KR20230148708A - 분리막의 파티클 검출 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분리막 및 분리막이 사용되는 이차전지의 성능 저하에 요인이 되는 파티클만을 정확히 검출하여 분리막의 생산성을 높일 수 있으며 분리막 및 분리막이 사용되는 이차전지의 품질을 크게 향상시킬 수 있는 분리막의 파티클 검출 장치 및 방법을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 분리막을 가열하는 가열부; 상기 가열부에 의해 가열된 상기 분리막의 온도정보를 획득하기 위한 온도감지부; 상기 온도감지부로부터 획득되는 상기 온도정보와 미리 설정된 기준온도정보를 비교하여, 상기 기준온도정보를 초과하는 이상온도영역에 해당하는 불량파티클을 검출하는 이상온도 검출부를 가지는 제어부;를 포함하는 특징을 개시한다.
Description
본 발명은 분리막의 파티클 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 분리막의 품질에 악영향을 초래하는 파티클을 검출하여, 분리막 및 분리막이 사용되는 이차전지의 품질을 향상시킬 수 있는 분리막의 파티클 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
전지 특히, 이차전지는 절연 등을 위한 소재가 많이 사용되고 있다. 가장 대표적인 것으로 분리막을 들 수 있다. 분리막은 통상적으로 롤 형태로 제조되어 집전체에 부가된 전극 활물질과 함께 이차전지의 제조에 사용된다.
최근 이차전지에 사용되는 분리막은 수십 내지 수백 μm 두께를 가지는 필름 형태로 제조되는데, 제조 공정 상 분리막에는 금속파티클이 생성되는 경우가 있다. 이처럼 금속파티클을 가지는 분리막을 이차전치의 제조에 그대로 사용하게 되면, 쇼트(Short) 발생하는 등 이차전지의 과열 혹은 화재의 원인이 되고, 이는 현재 전기자동차가 가지는 화재 원인 중 주요 관심 부분이다.
기존 분리막에 존재하는 금속파티클을 검출하는 방법으로 비전센서를 이용하는 경우가 있다. 하지만, 비전센서를 이용한 파티클 검출 방식은 비전센서의 특성 상 분리막의 성능 저하에 요인이 되는 금속파티클뿐만 아니라 분리막의 성능 저하와는 무관한 영역까지 검출됨으로써 검출 정확도가 떨어지고 분리막의 생산성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 기존 분리막에 존재하는 금속파티클을 검출하는 다른 방법으로 자기센서를 이용하는 경우가 있다. 하지만, 자기센서를 이용한 파티클 검출 방식은 자기센서의 특성 상 Fe 소재의 파티클은 검출이 가능하지만, Cu나 Zn 소재의 파티클은 검출이 전혀 불가능한 문제가 있으며, 분리막의 두께가 50μm 미만일 경우에는 검출이 불가능한 문제가 있다.
또한, 기존 분리막에 존재하는 금속파티클을 검출하는 또 다른 방법으로 엑스레이(X ray) 센서를 이용하는 경우가 있다. 하지만, 엑스레이를 이용한 파티클 검출 방식은 금속 혹은 비금속 소재에 따른 파티클의 구분이 불가능하며, 엑스레이의 특성 상 분리막의 두께가 15μm 미만일 경우에는 검출 정확도가 크게 저하되는 문제가 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는 분리막 및 분리막이 사용되는 이차전지의 성능 저하에 요인이 되는 파티클만을 정확히 검출하여 분리막의 생산성을 높일 수 있으며 분리막이 사용되는 이차전지의 품질을 크게 향상시킬 수 있는 분리막의 파티클 검출 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 분리막의 파티클 검출 장치는, 분리막을 가열하는 가열부; 상기 가열부에 의해 가열된 상기 분리막의 온도정보를 획득하기 위한 온도감지부; 및 상기 온도감지부로부터 획득되는 상기 온도정보와 미리 설정된 기준온도정보를 비교하여, 상기 기준온도정보를 초과하는 이상온도영역에 해당하는 불량파티클을 검출하는 이상온도 검출부를 가지는 제어부;를 포함한다.
본 실시예에 따른 분리막의 파티클 검출 장치에 있어서, 상기 가열부에 선행하며, 상기 분리막의 이미지정보를 획득하기 위한 비전감지부를 더 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제어부는 상기 비전감지부로부터 획득되는 상기 이미지정보와 미리 설정된 기준이미지정보를 비교하여, 상기 기준이미지정보와 차이나는 이상이미지영역에 해당하는 불량파티클 후보군을 검출하는 이상이미지 검출부를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 분리막의 파티클 검출 장치에 있어서, 상기 비전감지부는 상기 분리막의 일측에 배치되며 상기 분리막을 촬영하는 카메라와, 상기 분리막의 타측에 배치되며 상기 분리막에 광을 조사하는 조명을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 분리막의 파티클 검출 장치에 있어서, 상기 가열부는 전자기 유도 가열기일 수 있다.
본 실시예에 따른 분리막의 파티클 검출 장치에 있어서, 상기 온도감지부는 적외선 카메라일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 분리막의 파티클 검출 방법은, 분리막을 가열하는 분리막 가열단계; 가열된 상기 분리막의 온도정보를 획득하는 온도정보 획득단계; 및 획득된 상기 온도정보와 미리 설정된 기준온도정보를 비교하여, 상기 기준온도정보를 초과하는 이상온도영역에 해당하는 불량파티클을 검출하는 불량파티클 검출단계;를 포함한다.
본 실시예에 따른 분리막의 파티클 검출 방법에 있어서, 상기 가열단계 이전에 수행될 수 있고, 상기 분리막의 이미지정보를 획득하는 이미지정보 획득단계; 및 획득된 상기 이미지정보와 미리 설정된 기준이미지정보를 비교하여, 상기 기준이미지정보와 차이나는 이상이미지영역에 해당하는 불량파티클 후보군을 검출하는 불량파티클 후보군 검출단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 분리막을 가열하고, 가열된 분리막의 온도정보로부터 기준온도정보를 초과하는 이상온도영역에 해당하는 파티클만을 검출해낼 수 있으므로, 분리막의 성능 저하에 요인이 불량파티클에 대한 검출 정확도를 높일 수 있으며, 이로 인하여 제조되는 분리막의 생산성을 크게 높일 수 있다.
본 발명에 따르면, 온도감지부 및 비전감지부를 통하여 분리막의 온도정보 및 이미지정보에 해당하는 복합 정보를 획득하므로, 불량파티클의 위치, 크기 및 소재 정보에 대한 검출 정확도를 더욱 높일 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분리막 파티클 검출 장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분리막 파티클 검출 장치의 작동 상태를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분리막 파티클 검출 방법을 나타낸 블록 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분리막 파티클 검출 장치의 작동 상태를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분리막 파티클 검출 방법을 나타낸 블록 예시도이다.
이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용될 수 있으며 이에 따른 부가적인 설명은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분리막 파티클 검출 장치를 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분리막 파티클 검출 장치의 작동 상태를 설명하기 위한 예시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 분리막 파티클 검출 장치는 가열부(10), 온도감지부(20) 및 제어부(50)를 포함할 수 있다.
먼저 본 실시예에 따른 분리막 파티클 검출 장치는 분리막(1)과 상대 이동될 수 있다. 즉, 분리막 파티클 검출 장치를 기준으로 분리막(1)이 이동될 수 있고, 분리막(1)을 기준으로 분리막 파티클 검출 장치가 이동될 수 있다. 본 실시예에서는 분리막 파티클 검출 장치를 기준으로 분리막(1)이 이동되도록 배치하고 있으며, 이에 따라, 롤투롤 제조되는 분리막(1)에 대해 파티클 검사를 연속적으로 수행할 수 있다.
가열부(10)는 분리막(1)의 일면을 향하도록 배치될 수 있으며, 분리막(1)을 가열할 수 있다. 이에 따라, 분리막(1)의 온도는 상승될 수 있고, 분리막(1)에 존재하는 파티클(P)은 분리막(1)보다 높은 온도로 상승될 수 있다.
가열부(10)는 분리막(1)의 일면의 적어도 일부분을 커버하는 가열영역(HA)을 가질 수 있다.
가열부(10)는 전자기 유도 가열기일 수 있다. 전자기 유도 가열기는 유도작용에 필요한 자계의 세기를 전기적으로 용이하게 제어할 수 있어 온도 제어가 용이한 장점이 있고, 사용 주파수에 따라 투과도의 설정이 용이한 장점이 있다. 본 실시예에 따르면, 전자기 유도 가열기의 사용 주파수는 1M 내지 1GHz 범위에서 설정될 수 있다.
온도감지부(20)는 분리막(1)의 이동방향에 대해 가열부(10)의 후방에 배치될 수 있으며, 가열부(10)에 후행할 수 있다. 온도감지부(20)는 가열부(10)에 의해 가열된 분리막(1)의 온도정보를 획득할 수 있다. 즉, 온도감지부(20)는 분리막(1)의 가열영역(HA)에 대한 온도 분포를 측정해낼 수 있으며, 분리막(1)에 존재하는 파티클(P)의 온도를 측정해낼 수 있다.
온도감지부(20)는 온도감지영역(TSA)을 가질 수 있으며, 온도감지영역(TSA)은 가열영역(HA)에 상응하는 영역을 가질 수 있다. 또한, 온도감지영역(TSA)은 가열영역(HA)보다 작은 영역을 가질 수도 있는데, 이 경우 온도감지부(20)는 스테이지 상에서 분리막(1)의 이동 방향에 대해 전후 및 좌우방향으로 이동될 수 있다. 즉, 온도감지영역(TSA)은 전후(X) 및 좌우(Y)방향으로 이동될 수 있다.
온도감지부(20)는 적외선 카메라가 사용될 수 있다.
제어부(50)는 이상온도 검출부(51)를 포함할 수 있다.
이상온도 검출부(51)는 온도감지부(20)로부터 획득되는 온도정보와 미리 설정된 기준온도정보를 비교하여 불량파티클(P1)을 검출해낼 수 있다.
여기서, 기준온도정보는 파티클(P)이 없는 순수 분리막으로부터 획득되는 온도정보에서 유효온도범위 내의 온도를 의미한다.
즉, 이상온도 검출부(51)는 온도감지부(20)로부터 획득되는 온도정보에서 기준온도정보를 초과하는 이상온도영역에 해당하는 불량파티클(P1)을 검출해낼 수 있다. 다시 말해, 이상온도 검출부(51)는 불량파티클(P1)의 온도정보를 바탕으로 불량파티클(P1)의 위치(X-Y), 크기(면적) 및 소재 정보를 검출해낼 수 있다.
부가 설명하면, 도 2의 (b) 및 (c)에서와 같이, 가열부(10)에 의해 분리막(1)의 가열영역(HA)은 설정온도(T)까지 상승될 수 있고, 이때, 가열영역(HA) 내에 존재하는 파티클(P)은 설정온도(T)보다 높은 온도(T1,T2,T3)까지 상승될 수 있다. 그리고, 파티클(P) 중에도 Fe, Cu, Zn 등의 금속 소재이면서 상대적으로 크기(면적)가 큰 파티클(P1)은 상대적으로 높은 온도(T1)까지 상승될 수 있다. 결과적으로, 복수개의 파티클(P) 중 기준온도정보를 초과하지 않는 파티클(P2,P3)는 분리막(1)의 성능 저하와는 무관한 파티클에 해당할 수 있고, 복수개의 파티클(P) 중 기준온도정보를 초과하는 파티클(P1)만이 분리막(1)의 성능을 저하시킬 수 있는 불량파티클에 해당할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 분리막의 파티클 검출 장치는 비전감지부(30)를 더 포함할 수 있다.
비전감지부(30)는 분리막(1)의 이동방향에 대해 가열부(10)의 전방에 배치될 수 있으며, 가열부(10)에 선행할 수 있다. 비전감지부(30)는 분리막(1)의 이미지정보를 획득할 수 있다.
비전감지부(30)는 이미지감지영역(ISA)을 가질 수 있으며, 분리막(1)의 이미지감지영역(ISA)에 존재하는 불량파티클 후보군을 감지할 수 있다.
비전감지부(30)는 분리막(1)의 일측에 배치되며 분리막(1)을 촬영하는 카메라(31)와, 분리막(1)의 타측에 배치되며 분리막(1)에 광을 조사하는 조명(32)을 포함할 수 있다.
조명(32)은 카메라(31)의 촬영면에 반대편인 분리막(1)의 타면을 향해 광을 조사하므로, 카메라(31)에서 촬영되는 이미지의 해상도를 높일 수 있다.
비전감지부(30)에 의해 감지되는 불량파티클 후보군은 크기(면적)와 무관하게 분리막(1)에 존재하는 모든 파티클이 감지될 수 있고, 소재(금속 혹은 비금속)와 무관하게 분리막(1)에 존재하는 모든 파티클이 감지될 수 있다.
그리고, 제어부(50)는 이상이미지 검출부(52)를 더 포함할 수 있다.
이상이미지 검출부(52)는 비전감지부(30)로부터 획득되는 이미지정보와 미리 설정된 기준이미지정보를 비교하여 불량파티클 후보군을 검출해낼 수 있다.
여기서, 기준이미지정보는 파티클(P)이 없는 순수 분리막으로부터 획득되는 이미지정보에서 유효오차범위 내의 이미지를 의미한다.
즉, 이상이미지 검출부(52)는 비전감지부(30)로부터 획득되는 이미지정보와 기준이미지정보와 차이나는 이상이미지영역에 해당하는 모든 불량파티클 후보군을 검출해낼 수 있다. 다시 말해, 이상이미지 검출부(52)는 비전감지부(30)에서 감지된 이미지정보를 바탕으로 분리막(1)의 이미지감지영역(ISA) 내에 존재하는 모든 불량파티클 후보군에 대한 위치(X-Y) 및 크기(면적) 정보를 검출해낼 수 있다.
여기서, 비전감지부(30) 및 이상이미지 검출부(52)를 통하여 검출되는 불량파티클 후보군 중에도 분리막(1)의 성능 저하와는 무관한 파티클이 포함될 수 있는데, 예컨대, 불량파티클 후보군 중 소재가 비금속이면서 상대적으로 크기(면적)가 작은 파티클의 경우에는 분리막(1)의 성능 저하와는 무관한 파티클에 해당될 수 있고, 이처럼 분리막(1)의 성능 저하와는 무관한 파티클은 앞서 설명된 가열부(10), 온도감지부(20) 및 이상온도 검출부(51)를 통하여 불량파티클(P1)에서 제외될 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 분리막의 파티클 검출 방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분리막 파티클 검출 방법을 나타낸 블록 예시도이다.
기본적으로 본 실시예에 따른 분리막의 파티클 검출 방법은 앞서 설명한 분리막의 파티클 검출 장치에 의해 수행될 수 있으며, 이미지정보 획득단계(S11), 불량파티클 후보군 검출단계(S12), 분리막 가열단계(S13), 온도정보 획득단계(S14) 및 불량파티클 검출단계(S15)를 포함할 수 있다.
이미지정보 획득단계(S11)는 분리막(1)의 이미지정보를 획득하는 단계일 수 있다. 즉, 분리막(1)의 일면을 비전감지부(30)로 촬영하여 이미지정보를 획득하고, 획득된 이미지정보는 이상이미지 검출부(52)로 전송될 수 있다.
불량파티클 후보군 검출단계(S12)는 획득된 이미지정보와 기준이미지정보를 비교하여 기준이미지정보와 차이나는 이상이미지영역에 해당하는 불량파티클 후보군을 검출하는 단계일 수 있다. 즉, 이상이미지 검출부(52)는 비전감지부(30)에서 획득된 이미지정보와 기준이미지정보를 비교하여 분리막(1)의 이미지감지영역(ISA) 내에 존재하는 모든 불량파티클 후보군에 대한 위치(X-Y) 및 크기(면적) 정보를 검출해낼 수 있다.
분리막 가열단계(S13)는 분리막(1)을 가열하는 단계일 수 있다. 즉, 가열부(10)를 이용하여 분리막(1)의 온도를 상승시킬 수 있다.
온도정보 획득단계(S14)는 가열된 분리막(1)의 온도정보를 획득하는 단계일 수 있다. 즉, 온도감지부(20)는 분리막(1)의 가열영역(HA)에 대한 온도 분포로부터 분리막(1)에 존재하는 불량파티클 후보군에 대한 모든 온도정보를 획득할 수 있다.
불량파티클 검출단계(S15)는 획득된 온도정보와 미리 설정된 기준온도정보를 비교하여, 기준온도정보를 초과하는 이상온도영역에 해당하는 불량파티클(P1)을 검출하는 단계일 수 있다. 즉, 이상온도 검출부(51)는 온도감지부(20)로부터 획득되는 온도정보에서 기준온도정보를 초과하는 이상온도영역에 해당하는 불량파티클(P1)를 검출해낼 수 있으며, 불량파티클(P1)의 위치(X-Y), 크기(면적) 및 소재 정보를 검출해낼 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 분리막의 파티클 검출 장치 및 방법은 제조되는 분리막을 가열하고, 가열된 분리막의 온도정보로부터 기준온도정보를 초과하는 이상온도영역에 해당하는 파티클만을 검출해낼 수 있으므로, 분리막(1)의 성능 저하에 요인이 불량파티클의 검출 정확도를 높일 수 있으며, 이로 인하여 제조되는 분리막(1)의 생산성을 크게 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 분리막의 파티클 검출 장치 및 방법은 온도감지부(20) 및 비전감지부(30)를 통한 분리막(1)의 온도정보 및 이미지정보에 해당하는 복합 정보를 획득하므로, 불량파티클의 위치, 크기 및 소재 정보에 대한 검출 정확도를 더욱 높일 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
10: 가열부
20: 온도감지부
30: 비전감지부
50: 제어부
51: 이상온도 검출부
52: 이상이미지 검출부
20: 온도감지부
30: 비전감지부
50: 제어부
51: 이상온도 검출부
52: 이상이미지 검출부
Claims (7)
- 분리막을 가열하는 가열부;
상기 가열부에 의해 가열된 상기 분리막의 온도정보를 획득하기 위한 온도감지부; 및
상기 온도감지부로부터 획득되는 상기 온도정보와 미리 설정된 기준온도정보를 비교하여, 상기 기준온도정보를 초과하는 이상온도영역에 해당하는 불량파티클을 검출하는 이상온도 검출부를 가지는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막의 파티클 검출 장치. - 제1항에 있어서,
상기 가열부에 선행하며, 상기 분리막의 이미지정보를 획득하기 위한 비전감지부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 비전감지부로부터 획득되는 상기 이미지정보와 미리 설정된 기준이미지정보를 비교하여, 상기 기준이미지정보와 차이나는 이상이미지영역에 해당하는 불량파티클 후보군을 검출하는 이상이미지 검출부를 더 가지는 것을 특징으로 하는 분리막의 파티클 검출 장치. - 제2항에 있어서,
상기 비전감지부는,
상기 분리막의 일측에 배치되며 상기 분리막을 촬영하는 카메라와,
상기 분리막의 타측에 배치되며 상기 분리막에 광을 조사하는 조명을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막의 파티클 검출 장치. - 제1항에 있어서,
상기 가열부는 전자기 유도 가열기인 것을 특징으로 하는 분리막의 파티클 검출 장치. - 제1항에 있어서,
상기 온도감지부는 적외선 카메라인 것을 특징으로 하는 분리막의 파티클 검출 장치. - 분리막을 가열하는 분리막 가열단계;
가열된 상기 분리막의 온도정보를 획득하는 온도정보 획득단계; 및
획득된 상기 온도정보와 미리 설정된 기준온도정보를 비교하여, 상기 기준온도정보를 초과하는 이상온도영역에 해당하는 불량파티클을 검출하는 불량파티클 검출단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막의 파티클 검출 방법. - 제6항에 있어서,
상기 가열단계 이전에 수행되며,
상기 분리막의 이미지정보를 획득하는 이미지정보 획득단계; 및
획득된 상기 이미지정보와 미리 설정된 기준이미지정보를 비교하여, 상기 기준이미지정보와 차이나는 이상이미지영역에 해당하는 불량파티클 후보군을 검출하는 불량파티클 후보군 검출단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막의 파티클 검출 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220047846A KR20230148708A (ko) | 2022-04-18 | 2022-04-18 | 분리막의 파티클 검출 장치 및 방법 |
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| KR1020220047846A KR20230148708A (ko) | 2022-04-18 | 2022-04-18 | 분리막의 파티클 검출 장치 및 방법 |
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| KR20230148708A true KR20230148708A (ko) | 2023-10-25 |
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ID=88515647
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190018211A (ko) | 2017-08-14 | 2019-02-22 | 주식회사 엘지화학 | 분리막 내전압 불량 검출법을 포함하는 전지 분리막의 제조방법 |
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2022
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Patent Citations (1)
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