KR20230029203A - 이차전지의 탭 접힘 검출 장치 및 이를 이용한 탭 접힘 검출 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단위셀이 적층된 구조인 스택셀을 포함하는 이차전지의 탭 접힘 검출 장치에 있어서, 전극 탭(Tab) 내 서로 다른 지점에 대하여 탭 접힘 불량의 발생 여부를 검출하는 둘 이상의 탭 접힘 검출 유닛을 포함하고, 상기 탭 접힘 검출 유닛은 상기 전극 탭의 상부면을 가압하여 탭 간의 간격을 밀착시키는 상부 푸셔(Upper pusher); 상기 전극 탭의 하부면 상 상기 상부 푸셔와 대응되는 위치를 가압하는 하부 푸셔(Lower pusher); 상기 전극 탭의 상부면을 센싱하는 제 1 비접촉식 센서; 및 상기 전극 탭의 하부면을 센싱하는 제 2 비접촉식 센서;를 포함하는, 이차전지의 탭 접힘 검출 장치 및 이를 이용한 탭 접힘 검출 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 이차전지의 탭 접힘 검출 장치 및 이를 이용한 탭 접힘 검출 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 전극 탭의 두께를 측정하여 탭의 접힘 여부를 검출하는 장치 및 이를 이용한 검출 방법에 관한 것이다.
이차전지(Secondary battery)가 사용되는 범위가 소형의 전자기기부터 중대형의 전기 자동차, 에너지 저장장치 등까지 점차 확장되어 가면서, 고 용량, 고 에너지 밀도 및 긴 수명을 과제로 리튬 이차전지에 대한 연구 개발이 계속되고 있다.
상기 리튬 이차전지는 양극, 분리막 및 음극이 교대로 적층된 스택형의 전극 조립체가 내장된 케이스에 전해액을 주액하여 제조하는 것이 대표적인데, 상기 스택형의 전극 조립체는 양극 집전체, 양극 집전체를 연결시키기 위한 양극 전극탭, 양극 활물질, 양극과 음극을 분리시키는 분리막, 음극 활물질, 음극 집전체 및 음극 전극탭을 하나의 단위체로 하여, 필요 용량만큼 상기 단위체를 반복적으로 적층하여 제조된다.
상기 양극 전극 탭과 음극 전극 탭은 전극 조립체의 한쪽 끝이나 양쪽 끝으로 모이는 형태로 제조되는데, 각 전극탭의 두께가 상당히 얇다보니 쉽게 접히거나 찢기는 현상으로 인해 결함이 일어나기 쉽다. 상기 전극 탭의 사소한 결함이라도 전지 전체로 볼 때 정상적 구동의 상당한 악영향을 미치기 때문에, 이를 사전에 미리 검출하여 불량 셀이 제조되어 유출되는 것을 방지하는 것이 중요하다.
상기 전극 탭의 접힘 결함을 검출하기 위하여, 종래에는 검사자가 접힘 검출 영상을 육안으로 판단해 접힘 여부를 판단하였다. 이 경우, 모노 셀(Mono cell)과 같이 육안으로 판단이 용이한 경우를 제외하고는 가장 바깥쪽의 탭 접힘만이 검출 가능할 뿐 스태킹(Stacking) 공정이나 웰딩(Welding) 공정에서 발생한 탭 안쪽의 접힘 결함은 검출이 어렵다는 문제점이 있었다. 또한 웰딩 공정 이후 용접 부위 보호 Tape을 붙인 후 Tape Vision을 이용한 전극 탭의 접힘 결함 검출도 외관상으로 접힘 여부를 판단하는 것이라는 점에서, 한계점이 있었다.
종래 기술인 대한민국 특허공개공보 제10-2020-0109040호에서는 상기의 육안 상 검출의 문제점을 해결하기 위하여, 쇼트 발생 검사 시 전극 탭의 두께를 측정하여 탭의 변형 발생 유무를 판별할 수 있는 장치가 제안되었다. 상기 장치는 각 전극 탭에 대하여 두께 측정 장비를 통해 두께를 측정한 후, 이를 미리 입력된 데이터와 비교하여 접힘 여부를 판단하는 방식으로 작동된다.
이 때, 상기 장비는 두께 측정 시 전극 탭 내 단 하나의 지점 만을 특정하다 보니 제품 규격에 따라 측정 지점이 매번 상이할 수 있다는 점에서, 서로 다른 지점에 대한 2회 이상의 측정이 요구되는 불편함이 있었다. 또한, 서로 다른 지점에 대한 두께 측정을 위해서는 장비의 이동이 선행되어야 하기 때문에, 공정이 단순하지 않고 소요 시간도 길어 실제 생산 설비에 적용하기에는 택트 타임(Takt time)에 부정적 영향을 미치며, 공정성 역시 떨어진다는 문제점이 있었다.
따라서, 육안 판단이 아닌 오차가 적은 객관화된 방식으로 탭의 바깥쪽 뿐 만 아니라 안쪽 내부까지도 접힘에 의한 불량을 검출할 수 있으며, 1회 측정만으로도 복수의 지점에 대한 접힘 불량 검출이 이루어질 수 있는, 이차전지 전극 탭의 접힘 검출 장치에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
본 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위하여, 복수의 푸셔(Pusher) 및 비 접촉식의 두께 측정 방식을 전극 탭의 접힘 검출 장치에 적용하여, 육안 판단 없이도 단 1회의 측정 만으로 오차 없이 탭의 바깥쪽 뿐만 아니라 안쪽의 탭 접힘 현상까지 모든 유형의 접힘 불량 현상을 용이하게 검출할 수 있는, 이차전지 전극 탭의 접힘 검출 장치를 제공한다.
본 발명의 제 1 측면에 따르면,
단위셀이 적층된 구조인 스택셀을 포함하는 이차전지의 탭 접힘 검출 장치에 있어서, 전극 탭(Tab) 내 서로 다른 지점에 대하여 탭 접힘 불량의 발생 여부를 검출하는 둘 이상의 탭 접힘 검출 유닛을 포함하고, 상기 탭 접힘 검출 유닛은 상기 전극 탭의 상부면을 가압하여 탭 간의 간격을 밀착시키는 상부 푸셔(Upper pusher); 상기 전극 탭의 하부면 상 상기 상부 푸셔와 대응되는 위치를 가압하는 하부 푸셔(Lower pusher); 상기 전극 탭의 상부면을 센싱하는 제 1 비접촉식 센서; 및 상기 전극 탭의 하부면을 센싱하는 제 2 비접촉식 센서;를 포함하는, 이차전지의 탭 접힘 검출 장치를 제공한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 탭 접힘 검출 유닛은 상기 제 1 비접촉식 센서가 상기 전극 탭의 상부면을 센싱한 후 반사된 광원을 수신하는 제 1 센서 수신부; 및 상기 제 2 비접촉식 센서가 상기 전극 탭의 하부면을 센싱한 후 반사된 광원을 수신하는 제 2 센서 수신부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 탭 접힘 검출 장치는 2n개의 상기 탭 접힘 검출 유닛을 포함하고, 이 때 상기 n은 1 이상의 정수일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 탭 접힘 검출 장치는 총 4개의 탭 접힘 검출 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 전극 탭의 좌우측 모서리의 일측 끝단에 각각 1개씩의 상기 탭 접힘 검출 유닛이 위치할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 전극 탭의 좌우측 모서리의 일측 끝단으로부터 단위셀 방향으로 일정 거리가 이격된 좌우측 모서리 상에 각각 하나씩의 상기 탭 접힘 검출 유닛이 위치할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 전극 탭의 좌우측 모서리의 일측 끝단으로부터 단위셀 방향으로 일정 거리가 이격된 좌우측 모서리 상에 각각 적어도 하나의 상기 탭 접힘 검출 유닛이 위치할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 전극 탭의 좌측 모서리 또는 우측 모서리 상에 단위셀 방향으로 일렬로 위치한 상기 탭 접힘 검출 유닛 간의 간격은 5 내지 18mm일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 상부 푸셔는 10 내지 50kPa의 압력으로 전극 탭을 가압할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 제 1 비접촉식 센서 및 상기 제 2 비접촉식 센서로부터 측정된 상기 전극 탭의 두께를 사전에 입력된 두께 데이터와 비교하여 두께가 두껍거나 얇은 경우, 탭이 접힌 것으로 판단하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 제 1 비접촉식 센서 및 상기 제 2 비접촉식 센서는 레이저 변위 센서일 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에 따르면, (1) 상부 푸셔 및 하부 푸셔가 전극 탭을 가압하여 탭 간을 밀착시키는 단계; (2) 제 1 비접촉식 센서 및 제 2 비접촉식 센서를 이용하여, 상기 밀착된 전극 탭의 두께를 측정하는 단계; (3) 상기 측정된 전극 탭의 두께와 사전에 입력된 두께 데이터를 비교하여 탭의 접힘 여부를 판단하는 단계; 및 (4) 탭의 접힘이 있는 것으로 판단된 경우, 알림 신호를 출력하는 단계;를 포함하는, 상기 이차전지의 탭 접힘 검출 장치를 이용한 탭 접힘 검출 방법를 제공한다.
본 발명에 따른 이차전지 전극 탭의 접힘 검출 장치는 육안 판단 없이도 복수의 푸셔를 서로 다른 복수의 지점에 적용하여, 단 1회의 검출 시험을 통하여 탭의 바깥쪽 뿐만 아니라 안쪽 지점에 대하여도 탭 접힘 현상을 검출할 수 있으며, 전극 탭의 형상에 무관하게 적용할 수 있다는 점에서 공정성 및 경제성이 우수하고, 불량 셀의 유출율 및 과검율을 최소화하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 이차전지 전극 탭의 접힘 검출 장치는 비접촉식의 두께 측정 장비를 사용하여, 전극 탭과 접촉하는 부분을 최소화하여 탭의 손상을 방지하는 것은 물론 육안으로 탭 접힘을 검출하는 종래 대비 객관화된 방식을 통해 검출의 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 탭 접힘 검출 장치가 탭 접힘을 검출하기 이전의 사시도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 탭 접힘 검출 장치의 탭 접힘 검출 유닛의 (a) 상부 및 (b) 하부를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 탭 접힘 검출 장치가 탭 접힘을 검출하는 과정의 평면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 탭 접힘 검출 장치가 탭 접힘을 검출하는 과정의 정면도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 탭 접힘 검출 장치가 탭 접힘을 검출하는 과정의 측면도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 탭 접힘 검출 장치를 사용하여, 탭 점힘을 검출하는 예시도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 탭 접힘 검출 장치의 탭 접힘 검출 유닛의 (a) 상부 및 (b) 하부를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 탭 접힘 검출 장치가 탭 접힘을 검출하는 과정의 평면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 탭 접힘 검출 장치가 탭 접힘을 검출하는 과정의 정면도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 탭 접힘 검출 장치가 탭 접힘을 검출하는 과정의 측면도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 탭 접힘 검출 장치를 사용하여, 탭 점힘을 검출하는 예시도를 나타낸 것이다.
본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 제시하지만, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
이차전지 제조 공정에서 전극 탭을 제조한 후 탭이 접혀 손상된 유형의 불량 셀을 검출하기 위한 기존의 탭(tab) 접힘 검출 장치 사용 시, 육안에 기초하여 탭 접힘 불량을 검출하기 때문에 모노셀과 같은 단위셀의 경우는 탭 접힘이 검출될 수 있지만, 스태킹(stacking) 공정이나 웰딩(welding) 공정 과정에서 발생한 탭 접힘 불량을 검출하기 어려운 문제점이 있었다. 또한 웰딩 이후에 Tape Vision을 이용한 탭 접힘 검출 방법도 육안으로 외관을 판별하는 방법이라는 점에서 한계점이 있었다.
본 발명의 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 상·하부의 푸셔를 통해 탭 간의 간격을 밀착시킨 후 비접촉식의 센서로 탭 두께를 측정하고 탭이 접히지 않은 경우의 두께 데이터와 비교하여, 탭 접힘 여부를 판단하는 검출 유닛을 복수개 포함하여, 단 1회의 공정 만으로 전극 탭의 바깥쪽 및 안쪽 등 복수의 지점에 대하여 탭 손상을 방지하는 비접촉의 방식으로 탭 접힘 불량을 검출할 수 있는, 이차전지의 탭 접힘 검출 장치 및 이를 이용한 탭 접힘 검출 방법을 제공하기에 이르렀다.
본 발명은 단위셀이 적층된 구조인 스택셀을 포함하는 이차전지의 탭 접힘 검출 장치에 있어서, 전극 탭(Tab) 내 서로 다른 지점에 대하여 탭 접힘 불량의 발생 여부를 검출하는 둘 이상의 탭 접힘 검출 유닛(1)을 포함하고, 상기 탭 접힘 검출 유닛(1)은 상기 전극 탭의 상부면을 가압하여 탭 간의 간격을 밀착시키는 상부 푸셔(Upper pusher)(10); 상기 전극 탭의 하부면 상 상기 상부 푸셔(10)와 대응되는 위치를 가압하는 하부 푸셔(Lower pusher)(20); 상기 전극 탭(31)의 상부면을 센싱하는 제 1 비접촉식 센서(11); 및 상기 전극 탭(31)의 하부면을 센싱하는 제 2 비접촉식 센서(21);를 포함하는, 이차전지의 탭 접힘 검출 장치를 제공한다.
본 명세서 상에서 단위셀은 모노셀(Mono cell) 또는 하프셀(Half cell)로 이루어진 경우로, 스택셀(Stack cell)은 상기 단위셀이 복수개 적층된 구조의 셀로 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 이차전지의 탭 접힘 검출 장치는 전극 탭(31) 내 서로 다른 지점에 대하여 탭 접힘 불량의 발생 여부를 검출하는 둘 이상의 탭 접힘 검출 유닛(1)을 포함할 수 있다. 동일한 전극 탭 내 둘 이상의 상이한 지점을 대상으로 상기 탭 접힘 검출 유닛(1)을 통해 탭 접힘 불량을 검출함으로써, 하나의 지점 만을 대상으로 검출하는 경우 발생할 수 있는 탭 접힘 불량의 누락 가능성을 낮춰, 검출율을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탭 접힘 검출 유닛(1)은 상기 전극 탭(31)의 상부면을 가압하여 탭 간의 간격을 밀착시키는 상부 푸셔(Upper pusher)(10); 상기 전극 탭(31)의 하부면 상 상기 상부 푸셔(10)와 대응되는 위치를 가압하는 하부 푸셔(Lower pusher)(20); 상기 전극 탭(31)의 상부면을 센싱하는 제 1 비접촉식 센서(11); 및 상기 전극 탭(31)의 하부면을 센싱하는 제 2 비접촉식 센서(21);를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 탭 접힘 검출 유닛(1)은 상기 전극 탭(31)의 상부면을 가압하여 탭 간의 간격을 밀착시키는 상부 푸셔(10); 및 상기 전극 탭(31)의 하부면 상 상기 상부 푸셔(10)와 대응되는 위치를 가압하는 하부 푸셔(20);를 포함할 수 있다. 상기 상부 푸셔(10) 및 하부 푸셔(20)는 각각 전극 탭의 상의 탭 접힘 여부의 검출 대상이 되는 특정 지점을 전극 탭(31)의 상부 및 하부에서 가압하여, 전극 탭(31)을 이루는 복수의 탭 간의 이격거리를 줄이고 탭 간 최대로 밀착시켜, 전극 탭(31)의 두께를 균일화하는 구성일 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 푸셔(10)는 하강하여 전극 탭(31)의 상부면을 가압하고, 상기 하부 부셔(10)는 상승하여 전극 탭(31)의 하부면을 가압할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 상부 푸셔(10) 및 하부 푸셔(20)는 하나의 짝을 이루어 전극 탭(31)의 상부면 및 하부면 상 정확히 서로 대응되는 지점을 가압할 수 있다. 상기 상부 푸셔(10)와 하부 푸셔(20)가 대응되지 않는 서로 다른 지점을 가압하는 경우에는 탭 간 밀착이 최대로 이루어지기 어려워 탭 간의 간격이 전극 탭 내 지점마다 서로 상이한 점에서, 본 발명인 이차전지의 탭 접힘 검출 장치을 통한 탭 접힘 검출율이 떨어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 푸셔(10)는 10kPa 이상, 15kPa 이상, 20kPa 이상, 25kPa 이상, 30kPa 이상, 35kPa 이상 또는 40kPa 이상으로 전극 탭(31)을 가압할 수 있고, 상기 상부 푸셔(10)는 50kPa 이하, 45kPa 이하, 40kPa 이하, 35kPa 이하, 30kPa 이하, 25kPa 이하, 20kPa 이하, 15kPa 이하 또는 10kPa 이하의 압력으로 전극 탭을 가압(31)할 수 있다. 구체적으로, 상기 하부 푸셔(20)가 상승하여 전극 탭의 하부면 상에 먼저 닿게된 후, 이에 대응되는 위치를 상기 상부 푸셔(10)가 하강하여 상기 범위의 압력을 가함으로써 탭 간의 이격된 거리를 줄이고 밀착시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 상부 푸셔(10)가 10kPa 미만으로 전극 탭(31)을 가압하는 경우에는, 전극 탭의 상부면 및 하부면 상에 가해지는 압력이 충분하지 않아, 탭 간의 이격된 거리를 줄여 복수의 탭을 밀착시키고 탭의 두께를 균일화하는 효과가 미미할 수 있다. 반면, 상기 상부 푸셔(10)가 50kPa를 초과하여 전극 탭(31)을 가압하는 경우에는, 전극 탭에 가해지는 압력으로 인하여 탭이 찢어지거나 손상되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 탭 접힘 검출 유닛(1)은 상기 전극 탭(31)의 상부면을 센싱하는 제 1 비접촉식 센서(11); 및 상기 전극 탭(31)의 하부면을 센싱하는 제 2 비접촉식 센서(21);를 포함할 수 있다. 상기 제 1 비접촉식 센서(11) 및 상기 제 2 비접촉식 센서(21)는 전극 탭(31)의 검출 지점에서의 두께를 측정하기 위한 센서로, 각각 전극 탭(31)의 상부면 및 하부면에 광원을 조사하여 장비가 전극 탭에 직접 접촉하지 않고도 두께를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제 1 비접촉식 센서(11) 및 상기 제 2 비접촉식 센서(21)를 통하여, 상기 상부 푸셔(10) 및 하부 푸셔(20) 사이의 전극 탭의 두께(60)를 측정할 수 있다. 구체적으로, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제 1 비접촉식 센서(11)는 상기 전극 탭(31)의 상부면으로부터 수직으로 일정거리가 이격된 지점으로부터 상기 상부 푸셔(10)가 전극 탭(31)의 상부면 상 접촉하는 지점의 최근접 지점까지 광원을 조사하고, 동시에 상기 제 2 비접촉식 센서(21)는 상기 전극 탭(31)의 하부면으로부터 수직으로 일정거리가 이격된 지점으로부터 상기 하부 푸셔(20)가 전극 탭(31)의 하부면 상 접촉하는 지점의 최근접 지점까지 광원을 조사하여 상기 상부 푸셔(10) 및 하부 푸셔(20) 사이의 전극 탭(31)의 두께를 측정할 수 있다. 구체적으로, 상기 전극 탭(31)의 두께는, 상기 제 1 비접촉식 센서(11)로부터 상기 제 2 비접촉식 센서(21)까지의 총 거리에서, 상기 제 1 비접촉식 센서(11)로부터 탭 상부면의 탭 두께 측정 지점(50)까지의 거리;와 상기 제 2 비접촉식 센서(21)로부터 탭 하부면의 탭 두께 측정 지점(50)까지의 거리;를 뺀 거리로 측정될 수 있다.
하나의 탭이 가진 두께가 얇은 점에서, 상기 전극 탭(31) 내 각 탭 자체가 가진 굴곡에 의해 발생할 수 있는 오차를 줄이기 위해서, 전극 탭(31) 상에 상기 상부 푸셔(10) 및 하부 푸셔(20)가 접촉하는 지점과 가장 가까운 최근접 지점을 검출 지점으로 설정하여, 본 발명인 탭 접힘 검출 장치를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 1 비접촉식 센서(11) 및 상기 제 2 비접촉식 센서(21)는 레이저 변위 센서일 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탭 접힘 검출 유닛(1)은 상기 제 1 비접촉식 센서(11)가 상기 전극 탭(31)의 상부면을 센싱한 후 반사된 광원을 수신하는 제 1 센서 수신부(13); 및 상기 제 2 비접촉식 센서(21)가 상기 전극 탭(31)의 하부면을 센싱한 후 반사된 광원을 수신하는 제 2 센서 수신부(23);를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 비접촉식 센서(11) 및 상기 제 2 비접촉식 센서(21)는 검출 대상이 되는 전극 탭(31) 상의 지점까지 레이저 광원을 조사하는데, 상기 레이저 광원이 해당 지점으로부터 반사된 이후에 상기 제 1 센서 수신부(13) 또는 상기 제 2 센서 수신부(23)의 리니어 이미지 센서에 입사되어 거리를 계산하며, 검출 대상의 위치가 달라졌을 때 달라진 이동량을 통해 상기 리니어 이미지 센서의 어떤 지점에 입사되는지가 달라지며 이에 따라 거리 및 두께를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탭 접힘 검출 장치는 2n개의 상기 탭 접힘 검출 유닛(1)을 포함하고, 이 때 상기 n은 1 이상의 정수일 수 있다. 상기 탭 접힘 검출 장치가 짝수(2n)개의 상기 탭 접힘 검출 유닛(1)을 포함하는 경우, 단위셀 방향으로 동일 선상에 짝을 이루어 일정 거리로 이격된 상태에서 탭 접힘 검출 유닛(1)이 위치할 수 있어, 짝을 이루는 검출 유닛을 통해 측정한 탭 두께가 서로 상이한 경우에는 상기 짝을 이루는 검출 유닛 사이의 영역에서 탭 접힘 불량이 발생한 것을 확인할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 탭 접힘 검출 장치는 총 4개의 탭 접힘 검출 유닛(1)을 포함할 수 있다. 상기 탭 접힘 검출 장치는 상기 전극 탭(31) 상에 4개의 서로 상이한 검출 지점에 각각 1개씩의 탭 접힘 검출 유닛(1)을 위치시켜, 전극 탭의 바깥쪽 뿐만 아니라 단위셀 방향의 안쪽 지점에서도 탭 접힘을 검출할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 전극 탭(31)의 좌우측 모서리의 일측 끝단에 각각 1개씩의 상기 탭 접힘 검출 유닛(1)이 위치할 수 있다. 상기 전극 탭(31)의 좌우측 모서리의 일측 끝단은 탭이 찢어지거나 손상되기 쉬운 영역에 해당하기 때문에, 좌우측 각각에 1개씩의 상기 탭 접힘 검출 유닛(1)을 위치시키고 탭 접힘을 검출하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 1, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 전극 탭(31)의 좌우측 모서리의 일측 끝단으로부터 단위셀 방향으로 일정 거리가 이격된 좌우측 모서리 상에 각각 하나씩의 상기 탭 접힘 검출 유닛(1)이 위치할 수 있다. 상기 전극 탭(31)의 좌우측 모서리 일측 끝단의 바깥쪽 뿐만 아니라 단위셀 방향으로 안쪽에서 탭이 찢어지거나 접힌 현상을 검출하기 위하여, 상기 전극 탭의 좌우측 모서리의 일측 끝단으로부터 일정 거리가 이격된 지점의 좌우측 각각에 1개씩의 상기 탭 접힘 검출 유닛(1)을 위치시키고 탭 접힘을 검출하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 1, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 전극 탭(31)의 좌우측 모서리의 일측 끝단으로부터 단위셀 방향으로 일정 거리가 이격된 좌우측 모서리 상에 각각 적어도 하나의 상기 탭 접힘 검출 유닛(1)이 위치할 수 있다. 상기 전극 탭의 좌우측 모서리 일측 끝단의 바깥쪽 뿐만 아니라 단위셀 방향으로 안쪽에서 탭이 찢어지거나 접힌 현상을 검출하기 위하여, 상기 전극 탭(31)의 좌우측 모서리의 일측 끝단으로부터 일정 거리가 이격된 지점의 좌우측 각각에 1개씩의 상기 탭 접힘 검출 유닛(1)을 위치시키고 탭 접힘을 검출하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전극 탭(31)의 좌측 모서리 또는 우측 모서리 상에 단위셀 방향으로 일렬로 위치한 상기 탭 접힘 검출 유닛(1) 간의 간격은 5mm 이상, 6mm 이상, 7mm 이상, 8mm 이상, 9mm 이상, 10mm 이상, 11mm 이상, 12mm 이상, 13mm 이상 또는 14mm 이상일 수 있고, 상기 전극 탭(31)의 좌측 모서리 또는 우측 모서리 상에 단위셀 방향으로 일렬로 위치한 상기 탭 접힘 검출 유닛(1) 간의 간격은 18mm 이하, 17mm 이하, 16mm 이하, 15mm 이하, 14mm 이하, 13mm 이하, 12mm 이하, 11mm 이하, 10mm 이하 또는 9mm 이하일 수 있다. 상기 전극 탭(31)의 좌측 모서리 또는 우측 모서리 상에 단위셀 방향으로 일렬로 위치한 상기 탭 접힘 검출 유닛(1) 간의 간격이 5mm 이하인 경우에는, 각 검출 유닛 간의 간격이 지나치게 좁다보니 이격 정도가 미미한 거리의 두 지점에 대하여 탭 접힘 불량을 검출할 수 밖에 없어 서로 상이한 지점에서의 탭 접힘 불량을 검출하려는 본 발명의 목적에 부합하기 어려울 수 있다. 반면, 상기 전극 탭(31)의 좌측 모서리 또는 우측 모서리 상에 단위셀 방향으로 일렬로 위치한 상기 탭 접힘 검출 유닛(1) 간의 간격이 18mm를 초과하는 경우에는, 상기 탭 접힘 검출 유닛(1)의 검출 대상이 되는 지점이 분리막과 가까운 방향의 탭 안쪽에 위치할 수 있어, 해당 지점을 푸셔를 통해 밀착시킬 때 탭이 단선될 위험성이 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 1 비접촉식 센서(11) 및 상기 제 2 비접촉식 센서(21)로부터 측정된 상기 전극 탭의 두께를 사전에 입력된 두께 데이터와 비교하여 두께가 두껍거나 얇은 경우, 탭이 접힌 것으로 판단하는 제어부;를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6(a)에 도시된 바와 같이 전극 탭(31)의 모서리 일측 끝단의 두께(61)과 전극 탭(31)의 모서리 일측 끝단으로부터 일정거리 이격된 지점의 두께(62)가 동일한 경우에는 탭 접힘 불량이 없는 것으로 상기 제어부에 의해 판단될 수 있으나, 도 6(b), 도 6(c) 및 도 6(d)에 도시된 바와 같이 탭 접힘 불량이 발생한 경우에는 전극 탭의 모서리 일측 끝단의 두께(61) 또는 전극 탭의 모서리 일측 끝단으로부터 일정거리 이격된 지점의 두께(62)가 사전에 입력된 두께 데이터의 오차범위를 벗어나게 되어, 상기 제어부에 의해 탭이 접힌 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 이차전지의 탭 접힘 검출 장치를 이용한 탭 접힘 검출 방법은 (1) 상부 푸셔(10) 및 하부 푸셔(20)가 전극 탭(31)을 가압하여 탭 간을 밀착시키는 단계; (2) 제 1 비접촉식 센서(11) 및 제 2 비접촉식 센서(21)를 이용하여, 상기 밀착된 전극 탭(31)의 두께를 측정하는 단계; (3) 상기 측정된 전극 탭의 두께(60)와 사전에 입력된 두께 데이터를 비교하여 탭의 접힘 여부를 판단하는 단계; 및 (4) 탭의 접힘이 있는 것으로 판단된 경우, 알림 신호를 출력하는 단계;를 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 (1) 단계를 통해 전극 탭(31) 내 탭 간의 간격을 줄여 전극 탭의 두께를 균일화 시킬 수 있다. 상기 (1) 단계에서는 하부 푸셔가 먼저 상승하여 탭의 하부면에 닿은 이후 이에 대응하는 탭의 상부면의 지점에 상부 푸셔가 하강하여 압력을 가하여 탭 간을 밀착시키는 단계일 수 있다. 상기 (1) 단계 이후에 (2) 비접촉식의 센서를 이용하여 탭의 두께를 측정할 수 있다. 이때 상기 제 1 비접촉식 센서(11) 및 상기 제 2 비접촉식 센서(21)는 레이저 변위 센서일 수 있다. 상기 (2) 단계를 통해 탭의 두께(60) 측정 후 (3) 단계에서는 사전에 입력된 두께 데이터의 오차 범위를 벗어나는지 상기 제어부가 판단할 수 있다. (3) 단계에서 사전에 입력된 두께 데이터의 오차 범위를 벗어나는 경우, 탭이 접힌 것으로 상기 제어부가 판단하게 되고, 이후 (4) 단계에서 접힘 불량이 검출되었음을 알리는 알림 신호를 출력할 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것이며, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 탭 접힘 검출 유닛
10: 상부 푸셔
11: 제 1 비접촉식 센서
12: 상부 하우징
13: 제 1 센서 수신부
20: 하부 푸셔
21: 제 2 비접촉식 센서
22: 하부 하우징
23: 제 2 센서 수신부
30: 단위셀
31: 전극 탭
32: 스택셀
40: 단위셀 받침대
50: 탭 두께 측정 지점
51: 탭 접힘 검출 유닛 간의 간격
60: 탭 두께
61: 전극 탭의 모서리 일측 끝단의 두께
62: 전극 탭의 모서리 일측 끝단으로부터 일정거리 이격된 지점의 두께
10: 상부 푸셔
11: 제 1 비접촉식 센서
12: 상부 하우징
13: 제 1 센서 수신부
20: 하부 푸셔
21: 제 2 비접촉식 센서
22: 하부 하우징
23: 제 2 센서 수신부
30: 단위셀
31: 전극 탭
32: 스택셀
40: 단위셀 받침대
50: 탭 두께 측정 지점
51: 탭 접힘 검출 유닛 간의 간격
60: 탭 두께
61: 전극 탭의 모서리 일측 끝단의 두께
62: 전극 탭의 모서리 일측 끝단으로부터 일정거리 이격된 지점의 두께
Claims (12)
- 단위셀이 적층된 구조인 스택셀을 포함하는 이차전지의 탭 접힘 검출 장치에 있어서,
전극 탭(Tab) 내 서로 다른 지점에 대하여 탭 접힘 불량의 발생 여부를 검출하는 둘 이상의 탭 접힘 검출 유닛을 포함하고,
상기 탭 접힘 검출 유닛은
상기 전극 탭의 상부면을 가압하여 탭 간의 간격을 밀착시키는 상부 푸셔(Upper pusher);
상기 전극 탭의 하부면 상 상기 상부 푸셔와 대응되는 위치를 가압하는 하부 푸셔(Lower pusher);
상기 전극 탭의 상부면을 센싱하는 제 1 비접촉식 센서; 및
상기 전극 탭의 하부면을 센싱하는 제 2 비접촉식 센서;를 포함하는,
이차전지의 탭 접힘 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 탭 접힘 검출 유닛은
상기 제 1 비접촉식 센서가 상기 전극 탭의 상부면을 센싱한 후 반사된 광원을 수신하는 제 1 센서 수신부; 및
상기 제 2 비접촉식 센서가 상기 전극 탭의 하부면을 센싱한 후 반사된 광원을 수신하는 제 2 센서 수신부;를 더 포함하는,
이차전지의 탭 접힘 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 탭 접힘 검출 장치는 2n개의 상기 탭 접힘 검출 유닛을 포함하고, 이 때 상기 n은 1 이상의 정수인,
이차전지의 탭 접힘 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 탭 접힘 검출 장치는
총 4개의 탭 접힘 검출 유닛을 포함하는,
이차전지의 탭 접힘 검출 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 전극 탭의 좌우측 모서리의 일측 끝단에 각각 1개씩의 상기 탭 접힘 검출 유닛이 위치하는,
이차전지의 탭 접힘 검출 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 전극 탭의 좌우측 모서리의 일측 끝단으로부터 단위셀 방향으로 일정 거리가 이격된 좌우측 모서리 상에 각각 하나씩의 상기 탭 접힘 검출 유닛이 위치하는,
이차전지의 탭 접힘 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전극 탭의 좌우측 모서리의 일측 끝단으로부터 단위셀 방향으로 일정 거리가 이격된 좌우측 모서리 상에 각각 적어도 하나의 상기 탭 접힘 검출 유닛이 위치하는,
이차전지의 탭 접힘 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전극 탭의 좌측 모서리 또는 우측 모서리 상에 단위셀 방향으로 일렬로 위치한 상기 탭 접힘 검출 유닛 간의 간격은 5 내지 18mm인,
이차전지의 탭 접힘 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 상부 푸셔는 10 내지 50kPa의 압력으로 전극 탭을 가압하는,
이차전지의 탭 접힘 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 비접촉식 센서 및 상기 제 2 비접촉식 센서로부터 측정된 상기 전극 탭의 두께를 사전에 입력된 두께 데이터와 비교하여 두께가 두껍거나 얇은 경우, 탭이 접힌 것으로 판단하는 제어부;를 더 포함하는,
이차전지의 탭 접힘 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 비접촉식 센서 및 상기 제 2 비접촉식 센서는 레이저 변위 센서인,
이차전지의 탭 접힘 검출 장치.
- (1) 상부 푸셔 및 하부 푸셔가 전극 탭을 가압하여 탭 간을 밀착시키는 단계;
(2) 제 1 비접촉식 센서 및 제 2 비접촉식 센서를 이용하여, 상기 밀착된 전극 탭의 두께를 측정하는 단계;
(3) 상기 측정된 전극 탭의 두께와 사전에 입력된 두께 데이터를 비교하여 탭의 접힘 여부를 판단하는 단계; 및
(4) 탭의 접힘이 있는 것으로 판단된 경우, 알림 신호를 출력하는 단계;를 포함하는,
제 1 항의 이차전지의 탭 접힘 검출 장치를 이용한 탭 접힘 검출 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210111429A KR20230029203A (ko) | 2021-08-24 | 2021-08-24 | 이차전지의 탭 접힘 검출 장치 및 이를 이용한 탭 접힘 검출 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210111429A KR20230029203A (ko) | 2021-08-24 | 2021-08-24 | 이차전지의 탭 접힘 검출 장치 및 이를 이용한 탭 접힘 검출 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230029203A true KR20230029203A (ko) | 2023-03-03 |
Family
ID=85510686
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210111429A KR20230029203A (ko) | 2021-08-24 | 2021-08-24 | 이차전지의 탭 접힘 검출 장치 및 이를 이용한 탭 접힘 검출 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230029203A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200109040A (ko) | 2019-03-12 | 2020-09-22 | 주식회사 엘지화학 | 쇼트측정기 및 상기 쇼트측정기를 이용한 전극탭의 변형 발생 검사방법 |
-
2021
- 2021-08-24 KR KR1020210111429A patent/KR20230029203A/ko active Search and Examination
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20200109040A (ko) | 2019-03-12 | 2020-09-22 | 주식회사 엘지화학 | 쇼트측정기 및 상기 쇼트측정기를 이용한 전극탭의 변형 발생 검사방법 |
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