KR20230101730A - 전극 조립체 정렬 검사 장치 및 방법 - Google Patents

전극 조립체 정렬 검사 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230101730A
KR20230101730A KR1020220186558A KR20220186558A KR20230101730A KR 20230101730 A KR20230101730 A KR 20230101730A KR 1020220186558 A KR1020220186558 A KR 1020220186558A KR 20220186558 A KR20220186558 A KR 20220186558A KR 20230101730 A KR20230101730 A KR 20230101730A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode plate
separator
boundary
holder
hole
Prior art date
Application number
KR1020220186558A
Other languages
English (en)
Inventor
양지원
오영래
정재영
Original Assignee
에스케이온 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이온 주식회사 filed Critical 에스케이온 주식회사
Priority to PCT/KR2022/021617 priority Critical patent/WO2023128661A1/ko
Publication of KR20230101730A publication Critical patent/KR20230101730A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 정렬 검사 장치는 전극판 및 분리막을 포함하는 전극 조립체가 공급되는 적층 테이블; 상기 전극판 및 상기 분리막의 가장자리 영역을 지지하도록 상기 적층 테이블에 배치되는 홀더; 상기 적층 테이블에 공급된 상기 전극판 및 상기 분리막을 촬영하는 촬영부; 및 상기 적층 테이블에 빛을 조사하는 조명부;를 포함하고, 상기 홀더는 상기 전극판 및 상기 분리막의 경계를 노출시키는 복수의 홀을 포함하고, 상기 조명부는 상기 복수의 홀을 통해 노출된 부분을 비추도록 상기 적층 테이블에 배치되는 보조 조명을 포함할 수 있다.

Description

전극 조립체 정렬 검사 장치 및 방법{ELECTRODE ASSEMBLY ALIGNMENT INSPECTION APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 전극 조립체 정렬 검사 장치 및 이를 이용한 전극 조립체 정렬 검사 방법에 관한 것이다.
이차전지는 화학 에너지와 전기 에너지 간의 상호변환이 가역적이어서 충전과 방전을 반복할 수 있는 전지를 의미한다.
이러한 이차전지는 모바일 기기를 포함하여, 최근 주목받고 있는 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS) 등의 에너지원으로 활용될 수 있다.
이차전지는 외형에 따라 크게 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 나뉠 수 있으며, 외형에 따라 내부에 수용되는 전극 조립체의 형상은 달라질 수 있다.
전극 조립체는 양극판 및 음극판 사이에 분리막을 넣고 말거나 쌓은 형태의 구조물로, 긴 시트형의 양극판, 음극판 및 분리막이 개재된 상태에서 권취하여 형성된 구조(젤리롤형)와 분리막이 개재된 상태에서 소정 크기로 절취한 양극판 및 음극판을 순차적으로 적층하여 형성된 구조(스택형)로 분류될 수 있다.
한편, 스택형 전극 조립체는 양극판 및 음극판이 순차적으로 적층되므로, 이들이 정렬되는 위치가 매우 중요하다. 만일 적층 과정에서 이들의 위치가 조금이라도 어긋나게 되면, 쇼트의 원인이 되어 화재를 일으킬 수 있기 때문에, 전극 조립체의 정렬 상태를 검사하는 장치에 대한 중요성이 높아지고 있다.
본 발명은 양극판, 음극판 및 분리막의 정렬 상태를 확인할 수 있는 전극 조립체 정렬 검사 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전극 조립체의 품질에 영향을 미치지 않으면서 뚜렷한 이미지를 획득할 수 있는 전극 조립체 정렬 검사 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 정렬 검사 장치는 전극판 및 분리막을 포함하는 전극 조립체가 공급되는 적층 테이블; 상기 전극판 및 상기 분리막의 가장자리 영역을 지지하도록 상기 적층 테이블에 배치되는 홀더; 상기 적층 테이블에 공급된 상기 전극판 및 상기 분리막을 촬영하는 촬영부; 및 상기 적층 테이블에 빛을 조사하는 조명부;를 포함하고, 상기 홀더는 상기 전극판 및 상기 분리막의 경계를 노출시키는 복수의 홀을 포함하고, 상기 조명부는 상기 복수의 홀을 통해 노출된 부분을 비추도록 상기 적층 테이블에 배치되는 보조 조명을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 홀더는 적어도 상기 전극판 및 상기 분리막을 길이 방향 양측에서 지지하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 홀더는 상기 복수의 홀에 배치되는 광투과성의 투명부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 테이블은 상기 보조 조명이 삽입 배치되는 복수의 삽입홀을 포함하고, 상기 홀더는 상기 복수의 홀이 상기 복수의 삽입홀과 겹쳐지도록 상기 적층 테이블에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 홀더는, 상기 전극판 및 상기 분리막의 길이 방향 경계를 노출시키는 제1홀; 및 상기 전극판 및 상기 분리막의 폭 방향 경계를 노출시키는 제2홀;을 포함하며, 상기 제2홀은 상기 전극판 및 상기 분리막의 폭 방향으로 열린 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 테이블은, 상기 제1홀과 겹쳐지는 제1 삽입홀; 및 상기 제2홀과 겹쳐지는 제2 삽입홀;을 포함하고, 상기 제1 삽입홀 및 상기 제2 삽입홀은 각각 상기 제1홀 및 상기 제2홀보다 큰 면적을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 정렬 검사 방법은 보조 조명이 삽입된 전극 테이블에 전극판 및 분리막을 공급하는 공급 단계; 상기 적층 테이블에 홀더를 배치하여 상기 전극판 및 상기 분리막을 지지하는 지지 단계; 촬영부가 상기 전극판 및 상기 분리막의 가장자리 영역을 촬영하는 촬영 단계; 및 상기 전극판 및 상기 분리막의 정렬 상태를 확인하여 불량 여부를 판단하는 판단 단계;를 포함하고, 상기 홀더는 상기 전극판 및 상기 분리막의 경계를 노출시키는 복수의 홀을 포함하며, 상기 지지 단계에서 상기 홀더는 상기 복수의 홀이 상기 보조 조명이 삽입된 위치와 겹쳐지도록 상기 적층 테이블에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 지지 단계에서 상기 홀더는 적어도 상기 전극판 및 상기 분리막을 길이 방향 양측에서 지지하도록 상기 적층 테이블에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 홀더는, 상기 전극판 및 상기 분리막의 길이 방향 경계를 노출시키는 제1홀; 및 상기 전극판 및 상기 분리막의 폭 방향 경계를 노출시키며, 상기 폭 방향으로 열린 부분을 포함하는 제2홀;을 포함하며, 상기 지지 단계에서 상기 홀더는 상기 제2홀의 열린 부분이 상기 분리막의 경계와 일치하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 판단 단계에서 상기 전극판 및 상기 분리막의 정렬 상태가 불량으로 판단되는 경우, 상기 전극판 및 상기 분리막의 공급이 중단될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극판은 양극판 및 음극판을 포함하며, 상기 공급 단계에서 상기 적층 테이블에는 상기 분리막이 개재된 상태에서 상기 양극판 및 상기 음극판이 교대로 공급될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 지지 단계 및 상기 촬영 단계는, 상기 양극판이 상기 적층 테이블의 적층 방향을 기준으로 가장 상측에 배치된 상태에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 촬영부는 상기 홀더와 대응되는 개수로 구비되며, 상기 촬영 단계는, 상기 홀더가 배치되는 하나 이상의 영역에 대해 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 판단 단계는, 상기 촬영 단계에서 촬영된 이미지로부터 상기 음극판의 경계를 인식하는 단계를 포함하며, 상기 음극판의 경계가 인식되지 않는 경우, 상기 전극판 및 상기 분리막의 정렬 상태를 불량으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 판단 단계는, 상기 촬영 단계에서 촬영된 이미지로부터 상기 음극판의 경계와 상기 분리막의 경계 사이의 간격을 측정하는 단계를 포함하며, 상기 음극판의 경계와 상기 분리막의 경계 사이의 간격이 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 전극판 및 상기 분리막의 정렬 상태를 불량으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 판단 단계는, 상기 촬영 단계에서 촬영된 이미지로부터 상기 음극판의 경계와 상기 양극판의 경계 사이의 간격을 측정하는 단계를 포함하며, 상기 음극판의 경계와 상기 양극판의 경계 사이의 간격이 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 전극판 및 상기 분리막의 정렬 상태를 불량으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 양극판, 음극판 및 분리막의 정렬 상태를 제조 공정 중에 확인할 수 있으므로, 전극 조립체의 품질 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 조립체의 품질에 영향을 미치지 않으면서 뚜렷한 이미지를 획득할 수 있으므로 불량 여부 판단의 정확도를 높일 수 있다.
도 1은 종래 전극 조립체 정렬 검사 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 정렬 검사 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 홀더가 배치되는 위치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1홀 및 제2홀의 확대도이다.
도 5는 도 4의 제1홀 및 제2홀과 삽입홀을 나타낸 도면이다.
도 6a는 도 1의 종래 전극 조립체 정렬 검사 장치를 이용해 촬영한 이미지이고, 도 6b는 도 2의 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 정렬 검사 장치를 이용해 촬영한 이미지이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 정렬 검사 방법의 순서도이다.
도 8a 내지 도 8c는 양극판, 음극판 및 분리막의 공급 방법을 나타낸 도면들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 정렬 검사 방법의 판단 단계를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 아래의 실시예에 제한되지 아니한다.
예를 들어, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 구성요소의 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
본 발명은 전극판(양극판 및 음극판) 및 분리막을 순차적으로 적층하는 전극 조립체 제조 공정 중에 전극판 및 분리막의 정렬 상태를 확인할 수 있는 전극 조립체 정렬 검사 장치와 이를 이용한 전극 조립체 정렬 검사 방법에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 정렬 검사 장치를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 조립체 정렬 검사 장치(200)는 적층 테이블(210), 홀더(220), 촬영부(230) 및 조명부(240)를 포함할 수 있다.
적층 테이블(210)에는 전극 조립체(300)를 형성하는 양극판(310), 음극판(320)(또는 전극판(310, 320)) 및 분리막(330)이 공급될 수 있다. 적층 테이블(210)은 전극판(310, 320) 및 분리막(330)이 손상없이 적층될 수 있도록 평평한 면을 포함하는 구조물을 의미할 수 있다.
전극 조립체(300)는 분리막(330)을 사이에 두고 양극판(310) 및 음극판(320)이 교대로 적층된 형태로, 적층 테이블(210)에는 전극판(310, 320)과 분리막(330)이 교대로 공급될 수 있다. 예를 들어, 적층 테이블(210)에는 분리막(330), 음극판(320)(또는 양극판(310)), 분리막(330), 양극판(310)(또는 음극판(320))이 순서대로 공급되어 적층될 수 있다.
홀더(220)는 적층 테이블(210)에 배치되어 적층 테이블(210)에 공급된 전극판(310, 320) 및 분리막(330)을 지지할 수 있다. 홀더(220)는 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 가장자리 영역을 지지하도록 배치될 수 있다.
홀더(220)는 복수 개로 구비되어 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 길이 방향 및/또는 폭 방향으로 이격 배치되어 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 가장자리 영역을 지지할 수 있다. 일 실시예로, 복수 개의 홀더(220)는 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 길이 방향으로 이격 배치되어 길이 방향 양측의 모서리 부근을 지지할 수 있다. 다른 실시예로, 복수 개의 홀더(220)는 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 길이 방향 및 폭 방향으로 이격 배치되어 모든 모서리 부근을 지지할 수 있다.
홀더(220)는 홀더(220)를 두께 방향으로 관통하는 제1홀(221) 및 제2홀(222)을 포함할 수 있다. 제1홀(221) 및 제2홀(222)은 촬영 영역, 즉, 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 경계를 노출시킬 수 있다. 이에 따라, 홀더(220)가 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 가장자리 영역을 지지한 상태에서도 촬영 영역은 외부로 노출되므로 후술할 촬영부(230)에 의해 촬영이 가능할 수 있다.
촬영부(230)는 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 적층 방향(또는 z 방향) 측에서 적층 테이블(210)과 마주보도록 배치되어 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 정렬 상태를 촬영할 수 있다. 예를 들어, 촬영부(230)는 카메라 등일 수 있다.
촬영부(230)는 적층 테이블(210)의 상측에 배치될 수 있으며, 바람직하게는 홀더(220)와 대응되는 개수로 구비되어 제1홀(221) 및 제2홀(222)을 통해 노출된 촬영 영역이 시야에 들어오도록 각각의 홀더(220)의 상측에 배치될 수 있다.
조명부(240)는 촬영부(230)가 선명한 이미지를 획득할 수 있도록 전극판(310, 320) 및 분리막(330)이 공급된 적층 테이블(210)에 빛을 조사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 조명부(240)는 적어도 적층 테이블(210)에 배치될 수 있다. 이하에서, 보조 조명(241, 242)은 적층 테이블(210)에 배치되는 조명부(240)를 의미할 수 있다.
보조 조명(241, 242)은 복수 개로 구비될 수 있으며, 적층 테이블(210)에 배치될 수 있다. 적층 테이블(210)은 보조 조명(241, 242)이 삽입되는 복수 개의 삽입홀(211, 212)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보조 조명(241, 242)은 LED 조명일 수 있으며, 전극판(310, 320) 등이 공급되는 적층 테이블(210)의 상판은 광투과성 재질일 수 있다.
삽입홀(211, 212)은 홀더(220)에 형성된 제1홀(221) 및 제2홀(222)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 다시 말해, 홀더(220)는 홀더(220)에 형성된 제1홀(221) 및 제2홀(222)이 삽입홀(211, 212)과 겹쳐지도록 적층 테이블(210)에 배치될 수 있다. 이에 따라, 삽입홀(211, 212)에 삽입 배치된 보조 조명(241, 242)은 제1홀(221) 및 제2홀(222)을 비출 수 있으며, 제1홀(221) 및 제2홀(222)을 통해 노출된 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 경계는 선명해질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 정렬 검사 장치(200)는 전극판(310, 320) 및 분리막(330)이 홀더(220)에 의해 고정 지지된 상태에서 촬영이 이루어지므로, 명확한 이미지를 획득할 수 있으며, 촬영 정확도가 향상될 수 있다.
또한, 적층 테이블(210)에 삽입 배치된 보조 조명(241, 242)이 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 경계를 비추므로, 촬영 영역이 더욱 밝아질 수 있으며, 특히, 적층 초기에 적층 테이블(210)의 상판과 분리막(330)이 모두 투명함에 따라 음극판(320)(또는 양극판(310))의 경계가 흐릿하게 보이는 현상이 개선될 수 있다.
이하에서는, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 정렬 검사 장치(200)의 홀더(220)에 대해 자세하게 설명한다.
도 3은 도 2의 홀더가 배치되는 위치를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1홀 및 제2홀의 확대도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 홀더(220)는 전극판(310, 320) 및 분리막(330)을 지지하도록 적층 테이블(210)에 배치될 수 있다. 이에 따라, 적층 테이블(210)에 공급된 전극판(310, 320) 및 분리막(330)은 고정된 상태에서 정렬 상태를 점검하기 위한 촬영이 이루어질 수 있다.
홀더(220)는 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 가장자리 영역을 지지할 수 있다. 이 때, 가장자리 영역은 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 경계와 그 주변부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 홀더(220)는 도 2와 같이 전극판(310, 320) 등의 길이 방향 양측에 각각 배치되거나, 도 3과 같이 전극판(310, 320) 등의 모든 모서리 부근에 각각 배치될 수 있다.
한편, 홀더(220)는 촬영 영역을 노출시키는 제1홀(221) 및 제2홀(222)을 포함할 수 있다. 제1홀(221) 및 제2홀(222)은 촬영 영역, 즉, 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 경계 부분만 노출시키도록 가공된 작은 크기의 구멍일 수 있다.
이와 같이, 홀더(220)에 형성된 제1홀(221) 및 제2홀(222)을 통해 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 경계가 노출되므로, 전극판(310, 320) 및 분리막(330)이 홀더(220)에 의해 지지된 상태에서도 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 경계를 촬영할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1홀(221)은 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 길이 방향(또는 x 방향) 경계를 노출시킬 수 있고, 제2홀(222)은 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 폭 방향(또는 y 방향) 경계를 노출시킬 수 있다.
제1홀(221)은 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 길이 방향으로 연장된 형태로 형성되고, 제2홀(222)은 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 폭 방향으로 연장된 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1홀(221)을 통해 양극판(310), 음극판(320) 및 분리막(330)의 길이 방향 경계가 모두 노출되고, 제2홀(222)을 통해 양극판(310), 음극판(320) 및 분리막(330)의 폭 방향 경계가 모두 노출될 수 있다. 또한, 제1홀(221) 및 제2홀(222)을 통해 노출된 경계를 촬영함으로써 양극판(310), 음극판(320) 및 분리막(330) 사이의 간격을 확인할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1홀(221)은 홀더(220)의 내부에 형성되고, 제2홀(222)은 홀더(220)의 경계 부분에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2홀(222)은 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 폭 방향 경계를 향하여 열린 형상으로 형성될 수 있다. 홀더(220)는 제2홀(222)의 열린 부분이 분리막(330)의 경계와 일치하도록 배치될 수 있으며, 이에 따라 홀더(220)의 위치를 통해 투명한 분리막(330)의 경계를 확인할 수 있다. 특히, 제2홀(222)의 열린 부분과 일치하는 분리막(330)의 경계는 분리막(330)의 접힘 구간이므로, 제2홀(222)은 상당히 좁은 폭으로 가공되어 분리막(330)의 접힘 또는 찢김 등과 같은 손상을 방지할 수 있다.
한편, 도 4와 같이, 제1홀(221) 및 제2홀(222)에는 광투과성의 투명부재(225)가 배치될 수도 있다. 제1홀(221) 및 제2홀(222)에 투명부재(225)가 배치되는 경우, 전극판(310, 320) 등이 외부로 그대로 노출되지 않게 되므로, 품질 영향을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 조립체(300) 제조 공정 중에 홀더(220)가 전극판(310, 320) 및 분리막(330)과 겹쳐지도록 배치되더라도 홀더(220)에 의한 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 손상에 대비할 수 있으므로, 전극 조립체(300)의 품질이 유지될 수 있다.
도 5는 도 4의 제1홀 및 제2홀과 삽입홀을 나타낸 도면이다.
위에서 설명한 것과 같이, 적층 테이블(210)은 보조 조명(241, 242)이 삽입 배치되는 복수 개의 삽입홀(211, 212)을 포함할 수 있다. 그리고 홀더(220)는 제1홀(221) 및 제2홀(222)이 복수 개의 삽입홀(211, 212)과 겹쳐지도록 적층 테이블(210)에 배치될 수 있다.
도 5를 참조하면, 적층 테이블(210)은 제1홀(221)과 겹쳐지는 제1 삽입홀(211) 및 제2홀(222)과 겹쳐지는 제2 삽입홀(212)을 포함할 수 있다. 제1 삽입홀(211)은 제1홀(221)과 같이 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 길이 방향으로 연장된 형태로 형성되고, 제2 삽입홀(212)은 제2홀(222)과 같이 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 폭 방향으로 연장된 형태로 형성될 수 있다.
홀더(220)는 제1홀(221) 및 제2홀(222)이 각각 제1 삽입홀(211) 및 제2 삽입홀(212)의 중심과 일치하도록 적층 테이블(210)에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 삽입홀(211)은 제1홀(221)보다 넓은 면적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 삽입홀(211)은 양극판(310), 음극판(320) 및 분리막(330) 사이의 미리 설정된 간격에 근거하여 면적이 결정될 수 있으며, 나아가 제1홀(221)의 면적보다 넓은 면적으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 제1 삽입홀(211)은 제1홀(221)의 면적의 120% 정도의 면적으로 형성될 수 있다.
이와 같이 결정된 제1 삽입홀(211)과 제1홀(221)의 상대적인 크기는 보조 조명(241)에 의한 빛 번짐 현상 등을 최소화하고, 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 경계의 명도 대비를 극대화할 수 있다.
제2홀(222)은 분리막(330)의 접힘이 발생하는 부분이므로, 분리막(330)의 품질을 우선적으로 고려하여, 분리막(330)의 접힘 또는 찢김 등과 같은 품질 문제를 야기하지 않는 수준의 폭 및 크기로 형성될 수 있다.
도 6a는 도 1의 종래 전극 조립체 정렬 검사 장치를 이용해 촬영한 이미지이고, 도 6b는 도 2의 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 정렬 검사 장치를 이용해 촬영한 이미지이다.
도 6a의 이미지는 빛 번짐 현상으로 적층 초기 전극판(310, 320)의 경계가 흐릿(blurring)하게 나타나는 반면, 도 6b의 이미지는 적층 초기 전극판(310, 320)의 경계가 선명하게 나타남을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 정렬 검사 장치(200)는 적층 테이블(210)에 보조 조명(241, 242)을 추가로 배치함으로써 촬영 영역 아래에서 빛이 조사되므로 명도 대비가 형성되어 경계가 선명하게 나타난 이미지를 획득할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 정렬 검사 방법의 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 조립체 정렬 검사 방법은 전극판(310, 320) 및 분리막(330) 공급 단계(S100), 전극판(310, 320) 및 분리막(330) 지지 단계(S200), 촬영 단계(S300) 및 불량 여부 판단 단계(S400)를 포함할 수 있다.
전극판(310, 320) 및 분리막(330) 공급 단계(이하, 공급 단계)(S100)는 전극판(310, 320) 및 분리막(330)이 적층 테이블(210)로 제공되는 단계일 수 있다. 적층 테이블(210)에는 분리막(330)이 개재된 상태에서 양극판(310) 및 음극판(320)이 교대로 제공 및 적층될 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 양극판, 음극판 및 분리막의 공급 방법을 나타낸 도면들이다.
도 8a를 참조하면, 적층 테이블(210)은 좌우로 회전되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 적층 테이블(210)은 좌우로 대략 45도 왕복 회전할 수 있으며, 우측(또는 좌측)으로 회전한 상태에서 음극판(320)(또는 양극판(310))이 공급되고, 좌측(또는 우측)으로 회전한 상태에서 양극판(310)(또는 음극판(320))이 공급될 수 있다. 적층 테이블(210)의 회전 동안 분리막(330)은 연속적으로 공급되어 교대로 적층되는 양극판(310)과 음극판(320) 사이에 개재될 수 있다. 분리막(330)은 양극판(310) 및 음극판(320)과 같이 소정 크기로 절취되어 공급되지 않고, 긴 시트가 지그재그(zigzag)로 공급될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 적층 테이블(210)은 좌우로 평행 이동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 적층 테이블(210)이 우측(또는 좌측)으로 이동한 상태에서 음극판(320)(또는 양극판(310))이 공급되고, 좌측(또는 우측)으로 이동한 상태에서 양극판(310)(또는 음극판(320))이 공급될 수 있다. 적층 테이블(210)의 이동 동안 분리막(330)은 연속적으로 공급되어 교대로 적층되는 양극판(310)과 음극판(320) 사이에 개재될 수 있다.
도 8c를 참조하면, 적층 테이블(210)은 특정 위치에 고정된 상태를 유지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 적층 테이블(210)은 양극판 제공부(미도시)와 음극판 제공부(미도시) 사이에 고정적으로 구비될 수 있으며, 양극판 제공부와 음극판 제공부가 적층 테이블(210)이 고정된 위치로 이동하여 양극판(310)과 음극판(320)을 공급할 수 있다. 분리막(330)은 적층 테이블(210)로 연속적으로 공급되어 교대로 적층되는 양극판(310)과 음극판(320) 사이에 개재될 수 있다.
위에서 설명한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 정렬 검사 방법은 전극판(310, 320) 공급 방식에 관계없이 적용될 수 있다.
전극판(310, 320) 및 분리막(330) 지지 단계(이하, 지지 단계)(S200)는 적층 테이블(210)에 공급된 전극판(310, 320) 등의 가장자리 영역을 홀더(220)로 지지하는 단계일 수 있다. 홀더(220)는 분리막(330) 상에 제공된 음극판(320) 또는 양극판(310)의 상부에 배치될 수 있다.
홀더(220)는 전극판(310, 320) 등의 길이 방향 양측 또는 모든 모서리 측에 배치될 수 있다. 또한, 홀더(220)가 배치된 상태에서 양극판(310), 음극판(320) 및 분리막(330)의 경계는 홀더(220)에 형성된 제1홀(221) 및 제2홀(222)을 통해 노출될 수 있다. 홀더(220)는 제1홀(221)이 전극판(310, 320)과 분리막(330)의 길이 방향 경계를 노출시키고, 제2홀(222)이 전극판(310, 320)과 분리막(330)의 폭 방향 경계를 노출시키도록 배치될 수 있다. 또한, 이 때, 제2홀(222)은 열린 부분이 분리막(330)의 경계와 일치하도록 배치될 수 있다.
촬영 단계(S300)는 제1홀(221) 및 제2홀(222)을 통해 노출된 양극판(310), 음극판(320) 및 분리막(330)의 경계를 촬영하는 단계로, 조명부(240)가 빛을 조사하는 상태에서 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 촬영 단계(S300)는 전극판(310, 320) 등이 홀더(220)에 의해 지지된 상태에서 진행될 수 있다.
촬영 단계(S300)는 분리막(330) 상에 음극판(320) 및 양극판(310)이 공급된 이후에 진행될 수 있다. 예를 들어, 적층 테이블(210)에는 분리막(330)-음극판(320)-분리막(330)-양극판(310) 순서로 전극판(310, 320) 등이 공급될 수 있으며, 분리막(330) 상에 양극판(310)이 공급된 상태에서 촬영하여 음극판(320)과 분리막(330) 사이의 간격 및 음극판(320)과 양극판(310) 사이의 간격을 측정할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적층 테이블(210)은 제1홀(221) 및 제2홀(222)과 대응되는 위치에 보조 조명(241, 242)이 삽입 배치된 제1 삽입홀(211) 및 제2 삽입홀(212)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 촬영 영역은 홀더(220)에 의해 전극판(310, 320)과 분리막(330)이 압착 및 고정된 상태에서 보조 조명(241, 242)이 촬영 영역에 빛을 조사하게 되므로, 경계 부분의 들뜸 현상으로 이미지가 흐릿하게 나타나는 것을 방지할 수 있으며, 명도 대비를 형성하여 선명한 이미지를 얻을 수 있다.
불량 여부 판단 단계(이하, 판단 단계)(S400)는 촬영 단계에서 촬영된 이미지를 바탕으로 전극 조립체(300)의 불량 여부를 판단하는 단계로, 촬영 단계에서 촬영된 이미지로부터 전극판(310, 320)의 경계와 분리막(330)의 경계 사이의 간격을 측정하여 측정 간격이 오차 범위를 초과하는 경우 또는 촬영 이미지로부터 경계가 인식되지 않는 경우 이를 불량으로 판단할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 정렬 검사 방법의 판단 단계를 설명하기 위한 도면이다.
판단 단계(S400)에서는 음극판(320)의 경계를 인식하고, 음극판(320)의 경계와 분리막(330)의 경계 사이의 간격(SA) 및 음극판(320)의 경계와 양극판(310)의 경계 사이의 간격(CA)을 측정할 수 있다. 분리막(330)의 경계의 경우 제2홀(222)의 열린 부분의 경계와 일치하므로, 분리막(330)의 경계 인식은 제2홀(222)의 열린 부분의 인식으로 대체될 수 있다.
음극판(320)의 경계는 제1홀(221) 및 제2홀(222)을 통해 노출될 수 있다. 예를 들어, 도 9와 같이, 홀더(220)가 전극판(310, 320) 등의 모서리마다 배치되는 경우, 음극판(320)의 경계는 8개의 홀을 통해 노출될 수 있으며, 이들 중 하나 이상에서 음극판(320)의 경계가 인식되지 않는다면 전극 조립체(300)는 불량으로 판단될 수 있다.
음극판(320)의 경계와 분리막(330)의 경계 사이의 간격(SA)과 음극판(320)의 경계와 양극판(310)의 경계 사이의 간격(CA) 또한 제1홀(221) 및 제2홀(222)을 통해 노출될 수 있다. 자세하게, 제1홀(221)을 통해서는 각각의 길이 방향으로의 간격을 확인할 수 있고, 제2홀(222)을 통해서는 각각의 폭 방향으로의 간격을 확인할 수 있다.
음극판(320)의 경계와 분리막(330)의 경계 사이의 간격(SA)과 음극판(320)의 경계와 양극판(310)의 경계 사이의 간격(CA)의 경우, 중심값을 기준으로 미리 설정된 오차 범위를 벗어나게 되면 전극 조립체(300)는 불량으로 판단될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 판단 단계(S400)는 전극 조립체(300) 제조 공정 중에 이루어질 수 있으며, 불량으로 판단되는 경우 전극판(310, 320) 및 분리막(330)의 공급은 중단될 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 사상과 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이므로, 이와 같은 변경 또는 변형은 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
200: 전극 조립체 정렬 검사 장치
210: 적층 테이블
220: 홀더
221: 제1홀
222: 제2홀
230: 촬영부
240: 조명부
300: 전극 조립체
310: 양극판
320: 음극판
330: 분리막

Claims (16)

  1. 전극판 및 분리막을 포함하는 전극 조립체가 공급되는 적층 테이블;
    상기 전극판 및 상기 분리막의 가장자리 영역을 지지하도록 상기 적층 테이블에 배치되는 홀더;
    상기 적층 테이블에 공급된 상기 전극판 및 상기 분리막을 촬영하는 촬영부; 및
    상기 적층 테이블에 빛을 조사하는 조명부;를 포함하고,
    상기 홀더는 상기 전극판 및 상기 분리막의 경계를 노출시키는 복수의 홀을 포함하고,
    상기 조명부는 상기 복수의 홀을 통해 노출된 부분을 비추도록 상기 적층 테이블에 배치되는 보조 조명을 포함하는, 전극 조립체 정렬 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홀더는 적어도 상기 전극판 및 상기 분리막을 길이 방향 양측에서 지지하도록 배치되는, 전극 조립체 정렬 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 홀더는 상기 복수의 홀에 배치되는 광투과성의 투명부재를 포함하는, 전극 조립체 정렬 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적층 테이블은 상기 보조 조명이 삽입 배치되는 복수의 삽입홀을 포함하고,
    상기 홀더는 상기 복수의 홀이 상기 복수의 삽입홀과 겹쳐지도록 상기 적층 테이블에 배치되는, 전극 조립체 정렬 검사 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 홀더는, 상기 전극판 및 상기 분리막의 길이 방향 경계를 노출시키는 제1홀; 및
    상기 전극판 및 상기 분리막의 폭 방향 경계를 노출시키는 제2홀;을 포함하며,
    상기 제2홀은 상기 전극판 및 상기 분리막의 폭 방향으로 열린 부분을 포함하는, 전극 조립체 정렬 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적층 테이블은, 상기 제1홀과 겹쳐지는 제1 삽입홀; 및
    상기 제2홀과 겹쳐지는 제2 삽입홀;을 포함하고,
    상기 제1 삽입홀 및 상기 제2 삽입홀은 각각 상기 제1홀 및 상기 제2홀보다 큰 면적을 갖도록 형성된, 전극 조립체 정렬 검사 장치.
  7. 보조 조명이 삽입된 전극 테이블에 전극판 및 분리막을 공급하는 공급 단계;
    상기 적층 테이블에 홀더를 배치하여 상기 전극판 및 상기 분리막을 지지하는 지지 단계;
    촬영부가 상기 전극판 및 상기 분리막의 가장자리 영역을 촬영하는 촬영 단계; 및
    상기 전극판 및 상기 분리막의 정렬 상태를 확인하여 불량 여부를 판단하는 판단 단계;를 포함하고,
    상기 홀더는 상기 전극판 및 상기 분리막의 경계를 노출시키는 복수의 홀을 포함하며,
    상기 지지 단계에서 상기 홀더는 상기 복수의 홀이 상기 보조 조명이 삽입된 위치와 겹쳐지도록 상기 적층 테이블에 배치되는, 전극 조립체 정렬 검사 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 지지 단계에서 상기 홀더는 적어도 상기 전극판 및 상기 분리막을 길이 방향 양측에서 지지하도록 상기 적층 테이블에 배치되는, 전극 조립체 정렬 검사 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 홀더는, 상기 전극판 및 상기 분리막의 길이 방향 경계를 노출시키는 제1홀; 및
    상기 전극판 및 상기 분리막의 폭 방향 경계를 노출시키며, 상기 폭 방향으로 열린 부분을 포함하는 제2홀;을 포함하며,
    상기 지지 단계에서 상기 홀더는 상기 제2홀의 열린 부분이 상기 분리막의 경계와 일치하도록 배치되는, 전극 조립체 정렬 검사 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 판단 단계에서 상기 전극판 및 상기 분리막의 정렬 상태가 불량으로 판단되는 경우, 상기 전극판 및 상기 분리막의 공급이 중단되는, 전극 조립체 정렬 검사 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 전극판은 양극판 및 음극판을 포함하며,
    상기 공급 단계에서 상기 적층 테이블에는 상기 분리막이 개재된 상태에서 상기 양극판 및 상기 음극판이 교대로 공급되는, 전극 조립체 정렬 검사 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 지지 단계 및 상기 촬영 단계는, 상기 양극판이 상기 적층 테이블의 적층 방향을 기준으로 가장 상측에 배치된 상태에서 수행되는, 전극 조립체 정렬 검사 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 촬영부는 상기 홀더와 대응되는 개수로 구비되며,
    상기 촬영 단계는, 상기 홀더가 배치되는 하나 이상의 영역에 대해 수행되는, 전극 조립체 정렬 검사 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 판단 단계는, 상기 촬영 단계에서 촬영된 이미지로부터 상기 음극판의 경계를 인식하는 단계를 포함하며,
    상기 음극판의 경계가 인식되지 않는 경우, 상기 전극판 및 상기 분리막의 정렬 상태를 불량으로 판단하는, 전극 조립체 정렬 검사 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 판단 단계는, 상기 촬영 단계에서 촬영된 이미지로부터 상기 음극판의 경계와 상기 분리막의 경계 사이의 간격을 측정하는 단계를 포함하며,
    상기 음극판의 경계와 상기 분리막의 경계 사이의 간격이 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 전극판 및 상기 분리막의 정렬 상태를 불량으로 판단하는, 전극 조립체 정렬 검사 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 판단 단계는, 상기 촬영 단계에서 촬영된 이미지로부터 상기 음극판의 경계와 상기 양극판의 경계 사이의 간격을 측정하는 단계를 포함하며,
    상기 음극판의 경계와 상기 양극판의 경계 사이의 간격이 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 전극판 및 상기 분리막의 정렬 상태를 불량으로 판단하는, 전극 조립체 정렬 검사 방법.
KR1020220186558A 2021-12-29 2022-12-28 전극 조립체 정렬 검사 장치 및 방법 KR20230101730A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2022/021617 WO2023128661A1 (ko) 2021-12-29 2022-12-29 전극 조립체 정렬 검사 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210191066 2021-12-29
KR20210191066 2021-12-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230101730A true KR20230101730A (ko) 2023-07-06

Family

ID=87185565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220186558A KR20230101730A (ko) 2021-12-29 2022-12-28 전극 조립체 정렬 검사 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230101730A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109698373B (zh) 二次电池的电池组制造装置
CN113196537B (zh) 二次电池的电池堆制造装置
KR102217201B1 (ko) 전극조립체의 얼라인 검사 장치 및 그를 이용한 전극조립체의 얼라인 검사 방법
CN112490479A (zh) 二次电池的电池单元堆制造系统及方法
EP2696431B1 (en) Electrode stacking device and electrode stacking method
CN110915047B (zh) 电极体制造装置
JP2004022206A (ja) 電池検査装置
KR101992467B1 (ko) 극판 검사 기능을 포함하는 2차전지 제조장치의 극판이송장치
KR102370749B1 (ko) 초기 얼라인수단을 갖는 이차전지용 셀 스택 적층장치 및 초기 얼라인 방법
KR102288122B1 (ko) 이차전지 제조장치 및 제조방법
KR102261757B1 (ko) 배터리 전극 검사 시스템
JP4595500B2 (ja) 巻回装置および巻きずれ検査方法
KR20200113823A (ko) 전극조립체의 제조 방법 및 그 제조 장치
KR102278801B1 (ko) 고속 양극 노칭기용 이차전지 전극필름의 스패터 검사방법
KR20230101730A (ko) 전극 조립체 정렬 검사 장치 및 방법
KR20210014396A (ko) 2차 전지용 오버행 검사장치 및 이를 구비하는 2차 전지 제조 시스템
US10026999B2 (en) Detection method and detection device
CN114720485A (zh) 用于检查二次电池的电极堆叠的装置及其检查方法
WO2023128661A1 (ko) 전극 조립체 정렬 검사 장치 및 방법
JP2002198097A (ja) 電池の検査方法
KR20220162455A (ko) 이차전지의 전극 노칭 및 셀 스택 시스템
WO2023075420A1 (ko) 전극 조립체의 제조방법
KR20220117466A (ko) 전극 탭의 불량 검출 시스템 및 이를 이용한 전극 탭의 불량 검출 방법
KR102606920B1 (ko) 이차전지용 전지 셀 스택킹 시스템
WO2023043265A1 (ko) 전극 조립체의 제조방법