KR20230033529A - 파우치형 전지 셀의 전기적 특성 측정을 위한 전지 셀의 검사 장비 및 검사 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전지 셀의 개방회로전압, 절연전압, 내부전압 및 절연저항을 하나의 장비로 측정할 수 있는 파우치형 전지 셀의 전기적 특성 측정을 위한 전지 셀의 검사 장비 및 검사 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 파우치형 전지 셀의 전기적 특성 측정을 위한 전지 셀의 검사 장비 및 검사 방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있고, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 일반적으로 서로 다른 전위를 갖는 두 전극 및 상기 두 전극 사이에 전기적 단락을 방지하기 위한 분리막을 개재한 후, 상기 두 전극에 리튬 이온을 전달하는 전해질을 주입함으로써 제조된다. 상기 전해질로는 리튬염을 유기용매에 용해시킨 유기 전해액이 대부분을 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 에너지 밀도가 높고 수명이 길며 자가 방전율이 낮아 휴대용 전자기기와 에너지 저장장치(ESS) 및 전기자동차의 핵심 부품으로 널리 활용되고 있다. 리튬 이차전지는 크게 각형전지와 폴리머전지 및 원통형 전지로 크게 3가지 형태로 사용되고 있다. 여기에서 폴리머 전지는 전극적층체를 박막(이를 통상 파우치라 함)으로 감싸기 때문에 파우치형 이차전지라고도 불리며, 그 두께를 박막화하고 경량화할 수 있어, 사용량이 계속 증가추세에 있다.
이러한 파우치형 이차전지는 제조된 후에 제조 상의 결함이 있는지 여부를 검사할 필요가 있다. 검사되는 결함은 이차전지의 두께, 제조된 모양 등과 같은 외형적 특징뿐만 아니라, 이차전지의 전기적 특성 등을 포함한다.
이차전지의 전기적 특성을 평가하는 데에는 여러 가지 변수가 있으며, 일 예로, 개방회로 전압, 절연전압, 내부전압 및 절연저항 등 이다. 이러한 전기적 특성은 전지로서의 성능을 평가하는데 매우 중요한 척도이다.
종래에는 개방회로 전압, 절연전압, 내부전압 및 절연저항을 측정하기 위한 장치가 별도로 구성되어 있어, 각 전기적 특성을 개별적으로 측정하였다.
본 발명은 전지 셀의 개방회로전압, 절연전압, 내부전압 및 절연저항을 하나의 장비로 측정할 수 있는 파우치형 전지 셀의 전기적 특성 측정을 위한 전지 셀의 검사 장비 및 검사 방법을 제공하고자 한다.
상술된 문제를 해결하기 위하여, 안전성이 향상된 전극 조립체를 제공한다. 본 발명은 평가 대상이 되는 전지 셀의 양극 및 음극 리드와 전기적으로 연결되는 양극 단자 및 음극 단자를 포함하여, 전지 셀의 전기적 특성을 검사하는 전지 셀의 검사 장비에 관한 것이다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비는 양극 및 음극 단자를 통해 각각의 양극 및 음극 리드에 전압을 인가하여 전지 셀의 개방회로전압(Open Circuit Voltage)를 측정하는 OCV 측정부; 전지 셀의 테라스에 접촉하는 제1 프로브를 포함하며, 양극 단자와 제1 프로브를 통해 양극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 전압을 측정하는 절연전압 측정부; 및 전지 셀의 테라스에 접촉하는 제2 프로브를 포함하며, 음극 단자와 제2 프로브를 통해 음극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 저항을 측정하는 절연저항 측정부를 포함한다.
다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비는 양극 및 음극 단자를 통해 각각의 양극 및 음극 리드에 전류를 인가하여 전지 셀의 내부저항(Internal Resistance)를 측정하는 IR 측정부를 포함한다.
구체적인 예에서, IR 측정부는, 전지 셀의 상부면에 밀착되는 플레이트; 및 플레이트를 가압하는 가압장치를 포함할 수 있따.
아울러, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비는 OCV 측정부, 절연전압 측정부 및 절연저항 측정부 중 하나 이상에서 측정된 데이터를 수신하는 수신부; 및 수신부에서 수신된 데이터를 분석하여 평가 대상 전지 셀의 불량 여부를 판정하는 데이터 처리부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비는 평가 대상이 되는 전지 셀이 안착되는 베이스를 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비는 상기 베이스의 상부면과 소정간격 이격되는 상부 프레임을 더 포함하며, 상기 상부 프레임은, 제1 및 제2 프로브가 수직방향으로 이동 가능하도록 설치된 구조를 갖는다.
본 발명은 앞서 설명한 전지 셀의 검사 장비를 이용하여 전지 셀의 전기적 특성을 검사하는 전지 셀의 검사 방법을 제공한다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 방법은 양극 및 음극 단자를 통해 각각의 양극 및 음극 리드에 전압을 인가하여 전지 셀의 개방회로 전압을 측정하는 OCV 측정 단계; 제1 프로브를 전지 셀의 테라스에 접촉한 상태에서 양극 단자와 제1 프로브를 통해 양극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 전압을 측정하는 절연전압 측정 단계; 및 제2 프로브를 전지 셀의 테라스에 접촉한 상태에서 음극 단자와 제2 프로브를 통해 음극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 저항을 측정하는 절연저항 측정 단계를 포함한다.
다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 방법은 절연전압 측정 단계와 절연저항 측정 단계 사이, 양극 및 음극 단자를 통해 각각의 양극 및 음극 리드에 전류를 인가하여 전지 셀의 내부저항(Internal Resistance)를 측정하는 IR 측정 단계를 포함할 수 있다.
구체적인 예에서, 상기 IR 측정 단계는, 전지 셀을 가압하는 과정을 포함할 수 있다.
한편, 상기 평가 대상이 되는 전지 셀은 파우치형 전지 셀일 수 있다.
본 발명의 파우치형 전지 셀의 전기적 특성 측정을 위한 전지 셀의 검사 장비 및 검사 방법에 따르면, 평가 대상이 되는 전지 셀의 개방회로전압, 절연전압, 내부전압 및 절연저항을 하나의 장비로 측정할 수 있어, 전지 셀의 양산 전수 검사(EOL; End of line)의 공정 생산성을 개선할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 장비를 보여주는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 장비의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 장비를 보여주는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 장비의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 장비의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 장비를 보여주는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 장비의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 방법의 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 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, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 기재된 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 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐만 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
이하, 도면을 통해 본 발명에 따른 절연 코팅부를 포함하는 안전성이 향상된 전극 조립체, 이를 포함하는 리튬 이차전지, 리튬 이차전지를 포함하는 전지 모듈 및 전지 팩을 상세하게 설명한다.
[제1 실시형태]
본 발명은 전지 셀의 검사 장비를 제1 실시형태로 제공한다.
전지 셀의 검사 장비
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 장비를 보여주는 모식도이며, 도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 장비의 블록도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비(100)는 평가 대상이 되는 전지 셀의 전기적 특성을 검사하기 위한 것이다. 구체적인 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비(100)는 평가 대상이 되는 전지 셀이 안착되는 베이스(105)를 포함하며, 상기 베이스(105)에 설치되어 전지 셀의 양극 및 음극 리드와 전기적으로 연결되는 양극 단자(101) 및 음극 단자(102)를 포함하여, 전지 셀의 테라스에 접촉하는 제1 프로브(103) 및 제2 프로브(104)를 포함하여 구성된다. 아울러, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비는 상기 양극 단자(101), 음극 단자(102), 제1 프로브(103) 및 제2 프로브(104)를 이용하여 전지 셀의 전기적 특성을 검사할 수 있다.
구체적인 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비(100)는 OCV 측정부(110), 절연전압 측정부(120) 및 절연저항 측정부(130)를 포함하여 구성된다. 본 발명에 따르면, 평가 대상이 되는 개방회로전압, 절연전압 및 절연저항을 하나의 장비로 측정할 수 있어, 전지 셀의 양산 전수 검사(EOL; End of line)의 공정 생산성을 개선할 수 있는 이점이 있다.
먼저, OCV 측정부(110)는 평가 대상이 되는 전지 셀의 개방회로전압(Open Circuit Voltage)을 측정하기 위한 것으로, 부하 전하가 전혀 연결되지 않은 상태, 즉 개방회로 상태에서의 전지의 전압을 측정할 수 있다. 구체적인 예에서, OCV 측정은 앞서 설명한 양극 단자(101) 및 음극 단자(102)를 전지 셀의 양극 리드 및 음극 리드에 각각 전기적으로 연결하여 측정할 수 있다. 한편, 상기 OCV 측정부(110)에서 측정되는 값은 전지 셀의 개방 전압(OCV)와 같은 직류 전력에 의한 값일 수 있다. 상기 OCV 측정부에 의해 측정되는 값은 전지 셀 내부 상태 및 불량 여부를 판단하는데 이용 가능하다. 상기 OCV 측정부는 측정수단을 포함할 수 있으며, 예를 들어, HIOKI 사의 BT3562, Battery Hitester를 이용할 수 있다.
아울러, 절연전압 측정부(120)는 전지 셀의 절연전압을 측정할 수 있다. 절연전압은 이차전지 내부 상태 및 불량 여부를 판단하는데 유용하다. 구체적인 예에서, 상기 절연전압 측정부(120)는 양극 단자(101)와 제1 프로브(103)을 이용하여 측정할 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 절연전압 측정부(120)는 양극 단자(101)를 양극 리드와 전기적으로 연결시키고 제1 프로브(103)를 전지 셀의 테라스에 접촉시켜 양극 단자(101)와 제1 프로브(103)를 통해 양극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 전압을 측정할 수 있다. 상기 절연전압 측정부(120)는 측정값이 나오지 않거나, 소정의 값 이하(예를 들어, 0.5V 이하)이면 정상인 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연전압 측정부(120)는 추가의 측정수단을 더 포함할 수 있으며, HIOKI 사의 DMI7275-03, Precision DC voltmeter를 이용할 수 있다.
또한, 절연저항 측정부(130)는 전지 셀의 절연저항을 측정할 수 있따. 절연저항은 이차전지 내부 상태 및 불량 여부를 판단할 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 절연저항 측정부(130)는 음극 단자(102)와 제2 프로브(104)을 이용하여 측정할 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 절연저항 측정부(130)는 음극 단자(102)를 음극 리드와 전기적으로 연결시키고 제2 프로브(104)를 전지 셀의 테라스에 접촉시켜 음극 단자(102)와 제2 프로브(104)를 통해 음극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 저항을 측정할 수 있다. 상기 절연저항 측정부(130)는 측정값이 나오지 않거나, 소정의 값 이상(예를 들어, 100-200 MΩ 이상)이면 정상인 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연저항 측정부(130)는 추가의 측정수단을 더 포함할 수 있으며, HIOKI 사의 ST5520-S, Insulation tester를 이용할 수 있다.
상기 양극 단자(101), 음극 단자(102), 제1 프로브(103) 및 제2 프로브(104)는 각 전기적 특성을 측정할 때마다 전기적으로 연결 또는 차단을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비(100)는 베이스(105)의 상부면과 소정간격 이격되는 상부 프레임(106)을 더 포함하며, 상기 상부 프레임(106)은, 제1 및 제2 프로브(103, 104)가 수직방향으로 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 프로브(103, 104)는 도면 상에는 개시되어 있지 않으나, 상기 제1 및 제2 프로브(103, 104)를 상/하부로 이동 가능한 추가의 이동 부재를 포함할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비(100)는 수신부(150), 데이터 처리부(160) 및 출력부(170)를 더 포함할 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 수신부(150)는 OCV 측정부, 절연전압 측정부 및 절연저항 측정부 중 하나 이상에서 측정된 데이터를 수신한다. 아울러, 데이터 처리부(160)는 상기 수신부(150)에서 수신된 데이터를 분석하여 평가 대상 전지 셀의 불량 여부를 판정할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 전지 셀의 각 전기적 특성을 측정하는 측정부에서 측정된 측정값과 기준값을 비교하여 상기 기준값의 범위를 벗어나면 불량, 상기 기준값 범위에 해당되면 정상으로 판정할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비(100)는 상기 데이터 처리부(160)에서 판단된 판정 값을 출력하는 출력부(170)를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에서 평가 대상이 되는 전지 셀은 파우치형 전지 셀일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비는 평가 대상이 되는 전지 셀의 개방회로전압, 절연전압 및 절연저항을 하나의 장비로 측정할 수 있어, 전지 셀의 양산 전수 검사(EOL; End of line)의 공정 생산성을 개선할 수 있다.
[제2 실시형태]
본 발명은 전지 셀의 검사 장비를 제2 실시형태로 제공한다.
전지 셀의 검사 장비
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 장비를 보여주는 모식도이며, 도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 장비의 블록도이다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비(200)는 평가 대상이 되는 전지 셀의 양극 및 음극 리드와 전기적으로 각각 연결되는 양극 단자 및 음극 단자를 포함하여, 전지 셀의 전기적 특성을 검사하기 위한 것이다.
구체적인 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비(200)는 양극 및 음극 단자(201, 202)를 통해 각각의 양극 및 음극 리드에 전압을 인가하여 전지 셀의 개방회로전압(Open Circuit Voltage)를 측정하는 OCV 측정부(210); 전지 셀의 테라스에 접촉하는 제1 프로브(203)를 포함하며, 양극 단자(201)와 제1 프로브(203)를 통해 양극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 전압을 측정하는 절연전압 측정부(220); 전지 셀의 테라스에 접촉하는 제2 프로브(204)를 포함하며, 음극 단자(202)와 제2 프로브(204)를 통해 음극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 저항을 측정하는 절연저항 측정부(230); 및 양극 및 음극 단자(201, 202)를 통해 각각의 양극 및 음극 리드에 전류를 인가하여 전지 셀의 내부저항(Internal Resistance)을 측정하는 IR 측정부(240)를 포함하여 구성된다.
상기 OCV 측정부(210), 절연전압 측정부(220) 및 절연저항 측정부(230)는 앞서 설명하였으므로, 구체적인 구성 및 작동 기작에 대한 설명은 생략하도록 한다.
상기 IR 측정부(240)는 전지 셀의 내부저항을 측정하기 위한 것이다. 구체적인 예에서, 상기 내부저항은 전지에 전류가 흘렀을 경우에 전압이 얼마나 감소하는 가를 나타내며, 이러한 전기적 특성은 전지로서의 성능을 평가하는 데 매우 중요한 척도가 될 수 있다.
상기 IR 측정부(240)는 전지 셀의 상부면에 밀착되는 플레이트(241) 및 플레이트(241)를 가압하는 가압장치(242)를 포함할 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 IR 측정부(240)는 상기 가압 장치(242)로 평가 대상이 되는 전지 셀을 가압한 상태에서 양극 및 음극 단자를 통해 각각의 양극 및 음극 리드에 전류를 인가하여 전지 셀의 내부저항(Internal Resistance)를 측정할 수 있다.
상기 플레이트(241)가 가압 장치(242)에 의하여 하향 이동될 수 있으며, 상기 플레이트(241)가 전지 셀의 상면에 밀착된 상태에서 내부저항을 측정할 수 있다. 한편, 상기 가압장치(242)는 상부 프레임(206)에 수직방향으로 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 상기 내부 저항은 교류법에 의하여 측정될 수 있다. 상기 양극 및 음극 단자(201, 202)는 전지 셀의 양극 리드와 음극 리드에 전기적으로 연결되어, 전지 셀에 교류 신호를 인가하여 전지 셀의 저항성분과 리액턴스 성분을 각각 분리하여 측정할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비(200)는 수신부(250), 데이터 처리부(260) 및 출력부(270)를 더 포함할 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 수신부(250)는 OCV 측정부(210), 절연전압 측정부(220), 절연저항 측정부(230) 및 IR 측정부(240) 중 하나 이상에서 측정된 데이터를 수신한다. 아울러, 데이터 처리부(260)는 상기 수신부(250)에서 수신된 데이터를 분석하여 평가 대상 전지 셀의 불량 여부를 판정할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 전지 셀의 각 전기적 특성을 측정하는 측정부에서 측정된 측정값과 기준값을 비교하여 상기 기준값의 범위를 벗어나면 불량, 상기 기준값 범위에 해당되면 정상으로 판정할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비(2100)는 상기 데이터 처리부(260)에서 판단된 판정 값을 출력하는 출력부(270)를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에서 평가 대상이 되는 전지 셀은 파우치형 전지 셀일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비는 평가 대상이 되는 전지 셀의 개방회로전압, 절연전압 및 절연저항을 하나의 장비로 측정할 수 있어, 전지 셀의 양산 전수 검사(EOL; End of line)의 공정 생산성을 개선할 수 있다.
[제3 실시형태]
본 발명은 전지 셀의 검사 방법을 제3 실시형태로 제공한다.
전지 셀의 검사 방법
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 방법의 순서도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명은 전지 셀의 검사 장비를 이용하여 전지 셀의 전기적 특성을 검사하는 전지 셀의 검사 방법을 제공한다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 방법은 양극 및 음극 단자를 통해 각각의 양극 및 음극 리드에 전압을 인가하여 전지 셀의 개방회로 전압을 측정하는 OCV 측정 단계(S10); 제1 프로브를 전지 셀의 테라스에 접촉한 상태에서 양극 단자와 제1 프로브를 통해 양극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 전압을 측정하는 절연전압 측정 단계(S20); 및 제2 프로브를 전지 셀의 테라스에 접촉한 상태에서 음극 단자와 제2 프로브를 통해 음극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 저항을 측정하는 절연저항 측정 단계(S30)를 포함한다.
예를 들어, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 방법은 전지 셀의 OCV 측정 단계
회로 차단 
절연전압 측정 단계 
회로 차단 
절연저항 측정 단계 
회로 차단 순서로 전지 셀의 검사를 수행할 수 있다.
먼저, OCV 측정부 단계(S10)는 평가 대상이 되는 전지 셀의 개방회로전압(Open Circuit Voltage)을 측정하기 위한 것으로, 부하 전하가 전혀 연결되지 않은 상태, 즉 개방회로 상태에서의 전지의 전압을 측정할 수 있다. 구체적인 예에서, OCV 측정은 앞서 설명한 양극 단자 및 음극 단자를 전지 셀의 양극 리드 및 음극 리드에 각각 전기적으로 연결하여 측정할 수 있다.
아울러, 절연전압 측정 단계(S20)는 전지 셀의 절연전압을 측정할 수 있다. 절연전압은 이차전지 내부 상태 및 불량 여부를 판단하는데 유용하다. 구체적인 예에서, 상기 절연전압 측정 단계(S20)는 양극 단자와 제1 프로브을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 절연전압 측정 단계는 양극 단자를 양극 리드와 전기적으로 연결시키고 제1 프로브를 전지 셀의 테라스에 접촉시켜 양극 단자와 제1 프로브를 통해 양극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 전압을 측정할 수 있다.
또한, 절연저항 측정 단계는 전지 셀의 절연저항을 측정할 수 있다. 절연저항은 이차전지 내부 상태 및 불량 여부를 판단할 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 절연저항 측정부는 음극 단자와 제2 프로브을 이용하여 측정할 수 있다. 구상기 절연저항 측정 단계는 음극 단자를 음극 리드와 전기적으로 연결시키고 제2 프로브를 전지 셀의 테라스에 접촉시켜 음극 단자와 제2 프로브를 통해 음극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 저항을 측정할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 방법은 전지 셀의 각 전기적 특성을 측정하고, 이를 수신하여 데이터 처리부에서 분석할 수 있다. 그리고, 수신된 데이터를 분석하여 평가 대상 전지 셀의 불량 여부를 판정할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 전지 셀의 각 전기적 특성을 측정하는 측정부에서 측정된 측정값과 기준값을 비교하여 상기 기준값의 범위를 벗어나면 불량, 상기 기준값 범위에 해당되면 정상으로 판정할 수 있다.
[제4 실시형태]
본 발명은 전지 셀의 검사 방법을 제4 실시형태로 제공한다.
전지 셀의 검사 방법
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 검사 방법의 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 방법은 양극 및 음극 단자를 통해 각각의 양극 및 음극 리드에 전압을 인가하여 전지 셀의 개방회로 전압을 측정하는 OCV 측정 단계(S11); 제1 프로브를 전지 셀의 테라스에 접촉한 상태에서 양극 단자와 제1 프로브를 통해 양극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 전압을 측정하는 절연전압 측정 단계(S21); 양극 및 음극 단자를 통해 각각의 양극 및 음극 리드에 전류를 인가하여 전지 셀의 내부저항(Internal Resistance)를 측정하는 IR 측정 단계(S31); 제2 프로브를 전지 셀의 테라스에 접촉한 상태에서 음극 단자와 제2 프로브를 통해 음극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 저항을 측정하는 절연저항 측정 단계(S41)를 포함한다.
상기 OCV 측정 단계(S11), 절연전압 측정부(S21) 및 절연저항 측정부(S41)는 앞서 설명하였으므로, 구체적인 측정 방법 및 작동 기작에 대한 설명은 생략하도록 한다.
상기 IR 측정 단계는 전지 셀의 내부저항을 측정하기 위한 것이다. 구체적인 예에서, 상기 내부저항은 전지에 전류가 흘렀을 경우에 전압이 얼마나 감소하는 가를 나타내며, 이러한 전기적 특성은 전지로서의 성능을 평가하는 데 매우 중요한 척도가 될 수 있다.
상기 IR 측정 단계는 상기 가압 장치로 평가 대상이 되는 전지 셀을 가압한 상태에서 양극 및 음극 단자를 통해 각각의 양극 및 음극 리드에 전류를 인가하여 전지 셀의 내부저항(Internal Resistance)를 측정할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 방법은 전지 셀의 OCV 측정 단계
회로 차단 
절연전압 측정 단계 
회로 차단 
내부저항 측정 단계 
절연저항 측정 단계 
회로 차단 순서로 전지 셀의 검사를 수행할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 방법은 전지 셀의 각 전기적 특성을 측정하고, 이를 수신하여 데이터 처리부에서 분석할 수 있다. 그리고, 수신된 데이터를 분석하여 평가 대상 전지 셀의 불량 여부를 판정할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 전지 셀의 각 전기적 특성을 측정하는 측정부에서 측정된 측정값과 기준값을 비교하여 상기 기준값의 범위를 벗어나면 불량, 상기 기준값 범위에 해당되면 정상으로 판정할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지 셀의 검사 장비는 평가 대상이 되는 전지 셀의 개방회로전압, 절연전압 및 절연저항을 하나의 장비로 측정할 수 있어, 전지 셀의 양산 전수 검사(EOL; End of line)의 공정 생산성을 개선할 수 있다.
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.
100, 200: 전지 셀의 검사 장비
101, 201: 양극 단자
102, 202: 음극 단자
103, 203: 제1 프로브
104, 204: 제2 프로브
105, 205: 베이스
106, 206: 상부 프레임
110, 210: OCV 측정부
120, 220: 절연전압 측정부
130, 230: 절연저항 측정부
240: IR 측정부
241: 플레이트
242: 가압장치
150, 250: 수신부
160, 260: 데이터 처리부
170: 270: 출력부
101, 201: 양극 단자
102, 202: 음극 단자
103, 203: 제1 프로브
104, 204: 제2 프로브
105, 205: 베이스
106, 206: 상부 프레임
110, 210: OCV 측정부
120, 220: 절연전압 측정부
130, 230: 절연저항 측정부
240: IR 측정부
241: 플레이트
242: 가압장치
150, 250: 수신부
160, 260: 데이터 처리부
170: 270: 출력부
Claims (10)
- 평가 대상이 되는 전지 셀의 양극 및 음극 리드와 전기적으로 각각 연결되는 양극 단자 및 음극 단자를 포함하여, 전지 셀의 전기적 특성을 검사하는 전지 셀의 검사 장비로서,
양극 및 음극 단자를 통해 각각의 양극 및 음극 리드에 전압을 인가하여 전지 셀의 개방회로전압(Open Circuit Voltage)를 측정하는 OCV 측정부;
전지 셀의 테라스에 접촉하는 제1 프로브를 포함하며, 양극 단자와 제1 프로브를 통해 양극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 전압을 측정하는 절연전압 측정부; 및
전지 셀의 테라스에 접촉하는 제2 프로브를 포함하며, 음극 단자와 제2 프로브를 통해 음극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 저항을 측정하는 절연저항 측정부를 포함하는 전지 셀의 검사 장비. - 제1항에 있어서,
양극 및 음극 단자를 통해 각각의 양극 및 음극 리드에 전류를 인가하여 전지 셀의 내부저항(Internal Resistance)를 측정하는 IR 측정부를 더 포함하는 전지 셀의 검사 장비. - 제2항에 있어서,
IR 측정부는, 전지 셀의 상부면에 밀착되는 플레이트; 및
플레이트를 가압하는 가압장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 검사 장비. - 제1항에 있어서,
OCV 측정부, 절연전압 측정부 및 절연저항 측정부 중 하나 이상에서 측정된 데이터를 수신하는 수신부; 및
수신부에서 수신된 데이터를 분석하여 평가 대상 전지 셀의 불량 여부를 판정하는 데이터 처리부를 포함하는 전지 셀의 검사 장비. - 제1항에 있어서,
평가 대상이 되는 전지 셀이 안착되는 베이스를 더 포함하는 전지 셀의 검사 장비. - 제1항에 있어서,
베이스의 상부면과 소정간격 이격되는 상부 프레임을 더 포함하며,
상기 상부 프레임은, 제1 및 제2 프로브가 수직방향으로 이동 가능하도록 설치된 구조를 갖는 전지 셀의 검사 장비. - 제1항에 따른 전지 셀의 검사 장비를 이용하여 전지 셀의 전기적 특성을 검사하는 전지 셀의 검사 방법으로서,
양극 및 음극 단자를 통해 각각의 양극 및 음극 리드에 전압을 인가하여 전지 셀의 개방회로 전압을 측정하는 OCV 측정 단계;
제1 프로브를 전지 셀의 테라스에 접촉한 상태에서 양극 단자와 제1 프로브를 통해 양극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 전압을 측정하는 절연전압 측정 단계; 및
제2 프로브를 전지 셀의 테라스에 접촉한 상태에서 음극 단자와 제2 프로브를 통해 음극 리드와 전지 셀의 테라스 사이 저항을 측정하는 절연저항 측정 단계를 포함하는 전지 셀의 검사 방법. - 제7항에 있어서,
절연전압 측정 단계와 절연저항 측정 단계 사이, 양극 및 음극 단자를 통해 각각의 양극 및 음극 리드에 전류를 인가하여 전지 셀의 내부저항(Internal Resistance)를 측정하는 IR 측정 단계를 더 포함하는 전지 셀의 검사 방법. - 제7항에 있어서,
IR 측정 단계는, 전지 셀을 가압하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 검사 방법. - 제6항에 있어서,
평가 대상이 되는 전지 셀은 파우치형 전지 셀인 것을 특징으로 하는 전지 셀의 검사 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020210116585A KR20230033529A (ko) | 2021-09-01 | 2021-09-01 | 파우치형 전지 셀의 전기적 특성 측정을 위한 전지 셀의 검사 장비 및 검사 방법 |
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| KR1020210116585A KR20230033529A (ko) | 2021-09-01 | 2021-09-01 | 파우치형 전지 셀의 전기적 특성 측정을 위한 전지 셀의 검사 장비 및 검사 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20230033529A true KR20230033529A (ko) | 2023-03-08 |
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| KR1020210116585A KR20230033529A (ko) | 2021-09-01 | 2021-09-01 | 파우치형 전지 셀의 전기적 특성 측정을 위한 전지 셀의 검사 장비 및 검사 방법 |
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| KR (1) | KR20230033529A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200059617A (ko) | 2018-11-21 | 2020-05-29 | (주)이티에스 | 이차전지셀의 절연저항측정장치 |
-
2021
- 2021-09-01 KR KR1020210116585A patent/KR20230033529A/ko active Search and Examination
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20200059617A (ko) | 2018-11-21 | 2020-05-29 | (주)이티에스 | 이차전지셀의 절연저항측정장치 |
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