타측방향으로 왕복운동 함과 동시에, 상기 회전축의 중심이 상기 제1 적층체의 적층방향 상하부로 가이드축에 의해 구동하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 효과는, 이차전지 전극 적층공정의 신뢰성과 효율성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이차전지 전극 적층공정의 실시간 적층검사를 통해 최종 전극 조립체의 적층신뢰성을 확보할 수 있고 불량률을 효과적으로 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 이차전지 전극 적층공정에서 실시간으로 조명장치에 의한 투과방식으로 전극 적층 검사를 수행함으로써 적층검사의 정확성과 정밀성을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 이차전지 전극 적층공정에서 실시간으로 적층되는 단위 적층체를 투과방식으로 지속적으로 검사를 진행함에 따라 조명장치에 의한 투과방식의 적층검사의 효과 및 신뢰성을 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 전극 적층검사 장치의 작동 모식도
도 2는 도 1에 따른 적층본체에 분리막과 전극판이 순차적으로 적층되는 방향의 모식도
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 적층체의 검사를 위한 공정을 나타낸 도면
도 7은 도 6의 제1 적층체 검사 부분의 확대도
도 8 내지 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 적층체의 적층 검사를 위한 공정을 나타낸 도면
도 13은 도 12의 제2 적층체 검사 부분의 확대도
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 전극 적층검사 장치의 평면도
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 전극 적층검사 장치의 검사방법에 의한 이미지 촬영사진
도 16은 일반적인 이차전지의 전극 적층검사 검사방법에 의한 이미지 촬영 사진
발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 전극 적층검사 장치의 작동 모식도, 도 2는 도 1에 따른 적층본체(16)에 분리막과 전극판이 순차적으로 적층되는 방향의 모식도, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 적층체(30)의 검사를 위한 공정을 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6의 제1 적층체(30) 검사 부분의 확대도이다.
본 발명의 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 전극 적층검사 장치는, 분리막을 제공하는 분리막 공급장치(15), 일면에 스택테이블(13)이 형성되고 상기 스택테이블(13)상에 상기 분리막이 적층되는 적층본체(16), 상기 적층본체(16)에 적층된 분리막상에 전극판을 적층하는 적층지그(14), 상기 전극판 일면을 적층방향으로 고정하는 고정지그(22), 상기 스택테이블(13) 일면으로부터 상기 분리막 및 상기 전극판을 순차적으로 관통하도록 빛을 조사하는 조명장치(21) 및 상기 조명장치(21)에 의해 상기 전극판을 통과한 빛의 이미지를 촬영하는 촬영부(23)를 포함하고, 상기 고정지그(22)는 상기 조명장치(21)에 의해 상기 전극판을 통과한 빛의 경로상에 배치되되, 상기 전극판을 통과한 빛의 경로의 연장선상에 개방홀(22a)이 형성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 전극 적층검사 장치는 분리막 공급장치(15)로 부터 분리막이 공급되고, 적층본체(16)는 일측과 타측방향으로 왕복 회전 구동한다. 이렇게 적층본체(16)가 일측과 타측으로 왕복하면서 분리막이 적층본체(16)의 스택테이블(13)상에 자연스럽게 적층되고, 도 2에 도시된 바와 같이, 적층본체(16)의 일측과 타측에서 지그재그 방향으로 각각 적층지그(14)에 의해 분리막(s)상에 전극판(e1, e2)을 적층하게 된다.
이러한 지그재그 방식의 적층형태를 일예로 도시하였으나, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 전극 적층검사 장치는 분리막과 전극판을 적층하는 과정중에 실시간으로 단위 적층체 마다 스택테이블(13)에 위치한 조명장치(21)에 의해 적층체의 하면에서 상부 노출면 방향으로 투과된 빛을 통해 적층 얼라인 또는 적층 상태를 검사하는 것이므로, 이러한 방법은 다양한 형태의 적층공정에서도 적용될 수 있음은 물론이다.
이하에서는 본 발명의 일시시예에 따른 분리막과 전극판의 지그재그 방향의 적층방식을 하나의 예로 설명하기로 한다.
구체적으로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 전극 적층장치(10)는, 회전축(11)을 중심으로 일측과 타측 방향으로 왕복 회전운동하면서, 분리막 공급장치(15)로부터 공급되는 분리막을 적층함과 동시에 일측과 타측에서 적층지그(14)를 통해 각각 제1 전극판(32)과 제2 전극판(34)을 순차적으로 적층하게 된다. 이러한 구동을 반복적으로 수행하면서 분리막과 전극판을 교호적으로 적층하에 전극조립체를 형성할 수 있다.
분리막 공급장치(15)는 도 3에 도시된 바와 같이, 일방향으로 분리막을 제공한다. 또한, 분리막 공급장치(15)는, 적층본체(16)가 회전축(11)을 중심으로 일측과 타측으로 왕복 이동함에 따라 적층본체(16)의 스택테이블(13) 상에 분리막이 자연스럽게 지그재그 방향으로 적층되도록 한다.
또한, 적층본체(16)의 스택테이블(13)상에 분리막과 전극판이 적층되는 공정이 진행되는 과정에서 적층높이가 높아지면 자연스럽게 가이드축(12)에 의해 수직방향 상하로 위치를 조절하면서 연속적인 전극 적층공정을 수행할 수 있다.
적층지그(14)는 스택테이블(13)상에 전극판을 적층한다. 적층지그(14)는 전극 적층장치(10)의 일측과 타측 방향에서, 적층본체(16)가 일측과 타측방향으로 왕복 회전운동 하면서 자연스럽게 분리막이 스택테이블(13)에 적층되면, 분리막상에 전극판을 적층하게 된다. 이러한 분리막 적층과 분리막상에 전극판 적층을 반복적으로 수행하여 단위 적층체 또는 이차전지의 전극조립체를 제조할 수 있다.
즉, 전극 적층장치(10)는 일측과 타측에서 각각 제1 전극판(32)과 제2 전극판(34)의 서로 다른 극성의 양극판과 음극판을 분리막을 사이에 두고 순차적으로 적층함으로써 전극 조립체를 형성할 수 있다.
스택테이블(13)상에 단위 적층체의 전극 적층의 얼라인 또는 전극 적층상태를 검사하기 위해 이미지 촬영장치(20)가 더 포함된다. 이미지 촬영장치(20)는 조명장치(21)와 고정지그(22) 및 촬영부(23)를 포함할 수 있으며 이하에서 각 구성에 대해 설명하기로 한다.
고정지그(22)는 스택테이블(13)상에 단위 적층체가 적층되면, 단위 적층체의 상면을 가볍게 가압하여 고정시켜 전극 적층상태를 검사할 수 있도록 한다. 전극 적층과정 중에 하나의 단위 적층체가 적층되면, 고정지그(22)가 적층체 상에 고정되도록하고, 적층체를 관통하는 방향으로 조명장치(21)가 빛을 조사하여, 촬영부(23)에서 이미지가 획득되도록 함으로써, 적층 얼라인과 적층 상태를 검사할 수 있게 된다.
본 발명의 일실시예에서는, 조명장치(21)가 스택테이블(13) 상에 위치한 단위 적층체의 각 모서리 또는 적어도 두 모서리를 향해 빛을 조사하고, 이를 촬영부(23)가 촬영할 수 있도록 하였다. 하지만 이러한 위치나 지점의 개수에 한정되지 않는다.
한편, 고정지그(22)에는 조명장치(21)로부터 조사되어 단위 적층체를 투과한 빛의 경로상에 개방홀(22a)이 형성될 수 있으며, 촬영부(23)에서 적층체를 투과하여 개방홀(22a)을 통과한 빛을 통해 적층체의 적층 얼라인 또는 적층 상태를 나타내는 이미지가 촬영되도록 할 수 있다.
한편, 개방홀(22a)은 조명장치(21)에 의해 조사된 빛이 통과하여 촬영될 수 있는 영역으로, 고정지그(22)를 통한 최적의 적층체 고정과 동시에 효과적인 적층 얼라인 및 상태를 검사하기 위한 빛의 투과 위치를 효과적으로 확보하기 위한 것이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 고정지그는 제1 적층체의 일면에 배치(위치)되되, 제1 적층체(30)를 관통하는 빛의 경로상에 개방홀(22a)이 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 단위 적층체인 제1 적층체(30)는 제1 분리막(31), 제1 전극판(32), 제2 분리막(33) 및 제2 전극판(34)으로 정의하며, 여기서 제1 전극판(32)과 제2 전극판(34)은 상호 반대 극성의 양극판 또는 음극판으로 형성될 수 있다.
조명장치(21)는 단위 적층체가 적층되면, 전극 적층장치(10)의 적층 공정중에도 고정지그(22)를 통해 적층체를 고정하여 실시간으로 전극 적층 얼라인이나 적층 상태를 점검할 수 있다. 상술한 바와 같이 단위 적층체인 제1 적층체(30) 단위로 순차적으로 적층되는 단위 적층체 마다 조명장치(21)에 의한 투과방식을 통해 효과적인 전극 적층 얼라인을 검사할 수 있는 것이다.
조명장치(21)는 빛을 조사하는 광원의 조명부(21a)와, 조명부(21a)에 의해 조사된 빛의 예각범위의 조절범위를 커버하기 위한 각도조절부(21b)가 포함될 수 있다.
즉, 각도조절부(21b)는 전극 적층공정 과정에서 각 단위 적층체를 투과하는 빛을 조사할 수 있도록 하기 위해 빛의 조사각도를 조절하기 위한 것이다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 적층체의 하면에서 상면 방향으로 관통되도록 빛을 조사하기 위해, 조명장치(21)는 스택테이블(13)상에 형성된 수용홈(S)에 설치되고, 수용홈(S)은 조명부(21a)의 각도조절부(21b)에 의한 빛의 예각 범위의 조사범위를 커버하기 위한 범위의 개방부를 형성할 수 있다.
조명장치(21)의 설치장소는 스택테이블(13)의 모서리, 즉 적층체의 모서리의 대응 위치에 배치하여 전극 적층얼라인이나 상태를 효과적으로 검사할 수 있으며, 적층체의 상태나 적층방법에 따른 조명장치(21)의 설치 위치의 변경이 가능함은 물론이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 적층체의 적층 검사를 위한 공정을 나타낸 도면, 도 13은 도 12의 제2 적층체 검사 부분의 확대도이고, 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 전극 적층검사 장치의 평면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 전극 적층검사 장치의 검사방법은, 분리막 공급장치(15)로부터 공급된 제1 분리막(31)이 적층본체(16)의 스택테이블(13)에 적층되는 단계, 상기 제1 분리막(31)상에 적층지그(14)에 의해 제1 전극판(32)이 적층되는 단계, 상기 제1 전극판(32)상에 상기 분리막 공급장치(15)로부터 공급된 제2 분리막(33)이 적층되는 단계, 상기 제2 분리막(33)상에 상기 적층지그(14)에 의해 제2 전극판(34)이 적층되는 단계를 포함하는 제1 적층체(30)가 형성되는 단계 및 상기 제1 적층체(30)상에 상기 제1 적층체(30)를 적층방향으로 고정하기 위한 고정지그(22)가 결합되는 단계, 상기 스택테이블(13)로부터 상기 제1 적층체(30)를 관통하여 상기 고정지그(22)의 개방홀(22a)을 지나는 경로의 빛을 조명장치(21)에 의해 조사하는 단계, 상기 제1 적층체(30)를 통과한 빛을 촬영부(23)가 촬영하는 단계를 포함하는 제1 검사공정을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 제1 적층체(30)를 형성하는 단계 및 상기 제1 검사공정을 수행하는 단계가 복수회 반복되되, 상기 제1 검사공정은 복수의 제1 적층체(30) 중 직전 단계에서 형성된 단일의 제1 적층체(30)에 대한 검사공정을 수행한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 전극 적층검사 장치의 검사방법은 적층본체(16)상에 순차적으로 분리막과 전극판이 적층되는 공정상에서, 단위 적층체가 형성되는 시점마다 단위 적층체별로 전극 적층의 얼라인 또는 적층 상태를 검사하게 된다.
그러므로, 이차전지 전극 적층검사 장치의 검사방법에서 적층방식 자체는 본 발명의 일실시예에 따른 지그재그 방식으로의 적층공정을 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 다만, 분리막과 전극판의 순차적 적층과정에서 단위 적층체가 적층될 때 마다 해당 단위 적층체 단위로 전극의 적층얼라인 또는 적층상태를 실시간으로 검사할 수 있는 기술적인 구성을 그 전제로 함은 물론이다.
이하에서는 본 발명의 일시시예에 따른 분리막과 전극판의 지그재그 방향의 적층방식을 하나의 예로 설명하기로 한다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 분리막 공급장치(15)로 부터 공급된 제1 분리막(31)이 적층본체(16)의 스택테이블(13)에 적층되는 단계이다. 적층본체(16)가 회전축(11)을 중심으로 일측방향으로 회전하여 스택테이블(13)에 분리막 공급장치(15)로 부터 제1 분리막(31)이 적층되는 단계이다.
분리막 공급장치(15)로 부터 공급되는 분리막을 회전축(11)을 중심으로 적층본체(16)가 일측과 타측을 왕복하며 지그재그 방향으로 움직이면서 분리막이 스택테이블(13)상에 전극판과 교호적으로 순차적으로 적층되게 된다.
다음은 분리막상에 적층지그(14)에 의해 제1 전극판(32)이 적층되는 단계이다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 분리막(31)상에 제1 전극판(32)이 적층지그(14)에 의해 적층된다. 제1 전극판(32)은 음극판 또는 양극판일 수 있으며, 이후 적층되는 제2 전극판(34)과 서로 반대되는 극성의 전극판으로 형성된다.
다음, 제1 전극판(32)상에 상기 분리막 공급장치(15)로부터 공급된 제2 분리막(33)이 적층되는 단계이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 적층본체(16)가 상기 회전축(11)을 중심으로 타측방향으로 회전하면서 자연스럽게 제1 전극판(32)상에 제2 분리막(33)이 적층된다. 회전축(11)을 중심으로 타측방향으로 이동하면서 회전축(11)의 중심방향에 있는 분리막 공급장치(15)에 의해 제1 전극판(32)상에 제2 분리막(33)이 자연스럽게 적층되는 것이다.
다음, 상기 제2 분리막(33)상에 상기 적층지그(14)에 의해 제2 전극판(34)이 적층되어 제1 적층체(30)가 형성되는 단계이다. 제1 적층체(30)는 제1 분리막(31), 제1 전극판(32), 제2 분리막(33) 및 제2 전극판(34)의 적층체로 정의하며, 이외에도 필요한 단위 적층체를 변경 및 조절할 수 있음은 물론이다.
제2 분리막(33)상에 적층지그(14)에 의해 제2 전극판(34)이 적층되는 단계이다. 제2 전극판(34)은 상술한 바와 같이 제1 전극판(32)과 서로 다른 극성의 전극판일 수 있다.
전극 적층공정 중에 제1 분리막(31), 제1 전극판(32), 제2 분리막(33) 및 제2 전극판(34)의 제1 적층체(30)가 적층되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 고정지그(22)가 최외측의 제2 전극판(34)의 일면상에 결합되면서 제1 적층체(30)를 고정시킨다. 바로, 상기 제2 전극판(34)을 가압하도록 고정하는 고정지그(22)가 상기 제2 전극판(34)상에 결합되는 단계이다.
여기서의 가압은 실질적인 소정압력을 가하는 의미라기 보다는, 제1 적층체(30)를 고정하기 위한 통상적인 고정지그(22)의 결합력을 의미한다. 고정지그(22)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 전극적층 검사장치의 고정지그(22)와 동일한 것으로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다음은, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 고정지그(22)에 의해 제1 적층체(30)가 스택테이블(13)상에 고정되면, 스택테이블(13) 상면으로부터 제1 분리막(31), 제1 전극판(32), 제2 분리막(33) 및 제2 전극판(34)을 순차적으로 관통하여 고정지그의 개방홀(22a)을 지나는 경로의 빛이 조명장치(21)에 의해 조사하는 단계이다.
다음은 상기 제1 적층체(30)를 통과한 빛을 촬영부(23)가 촬영하는 단계를 거쳐 제1 검사공정이 완료된다. 제1 검사공정은 상술한 바와 같이 전극 적층장치(10)의 적층과정 중에 실시간으로 반복 수행될 수 있다.
이 때, 도 7에 도시된 바와 같이, 적층체 단위로 조명장치(21)를 통해 빛을 하부에서 상부방향으로 관통시켜 투과하는 방식으로 전극 적층 얼라인이나 적층 상태를 검사할 수 있다. 즉, 스택테이블(13)의 수용홈(S) 상에 설치된 조명장치(21)의 조명부(21a)가 소정각도로 빛을 조사하여 제1 적층체(30)를 관통하도록 하여 투과된 빛을 촬영부(23)가 이미지화 하여 투과방식을 통해 제1 적층체(30)의 적층상태를 검사할 수 있다.
제1 적층체(30)가 형성된 후, 제1 검사공정이 수행되는 과정이 반복되면서 실시간으로 이차전지의 전극 적층공정중에 지속적으로 단위 적층체마다의 전극 적층얼라인이나 적층상태를 검사할 수 있게 된다.
구체적으로, 제1 적층체(30) 형성이후에 반복되는 공정을 제2 적층체(40)로 정의하여 후술하기로 한다.
먼저, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 적층본체(16)가 회전축(11)을 중심으로 일측방향으로 소정각도 회전하면서 상기 분리막 공급장치(15)로부터 상기 제2 전극판(34)상에 제3 분리막(41)을 적층하는 단계이다.
다음은, 도 9에 도시된 바와 같이, 적층지그(14)에 의해 제3 분리막(41)상에 제3 전극판(42)을 적층하는 단계를 수행한다. 여기서, 제3 전극판(42)은 후술하는 제4 전극판(44)과 서로다른 극성의 전극판으로 형성될 수 있다.
다음은, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 적층본체(16)가 회전축(11)을 중심으로 타측방향으로 소정각도 회전하면서 상기 제3 전극판(42)상에 제4 분리막(43)이 적층되고, 상기 제4 분리막(43)상에 적층지그(14)에 의해 제4 전극판(44)이 적층되는 단계이다. 이렇게 하여 제1 적층체(30)상에 제2 적층체(40)가 적층된다.
다음은 제2 적층체(40)의 전극 적층상태나 얼라인을 검사하기 위해, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제4 전극판(44)을 가압하도록 고정하는 고정지그(22)가 상기 제4 전극판(44)상에 결합하는 단계이다. 여기서, 고정지그(22)는 상술한 제1 검사공정에서의 고정지그(22)와 동일한 것으로 중복되는 상세설명은 생략하기로 한다.
다음은, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제3 분리막(41), 상기 제3 전극판(42), 상기 제4 분리막(43) 및 상기 제4 전극판(44)이 순차적으로 형성된 제2 적층체(40)만을 순차적으로 관통하여 고정지그(22)의 개방홀(22a) 통과하는 경로로 조명장치(21)가 빛을 조사하는 단계와, 상기 제2 적층체(40)를 통과한 빛을 촬영부(23)가 촬영하는 단계를 포함하는 것으로 제1 검사공정이 반복적으로 수행되게 된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 제1 검사공정에서는 이전 첫번째 공정에서 적층된 제1 적층체(30)를 제외하고, 이후 반복되는 단계에서 적층된 제2 적층체(40)만을 검사하게 된다. 제2 적층체(40)를 관통하여 투과되는 빛을 조사하기 위해서, 조명장치(21)는 필요한 빛의 조사 방향 조절을 위한 각도조절부(21b)가 포함될 수 있다.
이렇게 제1 검사공정을 계속적으로 반복하여 분리막과 전극판을 순차적으로 적층함과 동시에 회전축(11)의 중심은 적층높이가 높아짐에 따라 가이드축(12)에 의해 수직 하방으로 점차 하강하는 단계를 포함할 수 있다. 물론, 가이드축(12)은 수직방향 상하방으로 필요에 따라 선택적 구동할 수 있음은 물론이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 전극 적층검사 장치의 검사방법에 의한 이미지 촬영사진이고, 도 16은 일반적인 이차전지의 전극 적층검사 검사방법에 의한 이미지 촬영사진이다.
구체적으로, 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 전극 적층검사 장치의 검사방법을 통한 투과방식으로 촬영된 적층체의 얼라인 상태의 모습이고, 도 16은 비교예로써 일반적인 비투과 방식으로의 적층체 검사방식에서의 촬영된 이미지의 모습이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 전극 적층검사 장치 및 방법에 따르면, 적층체의 테두리 영역(a, b)의 이미지가 정확하게 나와 적층얼라인의 정확하게 측정 및 검사할 수 있지만, 도 16에 도시된 바와 같이 종래의 방식에 따르면 적층체의 테두리 영역(a, b)이 매우 불명확하게 번진 이미지로써 실질적인 전극 적층 검사의 신뢰성을 확보할 수 없음을 알 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 전극 적층검사 장치
10: 전극 적층장치 11: 회전축
12: 가이드축 13: 스택테이블
S: 수용홈 14: 적층지그
15: 분리막 공급장치 16: 적층본체
20: 이미지 촬영장치 21: 조명장치
21a: 조명부 21b: 각도조절부
22: 고정지그 22a: 개방홀
23: 촬영부
30: 제1 적층체
31: 제1 분리막 32: 제1 전극판
33: 제2 분리막 34: 제2 전극판
40: 제2 적층체
41: 제3 분리막
42: 제3 전극판 43: 제4 분리막
44: 제4 전극판

Claims (11)

  1. 분리막을 제공하는 분리막 공급장치;
    일면에 스택테이블이 형성되고 상기 스택테이블상에 상기 분리막이 적층되는 적층본체;
    상기 적층본체에 적층된 분리막상에 전극판을 적층하는 적층지그;
    상기 전극판 일면을 적층방향으로 고정하는 고정지그;
    상기 스택테이블 일면으로부터 상기 분리막 및 상기 전극판을 관통하도록 빛을 조사하는 조명장치; 및
    상기 분리막 및 상기 전극판을 통과한 빛의 이미지를 촬영하는 촬영부를 포함하고,
    상기 고정지그는 상기 조명장치에서 조사되어 상기 분리막 및 상기 전극판을 통과한 빛의 경로상에 배치되되, 상기 분리막 및 상기 전극판을 통과한 빛의 경로의 연장선상에 개방홀이 형성된 이차전지의 전극 적층검사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층본체는,
    회전축을 포함하고, 상기 회전축의 일측과 타측 방향으로 왕복운동 함에 따라 상기 스택테이블 상에 상기 분리막이 지그재그 방향으로 적층되도록 하되,
    상기 회전축의 일측방향에서 적층된 제1 분리막 상에 상기 적층지그에 의해 제1 전극판이 적층되도록 하고,
    상기 회전축의 타측방향에서 적층된 제2 분리막 상에 상기 적층지그에 의해 제2 전극판이 적층되도록 하는 이차전지의 전극 적층검사 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 조명장치는,
    상기 제1 분리막, 상기 제1 전극판, 상기 제2 분리막 및 상기 제2 전극판이 순차적으로 적층된 제1 적층체를 관통하도록 빛을 조사하며,
    상기 고정지그는 상기 제1 적층체의 일면에 위치하고 상기 제1 적층체를 고정시키되, 상기 제1 적층체를 관통하는 빛의 경로상에 개방홀이 형성된 이차전지의 전극 적층검사 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 조명장치는
    상기 제1 적층체를 관통하도록 빛을 조사하는 조명부; 및
    상기 조명부가 조사하는 빛의 조사각도를 조절하는 각도조절부를 포함하는 이차전지 적층검사 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 스택테이블은 상기 조명장치를 수용하는 수용홈이 형성되고,
    상기 수용홈은 상기 조명장치의 빛이 조사되는 예각 범위의 반경을 커버하도록 개방된 이차전지 적층검사 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층본체는,
    상기 적층본체가 상기 적층본체의 일면에 수직한 방향으로 상하이동 되도록 .구동되는 가이드축을 포함하는 이차전지 적층검사 장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 적층본체는 상기 회전축에 의한 일측과 타측의 복수회 왕복운동으로 복수의 제1 적층체를 적층하고,
    상기 조명장치는 상기 회전축에 의해 상기 적층본체가 일측과 타측으로 1회 왕복운동함에 따라 적층된 단일의 제1 적층체마다 빛을 조사하여, 실시간으로 적층검사 수행이 가능한 이차전지의 전극 적층검사 장치.
  8. 분리막 공급장치로부터 공급된 제1 분리막이 적층본체의 스택테이블에 적층되는 단계;
    상기 제1 분리막상에 적층지그에 의해 제1 전극판이 적층되는 단계;
    상기 제1 전극판상에 상기 분리막 공급장치로부터 공급된 제2 분리막이 적층되는 단계; 및
    상기 제2 분리막상에 상기 적층지그에 의해 제2 전극판이 적층되는 단계를 포함하는 제1 적층체가 형성되는 단계; 및
    상기 제1 적층체를 적층방향으로 고정시키기 위한 고정지그가 상기 제1 적층체 상에 결합되는 단계;
    상기 제1 적층체를 관통하여 상기 고정지그의 개방홀을 지나는 경로의 빛을 조명장치에 의해 조사하는 단계; 및
    상기 제1 적층체를 통과한 빛을 촬영부가 촬영하는 단계를 포함하는 제1 검사공정을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 적층체를 형성하는 단계 및 상기 제1 검사공정을 수행하는 단계가 복수회 반복되되, 상기 제1 검사공정은 복수의 제1 적층체 중 직전 단계에서 형성된 단일의 제1 적층체에 대한 검사공정을 수행하는 이차전지의 전극 적층검사 장치의 검사방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 적층체를 관통하여 상기 고정지그의 개방홀을 지나는 경로의 빛을 조명장치에 의해 조사하는 단계는,
    상기 조명장치에 의해 조사되는 빛의 각도를 조절하는 단계;를 더 포함하는 이차전지 전극 적층검사 장치의 검사방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    제1 적층체가 형성되는 단계는,
    적층본체가 회전축의 일측방향으로 회전하여 분리막 공급장치로 부터 공급된 제1 분리막이 적층본체의 스택테이블에 적층되는 단계;
    상기 제1 분리막상에 적층지그에 의해 제1 전극판이 적층되는 단계;
    적층본체가 회전축의 타측방향으로 회전하여 분리막 공급장치로 부터 공급된 제2 분리막이 상기 제1 전극판상에 적층되는 단계; 및
    상기 제2 분리막상에 적층지그에 의해 제2 전극판이 적층되는 단계;인 이차전지의 전극 적층검사 장치의 검사방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 적층본체의 회전축의 일측 또는 타측방향으로 왕복운동 함과 동시에,
    상기 회전축의 중심이 상기 제1 적층체의 적층방향 상하부로 가이드축에 의해 구동하는 단계를 더 포함하는 이차전지의 전극 적층검사 장치의 검사방법.
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