KR20230097380A - 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치 - Google Patents

슬러리 내 자성 이물질의 검량장치 Download PDF

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Abstract

개시되는 발명은 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치에 관한 것으로서, 하나의 예에 따르면, 영구자석 및 상기 영구자석을 감싸는 탈철필터를 포함하는 탈철필터 어셈블리를 구비하는 검량용 탈철기;와, 다이코터로 슬러리를 공급하는 메인 배관에서 분기되어 상기 검량용 탈철기의 유입구에 연결되는 채취 배관과, 상기 검량용 탈철기의 유출구에 연결되어 상기 채취 배관의 하류측 메인 배관에 합류하는 회수 배관을 포함하는 파일럿 배관;과, 상기 검량용 탈철기에서 분리된 탈철필터 어셈블리의 탈철필터 표면을 세정하는 세정부;와, 상기 세정부에서 슬러리가 제거된 탈철필터 표면의 영상을 취득하는 촬영부; 및 상기 촬영부에서 취득한 탈철필터 표면의 영상에서 확인되는 필터링된 자성 이물질의 양을 산출하고, 산출된 자성 이물질의 양으로부터 상기 메인 배관을 흐르는 슬러리 내의 자성 이물질의 잔류량을 추정하며, 추정된 자성 이물질의 잔류량을 출력하는 분석부를 포함한다.

Description

슬러리 내 자성 이물질의 검량장치{INSPECTION DEVICE FOR MEASURING MAGNETIC SUBSTANCE IN THE SLURRY}
본 발명은 이차전지의 집전체 표면에 도포되는 슬러리 내에 포함된 자성 이물질을 정량적으로 검출하기 위한 장치에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 그 중에서도, 리튬 이차전지는 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수하다는 점에서, 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자 제품들의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.
리튬 이차전지에는 집전체의 표면에 활물질층 및 절연층이 형성된 전극이 이용된다. 이러한 전극은 다이 코터와 같은 코팅 장치를 이용하여 활물질 등을 포함하는 전극 슬러리(이하, 간략히 "슬러리"라 함)와 절연성 물질 등을 포함하는 절연 코팅액의 양자가 전극 합제층의 모서리 일부가 겹쳐지도록 집전체의 표면에 도포하고 건조시킴으로써 제조된다.
슬러리는 활물질, 바인더, 첨가제 등이 혼합된 액상 물질인데, 원하는 않는 이물질도 섞여 있다. 가장 제거해야 할 이물질은 전도성 이물질로서, 전도성 이물질은 리튬 이차전지의 작동시에 성장하여 양극과 음극 사이에 누설전류를 발생시키고, 이에 따라 리튬 이차전지의 저전압 불량을 일으키게 된다.
전도성 이물질의 대부분은 철 성분의 이물질이 차지하며, 철 성분 이물질은 자성 이물질이기도 하기에, 산업현장에서는 자성을 이용하여 슬러리에서 철 성분의 이물질을 제거하고 있으며, 이러한 장치를 일반적으로 탈철기라고 부르고 있다.
도 1은 탈철기의 대략적인 구조를 도시하고 있다. 탈철기는 슬러리가 유입 및 유출되는 배관을 구비하고 있으며, 그 중간에 자력이 작용하는 탈철필터가 배치되어 있다. 도 1에서는 탈철필터 내부에 영구자석이 배치되어 있으며, 탈철필터 외부를 흐르는 슬러리 내의 자성 이물질은 영구자석의 자력에 포집되어 탈철필터 표면에 붙잡히게 된다.
즉, 탈철기는 자력을 이용하여 슬러리 내의 자성 이물질을 제거하는 장치로서, 도시되지는 않았지만 원통형 탈철필터의 바깥을 환형의 코일이 감싸는 전자석 방식의 탈철기도 있으며, 슬러리는 탈철필터의 아래에서 위를 향하여 차오름으로써 자성 이물질이 효율적으로 제거되도록 구성된다.
이러한 탈철기는 믹서에서 혼합된 슬러리가 다이코터에 이르기 전까지 4∼5개 정도의 복수 개가 슬러리 배관 상에 설치되어 있어, 몇 단계에 걸쳐 슬러리에서 자성 이물질을 제거하고 있다. 하지만, 탈철기의 필터링 효율은 시간 경과에 따라 점차 떨어지므로, 주기적으로 다이코터에서 배출되는 슬러리를 검사하여 잔유 이물질을 정량적으로 측정함으로써 탈철필터의 교체 여부를 결정하고 있다.
그러나, 슬러리를 일정량 채취하여 잔류 이물질을 검량하는 것은, 잔류 이물질의 양이 미량이기 때문에 측정하는 사람에 따라 불가피하게 편차가 발생하고, 검사하는 동안에는 생산이 중단되며, 또한 검사에 사용된 슬러리 시료는 폐기되어야 하기 때문에 시간과 비용, 장비 운용에 있어 효율적이지 못했다.
한국등록특허 제10-2282397호 (2021.07.21 등록)
본 발명은 다이코터에서 사용되는 최종적으로 필터링된 슬러리를 빠르게 검사할 수 있고, 다이코터의 운전을 정지할 필요가 없으며, 검사에 사용된 슬러리를 폐기할 필요가 없는 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치에 관한 것으로서, 하나의 예에 따르면, 영구자석 및 상기 영구자석을 감싸는 탈철필터를 포함하는 탈철필터 어셈블리를 구비하는 검량용 탈철기;와, 다이코터로 슬러리를 공급하는 메인 배관에서 분기되어 상기 검량용 탈철기의 유입구에 연결되는 채취 배관과, 상기 검량용 탈철기의 유출구에 연결되어 상기 채취 배관의 하류측 메인 배관에 합류하는 회수 배관을 포함하는 파일럿 배관;과, 상기 검량용 탈철기에서 분리된 탈철필터 어셈블리의 탈철필터 표면을 세정하는 세정부;와, 상기 세정부에서 슬러리가 제거된 탈철필터 표면의 영상을 취득하는 촬영부; 및 상기 촬영부에서 취득한 탈철필터 표면의 영상에서 확인되는 필터링된 자성 이물질의 양을 산출하고, 산출된 자성 이물질의 양으로부터 상기 메인 배관을 흐르는 슬러리 내의 자성 이물질의 잔류량을 추정하며, 추정된 자성 이물질의 잔류량을 출력하는 분석부를 포함한다.
구체적인 예에서, 상기 필터링된 자성 이물질의 양은, 탈철필터 표면의 영상에서 확인되는 자성 이물질의 전체 표면적 또는 체적으로부터 산출된다.
그리고, 상기 분석부는, 상기 메인 배관을 흐르는 슬러리의 유량당 탈철필터 표면의 영상에서 확인되는 필터링된 자성 이물질의 양과 실제로 측정된 슬러리의 밀도와의 상관식에 기반하여 상기 슬러리 내의 자성 이물질의 잔류량을 추정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 분석부에 저장된 상관식은, 철 함량을 달리하는 복수의 슬러리 샘플에 대한 탈철필터 표면의 영상에서 확인되는 필터링된 자성 이물질의 양과 실제로 측정된 슬러리의 밀도와의 관계로부터 도출될 수 있다.
그리고, 상기 촬영부에서 영상이 취득된 탈철필터 어셈블리는, 탈철필터에 대해 자력을 제거하여 그 표면에 부착된 자성 이물질을 탈락시킨 후에 상기 검량용 탈철기에 다시 장착될 수 있다.
하나의 예에서, 다관절 로봇암에 의해 상기 탈철필터 어셈블리를 검량용 탈철기에 대해 분리 및 장착하고, 또한 분리된 탈철필터 어셈블리를 상기 세정부에 공급 및 회수하며, 상기 분석부는 일정 주기별로 상기 다관절 로봇암에 대해 작동시작의 명령을 송신할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 상기 분석부는, 추정된 자성 이물질의 잔류량이 사전에 설정된 기준값을 초과하는 경우에는 경보를 출력할 수 있다.
하나의 예에서, 상기 기준값은, 추정된 자성 이물질의 잔류량에 대응하는 이차전지의 불량률이 기설정된 허용 불량률을 초과하는 문턱값으로 설정될 수 있다.
그리고, 복수의 메인 탈철기 중 최하류의 메인 탈철기와 상기 다이코터 사이의 메인 배관 상에 설치된 3웨이 밸브;와, 상기 3웨이 밸브와 상기 복수의 메인 탈철기 중 최상류의 메인 탈철기의 상류를 연결하는 환류 배관; 및 상기 3웨이 밸브를 작동하여 상기 메인 배관과 환류 배관 중의 어느 한 쪽으로만 슬러리가 유동하도록 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 분석부는 추정된 자성 이물질의 잔류량이 상기 기준값을 초과하는 경우에 상기 경보를 상기 제어부로 출력하며, 상기 제어부는 상기 3웨이 밸브가 환류 배관 쪽으로 슬러리를 유동시키도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 3웨이 밸브는 유량계를 포함하고, 상기 제어부는 적어도 3웨이 밸브를 통과한 슬러리가 환류 배관을 거쳐 다시 3웨이 밸브로 돌아오는 유량에 도달할 때까지 계속하여 환류 배관 쪽으로 슬러리를 유동시키도록 제어할 수 있다.
상기와 같은 구성을 구비한 본 발명의 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치는, 다이코터로 슬러리를 공급하는 메인 배관에서 분기되고 검량용 탈철기를 거친 후 다시 메인 배관으로 합류되는 파일럿 배관을 설치함으로써 측정하는 사람에 따라 자성 이물질의 검량에 편차가 발생하고, 검사하는 동안에는 생산이 중단되며, 또한 검사에 사용된 슬러리 시료는 폐기되어 하는 문제가 해결된다.
그리고, 본 발명은 기준값을 초과하는 자성 이물질 잔류량이 검출되면 해당 슬러리에 대해 다시금 탈철 처리를 수행하도록 구성됨으로써, 리튬 이차전지의 저전압 불량 발생을 능동적으로 억제하고 슬러리를 폐기하지 않고 재처리하여 사용할 수 있도록 한다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 상세한 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 탈철기의 대략적인 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치의 전체적인 구성을 도시한 도면.
도 3은 필터링된 자성 이물질의 양으로부터 슬러리 내의 자성 이물질의 잔류량을 추정하는 상관식의 일례를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치의 구성을 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 이하에서 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.
본 발명은 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치에 관한 것으로서, 다이코터로 슬러리를 공급하는 메인 배관에서 분기되고 검량용 탈철기를 거친 후 다시 메인 배관으로 합류되는 파일럿 배관을 설치함으로써 측정하는 사람에 따라 자성 이물질의 검량에 불가피하게 편차가 발생하고, 검사하는 동안에는 생산이 중단되며, 또한 검사에 사용된 슬러리 시료는 폐기되어 하는 문제를 해결하고 있다.
하나의 예에서, 본 발명의 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치는 검량용 탈철기, 파일럿 배관, 세정부와 촬영부, 그리고 분석부를 포함한다.
검량용 탈철기는 영구자석 및 상기 영구자석을 감싸는 탈철필터를 포함하는 탈철필터 어셈블리를 구비한다. 그리고, 파일럿 배관은, 다이코터로 슬러리를 공급하는 메인 배관에서 분기되어 상기 검량용 탈철기의 유입구에 연결되는 채취 배관과, 상기 검량용 탈철기의 유출구에 연결되어 상기 채취 배관의 하류측 메인 배관에 합류하는 회수 배관을 포함한다.
세정부는 검량용 탈철기에서 분리된 탈철필터 어셈블리의 탈철필터 표면을 세정하여 슬러리를 제거하고, 촬영부는 세정부에서 슬러리가 제거된 탈철필터 표면의 영상을 취득한다.
그리고, 분석부는 촬영부에서 취득한 탈철필터 표면의 영상에서 확인되는 필터링된 자성 이물질의 양을 산출하고, 산출된 자성 이물질의 양으로부터 상기 메인 배관을 흐르는 슬러리 내의 자성 이물질의 잔류량을 추정하며, 추정된 자성 이물질의 잔류량을 출력한다.
구체적인 예에서, 상기 필터링된 자성 이물질의 양은, 탈철필터 표면의 영상에서 확인되는 자성 이물질의 전체 표면적 또는 체적으로부터 산출된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태에 대해 상세히 설명한다.
[제1 실시형태]
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치(10)의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시형태는 검량용 탈철기(100), 파일럿 배관(200), 세정부(300) 및 촬영부(400), 그리고 분석부(500)를 포함한다.
검량용 탈철기(100)는 영구자석(112) 및 중앙의 영구자석(112)을 감싸는 환형의 탈철필터(114)를 포함하는 탈철필터 어셈블리(110)를 구비한다. 검량용 탈철기(100)는 메인 탈철기(810)와 기본적으로 구성이 거의 동일하며, 특히 검량용 탈철기(100)는 탈철필터 어셈블리(110)를 본체에서 탈거했을 때에도 탈철필터(114)에 자력이 계속 작용해야 하기 때문에 영구자석(112)을 적용하는 것이 좀더 바람직할 수 있다. 그리고, 검량용 탈철기(100)는 복수의 메인 탈철기(810), 예를 들어 4∼5개의 메인 탈철기(810)를 모두 거친 슬러리가 유입된다. 즉, 검량용 탈철기(100)는 최하류의 메인 탈철기(810) 다음에 배치된다.
파일럿 배관(200)은 메인 배관(800)을 흐르는 슬러리의 일부가 검량용 탈철기(100)에 대해 유입, 유출하는 일종의 우회경로를 형성하는 배관이다. 파일럿 배관(200)은, 다이코터(820)로 슬러리를 공급하는 메인 배관(800)에서 분기되어 검량용 탈철기(100)의 유입구(120)에 연결되는 채취 배관(210)과, 검량용 탈철기(100)의 유출구(130)에 연결되어 채취 배관(210)의 하류측 메인 배관(800)에 합류하는 회수 배관(220)을 포함한다. 회수 배관(220)이 채취 배관(210)의 하류에서 합류하는 것은, 현재 메인 배관(800)을 유동하는 슬러리 내 자성 이물질의 잔류량을 검량용 탈철기(100)의 영향 없이 정확히 파악하기 위함이다.
여기서, 검량용 탈철기(100)는 메인 탈철기(810)를 모두 거친 슬러리 안에 얼마만큼의 자성 이물질이 잔류하고 있는지를 정량적으로 검출하기 위해 설치된 탈철기로서, 검량에 필요한 소량의 슬러리 시료를 채취하기 위한 것이다. 그리고, 파일럿 배관(200)은 검량용 탈철기(100)로 유입된 슬러리를 다시 메인 배관(800)으로 되돌린다. 따라서, 본 발명에서는 슬러리 내 자성 이물질의 잔류량을 검사하기 위해 채취한 슬러리를 폐기하지 않게 된다.
세정부(300)는 검량용 탈철기(100)에서 분리된 탈철필터 어셈블리(110)의 탈철필터(114) 표면을 세정하여 슬러리를 제거하는 구성이다. 탈철필터 어셈블리(110)는 영구자석(112)이 장착된 상태 그대로 탈거되고, 따라서 자력에 붙잡힌 탈철필터(114) 표면의 자성 이물질은 슬러리가 세정되는 과정에서도 떨어지지 않고 그대로 남아 있게 된다. 세정부(300)는 물과 유기용제 등이 혼합된 세정액을 분사할 수 있으며, 나아가 고압공기를 분사하는 등의 다양한 방법으로 탈철필터(114) 표면에서 슬러리를 제거한다.
촬영부(400)는 세정부(300)에서 슬러리가 제거된 탈철필터(114) 표면의 영상을 취득한다. 촬영부(400)는 탈철필터(114) 표면의 영상을 취득하기 위한 광학기기, 예를 들어 비전 카메라를 구비할 수 있다. 특히 머신 비전 카메라는 해상도가 우수하여, 탈철필터(114) 표면에 붙은 자성 이물질의 면적, 두께 등을 측정하는데 적합하다. 그리고, 촬영부(400)에는 조명장치가 구비될 수 있으며, 조명장치에 의해 자성 이물질의 음영을 조정함으로써 자성 이물질의 입체감을 강화할 수 있다. 여기서, 촬영부(400)에 구비되는 머신 비전 카메라 등의 광학기기는 디지털 데이터로서 탈철필터(114) 표면 영상을 취득하며, 이 영상 데이터는 분석부(500)에 제공된다.
분석부(500)는 탑재된 알고리즘을 이용하여 촬영부(400)에서 취득한 탈철필터(114) 표면의 영상에서 확인되는, 검량용 탈철기(100)에서 필터링된 자성 이물질의 양을 산출한다. 예를 들어, 분석부(500)는 탈철필터(114) 표면의 영상에서 확인되는 자성 이물질의 전체 표면적 또는 체적을 통해 필터링된 자성 이물질의 양을 정량화한다. 자성 이물질의 영상으로부터 그 표면적 또는 체적을 산출하는 영상분석 알고리즘은 이미 상용화된 공지된 알고리즘을 이용해도 무방하다.
그리고, 분석부(500)는 산출된 자성 이물질의 양으로부터 메인 배관(800)을 흐르는 슬러리 내의 자성 이물질의 잔류량을 추정하며, 추정된 자성 이물질의 잔류량을 결과값으로서 출력한다.
예를 들어, 분석부(500)는 검량용 탈철기(100)로 분기된 슬러리의 양과, 메인 배관(800)을 통해 다이코터(820)로 공급된 슬러리의 양의 비율로부터 메인 배관(800)을 흐르는 슬러리 내의 자성 이물질의 잔류량을 추정할 수 있다.
다만, 이러한 방식은 검량용 탈철기(100)로 분기된 슬러리와 메인 배관(800)을 통해 다이코터(820)로 공급된 슬러리의 각 유량을 모두 측정해야 하므로, 구성이 다소 복잡해진다. 따라서, 본 발명의 제1 실시형태에서는, 자성 이물질의 잔류량을 사전에 준비한 간단한 상관식을 이용하여 추정하는 방식을 제공한다.
자성 이물질의 잔류량을 추정하는 상관식은 다음과 같은 과정을 통해 도출될 수 있으며, 도출된 상관식은 탈철필터(114) 표면의 영상에서 확인되는 필터링된 자성 이물질의 양 하나만을 입력값으로 하여 슬러리 내 자성 이물질의 잔류량을 추정 및 출력할 수 있게 한다.
먼저, 철 함량을 달리하는 복수의 슬러리 샘플을 준비한다. 철 함량이 다른 슬러리 샘플은 동일한 슬러리를 베이스로 하여 여기에 다양한 분량의 철 성분을 첨가하여 준비할 수 있다. 이때, 철 성분이 첨가되지 않은 베이스 슬러리의 밀도와, 각 샘플의 밀도를 모두 측정해 놓는다.
각 슬러리 샘플은 메인 배관(800)에 투입되어 메인 탈철기(810)를 거치고, 또한 검량용 탈철기(100)도 통과한 후 다이코터(820)에서 토출되도록 한다. 각 슬러리 샘플은 동일 유량을 비교하여야 하며, 메인 탈철기(810) 및 검량용 탈철기(100)를 통과한 후 다이코터(820)에서 토출된 슬러리도 그 밀도가 측정된다.
각 슬러리 샘플에 대해, 분석부(500)에서는 탈철필터(114) 표면의 영상에서 확인되는 필터링된 자성 이물질의 양을 산출하며, 또한 각 슬러리 샘플은 메인 배관(800)에 투입되기 전후의 밀도 차이가 계산된다. 메인 배관(800) 투입 전후의 밀도 차이는 결국 메인 탈철기(810)와 검량용 탈철기(100)에서 제거된 자성 이물질의 양에 기인하는 것이므로, 그 차이는 결국 슬러리 내 자성 이물질의 잔류량에 대응하는 것이 된다.
이러한 관계를 그래프로 나타내면 도 3과 같다. 도 3은 각 슬러리 샘플에 대해, 분석부(500)에서 산출한 검량용 탈철기(100)에서 분리된 자성 이물질의 양과, 이때의 슬러리의 밀도, 더 정확하게는 메인 배관(800) 투입 전후의 슬러리 밀도 차 사이의 관계를 도시한 것이다.
도 3은 하나의 예로서 도시한 것이지만, 슬러리 내 자성 이물질의 잔류량과 분석부(500)에서 영상을 통해 산출한 자성 이물질의 양은 대체로 비례관계에 있으며, 이들 관계는 하나의 상관식으로 표현할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 기재된 것처럼, 일정한 기울기를 가진 1차식으로 표현될 수도 있다. 따라서, 이러한 과정을 통해 도출된 상관식을 이용하면, 분석부(500)에서 영상분석을 통해 산출한 필터링된 자성 이물질의 양이 입력값이 되고, 이 하나의 입력값을 상관식에 입력하면, 실제 슬러리의 밀도를 측정하지 않고도 슬러리 내 자성 이물질의 잔류량을 추정할 수 있게 된다.
한편, 촬영부(400)에서 영상이 취득된 탈철필터 어셈블리(110)는, 탈철필터(114)에 대해 자력을 제거(영구자석을 탈거)하여 그 표면에 부착된 자성 이물질을 탈락시킨 후에 검량용 탈철기(100)에 다시 장착된다.
여기서, 탈철필터 어셈블리(110)를 검량용 탈철기(100)에 대해 분리 및 장착하고, 또한 분리된 탈철필터 어셈블리(110)를 세정부(300)에 공급 및 회수하는 일련의 과정은 다관절 로봇암(600)에 의해 이루어질 수 있다. 다관절 로봇암(600)을 이용함으로써, 슬러리 내 자성 이물질의 잔류량에 대한 주기적으로 검사가 자동적으로 이루어짐으로써 효율이 향상되고 작업인력의 투입이 최소화된다.
이러한 주기적이고 자동적인 슬러리 내 자성 이물질의 잔류량 검사는, 분석부(500)가 일정 주기별로 다관절 로봇암(600)에 대해 작동시작의 명령을 송신함으로써 이루어질 수 있다.
[제2 실시형태]
도 4는 본 발명의 제2 실시형태를 도시한 도면이다. 본 발명의 제2 실시형태는 분석부(500)에서 추정한 자성 이물질의 잔류량에 연동하는 슬러리의 품질관리를 고려한 실시형태라 말할 수 있다.
본 발명의 제2 실시형태에서, 분석부(500)는 추정된 자성 이물질의 잔류량이 사전에 설정된 기준값을 초과하는 경우에는 경보를 출력하게 된다. 여기서, 경보는 작업자 또는 관리자가 슬러리 내 자성 이물질의 잔류량이 허용 범위를 벗어났음을 인식할 수 있도록 하는 각종 방식의 정보전달을 의미한다.
슬러리 내 자성 이물질의 잔류량이 높으면 리튬 이차전지에 저전압 불량을 일으키게 되므로, 자성 이물질의 잔류량에 대한 기준값은 리튬 이차전지의 저전압 불량률을 기준으로 삼을 수도 있다.
즉, 어떤 로트의 슬러리에 대해 자성 이물질의 잔류량(추정값)이 있고, 이에 대응하여 해당 슬러리를 사용한 리튬 이차전지의 저전압 불량률이 조사되므로, 이러한 데이터를 근거로 하여, 기설정된 허용 불량률을 초과하게 만드는 자성 이물질의 잔류량을 설정할 수 있다. 따라서, 추정된 자성 이물질의 잔류량에 대응하는 이차전지의 불량률이 기설정된 허용 불량률을 초과하게 만드는 문턱값의 잔류량을 기준값으로 설정할 수 있다.
그리고, 경보를 출력하는 외에, 슬러리를 다시 한번 탈철 처리함으로써 자성 이물질의 잔류량을 기준값 아래로 낮출 수도 있다.
이를 위해, 복수의 메인 탈철기(810) 중 최하류의 메인 탈철기(810)와 상기 다이코터(820) 사이의 메인 배관(800) 상에 3웨이 밸브(700)를 설치하고, 3웨이 밸브(700)와 복수의 메인 탈철기(810) 중 최상류의 메인 탈철기(810)의 상류를 연결하는 환류 배관(720)을 설치한다.
그리고, 3웨이 밸브(700)는 메인 배관(800)과 환류 배관(720) 중의 어느 한 쪽으로만 슬러리가 유동하도록 하는데, 3웨이 밸브(700)의 구동은 제어부(730)에 의해 자동으로 제어된다. 분석부(500)는 추정된 자성 이물질의 잔류량이 기준값을 초과하는 경우에 출력하는 경보를 제어부(730)로 전송하며, 이에 따라 제어부(730)는 3웨이 밸브(700)가 환류 배관(720) 쪽으로 슬러리를 유동시키도록 제어하게 된다. 자성 이물질의 잔류량이 높은 슬러리는 다시금 메인 탈철기(810)를 거침으로써 자성 이물질이 재차 제거되고, 이로써 슬러리 내 자성 이물질의 잔류량은 바람직하게는 기준값 미만으로 떨어지게 된다.
또한, 3웨이 밸브(700)는 유량계(710)를 포함할 수 있으며, 유량계(710)는 3웨이 밸브(700)를 통과하는 슬러리의 유량을 측정한다. 그리고, 제어부(730)는 적어도 3웨이 밸브(700)를 통과한 슬러리의 유량이 환류 배관(720)을 거쳐 다시 3웨이 밸브(700)로 돌아오는 유량에 도달할 때까지 계속하여 환류 배관(720) 쪽으로 슬러리를 유동시키도록 제어할 수 있다.
즉, 이것은 최소한 맨 처음 환류 배관(720)으로 유입된 슬러리가 3웨이 밸브(700)로 되돌아올 때까지 계속하여 탈철 처리를 유지함을 의미하며, 이로써 3웨이 밸브(700)가 환류 배관(720)과의 연결을 차단하고 다시 메인 배관(800)의 슬러리가 다이코터(820)로 공급되도록 작동될 때 최소 한 번 더 메인 탈철기(810)를 거친 슬러리가 토출된다. 물론, 이것은 최소한의 조건이며, 필요하다면 수회 이상 메인 탈철기(810)를 거쳐 기준값 미만으로 자성 이물질의 잔류량이 떨어졌음을 확인한 후에 슬러리를 집전체에 도포할 수도 있는 것이다.
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.
10: 이물질 검량장치 100: 검량용 탈철기
110: 탈철필터 어셈블리 112: 영구자석
114: 탈철필터 120: 유입구
130: 유출구 200: 파일럿 배관
210: 채취 배관 220: 회수 배관
300: 세정부 400: 촬영부
500: 분석부 600: 다관절 로봇암
700: 3웨이 밸브 710: 유량계
720: 환류 배관 730: 제어부
800: 메인 배관 810: 메인 탈철기
820: 다이코터

Claims (10)

  1. 영구자석 및 상기 영구자석을 감싸는 탈철필터를 포함하는 탈철필터 어셈블리를 구비하는 검량용 탈철기;
    다이코터로 슬러리를 공급하는 메인 배관에서 분기되어 상기 검량용 탈철기의 유입구에 연결되는 채취 배관과, 상기 검량용 탈철기의 유출구에 연결되어 상기 채취 배관의 하류측 메인 배관에 합류하는 회수 배관을 포함하는 파일럿 배관;
    상기 검량용 탈철기에서 분리된 탈철필터 어셈블리의 탈철필터 표면을 세정하는 세정부;
    상기 세정부에서 슬러리가 제거된 탈철필터 표면의 영상을 취득하는 촬영부; 및
    상기 촬영부에서 취득한 탈철필터 표면의 영상에서 확인되는 필터링된 자성 이물질의 양을 산출하고, 산출된 자성 이물질의 양으로부터 상기 메인 배관을 흐르는 슬러리 내의 자성 이물질의 잔류량을 추정하며, 추정된 자성 이물질의 잔류량을 출력하는 분석부;
    를 포함하는 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터링된 자성 이물질의 양은, 탈철필터 표면의 영상에서 확인되는 자성 이물질의 전체 표면적 또는 체적으로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분석부는,
    상기 메인 배관을 흐르는 슬러리의 유량당, 탈철필터 표면의 영상에서 확인되는 필터링된 자성 이물질의 양과 실제로 측정된 슬러리의 밀도와의 상관식에 기반하여 상기 슬러리 내의 자성 이물질의 잔류량을 추정하는 것을 특징으로 하는 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분석부에 저장된 상관식은,
    철 함량을 달리하는 복수의 슬러리 샘플에 대한 탈철필터 표면의 영상에서 확인되는 필터링된 자성 이물질의 양과 실제로 측정된 슬러리의 밀도와의 관계로부터 도출된 것임을 특징으로 하는 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 촬영부에서 영상이 취득된 탈철필터 어셈블리는, 탈철필터에 대해 자력을 제거하여 그 표면에 부착된 자성 이물질을 탈락시킨 후에 상기 검량용 탈철기에 다시 장착되는 것을 특징으로 하는 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치.
  6. 제5항에 있어서,
    다관절 로봇암에 의해 상기 탈철필터 어셈블리를 검량용 탈철기에 대해 분리 및 장착하고, 또한 분리된 탈철필터 어셈블리를 상기 세정부에 공급 및 회수하며,
    상기 분석부는 일정 주기별로 상기 다관절 로봇암에 대해 작동시작의 명령을 송신하는 것을 특징으로 하는 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분석부는,
    추정된 자성 이물질의 잔류량이 사전에 설정된 기준값을 초과하는 경우에는 경보를 출력하는 것을 특징으로 하는 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기준값은,
    추정된 자성 이물질의 잔류량에 대응하는 이차전지의 불량률이 기설정된 허용 불량률을 초과하는 문턱값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치.
  9. 제8항에 있어서,
    복수의 메인 탈철기 중 최하류의 메인 탈철기와 상기 다이코터 사이의 메인 배관 상에 설치된 3웨이 밸브;
    상기 3웨이 밸브와 상기 복수의 메인 탈철기 중 최상류의 메인 탈철기의 상류를 연결하는 환류 배관; 및
    상기 3웨이 밸브를 작동하여 상기 메인 배관과 환류 배관 중의 어느 한 쪽으로만 슬러리가 유동하도록 제어하는 제어부;
    를 더 포함하고,
    상기 분석부는 추정된 자성 이물질의 잔류량이 상기 기준값을 초과하는 경우에 상기 경보를 상기 제어부로 출력하고,
    상기 제어부는 상기 3웨이 밸브가 환류 배관 쪽으로 슬러리를 유동시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 3웨이 밸브는 유량계를 포함하고,
    상기 제어부는 적어도 3웨이 밸브를 통과한 슬러리가 환류 배관을 거쳐 다시 3웨이 밸브로 돌아오는 유량에 도달할 때까지 계속하여 환류 배관 쪽으로 슬러리를 유동시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 슬러리 내 자성 이물질의 검량장치.
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