KR20230018577A - 전극의 물성측정 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 집전체가 이송 중에 흔들리더라도 코팅층의 두께 정보의 정확도를 높일 수 있는 물성측정 시스템에 관한 것이다.
Description
본 출원은 전극의 물성측정 시스템에 관한 것이다.
이차 전지는 일반적으로 전극(양극 및 음극), 세퍼레이터 및 전해질로 이루어지고, 전극 공정, 조립 공정 및 활성화 공정으로 이루어지는 일련의 단계를 거쳐 제조 된다. 여기서, 양극과 음극은 알루미늄 또는 구리의 시트(sheet), 메쉬(mesh), 필름(film) 또는 호일(foil) 등의 집전체에 활물질이 포함된 슬러리를 코팅한 후 건조함으로써 제조된다.
전극 공정은 극판 공정이라고도 하고, 이차 전지의 필수 구성인 양극 및 음극을 제조하는 공정이다. 전극 공정은 구체적으로 혼합(mixing) 공정, 코팅(coating) 공정, 압연(calendar) 공정, 슬리팅(slitting) 공정 및 건조(dry) 공정으로 나뉠 수 있다.
혼합 공정에서 제조된 양극 슬러리는 코팅 공정에서 양극 집전체에 도포된다. 여기서, 음극 슬러리도 코팅 공정에서 음극 집전체에 도포된다. 각 집전체에 도포된 슬러리는 압연 공정으로 통해 에너지 밀도를 높이고, 슬리팅 공정에서 설계된 규격에 맞게 재단한다.
한편, 코팅 공정에서는 일반적으로 소정의 이송 라인을 따라 길이 방향으로 이송되는 집전체의 적어도 일부분에 활물질이 포함된 슬러리를 도포함으로써 상기 슬러리가 도포된 코팅층 및 상기 슬러리가 도포되지 않은 미코팅층이 형성된 집전체를 제조하게 된다.
이 때, 상기 코팅층의 두께 정보(예를 들면, 코팅층의 평균두께 및 상기 이송라인의 폭 방향에 따른 상기 코팅층의 연속적인 두께 프로파일 등)을 얻음으로써, 전극의 특성 확보가 가능한 평균두께를 가지는지 혹은 두께 프로파일을 가지는지를 평가하여 품질 관리가 이루어지고 있다. 특허문헌 1은 레이저를 이용하여 상기 코팅층의 두께를 측정하는 기술을 개시하고 있다.
다만, 코팅 공정은 이송 라인을 따라 연속적으로 이송하는 집전체 상에 슬러리를 도포하는 연속 공정(continuous process)이므로, 상기 집전체가 이송 중에 흔들려 위치가 변동될 가능성이 있다. 이와 같이 집전체가 이송 중에 흔들려서 위치가 변동될 경우, 코팅층의 평균두께와 연속적인 두께 프로파일은 부정확하게 측정되는 문제가 있었다.
따라서, 집전체가 이송 중에 흔들리더라도 이를 보정함으로써 코팅층의 두께 정보의 정확도를 높이는 물성측정 시스템이 요구되었다.
본 출원은 집전체가 이송 중에 흔들리더라도 코팅층의 두께 정보의 정확도를 높일 수 있는 물성측정 시스템에 관한 것이다.
본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템은 소정의 이송 라인을 따라 길이 방향으로 이송되는 집전체 상에 형성된 코팅층에 대해서, 상기 이송 라인의 폭 방향에 따라 연속적으로 코팅층의 두께를 스캔하여 스캔 데이터를 생성하는 스캔 측정부; 상기 이송 라인의 폭 방향에 따른 상기 집전체의 움직임을 감지하고, 상기 움직인 집전체가 이동한 방향(D)과 이동한 거리(L)를 측정하여 이동 데이터를 생성하는 이동 감지부; 및 상기 이동 감지부에서 측정된 집전체가 상기 이동 데이터에 따라서 상기 스캔 측정부에서 측정된 스캔 데이터를 보정하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 연산부를 포함한다.
본 출원은 집전체가 이송 중에 흔들리더라도 코팅층의 두께 정보의 정확도를 높일 수 있는 물성측정 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템이 적용될 수 있는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템의 스캔 측정부가 코팅층을 스캔하는 모습(a)과 그 결과(b)를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템의 스캔 측정부가 이송되는 집전체가 이송 라인의 폭 방향에 따라 움직임이 발생하였을 때의 코팅층을 스캔하는 모습(a)과 그 결과(b)를 나타낸 도면이다.
도 5는 이송되는 집전체가 이송 라인의 폭 방향에 따라 움직임이 발생한 경우 스캔 데이터의 예시((a): 측정 대상인 코팅층, (b): 상기 코팅층의 스캔 데이터)를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템의 스캔 측정부가 이송되는 집전체가 이송 라인의 폭 방향에 따라 움직임이 발생하였을 때의 코팅층을 스캔하는 모습(a)과 그 결과(b)를 나타낸 도면이다.
도 7은 이송되는 집전체가 이송 라인의 폭 방향에 따라 움직임이 발생한 경우 스캔 데이터의 예시((a): 측정 대상인 코팅층, (b): 상기 코팅층의 스캔 데이터)를 나타낸 도면이다.
도 8a 내지 8c는 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템의 연산부가 A 스캔 데이터 및 B2 스캔 데이터를 생성하는 과정을 간단히 나타낸 도면이다.
도 9a 내지 9d는 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템의 연산부가 보정 스캔 데이터를 생성하는 과정을 간단히 나타낸 도면이다.
도 10은 본 출원에서 사용하는 용어인 방향의 각도 차이를 설명하기 위해 간단히 나타낸 도면이다.
도 11은 A 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터를 결합할 때 공백인 공백 영역(V)을 간단히 나타낸 도면이다.
도 12는 스캔 대상인 집전체 상의 코팅층을 측면에서 바라본 모습을 간단히 나타낸 도면으로서, 본 출원에서 사용하는 용어인 거리 백분율을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 상기 A, B2 및 D 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 방식을 간단히 나타낸 것이다.
도 2는 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템이 적용될 수 있는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템의 스캔 측정부가 코팅층을 스캔하는 모습(a)과 그 결과(b)를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템의 스캔 측정부가 이송되는 집전체가 이송 라인의 폭 방향에 따라 움직임이 발생하였을 때의 코팅층을 스캔하는 모습(a)과 그 결과(b)를 나타낸 도면이다.
도 5는 이송되는 집전체가 이송 라인의 폭 방향에 따라 움직임이 발생한 경우 스캔 데이터의 예시((a): 측정 대상인 코팅층, (b): 상기 코팅층의 스캔 데이터)를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템의 스캔 측정부가 이송되는 집전체가 이송 라인의 폭 방향에 따라 움직임이 발생하였을 때의 코팅층을 스캔하는 모습(a)과 그 결과(b)를 나타낸 도면이다.
도 7은 이송되는 집전체가 이송 라인의 폭 방향에 따라 움직임이 발생한 경우 스캔 데이터의 예시((a): 측정 대상인 코팅층, (b): 상기 코팅층의 스캔 데이터)를 나타낸 도면이다.
도 8a 내지 8c는 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템의 연산부가 A 스캔 데이터 및 B2 스캔 데이터를 생성하는 과정을 간단히 나타낸 도면이다.
도 9a 내지 9d는 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템의 연산부가 보정 스캔 데이터를 생성하는 과정을 간단히 나타낸 도면이다.
도 10은 본 출원에서 사용하는 용어인 방향의 각도 차이를 설명하기 위해 간단히 나타낸 도면이다.
도 11은 A 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터를 결합할 때 공백인 공백 영역(V)을 간단히 나타낸 도면이다.
도 12는 스캔 대상인 집전체 상의 코팅층을 측면에서 바라본 모습을 간단히 나타낸 도면으로서, 본 출원에서 사용하는 용어인 거리 백분율을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 상기 A, B2 및 D 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 방식을 간단히 나타낸 것이다.
본 출원에서 사용하는 용어인 전지는 특별한 언급이 없는 한 이차 전지를 의미하고, 바람직하게는 리튬 이온 전지를 의미할 수 있다.
본 출원에서 사용하는 용어인 특정 방향의 동일한 방향이란 그 방향의 0를 의미할 수 있고, 0°가 아니더라도 실질적으로 동일한 방향이라고 할 수 있는 정도면 족하다. 예를 들면, 0°에서 최대 10% 이하의 차이, 9% 이하의 차이, 8% 이하의 차이, 7% 이하의 차이, 6% 이하의 차이, 5% 이하의 차이, 4% 이하의 차이, 3% 이하의 차이, 2% 이하의 차이, 1 % 이하의 차이 또는 0.5% 이하의 차이라면 실질적으로 동일한 방향이라고 할 수 있다.
본 출원에서 사용하는 용어인 특정 방향의 반대 방향이란 그 방향의 180를 의미할 수 있고, 180°가 아니더라도 실질적으로 반대 방향이라고 할 수 있는 정도면 족하다. 예를 들면, 180°에서 최대 10% 이하의 차이, 9% 이하의 차이, 8% 이하의 차이, 7% 이하의 차이, 6% 이하의 차이, 5% 이하의 차이, 4% 이하의 차이, 3% 이하의 차이, 2% 이하의 차이, 1 % 이하의 차이 또는 0.5% 이하의 차이라면 실질적으로 반대 방향이라고 할 수 있다.
본 출원에서 사용하는 용어인 두 점 사이의 거리는 달리 기재가 없는 한, 두 점을 잇는 가장 짧은 선분의 길이를 의미할 수 있다. 즉, 상기 거리는 한 점에서 다른 점으로 가는 최소 거리일 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)은 스캔 측정부(100), 이동 감지부(200) 및 연산부(300)를 포함할 수 있고, 상기 스캔 측정부(100), 이동 감지부(200) 및 연산부(300)는 특정 데이터를 생성, 송신 및 수신하고, 임시로 저장할 수 있다. 또한, 상기 물성측정 시스템(10)은 상기 스캔 측정부(100), 이동 감지부(200) 및 연산부(300)에서 생성 또는 저장된 데이터를 장기적으로 저장하거나 데이터베이스화 하기 위해서 별도로 데이터베이스부(400)를 구비할 수 있다. 한편, 상기 물성측정 시스템(10)은 각 구성요소가 특정 데이터를 송신 및 수신하기 위해서 송수신 장치를 구비할 수 있고, 데이터의 생성 및 저장을 위해 필요한 데이터 연산 장치를 구비할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 스캔 측정부(100), 이동 감지부(200), 연산부(300) 및 데이터베이스부(400)는 네트워크를 통해 데이터를 송수신할 수 있다. 본 출원에서 사용하는 용어인 네트워크는 유선 네트워크와 무선 네트워크를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 네트워크는 개인 네트워크(PAN: Personal area network), 네트워크는 근거리 네트워크(LAN: Local area network), 도시권 네트워크(MAN: Metropolitan area network), 광역 네트워크(Wide area network) 등의 다양한 네트워크를 포함할 수 있다. 또한, 상기 네트워크는 공지의 월드 와이드 웹(WWW: World wide web)을 포함할 수 있다. 다만, 상기 네트워크는 상기 열거된 네트워크에 국한되지 않고 공지의 무선 데이터 네트워크나 공지의 전화 네트워크, 공지의 유·무선 텔레비전 네트워크를 적어도 일부로 포함할 수 있다. 또한, 상기 네트워크의 구축형식은 공지의 다양한 구축형식을 포함할 수 있다. 예를 들어, 링(Ring) 형, 그물(Mesh) 형, 별(Star) 형, 트리(Tree) 형, 버스(Bus) 형, 선(Line) 형 등의 다양한 네트워크의 구축형식을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)이 측정할 수 있는 물성은 전지(바람직하게는, 이차전지)의 특성을 확인 또는 평가할 수 있는 물성이면 특별히 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 물성측정 시스템이 측정할 수 있는 물성은 전지를 구성하는 전극의 특성을 확인 또는 평가할 수 있는 물성일 수 있고, 더 바람직하게는 상기 전극을 제조하는 공정에서 집전체 상에 형성된 코팅층에 대한 물성일 수 있다. 상기 물성은 구체적으로, 평균 두께 및 일 방향에 따른 두께 프로파일 등이 있고 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
도 2는 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)이 적용될 수 있는 일 예를 나타낸 것이다.
전술한 바와 같이, 이차 전지의 필수 구성인 양극 및 음극을 제조하는 전극 공정은 구체적으로 혼합(mixing) 공정, 코팅(coating) 공정, 압연(calendar) 공정, 슬리팅(slitting) 공정 및 건조(dry) 공정으로 나뉠 수 있다. 여기서, 코팅 공정은 상기 혼합 공정에서 제조된 활물질을 포함하는 슬러리를 집전체 상에 도포하는 공정을 의미한다.
상기 코팅 공정에서, 집전체 상에 상기 슬러리가 도포된 부분을 코팅층(C)이라 할 수 있고, 상기 슬러리가 도포되지 않은 부분을 미코팅층(N) 또는 무지부라 할 수 있다.
한편, 상기 집전체는 양극 집전체 또는 음극 집전체일 수 있다. 상기 양극 집전체는 이차 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 그 종류, 크기 및 형상 등이 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 양극 집전체로는 예를 들면, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 상기 양극용 집전체의 표면에 미세한 요철을 형성함으로써 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. 또한, 상기 양극용 집전체는 3 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 음극 집전체는 이차 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 그 종류, 크기 및 형상 등이 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 음극 집전체로는 예를 들면, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다. 상기 음극용 집전체는 3 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 슬러리에 포함된 활물질은 양극 활물질 또는 음극 활물질일 수 있다. 상기 슬러리가 양극 활물질을 포함하는 경우 양극 활물질 슬러리라고 할 수 있고, 음극 활물질을 포함하는 경우 음극 활물질 슬러리라고 할 수 있다.
상기 양극 활물질은 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; LiFe3O4 등의 리튬 철 산화물; 화학식 Li1+c1Mn2-c1O4 (0≤c1≤0.33), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-c2Mc2O2 (여기서, M은 Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 및 Ga으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이고, 0.01≤c2≤0.3를 만족한다)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-c3Mc3O2 (여기서, M은 Co, Ni, Fe, Cr, Zn 및 Ta 으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이고, 0.01≤c3≤0.1를 만족한다) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M은 Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 활물질은 예를 들면, 특별히 제한되는 것은 아니나, 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물이 사용될 수 있다. 구체적인 예로는 인조흑연, 천연흑연, 흑연화 탄소섬유, 비정질탄소 등의 탄소질 재료; Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si합금, Sn합금 또는 Al합금 등 리튬과 합금화가 가능한 금속질 화합물; SiOβ(0 < β < 2), SnO2, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물과 같이 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 금속산화물; 또는 Si-C 복합체 또는 Sn-C 복합체과 같이 상기 금속질 화합물과 탄소질 재료를 포함하는 복합물 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 또한, 상기 음극 활물질로서 금속 리튬 박막이 사용될 수도 있다. 또, 탄소재료는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소 (soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 무정형, 판상, 인편상, 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체 (mesocarbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다.
또한, 상기 슬러리는 활물질용 바인더를 추가로 포함할 수 있다. 상기 활물질용 바인더는 활물질 간의 부착 및 슬리러와 집전체 사이의 접착력을 향상시키는 역할을 수행한다. 상기 활물질용 바인더는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 폴리비닐리덴플로라이드, 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 스타이렌부타디엔 고무(styrene butadiene rubber), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 카르복실 메틴 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butylate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethyl polyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethyl cellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethyl sucrose), 플루란(pullulan), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate) 및 폴리아릴레이트(polyarylate)로 이루어진 군으로부터 1종 이상이 선택된 것일 수 있고, 바람직하게는 접착성, 내화학성 및 전기화학적 안정성 측면에서 폴리비닐리덴플로라이드일 수 있다.
또한, 상기 슬러리는 도전재를 추가로 포함할 수 있다. 상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 탄소 나노 튜브 등의 도전성 튜브; 플루오로카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 슬러리는 분산 용매를 추가로 포함할 수 있다. 상기 분산 용매로는 당업계에 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 이소프로필 알콜, N-메틸피롤리돈(NMP) 및 아세톤 등을 사용할 수 있다.
도 2를 참조하면, 코팅층(C) 및 미코팅층(N)를 포함하는 집전체(20)는 소정의 이송 라인을 따라 길이 방향으로 이송되는 것을 알 수 있다. 이 때, 상기 집전체(20)는 컨베이어 벨트 형태의 이송 장치(10)의 이송 라인(11) 상에 놓여져 이송될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)은 소정의 이송 라인(11)을 따라 길이 방향으로 이송되는 집전체(20) 상에 형성된 코팅층(C)에 대해서, 상기 이송 라인(11)의 폭 방향에 따라 연속적으로 코팅층(C)의 두께를 스캔하여 스캔 데이터를 생성하는 스캔 측정부(100)를 포함할 수 있다. 여기서, 도 2를 참조하면 상기 길이 방향은 (c) 와 (d)를 이루는 방향을 의미할 수 있고, 상기 이송 라인(11)의 폭 방향은 (a)와 (b)를 이루는 방향을 의미할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 스캔 측정부(100)는 이송 장치(10)의 일부에 결합 부재로 고정되어 상기 집전체(20) 상에 형성된 코팅층(C)에 대해서, 상기 이송 라인(11)의 폭 방향에 따라 연속적으로 코팅층(C)의 두께를 스캔할 수 있다. 다른 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 스캔 측정부(100)는 이송 장치(10)외에 다른 구조에 결합되어 상기 집전체(20) 상에 형성된 코팅층(C)에 대해서, 상기 이송 라인(11)의 폭 방향에 따라 연속적으로 코팅층(C)의 두께를 스캔할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 스캔 측정부(100)는 상기 코팅층(C)의 두께를 연속적으로 스캔할 수 있다면, 그 방식은 특별히 제한되지 않으며, 두께 측정에 관한 당업계의 공지된 기술을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 스캔 측정부(100)는 상기 특허문헌 1의 레이저 측정부를 포함하고, 상기 레이저측정부를 통해 두께를 연속적으로 스캔할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 스캔 측정부(100)는 집전체(20)가 소정의 이송 라인(11)을 따라 길이 방향으로 이송되는 상태여도(즉, 상기 집전체(20)가 정지한 상태가 아니더라도), 상기 집전체(20)가 이송되는 방향과 속도를 추적하는 추적장치를 포함함으로써 상기 이송 라인(11)의 폭 방향에 따라 연속적으로 코팅층(C)의 두께를 스캔할 수 있다. 또한, 필요에 따라서 상기 스캔 측정부(100)는 이동 가능할 수 있다. 또한, 상기 스캔 측정부(100)는 이송 라인(11)의 폭 방향에 따라 코팅층(C)을 가로지르면서 왕복하여 스캔 데이터를 생성할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 스캔 측정부(100)는 스캔 방향(S)을 추가로 포함하는 스캔 데이터를 생성할 수 있다. 일 예로써, 도 2를 참조하면 상기 스캔 측정부(100)는 이송 장치(10)의 끝단에서부터 (a) 방향으로 코팅층(C)의 두께를 스캔할 수 있는데, 이 때 상기 (a) 방향을 스캔 측정부(100)의 스캔 방향(S)이라고 할 수 있다.
도 3은 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 스캔 측정부(100)가 코팅층(C)을 스캔하는 모습(도 3(a))과 그 결과(도 3(b))를 나타낸 것이다.
도 3(a)를 참조하면, 스캔 측정부(100)는 코팅층(C)의 가로 방향으로 가로지르는 스캔 방향(S)으로 설정되어 상기 코팅층(C)을 스캔할 수 있다.
도 3(b)를 참조하면, 상기 스캔 측정부(100)가 집전체(20)를 최초로 스캔한 점을 스캔 원점(O)이라 할 수 있고, 상기 스캔 원점(O)은 코팅층(C) 또는 미코팅층(N)일 수 있으며, 예를 들면 도 3(b)과 같이 미코팅층(N)일 수 있다. 스캔 측정부(100)가 오른쪽에서 왼쪽 방향으로 스캔하게 되면, 상기 스캔 측정부(100)는 스캔 원점(O)에서부터 거리에 따라 스캔 데이터를 생성하게된다. 예를 들어, 도 3(b)를 참조하면 스캔 측정부(100)는 코팅층의 스캔 시작점(X0)에서 코팅층의 스캔 종료점(Xn)까지 스캔하게 되고, 상기 코팅층(C)의 스캔 시작점(X0)에서 종료점(Xn)까지의 두께를 연속적으로 스캔함으로써 두께 프로파일을 포함하는 스캔 데이터를 생성할 수 있다.
다만, 측정 대상인 코팅층(C)의 두께 프로파일과 동일하게 스캔된 도 3(b)와 같은 스캔 데이터는, 이송되는 집전체(20)가 이송 라인(11)의 폭 방향에 따라 움직임이 없어야 가능하다.
전술한 바와 같이, 이송되는 집전체(20)는 다양한 이유로 인해 이송 라인(11)의 폭 방향에 따라 찰나의 움직임이 발생하여 위치가 변경되는 경우가 있다. 이 경우, 상기와 같이 스캔 측정부(100)가 측정하게 되면 코팅층의 평균 두께나 두께 프로파일이 부정확하게 측정될 수 있다.
이에 대해서 도 4 내지 7을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 4 및 6은 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 스캔 측정부(100)가 이송되는 집전체(20)가 이송 라인(11)의 폭 방향에 따라 움직임이 발생하였을 때의 코팅층(C)을 스캔하는 모습(각 도면의 (a))과 그 결과(각 도면의 (b))를 나타낸 것이고, 도 5 및 7은 이송되는 집전체(20)가 이송 라인(11)의 폭 방향에 따라 움직임이 발생한 경우 스캔 데이터의 예시((a): 측정 대상인 코팅층(C), (b): 상기 코팅층(C)의 스캔 데이터)를 나타낸 것이다.
도 4(a)를 참조하면, 스캔 측정부(100)는 코팅층(C)의 가로 방향으로 가로지르는 스캔 방향(S)으로 설정되어 상기 코팅층(C)을 스캔할 수 있고, 상기 스캔 측정부(100)가 스캔하는 도중에 집전체(20)가 상기 스캔 방향(S)과 동일한 방향인 D 방향으로 찰나에 L 만큼 이동할 수 있다.
이 때, 스캔 측정부(100)는 상기 L 만큼을 추가로 스캔하게 되고, 그 결과로 도 4(b)를 참조하면 코팅층의 원래 스캔 종료점(Xn)에서 감소되는 두께 프로파일이 나타나야 하나, 상기 집전체(20)의 움직임으로 인해 코팅층의 연장된 스캔 종료점(Xn')에서 감소되는 두께 프로파일이 나타나고 있다. 즉, 상기 집전체(20)가 이동한 L만큼 더 스캔 데이터로 측정되므로, 부정확하게 측정된다.
구체적으로, 도 5(a)와 같이 형성된 코팅층(C)을 스캔 측정부(100)가 오른쪽에서 왼쪽 방향인 스캔 방향(S)으로 설정되어 스캔한다고 가정한다. 여기서, 상기 스캔 측정부(100)가 코팅층(C)의 T1 부분을 스캔할 때, 집전체(20)가 상기 스캔 방향(S)과 동일한 방향인 D 방향으로 L만큼 이동하였다고 하면, 도 5(b)와 같은 스캔 데이터를 얻게 된다.
도 5(b)를 참조하면, 도 5(a)에서 음영된 부분은 상기 집전체(20)의 이동으로 인해 중복되어 스캔되었고, 그 결과로 스캔 데이터에서는 L만큼 연장된 스캔 데이터로 측정됨을 알 수 있다.
또한, 도 6(a)를 참조하면, 스캔 측정부(100)는 코팅층(C)의 가로 방향으로 가로지르는 스캔 방향(S)으로 설정되어 상기 코팅층(C)을 스캔할 수 있고, 상기 스캔 측정부(100)가 스캔하는 도중에 집전체(20)가 상기 스캔 방향(S)과 반대 방향인 D 방향으로 찰나에 L만큼 이동할 수 있다.
이 때, 스캔 측정부(100)는 상기 L만큼 누락하여 스캔하게 되고, 그 결과로 도 6(b)를 참조하면 코팅층의 원래 스캔 종료점(Xn)까지 측정되어야 하는 두께 프로파일이, 상기 집전체(20)의 움직임으로 인해 코팅층의 단축된 스캔 종료점(Xn'')에서 감소되는 두께 프로파일이 나타나고 있다. 즉, 상기 집전체(20)가 이동한 L만큼 더 스캔 데이터로 측정되므로, 부정확하게 측정된다.
구체적으로, 도 7(a)와 같이 형성된 코팅층(C)을 스캔 측정부(100)가 오른쪽에서 왼쪽 방향인 스캔 방향(S)으로 설정되어 스캔한다고 가정한다. 여기서, 상기 스캔 측정부(100)가 코팅층(C)의 T2 부분을 스캔할 때, 집전체(20)가 상기 스캔 방향(S)과 대 방향인 D 방향으로 L만큼 이동하였다고 하면, 도 7(b)와 같은 스캔 데이터를 얻게 된다.
도 7(b)를 참조하면, 도 7(a)에서 음영된 부분은 상기 집전체(20)의 이동으로 인해 누락되어 스캔되었고, 그 결과로 스캔 데이터에서는 L만큼 누락된 스캔 데이터로 측정됨을 알 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)은 집전체(20)가 이송 중에 흔들려서 위치가 변동될 경우, 코팅층(C)의 평균두께와 연속적인 두께 프로파일 등이 부정확하게 측정되는 문제를 해결한 것이다.
본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)은 이송 라인(11)의 폭 방향에 따른 상기 집전체(20)의 움직임을 감지하고, 상기 움직인 집전체(20)가 이동한 방향(D)과 이동한 거리(L)를 측정하여 이동 데이터를 생성하는 이동 감지부(200)를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 이동 감지부(200)는 이송 장치(10)의 일부에 결합 부재로 고정되어 있을 수 있다. 또한, 상기 이동 감지부(200)는 복수로 상기 이송 장치(10)의 일부에 각각 고정되어 있을 수 있다. 또한, 상기 이동 감지부(200)는 도 2에 나타난 바와 같이, 이송 장치(10)의 양 끝단에 각각 고정되어 있을 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 이동 감지부(200)는 당업계에서 알려진 동작 감지 센서를 포함하여, 이송 라인(11)에서 이송되는 집전체(20)가 상기 이송 라인(11)의 폭 방향으로 움직임을 감지하고, 상기 움직인 집전체(20)가 이동한 방향(D)과 이동한 거리(L)도 동시에 측정할 수 있다. 또한, 상기 이동 감지부(200)는 상기 동작 감지 센서에서 얻은 집전체(20)의 움직임 감지, 이동한 방향(D) 및 이동한 거리(L)를 이동 데이터로 생성할 수 있다.
도 4 및 6을 참조하면, 집전체(20)의 움직임으로 인한 이동 감지부(200)의 작동 원리에 대해서 간단히 확인할 수 있다. 전술한 바와 같이 이동 감지부(200)는 이송 장치(10)의 양 끝단에 각각 고정되어 있을 수 있고, 이송 라인(11)에 따라 이송되는 집전체(20)의 움직임을 감지할 수 있다. 또한, 상기 이동 감지부(200)는 이송 라인(11)의 하류측에 위치하여 상기 집전체(20)의 움직임을 좀 더 정밀하게 감지할 수 있다.
도 4(a)를 참조하면, 스캔 측정부(100)가 스캔하는 도중에 집전체(20)가 상기 스캔 방향(S)과 동일한 방향인 D 방향으로 찰나에 L 만큼 이동한 경우이고, 이동 감지부(200)는 집전체(20)의 변화된 양 끝단의 위치와 변화된 거리를 측정함으로써 상기 집전체(20)의 이동한 방향인 D 방향과 이동한 거리인 L을 정밀하게 측정할 수 있다. 또한, 도 6(a)를 참조하면, 스캔 측정부(100)가 스캔하는 도중에 집전체(20)가 상기 스캔 방향(S)과 반대 방향인 D 방향으로 찰나에 L만큼 이동한 경우이고, 이동 감지부(200)는 집전체(20)의 변화된 양 끝단의 위치와 변화된 거리를 측정함으로써 상기 집전체(20)의 이동한 방향인 D 방향과 이동한 거리인 L을 정밀하게 측정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 집전체(20)가 이송 라인(11)의 폭 방향에 따라 움직이는 경우에는 정확하지 않은 스캔 데이터를 확보하게 됨으로써, 이로 인해 정상으로 평가될 대상이 비정상으로 평가될 수 있고 또는 비정상으로 평가될 대상이 정상으로 평가될 수 있다. 따라서, 상기 집전체(20)의 움직임에 대한 대책 없이는 품질 관리에 문제가 발생할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)은, 상기된 문제점을 해결하기 위해서 상기 이동 감지부(200)에서 측정된 이동 데이터에 따라서 상기 스캔 측정부(100)에서 측정된 스캔 데이터를 보정하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 연산부(300)를 포함한다. 즉, 상기 물성측정 시스템(1)은 이동 감지부(200)에서 측정된 집전체(200)의 이동 데이터를 이용하여, 스캔 측정부(100)에서 측정된 스캔 데이터를 보정하는 연산부(300)를 포함함으로써, 집전체(20)가 이송 중에 흔들리더라도 코팅층(C)의 두께 정보의 정확도를 높일 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 연산부(300)는 이동 감지부(200)가 집전체(20)의 움직임을 감지할 때, 상기 집전체(20)의 움직임을 감지한 시점까지 측정된 스캔 데이터인 A 스캔 데이터를 저장하고, 상기 집전체(20)의 움직임을 감지한 시점부터 측정된 스캔 데이터인 B1 스캔 데이터를 이동 감지부(200)에 의해 생성된 이동 데이터의 이동한 방향(D)의 반대 방향으로 상기 이동한 거리(L)만큼 평행이동시킨 스캔 데이터인 B2 스캔 데이터를 생성하며, 상기 A 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성할 수 있다.
도 8은 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 연산부(300)가 A 스캔 데이터 및 B2 스캔 데이터를 생성하는 과정을 간단히 나타낸 것이다.
도 8(a)를 참조하면 스캔 측정부(100)가 스캔하는 도중에 T3 지점에서 집전체(20)의 움직임이 발생하였다고 가정하면, 상기 연산부(300)는 스캔 원점(O)부터 T3 지점까지 측정된 스캔 데이터를 A 스캔 데이터로 저장할 수 있고, 또한 상기 연산부(300)는 T3 지점부터 스캔이 종료될 때까지 측정된 스캔 데이터를 B1 스캔 데이터로 저장할 수 있다. 이 때, 상기 연산부(300)는 상기 A 스캔 데이터와 B1 스캔 데이터를 구별하거나 분리하여 저장할 수 있다.
여기서, 상기 연산부(300)는 상기 B1 스캔 데이터로 이동 감지부(200)에 의해 생성된 이동 데이터의 이동한 방향(D)의 반대 방향으로 상기 이동한 거리(L)만큼 평행이동시킨 스캔 데이터인 B2 스캔 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들면, 도 8(b)를 참조하면, 집전체(20)가 T3 지점에서 스캔 방향(S)과 동일한 방향인 D 방향으로 L만큼 이동했을 때, 상기 연산부(300)는 B1 스캔 데이터로 상기 D 방향의 반대 방향으로 L만큼 평행이동시킨 B2 스캔 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 도 8(c)를 참조하면, 집전체(20)가 T3 지점에서 스캔 방향(S)과 반대 방향인 D 방향으로 L 만큼 이동했을 때, 상기 연산부(300)는 B1 스캔 데이터로 상기 D 방향의 반대 방향으로 L 만큼 평행이동시킨 B2 스캔 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 스캔 측정부(100)는 전술한 바와 같이 스캔 방향(S)을 추가로 포함하는 스캔 데이터를 생성할 수 있고, 연산부(300)는 이동 감지부(200)가 집전체(20)의 움직임을 감지할 때, 상기 집전체(20)의 움직임을 감지한 시점까지 측정된 스캔 데이터인 A 스캔 데이터를 저장하고, 상기 집전체(20)의 움직임을 감지한 시점부터 측정된 스캔 데이터인 B1 스캔 데이터를 이동 감지부(200)에 의해 생성된 이동 데이터의 이동한 방향(D)의 반대 방향으로 상기 이동한 거리(L)만큼 평행이동시킨 스캔 데이터인 B2 스캔 데이터를 생성하며, 상기 A 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 연산부(300)가 상기 A 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터를 결합할 때 중첩되는 중첩 영역이 발생하는 경우, 상기 연산부(300)는 하기 보정 스캔 데이터를 생성하는 방식으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 방식으로 보정 스캔 데이터를 생성할 수 있다. 도 9(a)를 참조하면, 상기 연산부(300)가 상기 A 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터를 결합할 때 발생되는 중첩 영역을 확인할 수 있다(음영된 부분).
i) 상기 중첩 영역의 B2 스캔 데이터를 삭제한 B2(d) 스캔 데이터를 생성하고, 상기 A 스캔 데이터와 상기 B2(d) 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 방식;
ii) 상기 중첩 영역의 A 스캔 데이터를 삭제한 A(d) 스캔 데이터를 생성하고, 상기 A(d) 스캔 데이터와 상기 B2 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 방식; 및
ii) 상기 중첩 영역의 A 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터의 각 코팅층의 두께를 평균 내어, 상기 중첩 영역의 코팅층의 평균 두께를 포함하는 C 스캔 데이터를 생성하고, 상기 중첩 영역의 A 스캔 데이터를 삭제한 A(d) 스캔 데이터 및 상기 중첩 영역의 B2 스캔 데이터를 삭제한 B2(d) 스캔 데이터를 생성하며, 상기 A(d) 스캔 데이터, B2(d) 스캔 데이터 및 C 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 방식.
도 9(b)는 상기 i)에 따른 보정 스캔 데이터를 생성하는 방식을 간단히 나타낸 것이다. 상기 연산부(300)는 B2 스캔 데이터에서 중첩 영역에 해당하는 부분을 삭제하여 B2(d) 스캔 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 상기 연산부(300)는 A 스캔 데이터와 B2(d) 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 보정 스캔 데이터는 집전체(20)의 움직임에도 불구하고 코팅층(C)에 대한 두께 정보의 정확도를 높일 수 있다.
또한, 도 9(c)는 상기 ii)에 따른 보정 스캔 데이터를 생성하는 방식을 간단히 나타낸 것이다. 상기 연산부(300)는 A 스캔 데이터에서 중첩 영역에 해당하는 부분을 삭제하여 A(d) 스캔 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 상기 연산부(300)는 A(d) 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 도 9(d)는 상기 iii)에 따른 보정 스캔 데이터를 생성하는 방식을 간단히 나타낸 것이다. 상기 연산부(300)는 A 스캔 데이터에서 중첩 영역에 해당하는 부분을 삭제하여 A(d) 스캔 데이터를 생성하고, B2 스캔 데이터에서 중첩 영역에 해당하는 부분을 삭제하여 B2(d) 스캔 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 상기 연산부(300)는 상기 중첩 영역에 해당하는 A 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터의 각 코팅층의 두께를 평균 내어, 상기 중첩 영역의 코팅층의 평균 두께를 포함하는 C 스캔 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 연산부(300)는 A(d) 스캔 데이터, B2(d) 스캔 데이터 및 C 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 스캔 측정부(100)는 전술한 바와 같이 스캔 방향(S)을 추가로 포함하는 스캔 데이터를 생성할 수 있고, 연산부(300)는 이동 감지부(200)에서 생성한 이동 데이터 내의 이동한 방향(D)과 스캔 데이터 내의 스캔 방향(S)의 각도 차이를 계산하고, 상기 차이가 0° 내지 90°의 범위 내, 0° 내지 80°의 범위 내, 0° 내지 70°의 범위 내, 0° 내지 60°의 범위 내, 0° 내지 50°의 범위 내, 0° 내지 40°의 범위 내, 0° 내지 30°의 범위 내, 0° 내지 20°의 범위 내, 0° 내지 10°의 범위 내 또는 0° 내지 5°의 범위 내인 경우, 전술한 바와 같은 i), ii) 및 iii)에 따른 방식으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 방식으로 보정 스캔 데이터를 생성할 수 있다.
본 출원에서 사용하는 용어인 방향의 각도 차이란, 2차원 평면 상으로 특정 2개의 방향들을 사영시키고 사영된 방향들을 동일한 기준점에 위치시켜서 형성된 각도를 의미할 수 있다. 예를 들어 도 10을 참조하면, 3차원 평면 상에 제1 방향인 A1A2및 제2 방향인 B1B2가 있다고 할 때, 2차원 평면 상으로 상기 제1 및 제2 방향을 사영시켜 A1'A2' 및 B1'B2'를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 사영된 방향인 A1'A2' 및 B1'B2'를 동일한 기준점(G)에 위치시킨 후, 이들이 이루는 각도(θ)를 상기 각도 차이라고 할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 연산부(300)가 상기 A 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터를 결합할 때 공백인 공백 영역(V)이 발생하는 경우, 상기 연산부(300)는 상기 A 스캔 데이터에서 공백이 시작되는 지점의 두께와 상기 B2 스캔 데이터에서 공백이 시작하는 지점의 두께로, 상기 공백 영역에 해당하는 D 스캔 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 공백 영역의 폭은 이동 감지부(200)가 측정한 이동한 거리(L)만큼일 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 연산부(300)는 하기 일반식 1에 따른 T 값을 연산하고, 상기 T 값을 공백 영역(V)의 두께로 저장하여 D 스캔 데이터를 생성하며, A 스캔 데이터, B2 스캔 데이터 및 상기 D 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성할 수 있다.
[일반식 1]
T = {Ta × (1-p)} + (Tb×p)
일반식 1에서, Ta은 상기 A 스캔 데이터에서 공백이 시작되는 지점의 두께이고, Tb는 상기 B2 스캔 데이터에서 공백이 시작되는 지점의 두께이며, p는 상기 A 스캔 데이터에서 코팅층의 데이터가 측정된 지점부터 상기 공백 영역의 중앙 부분의 거리 백분율을 의미한다.
도 11은 A 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터를 결합할 때 공백인 공백 영역(V)을 간단히 나타낸 도면이다. 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 연산부(300)는 공백 영역(V)이 발생되었다면, 전술한 바와 같이 A 스캔 데이터에서 공백이 시작되는 지점의 두께와 상기 B2 스캔 데이터에서 공백이 시작하는 지점의 두께로 D 스캔 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, A 스캔 데이터에서 공백이 시작되는 지점은 T3이고 이 때의 두께는 Ta라고 할 수 있다. 또한, B2 스캔 데이터에서 공백이 시작하는 지점은 T4이고 이 때의 두께는 Tb라고 할 수 있다. 즉, 상기 연산부(300)는 공백 영역(V)에 해당하는 코팅층(C)의 두께를 상기 Ta 및 Tb로 연산한 값으로 함으로써, 상기 D 스캔 데이터를 생성할 수 있다.
도 12는 스캔 대상인 집전체(20) 상의 코팅층(C)을 측면에서 바라본 모습을 간단히 나타낸 도면으로서, 본 출원에서 사용하는 용어인 거리 백분율을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, X0는 코팅층(C)의 스캔 시작점을 나타낸 것이고, Xn은 코팅층(C)의 스캔 종료점을 나타낸 것이다. 즉, X0와 Xn 사이의 거리는 집전체(20) 상의 코팅층(C)의 폭을 나타낼 수 있다. 또한, T3는 도 11에서 A 스캔 데이터에서 공백이 시작되는 지점과 동시에 집전체(20)가 움직인 지점을 의미할 수 있고, T4는 도 11에서 B2 스캔 데이터에서 공백이 시작하는 지점을 의미할 수 있다. 또한, T3과 T4의 거리는 이동 감지부(200)의 이동 데이터에서 이동한 거리(L)만큼일 수 있다. 또한, 도 12에서 La는 T3와 X0 사이의 거리이고, Lb는 T4와 X0 사이의 거리이며, LT는 X0과 Xn 사이의 거리를 나타낸다. 또한, 도 12는 설명을 위해 과장되게 표현한 것으로서 코팅층(C)에 대한 두께와 각 지점들의 거리 비율은 실제와 상이할 수 있다.
본 출원에서 사용하는 용어인 거리 백분율(p)은 코팅층(C)의 폭 대비 A 스캔 데이터에서 코팅층(C)의 데이터가 측정된 지점부터 상기 공백 영역의 중앙 부분의 거리를 백분율로 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 11에서 스캔 데이터에 형성된 공백 영역(V)의 중앙 부분은, 도 12에서 La 및 Lb의 평균값에 해당하는 Lc에 대해서 X0로부터 상기 Lc만큼 거리에 있는 지점인 T5를 의미할 수 있다. 즉, 상기 공백 영역(V)의 중앙 부분은 상기 T3 및 T4의 사이인 T5일 수 있다. 여기서, 상기 거리 백분율(p)은 하기 일반식 2에 따라 연산할 수 있고, 이는 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 연산부(300)가 연산할 수 있다.
[일반식 2]
p=Lc/LT×100(%)
일반식 2에서, p는 일 지점 기준의 거리 백분율을 의미하고, Lc는 상기 일 지점 기준에서부터 공백 영역(V)의 중앙 부분까지의 거리를 의미하며, LT는 코팅층(C)의 폭을 의미한다.
즉, 상기 연산부(300)는 상기와 같은 방식으로 통해서, 공백 영역(V)에 해당하는 코팅층(C)의 두께를 상기 Ta 및 Tb로 연산한 T 값을 저정하여 D 스캔 데이터를 생성할 수 있고, A 스캔 데이터, B2 스캔 데이터 및 상기 D 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성할 수 있다. 도 13은 상기 A, B2 및 D 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 방식을 간단히 나타낸 것이다.
또한, 본 출원의 일 예에 따른 물성측정 시스템(1)의 스캔 측정부(100)는 전술한 바와 같이 스캔 방향(S)을 추가로 포함하는 스캔 데이터를 생성할 수 있고, 연산부(300)는 이동 감지부(200)에서 생성한 이동 데이터 내의 이동한 방향(D)과 스캔 데이터 내의 스캔 방향(S)의 각도 차이를 계산하고, 상기 차이가 90°초과 내지 180°이하의 범위 내, 90° 초과 내지 170°이하의 범위 내, 90° 초과 내지 160°이하의 범위 내, 90° 초과 내지 150°이하의 범위 내, 90° 초과 내지 140°이하의 범위 내, 90° 초과 내지 130°이하의 범위 내, 90° 초과 내지 120°이하의 범위 내, 90° 초과 내지 110°이하의 범위 내 또는 90° 초과 내지 100°이하의 범위 내인 경우, 전술한 바와 같은 A, B2 및 D 스캔 데이터를 결합하는 방식에 따른 보정 스캔 데이터를 생성할 수 있다.
1: 물성측정 시스템
300: 연산부
100: 스캔 측정부 400: 데이터베이스부
200: 이동 감지부
100: 스캔 측정부 400: 데이터베이스부
200: 이동 감지부
Claims (11)
- 소정의 이송 라인을 따라 길이 방향으로 이송되는 집전체 상에 형성된 코팅층에 대해서, 상기 이송 라인의 폭 방향에 따라 연속적으로 코팅층의 두께를 스캔하여 스캔 데이터를 생성하는 스캔 측정부;
상기 이송 라인의 폭 방향에 따른 상기 집전체의 움직임을 감지하고, 상기 움직인 집전체가 이동한 방향(D)과 이동한 거리(L)를 측정하여 이동 데이터를 생성하는 이동 감지부; 및
상기 이동 감지부에서 측정된 상기 이동 데이터에 따라서 상기 스캔 측정부에서 측정된 스캔 데이터를 보정하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 연산부를 포함하는 물성측정 시스템. - 제1항에 있어서,
이동 감지부가 집전체의 움직임을 감지할 때,
연산부는 상기 집전체의 움직임을 감지한 시점까지의 측정된 스캔 데이터인 A 스캔 데이터를 저장하고, 상기 집전체의 움직임을 감지한 시점부터 측정된 스캔 데이터인 B1 스캔 데이터를 상기 이동 데이터의 이동한 방향(D)의 반대 방향으로 상기 이동한 거리(L)만큼 평행이동시킨 스캔 데이터인 B2 스캔 데이터를 생성하며, 상기 A 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 물성측정 시스템. - 제1항에 있어서,
스캔 측정부는 이송 라인의 폭 방향에 따라 코팅층을 가로지르면서 왕복하여 스캔 데이터를 생성하는 물성측정 시스템. - 제2항에 있어서,
연산부가 A 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터를 결합할 때 중첩되는 중첩 영역이 발생하는 경우,
상기 연산부는 i) 상기 중첩 영역의 B2 스캔 데이터를 삭제한 B2(d) 스캔 데이터를 생성하고, 상기 A 스캔 데이터와 상기 B2(d) 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 방식, ii) 상기 중첩 영역의 A 스캔 데이터를 삭제한 A(d) 스캔 데이터를 생성하고, 상기 A(d) 스캔 데이터와 상기 B2 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 방식 및 iii) 상기 중첩 영역의 A 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터의 각 코팅층의 두께를 평균 내어, 상기 중첩 영역의 코팅층의 평균 두께를 포함하는 C 스캔 데이터를 생성하고, 상기 중첩 영역의 A 스캔 데이터를 삭제한 A(d) 스캔 데이터 및 상기 중첩 영역의 B2 스캔 데이터를 삭제한 B2(d) 스캔 데이터를 생성하며, 상기 A(d) 스캔 데이터, B2(d) 스캔 데이터 및 C 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 방식으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 방식으로 보정 스캔 데이터를 생성하는 물성측정 시스템. - 제2항에 있어서,
연산부가 A 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터를 결합할 때 공백인 공백 영역이 발생하는 경우,
상기 연산부는 상기 A 스캔 데이터에서 공백이 시작되는 지점의 두께와 상기 B2 스캔 데이터에서 공백이 시작되는 지점의 두께로, 상기 공백 영역에 해당하는 D 스캔 데이터를 생성하는 물성측정 시스템. - 제5항에 있어서,
연산부는 하기 일반식 1에 따른 T 값 연산하고,
상기 T 값을 공백 영역의 두께로 저장하여 D 스캔 데이터를 생성하며,
A 스캔 데이터, B2 스캔 데이터 및 상기 D 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 물성측정 시스템:
[일반식 1]
T = {Ta×(1-p)} + (Tb×p)
일반식 1에서, Ta은 상기 A 스캔 데이터에서 공백이 시작되는 지점의 두께이고, Tb는 상기 B2 스캔 데이터에서 공백이 시작되는 지점의 두께이며, p는 상기 A 스캔 데이터에서 코팅층의 데이터가 측정된 지점부터 상기 공백 영역의 중앙 부분의 거리 백분율을 의미한다. - 제1항에 있어서,
스캔 측정부는 스캔 방향(S)을 추가로 포함하는 스캔 데이터를 생성하는 물성측정 시스템. - 제7항에 있어서,
이동 감지부가 집전체의 움직임을 감지할 때,
연산부는 상기 집전체의 움직임을 감지한 시점까지의 측정된 스캔 데이터인 A 스캔 데이터를 저장하고, 상기 집전체의 움직임을 감지한 시점부터 측정된 스캔 데이터인 B1 스캔 데이터를 상기 이동 데이터의 이동한 방향(D)의 반대 방향으로 상기 이동한 거리(L)만큼 평행이동시킨 스캔 데이터인 B2 스캔 데이터를 생성하며, 상기 A 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 물성측정 시스템. - 제8항에 있어서,
연산부는 이동 데이터 내의 이동한 방향(D)과 스캔 데이터 내의 스캔 방향(S)의 각도 차이를 계산하고, 상기 각도 차이가 0° 내지 90°의 범위 내인 경우,
상기 연산부는 i) 상기 중첩 영역의 B2 스캔 데이터를 삭제한 B2(d) 스캔 데이터를 생성하고, 상기 A 스캔 데이터와 상기 B2(d) 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 방식, ii) 상기 중첩 영역의 A 스캔 데이터를 삭제한 A(d) 스캔 데이터를 생성하고, 상기 A(d) 스캔 데이터와 상기 B2 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 방식 및 iii) 상기 중첩 영역의 A 스캔 데이터와 B2 스캔 데이터의 각 코팅층의 두께를 평균 내어, 상기 중첩 영역의 코팅층의 평균 두께를 포함하는 C 스캔 데이터를 생성하고, 상기 중첩 영역의 A 스캔 데이터를 삭제한 A(d) 스캔 데이터 및 상기 중첩 영역의 B2 스캔 데이터를 삭제한 B2(d) 스캔 데이터를 생성하며, 상기 A(d) 스캔 데이터, B2(d) 스캔 데이터 및 C 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 방식으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 방식으로 보정 스캔 데이터를 생성하는 물성측정 시스템. - 제8항에 있어서,
연산부는 이동 데이터 내의 이동한 방향(D)과 스캔 데이터 내의 스캔 방향(S)의 각도 차이를 계산하고, 상기 각도 차이가 90° 초과 내지 180° 이하의 범위 내인 경우,
상기 연산부는 상기 A 스캔 데이터에서 공백이 시작되는 지점의 두께와 상기 B2 스캔 데이터에서 공백이 시작되는 지점의 두께로, 상기 공백 영역에 해당하는 D 스캔 데이터를 생성하는 물성측정 시스템. - 제10항에 있어서,
연산부는 하기 일반식 1에 따른 T 값 연산하고,
상기 T 값을 공백 영역의 두께로 저장하여 D 스캔 데이터를 생성하며,
A 스캔 데이터, B2 스캔 데이터 및 상기 D 스캔 데이터를 결합하여 보정 스캔 데이터를 생성하는 물성측정 시스템:
[일반식 1]
T = {Ta×(1-p)} + (Tb×p)
일반식 1에서, Ta은 상기 A 스캔 데이터에서 공백이 시작되는 지점의 두께이고, Tb는 상기 B2 스캔 데이터에서 공백이 시작되는 지점의 두께이며, p는 상기 A 스캔 데이터에서 코팅층의 데이터가 측정된 지점부터 상기 공백 영역의 중앙 부분의 거리 백분율을 의미한다.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210100306A KR20230018577A (ko) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | 전극의 물성측정 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210100306A KR20230018577A (ko) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | 전극의 물성측정 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230018577A true KR20230018577A (ko) | 2023-02-07 |
Family
ID=85221453
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210100306A KR20230018577A (ko) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | 전극의 물성측정 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230018577A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150117122A (ko) | 2014-04-09 | 2015-10-19 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지의 음극 코팅층 두께 측정 시스템 |
-
2021
- 2021-07-30 KR KR1020210100306A patent/KR20230018577A/ko active Search and Examination
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150117122A (ko) | 2014-04-09 | 2015-10-19 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지의 음극 코팅층 두께 측정 시스템 |
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