KR20230137265A - 이차전지용 실링 갭 측정설비 및 측정방법 - Google Patents

이차전지용 실링 갭 측정설비 및 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파우치의 전극조립체 수용부와 실링부 사이에 위치한 실링 갭을 측정하는 이차전지용 실링 갭 측정설비로서, 상기 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 획득하는 제1 측정장치; 상기 내측 시작점과 상기 외측 끝점 사이에 위치한 제1 기준 원점(O1)으로부터 상기 전극조립체 수용부 방향으로 기설정된 제1 거리(X1)를 이동한 지점에 대응되는 수직 기준면이 마련된 원점 구조물; 상기 수직 기준면으로부터 상기 전극조립체 수용부까지의 제2 거리(X2)를 획득하는 제2 측정장치; 및 상기 제1 거리(X1), 제2 거리(X2) 및 상기 내측 시작점에서 제1 기준 원점(O1)까지의 제3 거리(X3)를 기초로하여 상기 실링 갭을 획득하는 제어부를 포함한다.

Description

이차전지용 실링 갭 측정설비 및 측정방법{SEALING GAP MEASURING APPARATUS AND MEASURING METHOD FOR SECONDARY BATTERY}
본 발명은 파우치의 전극조립체 수용부와 실링부 사이에 위치한 실링 갭을 정확히 측정할 수 있는 이차전지용 실링 갭 측정설비 및 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차전지는 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 및 전기자동차 등에 널리 사용되고 있다.
상기한 이차전지는, 전극조립체가 금속 캔에 내장되는 캔형 이차전지, 전극조립체가 파우치에 내장되는 파우치형 이차전지, 동전 형태를 가진 버튼형 이차전지로 분류된다.
상기 파우치형 이차전지는 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하는 파우치를 포함한다. 상기 전극조립체는 분리막이 개재된 상태로 양극과 음극이 교대로 배치되는 구조를 가진다. 상기 파우치는 전극조립체를 수용하는 수용부와, 상기 수용부의 테두리에 형성되면서 상기 수용부를 밀봉하는 실링부를 포함한다.
한편, 이차전지는 조립공정에서 파우치에 형성된 4개의 테두리 중 3개의 테두리를 먼저 실링하여 실링부를 형성하고, 파우치에 형성된 나머지 1개의 테두리는 디가싱 공정에서 실링하여 실링부를 형성한다.
여기서 파우치에 형성되는 실링부는 전극조립체의 전폭, 절연 불량 및 실링 불량을 고려하여 형성되어야 한다. 한편, 전극조립체의 전폭은, 수용부로부터 실링부 사이에 위치한 실링 갭을 포함할 수 있다.
상기 실링 갭은 안전성 확보를 위해 일정 폭이 요구된다. 즉, 상기 실링 갭은 수용부의 두께에 따라 설정된 폭이 설정되어 있다. 특히, 실링 갭은 조립 공정과 디가스 공정에서 그 값이 서로 다를 수 있다. 즉, 조립 공정 시에는 수용부 내부에 전극조립체, 전해액 및 가스가 채워져 있고, 디가스 공정 시에는 수용부 내부의 가스가 배출되어 있어, 실링 갭의 차이가 발생할 수 있다.
여기서 조립공정과 디가싱 공정에서의 실링 갭 차이는 실링부 폴딩 공정에서 불량을 유발할 수 있으며, 이에 따라 디가싱 공정에서의 실링 갭을 정확하게 측정하는 것이 필요한 실정이다.
한편, 종래에는 파우치의 수용부와 실링부 사이에 위치한 실링 갭을 스틸 자를 사용하여 측정하였다. 그러나 스틸 자는 측정 횟수 또는 작업자마다 측정값이 달라지는 문제점이 있었으며, 이에 따라 실링 갭의 정확한 측정이 어려운 문제점이 있었다.
특허등록번호 제2287763호.
본 발명은 파우치의 전극조립체 수용부와 실링부 사이에 위치한 실링 갭을 정확히 측정할 수 있는 이차전지용 실링 갭 측정설비 및 측정방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 파우치의 전극조립체 수용부와 실링부 사이에 위치한 실링 갭을 측정하는 이차전지용 실링 갭 측정설비로서, 상기 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 획득하는 제1 측정장치; 상기 내측 시작점과 상기 외측 끝점 사이에 위치한 제1 기준 원점(O1)으로부터 상기 전극조립체 수용부 방향으로 기설정된 제1 거리(X1)를 이동한 지점에 대응되는 수직 기준면이 마련된 원점 구조물; 상기 수직 기준면으로부터 상기 전극조립체 수용부까지의 제2 거리(X2)를 획득하는 제2 측정장치; 및 상기 제1 거리(X1), 제2 거리(X2) 및 상기 내측 시작점에서 제1 기준 원점(O1)까지의 제3 거리(X3)를 기초로하여 상기 실링 갭을 획득하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 내측 시작점과 상기 외측 끝점 사이에 상기 제1 기준 원점을 설정하고, 상기 내측 시작점에서 상기 제1 기준 원점(O1)까지의 제3 거리(X3)를 획득할 수 있다.
상기 제1 측정장치는, 상기 파우치의 일면에 빔을 조사하여 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 측정하는 제1 변위센서; 및 상기 파우치의 타면에 빔을 조사하여 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 측정하는 제2 변위센서를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 변위센서와 상기 제2 변위센서에 의해 측정된 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점이 일치하지 않으면, 상기 제1 변위센서와 상기 제2 변위센서에 의해 각각 측정된 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점이 중첩되는 지점을 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점으로 설정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 변위센서에 의해 측정된 실링폭과 상기 제2 변위센서에 의해 측정된 실링폭 사이의 거리를 기초로하여 실링폭의 두께를 획득할 수 있다.
상기 제2 측정장치는, 상기 수직 기준면을 향해 빔을 조사하여 상기 수직 기준면이 위치한 지점을 제2 기준 원점(O2)으로 설정하고, 상기 제2 기준 원점(O2)을 통과하도록 상기 전극조립체 수용부에 빔을 조사하여 상기 제2 기준 원점(O2)에서 상기 전극조립체 수용부까지의 제2 거리(X2)를 획득할 수 있다.
상기 제2 측정장치는, 상기 수직 기준면을 향해 빔을 조사하여 상기 수직 기준면이 위치한 지점을 제2 기준 원점(O2)으로 설정하는 제3 변위센서를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 거리(X1)와 제2 거리(X2)의 합에서 상기 제3 거리(X3)를 뺀 값을 실링 갭으로 획득할 수 있다.
상기 제2 기준 원점(O2)은 상기 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점 사이에 위치하지 않게 설정될 수 있다.
상기 원점 구조물은, 상기 수직 기준면으로부터 상기 실링폭 방향으로 연장되고, 상기 제1 변위센서로부터 조사된 빔이 통과하는 관통구멍이 형성된 수평 기준면을 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제2 측정장치에 의해 측정된 실링 갭이 미리 입력된 실링 갭 보다 작아지거나 또는 커지면 불량으로 판별할 수 있다.
한편, 본 발명의 파우치의 전극조립체 수용부와 실링부 사이에 위치한 실링 갭을 측정하는 이차전지용 실링 갭 측정방법으로서, 상기 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 획득하는 제1 측정단계; 상기 내측 시작점과 외측 끝점 사이에 위치한 제1 기준 원점으로부터 상기 전극조립체 수용부 방향으로 기설정된 제1 거리(X1) 이동한 지점에 대응하는 수직 기준면을 설정하는 원점 설정단계; 상기 수직 기준면으로부터 상기 전극조립체 수용부까지의 제2 거리(X2)를 획득하는 제2 측정단계; 및 상기 제1 거리(X1), 제2 거리(X2) 및 상기 내측 시작점에서 제1 기준 원점(O1)까지의 제3 거리(X3)를 기초로하여 상기 실링 갭을 획득하는 실링 갭 측정단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 측정단계는, 내측 시작점과 외측 끝점 사이에 상기 제1 기준 원점을 설정하고, 다음으로 내측 시작점과 제1 기준 원점까지의 제3 거리(X3)를 획득할 수 있다.
상기 제1 측정단계는, 상기 파우치의 일면에 빔을 조사하여 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 측정하는 제1 공정; 상기 파우치의 타면에 빔을 조사하여 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 측정하는 제2 공정; 및 상기 제1 공정과 상기 제2 공정에서 측정된 상기 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점이 일치하지 않으면, 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점이 중첩되는 지점을 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점으로 설정하는 제3 공정을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 측정단계는, 제1 공정에 의해 측정된 실링폭과 제2 공정에 의해 측정된 실링폭 사이의 거리를 기초로하여 실링폭의 두께를 획득하는 공정을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 측정단계는, 상기 수직 기준면을 향해 빔을 조사하여 상기 수직 기준면이 위치한 지점을 제2 기준 원점(O2)으로 설정하고, 다음으로 상기 제2 기준 원점(O2)을 통과하도록 상기 전극조립체 수용부에 빔을 조사하여 상기 제2 기준 원점(O2)에서 상기 전극조립체 수용부까지의 제2 거리(X2)를 획득할 수 있다.
상기 제2 측정단계에서 상기 제2 기준 원점(O2)은 상기 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점 사이에 위치하지 않게 설정할 수 있다.
상기 실링 갭 측정단계는, 상기 제1 거리(X1)와 제2 거리(X2)의 합에서 상기 제3 거리(X3)를 뺀 값을 실링 갭으로서 획득할 수 있다.
상기 실링 갭 측정단계가 완료된 후, 측정된 실링 갭의 불량여부를 판별하는 검사단계를 더 포함하고, 상기 검사단계는, 측정된 실링 갭이 미리 입력된 실링 갭 보다 작아지거나 또는 커지면 불량으로 판별할 수 있다.
본 발명의 이차전지용 실링 갭 측정설비는 제1 측정장치와 제2 측정장치를 포함함으로써 파우치의 전극조립체 수용부와 실링부 사이에 위치한 실링 갭을 정확하게 측정할 수 있고, 그 결과 실링 갭의 불량 여부를 정확히 판별할 수 있다.
도 1은 본 발명의 이차전지를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비를 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 부분 확대도.
도 4는 도 2의 정면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비를 이용한 실리 갭 측정상태를 나타낸 설명도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비의 원점 구조무을 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비의 실링폭을 측정하는 상태를 나타낸 설명도.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정방법을 나타낸 순서도.
도 9는 제1 측정단계를 나타낸 대략도.
도 10은 원점 설정단계 및 제2 측정단계를 나타낸 대략도.
도 11은 실링 갭 측정단계를 나타낸 대략도.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비를 도시한 평면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 이차전지]
도 1은 본 발명의 이차전지를 도시한 사시도이다.
본 발명의 이차전지(1)는 도 1을 참조하면, 전극조립체, 전해액(미도시), 전극조립체와 전해액을 수용하는 파우치(10)를 포함한다.
상기 전극조립체는 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 배치되는 구조를 가진다. 상기 복수의 전극은 양극 및 음극일 수 있다, 그리고 복수의 전극에는 전극탭이 구비되고, 상기 전극탭에는 전극리드가 결합되어 있다.
상기 파우치(10)는 전극조립체를 수용하는 전극조립체 수용부(11)와, 전극조립체 수용부(11)에 발생한 가스를 포집하는 가스 포켓부(12), 전극조립체 수용부(11)와 가스 포켓부(12)를 실링하는 실링부(13)를 포함하며, 상기 실링부(13)는 전극조립체 수용부(11)와 가스 포켓부(12)의 테두리를 실링하는 실링면과, 전극조립체 수용부와 가스 포켓부 사이를 실링하는 리실링면을 포함한다.
한편, 파우치(10)의 전폭방향(도 1에서 보았을 때 파우치의 좌우방향)에는 파우치 실링시 불량 발생을 방지하기 위해 실링 갭(14)이 마련되며, 상기 실링 갭(14)은 전극조립체 수용부(11)와 실링부(13) 사이에 위치한다. 즉, 실링 갭(14)은 실링이 되지 않는 여유공간일 수 있다.
한편, 상기 실링 갭(14)은 안전성 확보를 위해 일정 폭이 요구되며, 이에 따라 파우치에 확보된 실링 갭이 정확히 확보되었는지 측정이 필요하다. 이때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비를 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비]
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 부분 확대도이며, 도 4는 도 2의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비를 이용한 실리 갭 측정상태를 나타낸 설명도이며, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비의 원점 구조물을 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비의 실링폭을 측정하는 상태를 나타낸 설명도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비는 파우치의 전극조립체 수용부와 실링부 사이에 위치한 실링 갭을 측정하기 위한 것이다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비는 도 1 내지 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 측정장치(100)와, 원점 구조물(200), 제2 측정장치(300) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.
제1 측정장치
제1 측정장치(100)는 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 획득하기 위한 것이다.
즉, 제1 측정장치(100)는 상기 파우치에 구비된 실링부(13)의 내측 시작점(a)과 외측 끝점(b)을 통해 실링폭(S)을 획득한다. 그리고 상기 실링폭(S) 내에 제1 기준 원점(O1) 설정된다.
한편, 파우치의 실링은, 전극조립체 수용부에서 가스포켓부 방향으로 이루어지며, 실링이 시작되는 지점을 내측 시작점(a)이라 하고, 실링이 끝나는 지점을 외측 끝점(b)이라 한다.
일례로, 제1 측정장치(100)는 제1 변위센서(110)와 제2 변위센서(120)를 포함하고, 제1 변위센서(110)와 제2 변위센서(120)는 상기 파우치(10)를 기준으로 양쪽(도 1에서 보았을 때 파우치의 상부와 하부)에 대응되게 각각 구비되고, 파우치의 표면에 빔을 조사하여 실링부(13)의 내측 시작점(a)과 외측 끝점(b)을 각각 측정한다. 이에 따라 제1 변위센서(110)와 제2 변위센서(120)는 내측 시작점(a)과 외측 끝점(b) 사이의 거리를 통해 실링폭(S)을 획득한다.
여기서 제1 변위센서(110)와 제2 변위센서(120)는 도 7을 참조하면, 상기 파우치(10)의 양쪽 표면에 각각 형성된 실링 표면과 일치되게 가상 수평선(c)을 생성하고, 상기 가상 수평선(c)을 기준으로 벗어나는 지점을 실링 외 지역으로 간주하여 내측 시작점(a)과 외측 끝점(b)을 지정한다. 그리고 내측 시작점(a)과 외측 끝점(b) 사이의 거리를 측정하여 실링폭(S)을 계산할 수 있다.
한편, 제1 변위센서(110)와 상기 제2 변위센서(120)는 라인 레이저센서일 수 있다. 라인 레이저센서는 스캐너 및 팩시밀리 따위와 같이 종이 또는 물체 표면에 존재하는 문자와 도형 등의 정보를 판독하는 장치를 말한다.
한편, 제1 측정장치(100)는 제1 수직 이동부재(130)를 더 포함할 수 있다. 즉 제1 수직 이동부재(130)는 파우치의 양쪽 표면(도 2에서 보았을 때 파우치의 상면과 하면)을 향해 제1 및 제2 변위센서(120)를 이동시키거나 또는 파우치의 양쪽 표면으로부터 멀어지게 제1 및 제2 변위센서(120)를 이동시킨다. 이에 따라 제1 수직 이동부재(130)는 제1 및 제2 변위센서(120)를 파우치를 향하는 방향 또는 그의 반대방향으로 동시에 이동시킬 수 있으며, 그 결과 제1 및 제2 변위센서(120)의 빔이 파우치의 표면에 정확하게 조사되게 거리를 조절할 수 있다.
또한, 제1 측정장치(100)는 제1 전폭 이동부재(140)를 더 포함할 수 있다. 즉, 제1 전폭 이동부재(140)는 제1 및 제2 변위센서(120)를 파우치의 전폭방향(도 2에서 보았을 때 파우치의 좌우방향)으로 이동시켜서 제1 및 제2 변위센서(120)를 파우치의 실링부에 위치시킬 수 있다. 이에 따라 1 및 제2 변위센서(120)를 파우치의 실링부에 정확하게 위치시킬 수 있고, 그 결과 실링부의 실링폭을 정확하게 측정할 수 있다.
원점 구조물
원점 구조물(200)은 상기 내측 시작점과 상기 외측 끝점 사이에 위치한 제1 기준 원점(O1)으로부터 상기 전극조립체 수용부 방향으로 기설정된 제1 거리(X1)를 이동한 지점에 대응되는 수직 기준면을 마련한다.
즉, 원점 구조물(200)은 실링 갭 측정을 위한 제2 기준 원점(O2)을 설정하기 위한 것으로, 상기 제1 기준 원점(O1)에서 상기 전극조립체 수용부의 방향으로 제1 거리(X1)를 이동한 지점에 배치되는 수직 기준면(210)이 마련된다. 그리고 원점 구조물(200)은 수직 기준면(210)을 제1 기준 원점(O1)에서 상기 전극조립체 수용부를 향해 수평하게 제1 거리(X1) 이동시킨 다음, 그 지점을 제2 기준 원점(O2)으로 설정한다.
여기서 수직 기준면(210)은 상기 실링폭(S) 내에 위치하지 않는 지점에 제2 기준 원점(O2)을 설정한다. 이는 제1 및 제2 변위센서(110)(120)를 통해 실링폭 측정시 수직 기준면에 의해 측정 오류가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
특히 원점 구조물(200)은 제1 및 제2 변위센서(110)(120)와 제3 변위센서(310)를 동일한 수직면에 위치시키기 위한 수평 기준면(220)을 더 포함할 수 있다.
즉, 수평 기준면(220)은 상기 수직 기준면(210)의 하단으로부터 실링폭 방향으로 길게 연장되고, 상기 제1 변위센서(110)로부터 조사된 빔이 통과하는 관통구멍(221)이 형성된다. 이에 따라 원점 구조물(200)은 수직 기준면(210)에 제3 변위센서(310)의 빔이 조사되고, 수평 기준면(220)의 관통구멍에 제1 변위센서(110)의 빔이 조사된다. 이에 따라 제1 및 제2 변위센서(120)와 제3 변위센서(310)를 동일한 선상에 위치하게 조절할 수 있고, 그 결과 실링폭 측정시 오차 발생을 최소화할 수 있다.
제2 측정장치
제2 측정장치(300)는 상기 수직 기준면으로부터 상기 전극조립체 수용부까지의 제2 거리(X2)를 획득하기 위한 것이다.
즉, 제2 측정장치(300)는 도 5를 참조하면, 제3 변위센서(310)를 포함하고, 상기 제3 변위센서(310)는 수직 기준면(210)을 향해 빔을 조사하여 상기 수직 기준면(210)이 위치한 지점을 제2 기준 원점(O2)으로 설정하고, 상기 제2 기준 원점(O2)을 통과하도록 상기 전극조립체 수용부(11)에 빔을 조사하여 상기 제2 기준 원점(O2)에서 상기 전극조립체 수용부(11)까지의 제2 거리(X2)를 획득한다.
한편, 제2 측정장치(300)는 제2 수직 이동부재(320)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 수직 이동부재(320)는 원점 구조물(200)의 수직 기준면(210)을 향해 제3 변위센서(310)가 빔을 조사할 수 있도록 제3 변위센서(310)를 상승 또는 하강시킬 수 있다. 이에 따라 제3 변위센서(310)의 빔이 원점 구조물(200)의 수직 기준면(210)에 조사되게 제3 변위센서(310)의 위치를 정확하게 조절할 수 있다.
또한, 제2 측정장치(300)는 제2 전폭 이동부재(250)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 전폭 이동부재(250)는 수직 기준면(210)을 기준으로 제3 변위센서(310) 사이의 거리를 조절하기 위해 제3 변위센서(310)를 파우치를 향해 전진시키거나 또는 후진시킬 수 있다. 이에 따라 수직 기준면(210)과 제3 변위센서 사이의 거리를 조절할 수 있다.
제어부
제어부(400)는 제1 거리(X1), 제2 거리(X2) 및 상기 내측 시작점에서 제1 기준 원점(O1)까지의 제3 거리(X3)를 기초로하여 상기 실링 갭을 획득하기 위한 것이다.
즉, 제어부(400)는 상기 내측 시작점(a)과 상기 외측 끝점(b) 사이에 상기 제1 기준 원점(O1)을 설정하고, 상기 내측 시작점(a)에서 상기 제1 기준 원점(O1)까지의 제3 거리(X3)를 획득한다. 그리고 제1 거리(X1), 제2 거리(X2) 및 제3 거리(X3)를 기초로하여 상기 실링 갭을 획득할 수 있다.
일례로, 제어부(400)는 제1 거리(X1)와 제2 거리(X2)의 합에서 제3 거리(X3)를 뺀 값을 실링 갭(14)으로 획득할 수 있다.
한편, 제어부(400)는 상기 실링폭(S)의 중심점에 제1 기준 원점(O1)을 설정할 수 있다. 이는 내측 시작점에서 제1 기준 원점 사이의 거리, 외측 끝점에서 제1 기준 원점 사이의 거리가 대칭되며, 이에 따라 계산의 효율성을 높일 수 있다.
한편, 제어부(400)는 상기 제1 변위센서(110)와 상기 제2 변위센서(120)에 의해 측정된 실링부(13)의 내측 시작점(a)과 외측 끝점(b)이 일치하지 않으면, 상기 제1 변위센서(110)와 상기 제2 변위센서(120)에 의해 각각 측정된 실링부(13)의 내측 시작점(a)과 외측 끝점(b)이 중첩되는 지점을 실링부(13)의 내측 시작점(a)과 외측 끝점(b)으로 설정한다.
즉, 제어부(400)는 상기 제1 변위센서(110)에 의해 측정된 내측 시작점(a1) 및 외측 끝점(b2)과, 상기 제2 변위센서(120)에 의해 측정된 내측 시작점(a2) 및 외측 끝점(b2)이 일치하지 않으면, 상기 제1 변위센서(110)와 상기 제2 변위센서(120)에 의해 측정된 실링부(13)의 내측 시작점과 외측 끝점이 중첩되는 지점을 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점으로 설정한다.
다시 말해, 제어부(400)는 도 5를 참조하면 상부 실링면의 내측 시작점(a1)과 하부 실링면의 내측 시작점(a2) 중 중첩되는 상면 실링면의 내측 시작점(a1)을 실링부의 내측 시작점으로 설정하고, 상부 실링면의 외측 끝점(b1)과 하부 실링면의 외측 끝점(b2) 중 중첩되는 하면 실링면의 외측 끝점(b2)을 실링부의 외측 끝점으로 설정한다. 이에 따라 실링폭(S)에 대한 측정 정확도를 높일 수 있다.
한편, 제어부(400)는 상기 제1 변위센서(110)에 의해 측정된 실링폭과 상기 제2 변위센서(120)에 의해 측정된 실링폭 사이의 거리를 기초로하여 실링폭의 두께를 획득할 수 있다. 이에 따라 별도의 장비 없이도 실링폭의 두께를 정확하게 측정할 수 있다.
한편, 제어부(400)는 제2 측정장치(300)에 의해 측정된 실링 갭(14)이 미리 입력된 실링 갭 보다 작아지거나 또는 커지면 불량으로 판별할 수 있다. 이에 따라 파우치에 위치한 실링 갭의 불량여부를 정확히 측정하고 검사할 수 있다. 한편, 입력된 실링 갭은 파우치의 크기 및 전극조립체의 용량에 따라 설정될 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비는 제1 측정장치(100)와, 원점 구조물(200), 제2 측정장치(300) 및 제어부(400)를 포함함으로써 파우치에 구비된 실링 갭을 정확하게 측정할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비를 이용한 측정방법을 설명한다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정방법]
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정방법은 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 파우치의 전극조립체 수용부와 실링부 사이에 위치한 실링 갭을 측정하기 위한 것이다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정방법은 제1 측정단계, 원점 설정단계, 제2 측정단계, 및 실링 갭 측정단계를 포함한다.
제1 측정단계
제1 측정단계는 제1 측정장치(100)를 사용하며, 상기 제1 측정장치(100)는 제1 변위센서(110), 제2 변위센서(120)를 포함한다.
즉, 제1 측정단계는 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 파우치에 구비된 실링부(13)의 내측 시작점(a)과 외측 끝점(b)을 통해 실링폭(S)을 획득한다. 다음으로 상기 실링폭 내에 제1 기준 원점(O1)을 설정한다.
다시 말해, 제1 측정단계는 상기 파우치의 일면에 빔을 조사하여 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 측정하는 제1 공정, 및 상기 파우치의 타면에 빔을 조사하여 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 측정하는 제2 공정을 포함한다.
보다 자세히 설명하면, 제1 측정단계는 도 7을 참조하면, 파우치의 양쪽 표면에 각각 구비된 제1 변위센서(110), 제2 변위센서(120)를 통해 상기 파우치의 양쪽에 형성된 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 측정한다. 예로, 제1 변위센서(110)는 파우치의 상면에 형성된 상부 실링면의 내측 시작점(a1)과 외측 끝점(b1)을 측정하고, 제2 변위센서(120)는 파우치의 하면에 형성된 하부 실링면의 내측 시작점(a2)과 외측 끝점(b2)을 측정한다. 그리고 제1 및 제2 변위센서(110)(120)에 의해 측정된 실링면의 내측 시작점과 외측 끝점의 사이 거리를 측정하여 실링폭(S)을 획득한다. 다음으로 상기 실링폭(S) 내에서 제1 기준 원점(O1)을 설정한다.
여기서 상기 제1 기준 원점은 실링폭의 중심점에 설정할 수 있다.
한편, 제1 측정단계는, 상기 파우치의 양쪽 표면에 각각 구비된 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점이 일치하지 않으면, 상기 파우치의 양쪽 표면에 각각 구비된 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점이 중첩되는 지점을 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점으로 설정한다.
즉, 제1 측정단계는, 상기 제1 공정과 상기 제2 공정에서 측정된 상기 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점이 일치하지 않으면, 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점이 중첩되는 지점을 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점으로 설정하는 제3 공정을 더 포함한다.
예로, 제1 측정단계는, 도 7을 참조하면, 상부 실링면의 내측 시작점(a1)과 하부 실링면의 내측 시작점(a2) 중 상부 실링면의 내측 시작점(a1)을 설정하고, 상부 실링면의 외측 끝점(b1)과 하부 실링면의 외측 끝점(b2) 중 하부 실링면의 외측 끝점(b2)을 설정한다.
한편, 제1 측정단계는, 제1 공정에 의해 측정된 실링폭과 제2 공정에 의해 측정된 실링폭 사이의 거리를 기초로하여 실링폭의 두께를 획득하는 공정을 더 포함한다. 즉, 상기 제1 변위센서(110)에 의해 측정된 실링폭과 상기 제2 변위센서(120)에 의해 측정된 실링폭 사이의 거리를 기초로하여 실링폭의 두께를 획득할 수 있다.
한편, 제1 측정단계는, 내측 시작점(a)과 외측 끝점(b) 사이에 상기 제1 기준 원점(O1)을 설정한 후, 내측 시작점(a)과 제1 기준 원점(O1)까지의 제3 거리(X3)를 획득한다.
원점 설정단계
원점 설정단계는 원점 구조물(200)을 사용하며, 원점 구조물(200)은 수직 기준면(210)과 수평 기준면(220)을 포함한다.
즉, 원점 설정단계는 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 내측 시작점(a)과 외측 끝점(b) 사이에 위치한 제1 기준 원점(O1)으로부터 상기 전극조립체 수용부 방향으로 기설정된 제1 거리(X1) 이동한 지점에 대응하는 수직 기준면(210)을 설정한다.
한편, 원점 설정단계는 상기 제1 변위센서(110)로부터 조사된 빔이 원점 구조물(200)의 수평 기준면(220)에 형성된 관통구멍(221)을 통과하며, 이에 따라 제1 및 제2 변위센서(110)(120)와 후술하는 제3 변위센서(310)를 동일한 수직면에 위치시킬 수 있다. 여기서 수평 기준면(220)은 상기 수직 기준면(210)의 하단으로부터 실링폭 방향으로 길게 연장된다. 이에 따라 원점 구조물(200)은 수직 기준면(210)에 제3 변위센서(310)의 빔이 조사되고, 수평 기준면(220)의 관통구멍에 제1 변위센서(110)의 빔이 조사된다. 이에 따라 제1 및 제2 변위센서(120)와 제3 변위센서(310)를 동일한 선상에 위치하게 조절할 수 있고, 그 결과 실링폭 측정시 오차 발생을 최소화할 수 있다.
제2 측정단계
제2 측정단계는 제2 측정장치(300)를 사용하며, 제2 측정장치(300)는 제3 변위센서(310)를 포함한다.
즉, 제2 측정단계는 상기 수직 기준면(210)을 향해 빔을 조사하여 상기 수직 기준면(210)이 위치한 지점을 제2 기준 원점(O2)으로 설정하고, 다음으로 상기 제2 기준 원점(O2)을 통과하도록 상기 전극조립체 수용부에 빔을 조사하여 상기 제2 기준 원점(O2)에서 상기 전극조립체 수용부(11)까지의 제2 거리(X2)를 획득한다.
상기 제2 측정단계에서 상기 제2 기준 원점(O2)은 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점 사이에 위치하지 않게 설정한다.
실링 갭 측정단계
실링 갭 측정단계는 도 11에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 제1 거리(X1), 제2 거리(X2) 및 상기 내측 시작점에서 제1 기준 원점(O1)까지의 제3 거리(X3)를 기초로하여 상기 실링 갭을 획득한다.
즉, 실링 갭 측정단계는 상기 제1 거리(X1)와 제2 거리(X2)의 합에서 상기 제3 거리(X3)를 뺀 값을 실링 갭으로서 획득할 수 있다.
한편, 상기 실링 갭 측정단계는 측정된 실링 갭의 불량여부를 판별하는 검사공정을 더 포함할 수 있다.
즉, 검사공정은 측정된 실링 갭이 미리 입력된 실링 갭 보다 작아지거나 또는 커지면 불량으로 판별한다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정방법은 실링 갭을 정확히 측정할 수 있고, 실링 갭의 불량여부를 정확히 검사할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성을 가진 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비]
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비(1000)는 도 12에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 측정장치, 원점 구조물, 제2 측정장치, 및 제어부를 포함할 수 있다.
한편, 제1 측정장치, 원점 구조물, 제2 측정장치, 및 제어부는 제1 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비의 제1 측정장치, 원점 구조물, 제2 측정장치, 및 제어부와 동일한 구성을 가지며, 이에 따라 중복되는 설명은 생략한다.
여기서 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비(1000)는 파우치가 배치되는 지그장치(410)와, 상기 제1 및 제2 측정장치(100)(300)를 파우치의 전장방향으로 슬라이드 이동시키는 가이드장치(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 지그장치(410)는 파우치가 배치되면서 파우치가 움직이지 않게 고정한다.
상기 가이드장치(500)는 지그장치(410)를 파우치의 전장방향으로 이동시켜서 파우치에 형성된 실링 갭 전체의 불량여부를 검사한다. 한편, 가이드장치(500)는 파우치의 전장 방향으로 길게 형성된 가이드레일(510)과, 상기 가이드레일(510)에 이동 가능하게 결합되고 지그장치를 가이드레일을 따라 이동시키는 가이드부재(520)를 포함한다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 실링 갭 측정설비는 파우치의 전장방향으로 형성된 실링 갭의 전체를 측정할 수 있고, 그 결과 실링 갭 전체의 불량여부를 검사할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
O1: 제1기준 원점
O2: 제2 기준 원점
S: 실링폭
1: 이차전지
10: 파우치
11: 전극조립체 수용부
12: 가스 포켓부
13: 실링부
14: 실링 갭
100: 제1 측정장치
110: 제1 변위센서
120: 제2 변위센서
140: 제1 수직 이동부재
150: 제1 전폭 이동부재
200: 원점 구조물
210: 수직 기준면
220: 수평 기준면
221: 관통구멍
300: 제2 측정장치
310: 제3 변위센서
330: 제2 수직 이동부재
340: 제2 전폭 이동부재
400: 제어부
410: 지그장치
500: 가이드장치
510: 가이드레일
520: 가이드부재

Claims (19)

  1. 파우치의 전극조립체 수용부와 실링부 사이에 위치한 실링 갭을 측정하는 이차전지용 실링 갭 측정설비로서,
    상기 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 획득하는 제1 측정장치;
    상기 내측 시작점과 상기 외측 끝점 사이에 위치한 제1 기준 원점(O1)으로부터 상기 전극조립체 수용부 방향으로 기설정된 제1 거리(X1)를 이동한 지점에 대응되는 수직 기준면이 마련된 원점 구조물;
    상기 수직 기준면으로부터 상기 전극조립체 수용부까지의 제2 거리(X2)를 획득하는 제2 측정장치; 및
    상기 제1 거리(X1), 제2 거리(X2) 및 상기 내측 시작점에서 제1 기준 원점(O1)까지의 제3 거리(X3)를 기초로하여 상기 실링 갭을 획득하는 제어부를 포함하는 이차전지용 실링 갭 측정설비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 내측 시작점과 상기 외측 끝점 사이에 상기 제1 기준 원점을 설정하고, 상기 내측 시작점에서 상기 제1 기준 원점(O1)까지의 제3 거리(X3)를 획득하는 이차전지용 실링 갭 측정설비.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 측정장치는,
    상기 파우치의 일면에 빔을 조사하여 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 측정하는 제1 변위센서; 및
    상기 파우치의 타면에 빔을 조사하여 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 측정하는 제2 변위센서를 포함하는 이차전지용 실링 갭 측정설비.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 변위센서와 상기 제2 변위센서에 의해 측정된 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점이 일치하지 않으면, 상기 제1 변위센서와 상기 제2 변위센서에 의해 각각 측정된 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점이 중첩되는 지점을 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점으로 설정하는 이차전지용 실링 갭 측정설비.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 변위센서에 의해 측정된 실링폭과 상기 제2 변위센서에 의해 측정된 실링폭 사이의 거리를 기초로하여 실링폭의 두께를 획득하는 이차전지용 실링 갭 측정설비.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 측정장치는,
    상기 수직 기준면을 향해 빔을 조사하여 상기 수직 기준면이 위치한 지점을 제2 기준 원점(O2)으로 설정하고, 상기 제2 기준 원점(O2)을 통과하도록 상기 전극조립체 수용부에 빔을 조사하여 상기 제2 기준 원점(O2)에서 상기 전극조립체 수용부까지의 제2 거리(X2)를 획득하는 이차전지용 실링 갭 측정설비.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 측정장치는,
    상기 수직 기준면을 향해 빔을 조사하여 상기 수직 기준면이 위치한 지점을 제2 기준 원점(O2)으로 설정하는 제3 변위센서를 포함하는 이차전지용 실링 갭 측정설비.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 거리(X1)와 제2 거리(X2)의 합에서 상기 제3 거리(X3)를 뺀 값을 실링 갭으로 획득하는 이차전지용 실링 갭 측정설비.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 기준 원점(O2)은 상기 실링폭의 내에 위치하지 않게 설정되는 이차전지용 실링 갭 측정설비.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 원점 구조물은,
    상기 수직 기준면으로부터 상기 실링폭 방향으로 연장되고, 상기 제1 변위센서로부터 조사된 빔이 통과하는 관통구멍이 형성된 수평 기준면을 더 포함하는 이차전지용 실링 갭 측정설비.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 측정장치에 의해 측정된 실링 갭이 미리 입력된 실링 갭 보다 작아지거나 또는 커지면 불량으로 판별하는 이차전지용 실링 갭 측정설비.
  12. 파우치의 전극조립체 수용부와 실링부 사이에 위치한 실링 갭을 측정하는 이차전지용 실링 갭 측정방법으로서,
    상기 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 획득하는 제1 측정단계;
    상기 내측 시작점과 외측 끝점 사이에 위치한 제1 기준 원점으로부터 상기 전극조립체 수용부의 방향으로 기설정된 제1 거리(X1) 이동한 지점에 대응하는 수직 기준면을 설정하는 원점 설정단계;
    상기 수직 기준면으로부터 상기 전극조립체 수용부까지의 제2 거리(X2)를 획득하는 제2 측정단계;
    상기 제1 거리(X1), 제2 거리(X2) 및 상기 내측 시작점에서 제1 기준 원점(O1)까지의 제3 거리(X3)를 기초로하여 상기 실링 갭을 획득하는 실링 갭 측정단계를 포함하는 이차전지용 실링 갭 측정방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 측정단계는,
    내측 시작점과 외측 끝점 사이에 상기 제1 기준 원점을 설정하고, 다음으로 내측 시작점과 제1 기준 원점까지의 제3 거리(X3)를 획득하는 이차전지용 실링 갭 측정방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 측정단계는,
    상기 파우치의 일면에 빔을 조사하여 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 측정하는 제1 공정;
    상기 파우치의 타면에 빔을 조사하여 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점을 측정하는 제2 공정; 및
    상기 제1 공정과 상기 제2 공정에서 측정된 상기 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점이 일치하지 않으면, 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점이 중첩되는 지점을 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점으로 설정하는 제3 공정을 더 포함하는 이차전지용 실링 갭 측정방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 측정단계는,
    제1 공정에 의해 측정된 실링폭과 제2 공정에 의해 측정된 실링폭 사이의 거리를 기초로하여 실링폭의 두께를 획득하는 공정을 더 포함하는 이차전지용 실링 갭 측정방법.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 측정단계는,
    상기 수직 기준면을 향해 빔을 조사하여 상기 수직 기준면이 위치한 지점을 제2 기준 원점(O2)으로 설정하고, 다음으로 상기 제2 기준 원점(O2)을 통과하도록 상기 전극조립체 수용부에 빔을 조사하여 상기 제2 기준 원점(O2)에서 상기 전극조립체 수용부까지의 제2 거리(X2)를 획득하는 이차전지용 실링 갭 측정방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제2 측정단계에서 상기 제2 기준 원점(O2)은 상기 실링부의 내측 시작점과 외측 끝점 사이에 위치하지 않게 설정하는 이차전지용 실링 갭 측정방법.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 실링 갭 측정단계는,
    상기 제1 거리(X1)와 제2 거리(X2)의 합에서 상기 제3 거리(X3)를 뺀 값을 실링 갭으로서 획득하는 이차전지용 실링 갭 측정방법.
  19. 청구항 12에 있어서,
    상기 실링 갭 측정단계가 완료된 후, 측정된 실링 갭의 불량여부를 판별하는 검사단계를 더 포함하고,
    상기 검사단계는, 측정된 실링 갭이 미리 입력된 실링 갭 보다 작아지거나 또는 커지면 불량으로 판별하는 이차전지용 실링 갭 측정방법.
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