KR20230127060A - 이차전지 패키지 검사 방법 - Google Patents

이차전지 패키지 검사 방법 Download PDF

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KR20230127060A
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박수진
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 이차전지 패키지 검사 방법을 개시한다. 본 발명의 이차전지 패키지 검사 방법은, 소정의 폭을 가지고 길이방향으로 연장되는 전극 리드가 파우치형 이차전지 패키지의 실링 영역을 길이방향으로 관통한 상태에서 폭방향으로 실링 공정이 이루어진, 전극 리드와 파우치의 실링 공정 결과를 검사하는 방법으로서, 상기 전극 리드의 제1측면) 및 상기 파우치의 실링 영역에서 상기 실링 영역을 관통하는 상기 전극 리드의 두께에 의해 발생하는 한 쌍의 홈(groove) 중 상기 제1측면과 인접한 제1홈 간의 폭방향의 제1거리와, 상기 전극 리드의 제1측면에 대향하는 제2측면 및 상기 한 쌍의 홈 중 상기 제2측면과 인접한 제2홈 간의 폭방향의 제2거리를 측정하는 거리 측정 단계; 상기 제1거리와 제2거리의 차이값을 산출하는 편차 산출 단계; 및 상기 편차 산출 단계에 근거하여 상기 전극 리드의 파우치 실링 공정의 불량 여부를 판정하는 판정 단계;를 포함한다.

Description

이차전지 패키지 검사 방법{SECONDARY BATTERY PACKAGE INSPECTION METHOD}
본 발명은 이차전지 패키지 검사 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극 리드와 파우치의 실링 불량을 용이하게 검사하고, 활성화 공정이 진행되기 이전에 불량 제품을 선별하여 배출할 수 있는 이차전지 패키지 검사 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지는 양극, 음극 및 전해질을 포함하고, 화학 반응을 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다. 이차전지는 충방전이 가능한 장점에 의해 사용이 점차적으로 늘고 있는 추세이다. 이와 같은 이차전지 중에서도 리튬 이차 전지는 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에, 전자 통신 기기의 전원으로 사용되거나 고출력의 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 구동원 등으로 널리 사용되고 있다.
이러한 이차전지의 형상 측면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 증가되고 있다. 이차전지의 재료 측면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 증가되고 있다.
파우치형 이차전지 패키지는 이차전지 셀의 전극탭에 전극 리드를 용접하고 전극 리드의 양측에 절연필름을 접합한다. 그리고, 파우치의 내부에 이차전지 셀을 안착시키고, 파우치의 양측과 하단부를 실링한다. 파우치의 내부에 전해액을 주입한 다음 실링툴을 이용하여 파우치의 상단부를 가열 가압한다. 절연필름과 파우치 내측면의 실란트층이 융착됨에 따라 파우치가 전체적으로 밀봉된다.
이때, 이차전지 셀의 전극 리드가 파우치의 상단부를 관통하여 돌출된다. 또한, 실링툴이 파우치를 가열 가압할 때에, 전극 리드의 폭방향 양측 단부와 인접한 부분에는 전극 리드의 두께에 의해 그루브(groove)가 형성된다.
그러나, 종래에는 전극 리드의 위치와 그루브의 위치가 틀어지는 경우, 전극 리드의 양측과 그루브의 인접한 부분에서 절연필름과 파우치의 실란트층이 충분히 용융되지 않아 접합불량이 발생될 수 있다. 이에 따라, 파우치에 수용된 전해액이 전극 리드의 양측과 그루브 사이를 통해 누설(leak)될 수 있다.
또한, 종래에는 파우치의 상단부와 전극 리드가 실링된 후 비전이나 전수 검사가 수행되지 않으므로, 파우치의 가스 빼기 공정 등과 같은 활성화 공정이 진행될 때에 이차전지 패키지의 불량이 확인될 수 있다. 또한, 활성화 공정이 진행되는 동안에 파우치에서 전해액이 누설되어 주변 설비나 주변의 이차전지 셀을 오염시킬 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제2013-1236579호(2013. 02. 22 공고, 발명의 명칭: 파우치형 리튬이차전지)에 개시되어 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전극 리드와 파우치의 실링 불량을 용이하게 검사하고, 활성화 공정이 진행되기 이전에 불량 제품을 선별하여 배출할 수 있는 이차전지 패키지 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 이차전지 패키지 검사 방법은, 소정의 폭을 가지고 길이방향으로 연장되는 전극 리드가 파우치형 이차전지 패키지의 실링 영역을 길이방향으로 관통한 상태에서 폭방향으로 실링 공정이 이루어진, 전극 리드와 파우치의 실링 공정 결과를 검사하는 방법으로서, 상기 전극 리드의 제1측면 및 상기 파우치의 실링 영역에서 상기 실링 영역을 관통하는 상기 전극 리드의 두께에 의해 발생하는 한 쌍의 홈(groove) 중 상기 제1측면과 인접한 제1홈 간의 폭방향의 제1거리와, 상기 전극 리드의 제1측면에 대향하는 제2측면 및 상기 한 쌍의 홈 중 상기 제2측면과 인접한 제2홈 간의 폭방향의 제2거리를 측정하는 거리 측정 단계; 상기 제1거리와 제2거리의 차이값을 산출하는 편차 산출 단계; 및 상기 편차 산출 단계에 근거하여 상기 전극 리드의 파우치 실링 공정의 불량 여부를 판정하는 판정 단계;를 포함한다.
상기 제1홈과 제2홈은 상기 파우치의 폭방향으로 소정의 폭을 가지고, 상기 거리 측정 단계에서: 상기 제1거리와 제2거리를 측정할 때, 상기 제1홈에서 상기 제1홈의 폭방향으로 상기 제1측면과 가장 가까운 위치로부터 상기 제1측면까지의 거리를 폭방향으로 측정하고, 상기 제2홈에서 상기 제2홈의 폭방향으로 상기 제2측면과 가장 가까운 위치로부터 상기 제1측면까지의 거리를 폭방향으로 측정할 수 있다.
상기 거리 측정 단계는 상기 전극 리드의 측면과 상기 실링 영역의 상기 제1홈과 제2홈을 비전 촬영한 뒤, 촬영된 이미지로부터 디지털 데이터로 변환하여 상기 제1거리와 제2거리를 산출할 수 있다.
상기 거리 측정 단계에서: 상기 전극 리드가 상기 실링 영역을 관통하여 길이방향으로 연장되는 방향이 상기 실링 영역의 폭방향에 대해 수직을 이루지 못하고 기울어진 경우, 폭방향으로 상기 제1홈으로부터 상기 제1측면에 이르는 거리 중 최소 제1거리와 최대 제1거리 및 폭방향으로 상기 제2홈으로부터 상기 제2측면에 이르는 거리 중 최소 제2거리와 최대 제2거리를 측정할 수 있다.
상기 편차 산출 단계에서: 상기 제1거리의 최대값과 상기 제2거리의 최소값의 제1차이값 및, 상기 제2거리의 최대값과 상기 제1거리의 최소값의 제2차이값을 산출할 수 있다.
상기 판정 단계에서: 상기 제1차이값과 상기 제2차이값이 모두 기준값 이하인 경우 양호로 판정할 수 있다.
상기 제1차이값과 상기 제2차이값 중 어느 하나라도 기준값을 초과하는 경우 불량으로 판정할 수 있다.
상기 판정 단계에서: 상기 제1거리와 제2거리의 차이값이 기준값 이하인 경우 양호로 판정하고, 상기 제1거리와 제2거리의 차이값이 상기 기준값을 초과하는 경우 불량으로 판정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 제1거리와 제2거리의 차이값을 산출하고, 산출된 차이값과 기준값을 비교하여 전극 리드가 파우치에서 얼마만큼 틀어졌는지를 판단함으로써, 이차전지 패키지의 실링 불량 여부를 검사할 수 있다. 이에 따라, 이차전지 패키지의 실링 불량 여부를 신속하고 정확하게 검사할 수 있다.
본 발명에 의하면, 이차전지 패키지의 실링 공정 이후에 곧바로 검사 공정을 수행하므로, 이차전지 패키지가 후속의 활성화 공정으로 진행되기 이전에 불량 이차전지 패키지를 선별하여 공정 라인으로부터 배출시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 불량 이차전지 패키지가 후속 공정으로 진행되는 것을 방지하여 공정 효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 후속의 활성화 공정이 진행되는 동안에 이차전지 패키지에서 전해액이 누설되는 것을 방지하고, 주변 설비나 주변의 이차전지 패키지가 전해액에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지 패키지를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 이차전지 패키지에서 전극 리드가 파우치에 접합된 상태를 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 3은 도 1의 이차전지 패키지에서 전극 리드가 파우치에 접합된 상태를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 4는 도 1의 이차전지 패키지에서 전극 리드가 미세하게 틀어진 상태로 접합된 상태를 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 5는 도 1의 이차전지 패키지에서 전극 리드가 과도하게 틀어진 상태로 접합된 상태를 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 6은 도 1의 이차전지 패키지에서 전극 리드가 기울어진 상태로 접합된 상태를 개략적으로 도시한 확대도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 변경을 가할 수 있고 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 어느 하나의 실시예의 구성과 다른 실시예의 구성을 서로 치환하거나 부가하는 것은 물론 본 발명의 기술적 사상과 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께가 과장되게 크거나 작게 표현될 수 있으나, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 아니 될 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예나 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 그리고 단수의 표현은, 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이다. 즉 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는. 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들이 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에 있다"거나 "하부에 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 바로 위에 배치되어 있는 것뿐만 아니라 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 장치에 관해 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지 패키지(100)는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptopcomputer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 피씨(Slate PC), Tablet PC, Ultra Book, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 전기차량, 수소전기차량, 하이브리드차량, 에너지 저장 시스템(energy storage system(ESS) 등에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지 패키지를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 이차전지 패키지에서 전극 리드가 파우치에 접합된 상태를 개략적으로 도시한 확대도이고, 도 3은 도 1의 이차전지 패키지에서 전극 리드가 파우치에 접합된 상태를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 패키지(100)는 전지셀(110), 파우치(120), 전극 리드(130), 절연필름(140) 및 실링부(150)를 포함한다.
전지셀(110)은 복수의 전극과 분리막이 교번으로 적층되어 이루어진다. 전지셀은 모노셀(mono-cell), 바이셀(bi-cell), 풀셀(full cell) 중 하나 일 수 있다. 모노셀은 단위셀의 최외곽에 일면에 전극이 배치되고, 최외곽 타면에 분리막이 배치되는 구조의 셀을 의미한다. 바이셀은 단위셀의 최외곽 양면에 동일 극성의 전극이 배치되는 구조의 셀을 의미한다. 풀셀은 단위셀의 최외곽 양면에 반대 극성의 전극이 배치되는 구조의 셀을 의미한다.
파우치(120)는 외측면을 이루는 외측 수지층(미도시)과, 차단성을 갖는 금속층(미도시)과, 열용융성과 내화학성을 갖는 수지 실란트층(미도시)을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진다. 금속층(122)은 알루미늄을 포함한다. 실란트층은 파우치(120)의 내부에 수용되는 전해액과 금속층이 접촉되는 것을 차단하여 일정한 절연저항이 유지되게 하고, 전해액과 금속층이 화학적으로 반응하는 것을 방지한다.
파우치(120)는 2장의 파우치시트가 겹쳐지고, 파우치(120) 둘레부의 폭방향 양측과 하측이 미리 열융착에 의해 실링된 형태로 형성된다. 파우치(120)의 상측에는 개구부(124)가 형성된다. 전지셀(110)에는 전극탭부(미도시)가 돌출되게 연결되고, 전극탭부는 파우치(120)의 개구부(124) 측에 배치된다.
전극 리드(130)와 절연필름(140)은 전극탭부에 접합되고, 파우치(120)의 개구부(124)에서 돌출되게 배치된다. 도 1에서는 하나의 전극 리드(130)와 하나의 전극탭부를 도시하였으나 실질적으로는 한 쌍의 전극 리드(130)와 한 쌍의 전극탭부가 설치된다.
절연필름(140)은 전극 리드(130)의 양측면과 파우치(120)의 내측면 사이에 겹쳐진다. 이때, 절연필름(140)과 전극 리드(130)는 미리 접합된 상태에서 파우치(120)의 개구부(124)에 개재될 수 있다. 또한, 절연필름(140)과 전극 리드(130)가 미리 접합되지 않은 상태에서 파우치(120)의 개구부(124)에 개재될 수 있다.
절연필름(140)은 파우치(120)의 개구부(124)와 나란하게 배치되도록 직사각 형태로 형성된다. 절연필름(140)은 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 이들의 혼합체, 또는 폴리우레탄 등의 고분자 합성 수지로 제조될 수 있다.
전극 리드(130)와 절연필름(140)이 파우치(120)의 개구부(124)에 개재된 상태에서 실링툴(미도시)이 파우치(120)의 개구부(124)를 가열 및 가압하면, 파우치시트의 내측면에 적층된 실란트층, 실란트층과 절연필름(140) 및 전극 리드(130)가 서로 접합되어 파우치(120)의 개구부(124)를 실링한다.
이때, 파우치(120)의 개구부(124)에서 실란트층과 절연필름(140)이 용융되어 접합되는 부분을 실링부(150)라고 한다. 실링부(150)는 절연필름(140)의 길이방향과 나란하게 밴드 형태로 형성된다. 실링부(150)의 폭은 절연필름(140)의 폭보다 좁게 형성될 수 있다.
전극 리드(130)는 이차전지 셀(110)의 일측에 소정의 폭을 가지고 길이방향으로 연장된다. 전극 리드(130)는 파우치형 이차전지 패키지(100)의 실링 영역을 길이방향으로 관통한 상태에서 실링툴이 파우치(120)의 폭방향으로 파우치(120)를 가열 가압한다. 이러한 실링 공정이 완료되면, 전극 리드(130)와 파우치(120)가 긴밀하게 접합 및 밀봉된다.
또한, 파우치(120)의 실링 영역에서 전극 리드(130)의 폭방향 양측에는 실링 영역을 관통하는 전극 리드(130)의 두께에 의해 한 쌍의 홈(groove), 즉 제1홈(121)과 제2홈(122)이 형성된다. 즉, 파우치(120)의 실링 영역에서 전극 리드(130)의 폭방향 양측에 틈새가 벌어지고, 전극 리드(130)의 폭방향 양측에 인접한 파우치(120) 부분이 실링툴의 가압에 의해 오목하게 변형되면서 제1홈(121)과 제2홈(122)이 형성된다.
이때, 실링툴은 기구적 구조에 의해 파우치(120)의 개구부(124)에서 항상 동일한 부분을 가열 가압하므로, 파우치(120)의 개구부(124)에는 항상 동일한 위치에 제1홈(121)과 제2홈(122)이 형성된다. 즉, 파우치(120)의 폭방향 양단부에서 동일한 거리에 제1홈(121)과 제2홈(122)이 형성된다. 이때, 제1홈(121)과 제2홈(122)의 길이방향은 파우치(120)의 폭방향과 항상 수직하게 배치된다.
전극 리드(130)의 폭방향 일측면을 제1측면(131), 전극 리드(130)의 폭방향 타측면을 제2측면(132)이라고 한다. 제1측면(131)은 제2측면(132)에 대응되고, 서로 평행하게 배치된다. 제1측면(131)은 제1홈(121)에 대응되고, 제2측면(132)은 제2홈(122)에 대응된다.
상기한 이차전지 패키지(100)의 실링 공정에서 전극 리드(130)가 파우치(120)에서 일정량 이상 틀어진 상태로 실링되는 경우, 후속 공정인 가스 빼기 공정 등과 같은 활성화 공정이 진행되는 동안에 파우치(120)에 수용된 전해액이 누설되는 경우가 발생되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 문제를 해소하기 위해, 본 발명에서는 이차전지 패키지(100)의 실링 공정이 완료되면, 이차전지 패키지(100)의 실링 공정 결과에 대한 불량 여부를 판정하는 검사 공정이 진행된다.
도 4는 도 1의 이차전지 패키지에서 전극 리드가 미세하게 틀어진 상태로 접합된 상태를 개략적으로 도시한 확대도이고, 도 5는 도 1의 이차전지 패키지에서 전극 리드가 과도하게 틀어진 상태로 접합된 상태를 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 4를 참조하면, 이차전지 패키지(100)의 검사 공정은 거리 측정 단계, 편차 산출 단계 및 판정 단계를 포함한다.
거리 측정 단계는 전극 리드(130)의 제1측면(131)과 인접한 제1홈(121) 간의 폭방향의 제1거리(H1)와, 전극 리드(130)의 제2측면(132) 및 한 쌍의 홈 중 제2측면(132)과 인접한 제2홈(122) 간의 폭방향의 제2거리(H2)를 측정한다. 이때, 비전부가 전극 리드(130)와 제1홈(121) 및 제2홈(122)에 광을 조사하여, 제1측면(131)과 제1홈(121) 사이의 제1거리(H1) 및, 제2측면(132)과 제2홈(122) 사이의 제1거리(H1)를 촬영함으로써, 제1거리(H1)와 제2거리(H2)를 측정한다. 비전부에서 측정된 제1거리(H1)와 제2거리(H2)에 관한 이미지 데이터를 제어부에 전송된다.
편차 산출 단계에서는 제어부에서 제1거리(H1)와 제2거리(H2)의 차이값(H1-H2)을 산출한다. 예들 들면, 제어부에는 수신된 이미지 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 제1거리(H1)와 제2거리(H2)의 차이값(H1-H2)을 산출한다.
제어부에는 제1거리(H1)와 제2거리(H2)의 차이값(H1-H2)에 대한 불량 여부를 판정하는 기준값이 미리 설정되어 있다. 이러한 기준값은 이차전지 패키지(100)의 크기, 전극 리드(130)의 폭과 길이, 이차전지 패키지(100)의 요구 정밀도, 이차전지 패키지(100)의 적용 제품 등을 고려하여 다양하게 설정될 수 있다.
상기 제1거리(H1)와 제2거리(H2)의 차이값(H1-H2)이 증가할수록 전극 리드(130)가 파우치(120)의 정확한 실링 위치에서 많이 틀어지고, 상기 제1거리(H1)와 제2거리(H2)의 차이값(H1-H2)이 감소할수록 전극 리드(130)가 파우치(120)의 정확한 실링 위치에서 미세하게 틀어지게 된다. 여기서, 틀어짐이란 전극 리드(130)가 파우치(120)의 실링 위에서 한 쪽으로 위치 이동(shift)되거나 기울어지는 것을 모두 포함한다.
판정 단계는 편차 산출 단계에 근거하여 전극 리드(130)의 파우치(120) 실링 공정의 불량 여부를 판정한다.
판정 단계에서 제1거리(H1)와 제2거리(H2)의 차이값(H1-H2)이 기준값 이하인 경우 양호로 판정하고, 제1거리(H1)와 제2거리(H2)의 차이값이 기준값을 초과하는 경우 불량으로 판정한다.
예들 들면, 기준값이 2.5mm로 설정된 경우, 제1거리(H1)가 1.0mm, 제2거리(H2)가 2.0mm이고, 그 차이값이 1.0mm이면, 제어부는 전극 리드(130)와 파우치(120)가 양호하게 실링된 것으로 판단하여 이차전지 패키지(100)를 양호로 판정한다(도 4 참조).
또한, 기준값이 2.5mm로 설정된 경우, 제1거리(H3)가 0.4mm, 제2거리(H4)가 3.0mm이고, 그 차이값(H3-H4)이 2.6mm이면, 제어부는 전극 리드(130)와 파우치(120)가 부적합하게 실링된 것으로 판단하여 이차전지 패키지(100)를 불량으로 판정한다(도 6 참조).
상기와 같이, 제1거리(H1,H3)와 제2거리(H2,H4)의 차이값(H1-H2,H3-H4)을 산출하고, 산출된 차이값(H1-H2,H3-H4)과 기준값을 비교하여 전극 리드(130)가 파우치(120)에서 얼마만큼 틀어졌는지를 판단함으로써, 이차전지 패키지(100)의 실링 불량 여부를 검사할 수 있다. 이에 따라, 이차전지 패키지(100)의 실링 불량 여부를 신속하고 정확하게 검사할 수 있다.
이차전지 패키지(100)의 실링 공정 이후에 곧바로 검사 공정을 수행하므로, 이차전지 패키지(100)가 후속의 활성화 공정으로 진행되기 이전에 불량 이차전지 패키지(100)를 선별하여 공정 라인으로부터 배출시킬 수 있다. 이에 따라, 불량 이차전지 패키지(100)가 후속 공정으로 진행되는 것을 방지하여 공정 효율을 현저히 향상시킬 수 있다. 또한, 후속의 활성화 공정이 진행되는 동안에 이차전지 패키지(100)에서 전해액이 누설되는 것을 방지하고, 주변 설비나 주변의 이차전지 패키지(100)가 전해액에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.
제1홈(121)과 제2홈(122)은 실링툴의 기구적인 형태에 따라 파우치(120)의 폭방향으로 항상 소정의 폭을 갖도록 형성된다. 즉, 실링툴에는 전극 리드(130)의 양측을 가압하여 실링할 때에 제1홈(121)과 제2홈(122)을 형성하도록 제1돌기부와 제2돌기부가 형성된다. 이때, 상기 거리 측정 단계에서 제1거리(H1,H3)와 제2거리(H2,H4)를 측정할 때, 상기 제1홈(121)에서 제1홈(121)의 폭방향으로 제1측면(131)과 가장 가까운 위치(121a)로부터 제1측면(131)까지의 거리를 폭방향으로 측정하고, 상기 제2홈(122)에서 제2홈(122)의 폭방향으로 제2측면(132)과 가장 가까운 위치(122a)로부터 제1측면(131)까지의 거리를 폭방향으로 측정한다.
또한, 상기 거리 측정 단계에서 제1거리(H1,H3)와 제2거리(H2,H4)를 측정할 때, 상기 제1홈(121)에서 제1홈(121)의 폭방향으로 제1측면(131)과 가장 먼 위치(제1홈에서 121a의 좌측)로부터 제1측면(131)까지의 거리를 폭방향으로 측정하고, 상기 제2홈(122)에서 제2홈(122)의 폭방향으로 제2측면(132)과 가장 먼 위치(제2홈에서 122a의 우측)로부터 제1측면(131)까지의 거리를 폭방향으로 측정할 수 있음은 물론이다.
상기한 거리 측정 단계는 전극 리드(130)의 제1측면(131) 및 제2측면(132)과 실링 영역의 상기 제1홈(121)과 제2홈(122)을 비전 촬영한 뒤, 촬영된 이미지로부터 디지털 데이터로 변환하여 제1거리(H1,H3)와 제2거리(H2,H4)를 산출할 수 있다.
도 6은 도 1의 이차전지 패키지에서 전극 리드가 기울어진 상태로 접합된 상태를 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 6을 참조하면, 거리 측정 단계에서 전극 리드(130)가 실링 영역을 관통하여 길이방향으로 연장되는 방향이 실링 영역의 폭방향에 대해 수직을 이루지 못하고 기울어질 수 있다. 이 경우, 폭방향으로 제1홈(121)으로부터 제1측면(131)에 이르는 거리 중 최소 제1거리(amin)와 최대 제1거리(amax) 및 폭방향으로 제2홈(122)으로부터 제2측면(132)에 이르는 거리 중 최소 제2거리(bmin)와 최대 제2거리(bmax)를 측정한다.
편차 산출 단계에서 제1거리의 최대값(amax)과 제2거리의 최소값(bmin)의 제1차이값(amax-bmin) 및 제2거리의 최대값(bmax)과 제1거리의 최소값(amin)의 제2차이값(bmax-amin)을 산출한다.
판정 단계에서 제1차이값(amax-bmin)과 제2차이값(bmax-amin)이 모두 기준값 이하인 경우 양호로 판정한다. 제1차이값(amax-bmin)과 제2차이값(bmax-amin)이 기준값 이하인 경우에는, 전극 리드(130)가 파우치(120)의 실링 위치에서 미세하게 기울어진 상태가 된다. 이 경우에는, 제1측면(131)과 제1홈(121) 사이의 틈새와, 제2측면(132)과 제2홈(122)으로 둘러싸인 틈새가 실링툴에 의해 충분히 압착되면서 접착되므로, 전극 리드(130)의 양측에서 실링 불량이 거의 발생되는 것을 방지할 수 있다.
판정단계에서 제1차이값(amax-bmin)과 제2차이값(bmax-amin) 중 어느 하나라도 기준값을 초과하는 경우 불량으로 판정한다. 제1차이값(amax-bmin)과 제2차이값(bmax-amin) 중 어느 하나가 기준값을 초과하는 경우에는, 전극 리드(130)가 파우치(120)의 실링 위치에서 과도하게 기울어진 상태가 된다. 이 경우에는, 제1측면(131)과 제1홈(121) 사이의 틈새와, 제2측면(132)과 제2홈(122)으로 둘러싸인 틈새가 실링툴에 의해 충분히 압착되지 못하므로, 전극 리드(130)의 양측에서 실링 불량이 발생될 가능성이 현저히 높아진다.
상기한 판정 단계에서 불량이라고 판정되면, 불량 판정된 이차전지 패키지(100)는 검사 라인의 외측으로 배출된다. 이에 따라, 불량 판정된 이차전지 패키지(100)가 후속의 활성화 공정을 거치지 않게 되어 이차전지 패키지의 생산 효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
100: 이차전지 패키지
110: 이차전지 셀
120: 파우치
121: 제1홈
121a: 제1측면과 가장 가까운 위치
122: 제2홈
122a: 제2측면과 가장 가까운 위치
124: 개구부
130: 전극 리드
131: 제1측면
132: 제2측면
140: 절연필름
150: 실링부
H1,H3: 제1거리
H2,H4: 제2거리
amax: 최대 제1거리
amin: 최소 제1거리
bmax: 최대 제2거리
bmin: 최소 제2거리

Claims (8)

  1. 소정의 폭을 가지고 길이방향으로 연장되는 전극 리드가 파우치형 이차전지 패키지의 실링 영역을 길이방향으로 관통한 상태에서 폭방향으로 실링 공정이 이루어진, 전극 리드와 파우치의 실링 공정 결과를 검사하는 방법으로서,
    상기 전극 리드의 제1측면 및 상기 파우치의 실링 영역에서 상기 실링 영역을 관통하는 상기 전극 리드의 두께에 의해 발생하는 한 쌍의 홈(groove) 중 상기 제1측면과 인접한 제1홈 간의 폭방향의 제1거리와, 상기 전극 리드의 제1측면에 대향하는 제2측면 및 상기 한 쌍의 홈 중 상기 제2측면과 인접한 제2홈 간의 폭방향의 제2거리를 측정하는 거리 측정 단계;
    상기 제1거리와 제2거리의 차이값을 산출하는 편차 산출 단계; 및
    상기 편차 산출 단계에 근거하여 상기 전극 리드의 파우치 실링 공정의 불량 여부를 판정하는 판정 단계;를 포함하는, 이차전지 패키지 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1홈과 제2홈은 상기 파우치의 폭방향으로 소정의 폭을 가지고,
    상기 거리 측정 단계에서:
    상기 제1거리와 제2거리를 측정할 때, 상기 제1홈에서 상기 제1홈의 폭방향으로 상기 제1측면과 가장 가까운 위치로부터 상기 제1측면까지의 거리를 폭방향으로 측정하고, 상기 제2홈에서 상기 제2홈의 폭방향으로 상기 제2측면과 가장 가까운 위치로부터 상기 제1측면까지의 거리를 폭방향으로 측정하는, 이차전지 패키지 검사 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 거리 측정 단계는 상기 전극 리드의 측면과 상기 실링 영역의 상기 제1홈과 제2홈을 비전 촬영한 뒤, 촬영된 이미지로부터 디지털 데이터로 변환하여 상기 제1거리와 제2거리를 산출하는, 이차전지 패키지 검사 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 거리 측정 단계에서:
    상기 전극 리드가 상기 실링 영역을 관통하여 길이방향으로 연장되는 방향이 상기 실링 영역의 폭방향에 대해 수직을 이루지 못하고 기울어진 경우, 폭방향으로 상기 제1홈으로부터 상기 제1측면에 이르는 거리 중 최소 제1거리와 최대 제1거리 및 폭방향으로 상기 제2홈으로부터 상기 제2측면에 이르는 거리 중 최소 제2거리와 최대 제2거리를 측정하는, 이차전지 패키지 검사 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 편차 산출 단계에서:
    상기 제1거리의 최대값과 상기 제2거리의 최소값의 제1차이값 및, 상기 제2거리의 최대값과 상기 제1거리의 최소값의 제2차이값을 산출하는, 이차전지 패키지 검사 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 판정 단계에서:
    상기 제1차이값과 상기 제2차이값이 모두 기준값 이하인 경우 양호로 판정하는, 이차전지 패키지 검사 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1차이값과 상기 제2차이값 중 어느 하나라도 기준값을 초과하는 경우 불량으로 판정하는, 이차전지 패키지 검사 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 판정 단계에서:
    상기 제1거리와 제2거리의 차이값이 기준값 이하인 경우 양호로 판정하고,
    상기 제1거리와 제2거리의 차이값이 상기 기준값을 초과하는 경우 불량으로 판정하는, 이차전지 패키지 검사 방법.
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