KR20230161702A - Method and system for detecting impurities in secondary battery based on optical coherence tomography - Google Patents
Method and system for detecting impurities in secondary battery based on optical coherence tomography Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230161702A KR20230161702A KR1020220061377A KR20220061377A KR20230161702A KR 20230161702 A KR20230161702 A KR 20230161702A KR 1020220061377 A KR1020220061377 A KR 1020220061377A KR 20220061377 A KR20220061377 A KR 20220061377A KR 20230161702 A KR20230161702 A KR 20230161702A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- secondary battery
- impurity
- tomographic image
- oct
- film
- Prior art date
Links
- 239000012535 impurity Substances 0.000 title claims abstract description 140
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 title claims description 100
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000003325 tomography Methods 0.000 claims description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 23
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 17
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 206010000369 Accident Diseases 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000005844 autocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 210000004283 incisor Anatomy 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/0209—Low-coherence interferometers
- G01B9/02091—Tomographic interferometers, e.g. based on optical coherence
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
- G06T11/003—Reconstruction from projections, e.g. tomography
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/60—Analysis of geometric attributes
- G06T7/62—Analysis of geometric attributes of area, perimeter, diameter or volume
-
- 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
-
- 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
- H01M10/4285—Testing apparatus
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
본 발명의 일 실시예에 따르는, OCT장치에 의해 수행되는, 이차전지 불순물 검사 방법은, (a) 전극판 형성이 완료된 이차전지의 일면을 향해 OCT장치의 광을 조사한 후 상기 이차전지로부터 반사된 광을 수집하는 OCT스캔을 수행하여, 이차전지 내부에 대한 단층영상을 획득하는 단계; 및 (b) 상기 단층영상을 분석하고, 단층영상의 명암을 기초로, 불순물이 존재하는지 여부 및 상기 불순물이 금속인지 여부를 도출하는 단계;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a secondary battery impurity inspection method performed by an OCT device includes (a) irradiating the light of the OCT device toward one side of the secondary battery on which electrode plate formation has been completed, and then detecting the light reflected from the secondary battery; Obtaining a tomographic image of the inside of the secondary battery by performing an OCT scan that collects light; and (b) analyzing the tomographic image and determining, based on the contrast of the tomographic image, whether impurities exist and whether the impurities are metals.
Description
본 발명은 광간섭 단층촬영(optical coherence tomography, OCT)장치를 개시하며, 이를 이용하여 이차전지 내 불순물을 검사하는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.The present invention discloses an optical coherence tomography (OCT) device and relates to a method and system for examining impurities in a secondary battery using the same.
4차 산업혁명시대가 도래하면서 배터리의 중요성이 부각되고 있다. 특히, 높은 에너지 밀도를 가지되 자기 방전율이 낮으며 긴 수명이 보장되는 리튬 이차전지가 상용화되어, 다양한 분야에서의 기술 혁신을 유도하고 있다.With the advent of the 4th Industrial Revolution, the importance of batteries is emerging. In particular, lithium secondary batteries, which have high energy density, low self-discharge rate, and guaranteed long lifespan, have been commercialized, leading to technological innovation in various fields.
예를 들어, 모바일을 비롯한 IT기기, 에너지저장장치(Energy Storary System, ESS), 및 전기자동차를 비롯한 자동차 시장에서의 핵심 요소로 두각을 보이며 현대인들의 삶의 질 향상에 기여하고 있다.For example, it stands out as a key element in the automotive market, including mobile IT devices, energy storage systems (ESS), and electric vehicles, contributing to improving the quality of life of modern people.
그러나, 리튬은 반응성이 높고 자기촉매반응이 격렬한 특징을 가지며, 이로 인해 화재의 위험성에 노출될 우려가 존재한다.However, lithium is highly reactive and has an intense autocatalytic reaction, which raises the risk of exposure to fire.
이는 과충전 등과 같은 사용자의 부주의에 의해 폭발 반응이 야기될 수도 있으나, 셀의 구조적 결함이나 내부 단락으로 인한 전기적인 결함 또한 화재 사고의 중요한 원인으로 작용한다.This may cause an explosive reaction due to the user's carelessness, such as overcharging, but electrical defects due to structural defects or internal short circuits in the cell also act as important causes of fire accidents.
특히, 이차전지 생산 과정에서 발생하는 전극 내 금속 분자나 불순물은 배터리의 사용 도중 내부적인 전기적 단락을 초래할 수 있으며, 미리 인지하기 어려운 점에 있어 더 큰 문제를 유발한다.In particular, metal molecules or impurities in electrodes generated during the production of secondary batteries can cause internal electrical short-circuits during battery use, causing bigger problems as they are difficult to recognize in advance.
구체적으로, 전극 형성에 활용되는 도전재 내에는 일반적으로 전기화학반응에 자유롭게 참여할 수 있는 금속원소를 포함하고 있으며, 이는 전극 공정에서 금속 이물질로 석출되어 전극판 표면상에 형성될 수 있다.Specifically, the conductive material used to form the electrode generally contains a metal element that can freely participate in an electrochemical reaction, which may precipitate as a metal foreign material during the electrode process and form on the surface of the electrode plate.
이러한 금속 이물질은 전지의 성능을 저하시키고 셀의 불량률을 증가시킨다. 또한, 진동이나 외부 압력에 의해 분리막을 뚫고 나와 내부 쇼트를 일으켜 화재의 위험성을 야기하고 셀의 안정성을 저하시킨다.These metal contaminants degrade battery performance and increase the cell defect rate. In addition, vibration or external pressure breaks through the separator, causing an internal short circuit, raising the risk of fire and reducing the stability of the cell.
불순물을 검사하는 종래의 기술은, 이차전지 완성품 단계에서 내부 분리막의 파손 여부를 검사하거나 저전압 불량 검사에 의한 추정이 일반적이었다. 따라서, 제조상의 막대한 손실을 동반하는 것이 필연적이었다.Conventional techniques for testing impurities generally involved testing for damage to the internal separator at the stage of a finished secondary battery or estimating it through low-voltage defect inspection. Therefore, it was inevitable that it would be accompanied by enormous manufacturing losses.
또 다른 종래 기술은, 분리막의 권취 과정에서 이물질을 흡입하여 제거하는 과정을 개시하나, 일정 크기 미만의 금속 이물질은 제거가 어려우며 이를 검출할 수 없는 한계가 있다.Another prior art discloses a process of suctioning and removing foreign substances during the winding process of the separator, but it is difficult to remove metal foreign substances smaller than a certain size and has limitations in detecting them.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 광간섭 단층촬영(optical coherence tomography, OCT)장치를 활용하여 이차전지의 불순물을 검사하는 방법 및 그 시스템을 제공하는 데에 있다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide a method and system for inspecting impurities in a secondary battery using an optical coherence tomography (OCT) device.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical challenges that this embodiment aims to achieve are not limited to the technical challenges described above, and other technical challenges may exist.
본 발명의 일 실시예에 따르는, OCT장치에 의해 수행되는, 이차전지 불순물 검사 방법은, (a) 전극판 형성이 완료된 이차전지의 일면을 향해 OCT장치의 광을 조사한 후 상기 이차전지로부터 반사된 광을 수집하는 OCT스캔을 수행하여, 이차전지 내부에 대한 단층영상을 획득하는 단계; 및 (b) 상기 단층영상을 분석하고, 단층영상의 명암을 기초로, 불순물이 존재하는지 여부 및 상기 불순물이 금속인지 여부를 도출하는 단계;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a secondary battery impurity inspection method performed by an OCT device includes (a) irradiating the light of the OCT device toward one side of the secondary battery on which electrode plate formation has been completed, and then detecting the light reflected from the secondary battery; Obtaining a tomographic image of the inside of the secondary battery by performing an OCT scan that collects light; and (b) analyzing the tomographic image and determining, based on the contrast of the tomographic image, whether impurities exist and whether the impurities are metals.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a)단계는, 상기 이차전지의 일단에서 타단까지 일 방향으로 순차적으로 스캔하는 단계;를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, step (a) includes sequentially scanning the secondary battery in one direction from one end to the other end.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a)단계는, 컨베이어벨트의 일 측에 상기 OCT장치가 미리 설치되어 있으며, 상기 이차전지가 상기 컨베이어벨트에 의해 이송되어 상기 OCT장치를 통과함에 따라 순차적으로 스캔되는 것이다.According to one embodiment of the present invention, in step (a), the OCT device is pre-installed on one side of the conveyor belt, and the secondary battery is transported by the conveyor belt and sequentially passes through the OCT device. It is scanned as .
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a)단계는, 상기 이차전지의 일 단면에 대해 스캔하여 획득한 2D단층영상을 결합하여, 상기 이차전지의 전체 영역에 대한 3D단층영상을 획득하는 단계;를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, step (a) combines the 2D tomography image obtained by scanning one cross-section of the secondary battery to obtain a 3D tomography image of the entire area of the secondary battery. Includes ;
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (b)단계는, 상기 단층영상에서 다른 영역 대비 테두리의 명암이나 밝기가 차이 있는 부분이 포함되어 있는 경우, 상기 부분이 불순물에 해당하는 것으로 도출하는 것이다.According to one embodiment of the present invention, in step (b), if the tomographic image includes a part where the contrast or brightness of the border is different compared to other areas, it is derived that the part corresponds to an impurity.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (b)단계는, 상기 단층영상에서 상기 불순물로 도출된 부분의 내부 영역이 다른 영역과 다르게 검은색으로 표시되는 경우, 상기 불순물을 금속으로 판단하는 것이다.According to one embodiment of the present invention, in step (b), when the inner region of the portion identified as the impurity in the tomography image is displayed in black differently from other regions, the impurity is determined to be a metal.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (b)단계는, 도출된 불순물에 대한 상기 단층영상 내에서의 상단과 하단을 특정하고, 상기 상단과 하단 사이의 픽셀값을 산출한 후, 상기 픽셀값을 광경로를 기준으로 환산하여 상기 불순물의 두께를 추정하는 단계;를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, in step (b), the top and bottom of the tomographic image for the derived impurity are specified, the pixel value between the top and bottom is calculated, and the pixel value is calculated. It includes the step of estimating the thickness of the impurity by converting it based on the optical path.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (b)단계는, 상기 불순물의 성분이 파악된 경우, 추정된 두께에 상기 성분에 따른 기 설정된 굴절율을 적용하여 상기 불순물의 실제 두께를 산출하는 단계;를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, step (b) includes, when the component of the impurity is identified, calculating the actual thickness of the impurity by applying a preset refractive index according to the component to the estimated thickness; Includes.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (b)단계는, 상기 이차전지가 필름에 의해 랩핑되고, 상기 단층영상에서 상기 필름으로 표시된 영역 중 돌출된 형상을 갖는 부분이 파악된 경우, 상기 부분에 불순물이 존재하는 것으로 판단하는 것이다.According to one embodiment of the present invention, in step (b), when the secondary battery is wrapped by a film and a part with a protruding shape is identified among the areas marked by the film in the tomographic image, the part is It is determined that impurities exist.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a)단계는, 필름으로 랩핑되어 랩핑 공정이 완료된 이차전지를 OCT스캔하여 필름 내부에 대한 단층영상을 획득하는 단계;를 포함하고, 상기 (b)단계는, 상기 필름 내부에 대한 단층영상을 분석하여 상기 필름 내에 불순물이 존재하는지 여부 및 상기 불순물이 금속인지 여부를 도출하는 단계;를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the step (a) includes obtaining a tomographic image of the inside of the film by OCT scanning the secondary battery that is wrapped with a film and the wrapping process has been completed, and the step (b) It includes analyzing a tomographic image of the inside of the film to determine whether impurities exist in the film and whether the impurities are metals.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (b)단계는, 이차전지와 필름 사이 또는 필름과 필름 사이의 공차 영역은 상기 단층영상에서 검은색으로 표시되는 것이다.According to one embodiment of the present invention, in step (b), the tolerance area between the secondary battery and the film or between the films is displayed in black in the tomographic image.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (b)단계는, 상기 공차 영역에 밝은 성분이 표시되고 상기 밝은 성분이 표시된 부분의 내부에 위치한 이차전지 영역이 다른 이차전지 영역과 다르게 검은색으로 표시되는 경우, 상기 부분에 금속 불순물이 존재하는 것으로 추정하는 것이다.According to one embodiment of the present invention, in step (b), a bright component is displayed in the tolerance area and the secondary battery area located inside the portion where the bright component is displayed is displayed in black unlike other secondary battery areas. In this case, it is assumed that metal impurities exist in the above portion.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a) 단계 전에, 적외선 조명에서만 식별되는 기 설정된 마크가 상기 이차전지 내 불순물이 있는 것으로 미리 추정된 위치의 필름 상에 표시되는 것이다.According to one embodiment of the present invention, before step (a), a preset mark that can be identified only by infrared lighting is displayed on the film at a location where impurities in the secondary battery are presumed to be present.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a)단계는, 상기 OCT장치가 상기 마크를 자동으로 식별하여 상기 마크가 표시된 위치에서 스캔을 수행하는 것이다.According to one embodiment of the present invention, in step (a), the OCT device automatically identifies the mark and performs a scan at the position where the mark is displayed.
본 발명의 일 실시예에 따르는, OCT 기반 이차전지 불순물 검사 시스템은, 이차전지를 이송하는 컨베이어벨트; 및 상기 컨베이어벨트의 일측에 배치되어 상기 이차전지에 대한 불순물 검사를 수행하는 OCT장치;를 포함하고, 상기 OCT장치가 전극판 형성이 완료된 이차전지의 일면을 향해 광을 조사한 후 상기 이차전지로부터 반사된 광을 수집하는 OCT스캔을 수행하여, 이차전지 내부에 대한 단층영상을 획득하고, 상기 OCT장치가 상기 단층영상을 분석하고, 단층영상의 명암을 기초로, 불순물이 존재하는지 여부 및 상기 불순물이 금속인지 여부를 도출하는 것이다.According to an embodiment of the present invention, an OCT-based secondary battery impurity inspection system includes a conveyor belt for transporting secondary batteries; and an OCT device disposed on one side of the conveyor belt to inspect the secondary battery for impurities, wherein the OCT device irradiates light toward one side of the secondary battery on which electrode plate formation is completed and then reflects the light from the secondary battery. An OCT scan that collects light is performed to obtain a tomographic image of the inside of the secondary battery, and the OCT device analyzes the tomographic image to determine whether impurities exist and whether the impurities are determined based on the contrast of the tomographic image. The goal is to determine whether it is a metal or not.
본 발명의 일 실시예에 따르는, OCT 기반 이차전지 불순물 검사 시스템은, 상기 이차전지 내 불순물이 있는 것으로 미리 추정된 위치의 필름 상에 적외선 조명에서만 식별되는 기 설정된 마크를 표시하는 마킹장치;를 더 포함하되, 상기 이차전지는 필름으로 랩핑되어 랩핑 공정이 완료된 것이다.According to an embodiment of the present invention, an OCT-based secondary battery impurity inspection system includes a marking device that displays a preset mark that is identified only by infrared light on a film at a location pre-estimated to have impurities in the secondary battery. Including, the secondary battery is wrapped with a film and the wrapping process is completed.
본 발명의 일 실시예에 따르면, OCT장치를 활용하여 이차전지에 존재하는 불순물을 검출할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, impurities present in a secondary battery can be detected using an OCT device.
본 발명의 일 실시예에 따르면, OCT장치를 활용하여 검출한 불순물의 크기 및 재질을 파악할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the size and material of the detected impurities can be determined using an OCT device.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학적인 특성을 통해 화재의 위험을 초래하는 금속 불순물이 이차전지에 존재하는지 여부를 신속하게 파악할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, it is possible to quickly determine whether metal impurities that cause a risk of fire are present in a secondary battery through optical characteristics.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분리막의 손상 여부와 관계없이 미세한 금속 이물질도 검출이 가능하다.According to one embodiment of the present invention, even minute metal contaminants can be detected regardless of whether the separator is damaged.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래와 달리 제조 공정 중에 검사 단계가 삽입될 수 있어 제조상 손실을 최소화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, unlike the prior art, an inspection step can be inserted during the manufacturing process, thereby minimizing manufacturing losses.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 별도의 검사 공간이 요구되지 않는다. 예를 들어, 조립 공정이 완료된 이차전지를 다음 단계로 운반하는 컨베이어 부근에 OCT장치만 배치하면 자동으로 불순물 검사가 수행될 수 있다. 따라서, 공간 활용의 효율성 및 검사의 신속성이 보장된다. 또한, OCT기반이므로 인체에 무해하며 컴팩트하게 검사 시스템을 구현할 수 있으므로 경제적이다.According to one embodiment of the present invention, no separate inspection space is required. For example, impurity testing can be performed automatically by simply placing an OCT device near the conveyor that transports secondary batteries that have completed the assembly process to the next step. Therefore, efficiency of space utilization and speed of inspection are guaranteed. In addition, since it is OCT-based, it is harmless to the human body and is economical because the inspection system can be implemented compactly.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 이차전지 불순물 검사 시스템에 대한 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 OCT장치의 구조를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 이차전지 불순물 검사 방법에 대한 순서도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 실험데이터를 나타내는 단층영상의 예시이다.
도 5는 이차전지 불순물 검사 시스템의 다른 실시예를 나타내는 구조도이다.1 is a structural diagram of a secondary battery impurity inspection system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing the structure of an OCT device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart of a secondary battery impurity testing method according to an embodiment of the present invention.
Figures 4a to 4e are examples of tomographic images showing experimental data for explaining an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a structural diagram showing another embodiment of a secondary battery impurity inspection system.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only the case where it is "directly connected," but also the case where it is "electrically connected" with another element in between. . Additionally, when a part "includes" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다. 한편, '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, '~부'는 어드레싱 할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.In this specification, 'part' includes a unit realized by hardware, a unit realized by software, and a unit realized using both. Additionally, one unit may be realized using two or more pieces of hardware, and two or more units may be realized using one piece of hardware. Meanwhile, '~ part' is not limited to software or hardware, and '~ part' may be configured to reside in an addressable storage medium or may be configured to reproduce one or more processors. Therefore, as an example, '~ part' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, and procedures. , subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided within the components and 'parts' may be combined into a smaller number of components and 'parts' or may be further separated into additional components and 'parts'. Additionally, components and 'parts' may be implemented to regenerate one or more CPUs within a device or a secure multimedia card.
이하, 첨부된 도면을 활용하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail using the attached drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 이차전지 불순물 검사 시스템에 대한 구조도이다.1 is a structural diagram of a secondary battery impurity inspection system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 이차전지 불순물 검사 시스템(1)은 OCT장치(100) 및 컨베이어벨트(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a secondary battery impurity inspection system 1 according to an embodiment of the present invention may include an
일 실시예에 따르는 컨베이어벨트(200)는, 이차전지(10)를 하부에서 지지하여 이송하는 장치로, 이차전지(10)의 제조 공정 상의 하나의 구성으로 포함되는 것이 바람직하다.The
예를 들어, 컨베이어벨트(200)는 전극 공정(electrode process), 조립 공정(assembly process), 화성 공정(formation process) 및 기타 추가 공정에 대한 순서로 각 공정이 완료된 이차전지(10)를 이송하는 생산라인의 전체적인 프레임을 의미할 수 있다.For example, the
또는, 컨베이어벨트(200)는 전극판 형성이 완료된 이후의 공정을 위해 구성된 컨베이어벨트 중 적어도 어느 하나의 컨베이어벨트일 수 있다.Alternatively, the
한편, 이차전지(10)를 이송하는 장치로 컨베이어벨트(200)를 예시하였으나, 체인형 컨베이어를 비롯한 다른 형태의 이송 장치로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명이 개시하는 "컨베이어벨트"는, 이차전지의 생산 분야에서 사용되는 이송 장치라면 이들을 망라하는 범위로 해석되어야 한다.Meanwhile, the
일 실시예에 따르면, 이차전지(10)는 제조의 완료 여부는 관계 없으나 생산 손실을 최소화하기 위해 전극판을 포함하는 제조 공정 중의 이차전지를 검사 대상으로 하는 것이 바람직하다.According to one embodiment, it does not matter whether the
일 실시예에 따르면, 이차전지(10)는 복수의 전극판과 분리막이 조립된 후 소정의 필름에 의해 둘레가 랩핑된 상태일 수 있다. 이러한 경우, 단층영상에서 촬영된 필름의 형상 및 필름 내부의 명암에 의해 불순물의 존재가 추정될 수 있다.According to one embodiment, the
다만 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 이차전지(10)는 불순물 검사가 수행될 수 있는 상태라면 본 발명의 범위에 모두 포함될 수 있다.However, it is not limited to these embodiments, and the
또한, 이차전지(10)의 형태는, 본 발명을 제한하지 않는다. 예를 들어, 원통형, 각형 및 파우치형의 이차전지에 대하여 본 발명의 일 실시예가 모두 적용될 수 있다.Additionally, the shape of the
다만, 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명이 용이한, 각형을 대표로 예시하여 서술하도록 한다.However, hereinafter, an embodiment of the present invention will be described using a representative rectangular shape for easy explanation.
일 실시예에 따르는 OCT (Optical Coherence Tomography)장치(100)는, 이차전지(10)를 향해 광을 조사한 후 반사된 광에 기초하여 이차전지(10)에 대한 불순물 검사를 수행한다.The OCT (Optical Coherence Tomography)
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 OCT장치의 구조를 나타내는 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing the structure of an OCT device according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 OCT장치(100)는, 광원부(110), 광학부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
일 실시예에 따르는 광원부(110)는, 이차전지(10)를 향해 조사하는 광을 발생시키는 광원을 포함한다. 여기서 광원은, 제어부(130)의 제어에 따라, 기 설정된 파장의 광 또는 시간에 따라 파장이 가변하는 광을 출력할 수 있으며, 백색광과 같은 다색 분산이 가능한 광이 바람직할 수 있다. 광원부(110)에 의해 조사되는 광은 광학부(120)를 거쳐 이차전지에 도달하므로, 광원부(110)는 광학부(120)와 기 설정된 각을 이루는 상태로 OCT장치(100)에 설치될 수 있다.The light source unit 110 according to one embodiment includes a light source that generates light radiating toward the
일 실시예에 따르면, 광원부(110)는 직선 형태로 광을 조사할 수 있으며, 이에 따라 이차전지(10)의 일단부터 타단까지 일 방향으로 순차적인 OCT스캔이 수행된다. 예를 들어 도1에 도시된 바와 같이, 이차전지(100)가 컨베이어벨트(200)를 통해 OCT장치(100)를 통과하면, 광이 조사되는 면에 대하여 전단부터 후단까지 이송방향에 따라 순차적으로 스캔된다.According to one embodiment, the light source unit 110 may radiate light in a straight line, and accordingly, a sequential OCT scan is performed in one direction from one end of the
일 실시예에 따르는 광학부(120)는, 광원부(110)에서부터 이차전지(10)로 조사되는 경로 내의 일 영역에 구성되는 광분할기를 포함할 수 있으며, 광분할기는 일종의 빔스플리터(beamsplitter)일 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 광분할기는 광원에서 발생한 광을 적어도 두 개 이상의 경로로 분할할 수 있다. 또한, 회전 가능한 거울류가 포함되어 분할된 각각의 광들이 이차전지(10)에 고르게 조사되도록 할 수 있으며, 볼록렌즈류가 포함되어 각각의 광을 이차전지(10)의 한 지점에 집속시켜 조사되는 깊이를 보완할 수 있다. 여기서 한 지점은 미리 추정된 불순물의 위치를 예로 들 수 있다.According to one embodiment, the light splitter may split light generated from a light source into at least two paths. In addition, rotatable mirrors are included so that each divided light can be irradiated evenly to the
이와 같이 분할된 각각의 광은 기 설정된 반사각에 따라 서로 다른 광로계를 통과하여 이동 경로 및 그 길이가 달라지게 되며, 이차전지(10) 투과 후 산란된 광이 돌아오는 과정에서도 동일하게 적용된다. 이들은 광학부(120) 내 검출부(미도시)에서 합쳐져 간섭을 일으키게 되며 이에 따라 생성된 간섭신호는 제어부(130)로 전달된다.Each light divided in this way passes through different optical path systems according to a preset reflection angle, and its travel path and length vary, and the same applies to the process of returning the scattered light after passing through the
일 실시예에 따르는 제어부(130)는, CPU, 전력공급회로, 연산회로, 데이터베이스 등과 같이, OCT장치(100)의 구동제어 및 데이터 분석과 관련된 구성 요소와 연결되어 있거나 이를 포함할 수 있다.The control unit 130 according to one embodiment may be connected to or include components related to driving control and data analysis of the
특히 도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따르는 제어부(130)는, 단층영상획득부(131) 및 단층영상분석부(132)를 포함할 수 있다.In particular, as shown in FIG. 2, the control unit 130 according to one embodiment may include a tomography image acquisition unit 131 and a tomography image analysis unit 132.
일 실시예에 따르는 단층영상획득부(131)는 검출된 광간섭신호를 전기신호로 변환하며 이를 통해 이차전지(10)에 대한 단층영상을 생성한다. 즉, 단층영상획득부(131)는, 광학부(120)로부터 얻은 각 광들의 스펙트럼에 기초하여, 이차전지(10)의 어느 일면에 대한 내부를 나타내는 광간섭 단층영상을 획득할 수 있다.The tomographic image acquisition unit 131 according to one embodiment converts the detected optical interference signal into an electrical signal and generates a tomographic image of the
일 실시예에 따르면, 단층영상획득부(131)는, 이차전지(10)의 일 단면에 대해 스캔하여 2D단층영상을 획득할 수 있다. 또한, 2D단층영상을 결합하여 해당 이차전지(10)의 전체 영역에 대한 3D단층영상을 생성할 수 있다.According to one embodiment, the tomographic image acquisition unit 131 may acquire a 2D tomographic image by scanning one cross-section of the
일 실시예에 따르면, 단층영상획득부(131)는, 이차전지(10)가 필름에 의해 랩핑된 경우, 필름 내부에 대한 단층영상을 획득할 수 있다.According to one embodiment, the tomographic image acquisition unit 131 may acquire a tomographic image of the inside of the film when the
일 실시예에 따르는 단층영상분석부(132)는 단층영상획득부(131)에서 획득한 단층영상을 분석하여 이차전지(10)의 내부 상태 및 결함 여부를 검지할 수 있다.The tomographic image analysis unit 132 according to one embodiment can detect the internal state and defects of the
특히, 단층영상에 표시된 명암이나 돌출된 형태를 기초로 불순물이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.In particular, it is possible to determine whether impurities exist based on the contrast or protruding shape displayed on the tomographic image.
일 실시예에 따르면, 단층영상분석부(132)는 단층영상에서 다른 영역 대비 테두리의 명암이나 밝기가 차이 있는 부분이 포함되어 있는지를 확인하고, 해당 부분이 불순물에 해당하는 것으로 도출할 수 있다.According to one embodiment, the tomographic image analysis unit 132 may check whether the tomographic image includes a portion where the edge contrast or brightness is different compared to other regions, and determine that the portion corresponds to an impurity.
일 실시예에 따르면, 단층영상분석부(132)는 판단된 불순물 위치를 기점으로 그 내부에 대한 단층영상의 명암을 파악하여, 이를 기초로 해당 불순물의 금속, 비금속 여부를 판단할 수 있다.According to one embodiment, the tomographic image analysis unit 132 determines the brightness and darkness of the tomographic image of the inside of the impurity, starting from the position of the determined impurity, and determines whether the impurity is a metal or non-metal based on this.
일 실시예에 따르면, 단층영상분석부(132)는 단층영상에서 불순물로 도출된 부분을 특정하고 그에 대한 픽셀값을 토대로 불순물의 두께를 판정할 수 있다.According to one embodiment, the tomography image analysis unit 132 may specify a portion derived from an impurity in the tomography image and determine the thickness of the impurity based on the pixel value thereof.
일 실시예에 따르면, 단층영상분석부(132)는 추정된 불순물의 두께에 불순물의 굴절률을 적용하여 불순물의 실제 두께를 산출할 수 있다.According to one embodiment, the tomographic image analysis unit 132 may calculate the actual thickness of the impurity by applying the refractive index of the impurity to the estimated thickness of the impurity.
일 실시예에 따르면, 단층영상분석부(132)는 3D단층영상을 통해 불순물의 단면적을 비롯한 전체적인 크기를 측정할 수 있으며, 이차전지(10)에 산재해 있는 각 불순물의 위치를 전체적으로 파악할 수 있다.According to one embodiment, the tomographic image analysis unit 132 can measure the overall size, including the cross-sectional area, of impurities through 3D tomographic images, and can determine the overall location of each impurity scattered in the
일 실시예에 따르면, 이차전지(10)가 필름으로 랩핑된 경우, 단층영상분석부(132)는 필름 내부에 대한 단층영상을 분석하여 필름 내에 불순물이 존재하는지 여부를 도출할 수 있다.According to one embodiment, when the
일 실시예에 따르면, 이차전지(10)가 필름으로 랩핑된 경우, 단층영상분석부(132)는 단층영상에서 필름으로 표시된 영역 중에 돌출된 형상을 갖는 부분이 파악되면, 해당 부분에 불순물이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. According to one embodiment, when the
일 실시예에 따르면, 이차전지(10)가 필름으로 랩핑된 경우, 단층영상분석부(132)는 단층영상 내의 필름과 필름 사이 또는 필름과 이차전지(10) 사이에 밝은 성분이 표시되고 밝은 성분의 내부가 검은색으로 표시된 경우, 밝은 성분이 표시된 부분에 금속 불순물이 존재하는 것으로 추정할 수 있다.According to one embodiment, when the
일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 OCT장치(100)의 본체 내부에 설치된 MCU(micro controller unit)를 의미할 수 있으며, 본체와 연결된 제어장치에 포함되어 본체 외부에 구성될 수도 있다.According to one embodiment, the control unit 130 may refer to an MCU (micro controller unit) installed inside the main body of the
한편, 일 실시예에 따르는 OCT장치(100)는, 컨베이어벨트(200)의 일 측에 설치되어, 컨베이어벨트(200)를 통해 OCT장치(100)를 통과하는 이차전지(10)에 대한 불순물 검사를 수행한다.Meanwhile, the
도 1을 참조하면, OCT장치(100)는 설치된 자리에서 이차전지(10) 이송방향의 수직 방향으로 광을 조사할 수 있다. 컨베이어벨트(200)에 의해 이차전지(10)가 이송되어 OCT장치(100)와 마주보게 되면, 광이 이차전지(10)의 내부로 투과된 후 반사 또는 산란되는 OCT스캔이 수행된다.Referring to FIG. 1, the
전술한 바와 같이, OCT스캔은 직선 형태로 수행될 수 있으며, 이에 따라 이송방향에 따른 이차전지(10)의 전단부터 후단까지 순차적으로 스캔이 진행될 수 있다.As described above, the OCT scan may be performed in a straight line, and accordingly, the scan may be sequentially performed from the front end to the rear end of the
따라서, 스캔 순서에 따라 이차전지의 단면을 이루는 각 라인 별로 2D단층영상이 순차적으로 획득된다. 또한, 이차전지(10)의 후단이 OCT장치(100)를 지나면 2D단층영상이 결합된 3D단층영상이 생성되어 해당 단면의 내부에 대한 전체적인 관찰이 가능하게 된다.Therefore, 2D tomographic images are sequentially acquired for each line forming the cross section of the secondary battery according to the scanning order. In addition, when the rear end of the
일 실시예에 따르면, OCT장치(100)는 이차전지(10)를 향해 서로 마주하는 방향으로 각각 배치될 수 있다. 즉, 적어도 두 개의 OCT장치(100)가, 각각의 광원이 서로 마주보는 방향으로 컨베이어벨트(200)를 중심으로 양 측에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 하나의 OCT장치(100)가 이차전지(10)의 일면에 대한 불순물 검사를 수행하면, 동시에 반대 편의 OCT장치(100)가 반대면에 대한 불순물 검사를 수행함으로써, 이차전지 전체에 대한 불순물 검사가 신속히 진행될 수 있다.According to one embodiment, the
일 실시예에 따르면, 시스템(1)은 이차전지(10)가 OCT장치(100)와 대응하는 위치에 도달하는 경우에, OCT장치(100)가 동작하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 시스템(1)은, OCT장치(100)의 휴동 상태를 유지하다가 이차전지(10)의 일단이 OCT장치(100)와 마주보게 되는 순간 OCT장치(100)를 작동시킬 수 있다. 또한, 이차전지(10)의 타단이 OCT장치(100)를 통과하는 순간 OCT장치(100)를 다시 휴동 상태로 제어할 수 있다. 이와 같이, 불순물 검사에 사용되는 전력이 절약되므로 시스템 구동에 필요한 자본 및 에너지가 감쇄되는 경제적인 효과가 창출된다.According to one embodiment, the system 1 may control the
전술한 바와 같이, 본 발명이 개시하는 이차전지 불순물 검사는 이차전지의 제조 공정 중에 실시될 수 있다. 따라서, 종래와 달리 완성품 단계로 한정되는 것이 아니므로, 불순물에 따른 제조상의 손실을 최소화 할 수 있다. 또한, 기존 제조라인 상에 OCT장치를 추가 배치하면 되는 것으로 별도의 검사 공간을 요하지 않고 컴팩트하게 실시될 수 있어, 이차전지의 생산성 향상에 기여한다.As described above, the secondary battery impurity test disclosed in the present invention may be performed during the secondary battery manufacturing process. Therefore, unlike in the past, it is not limited to the finished product stage, so manufacturing losses due to impurities can be minimized. In addition, by simply arranging an additional OCT device on the existing manufacturing line, it can be performed compactly without requiring a separate inspection space, contributing to improving the productivity of secondary batteries.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명이 개시하는 이차전지 불순물 검사 방법에 대한 일 실시예를 서술하도록 한다. 또한, 도 4a 내지 도 4b에 도시된 실험데이터를 통해 본 발명의 일 실시예를 뒷받침하도록 한다. 중복되는 설명은 전술한 내용으로 갈음하도록 한다.Hereinafter, an embodiment of the secondary battery impurity inspection method disclosed by the present invention will be described with reference to FIG. 3. In addition, an embodiment of the present invention is supported through the experimental data shown in FIGS. 4A to 4B. Overlapping explanations shall be replaced with the above-mentioned content.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 이차전지 불순물 검사 방법에 대한 순서도이다.Figure 3 is a flowchart of a secondary battery impurity testing method according to an embodiment of the present invention.
단계 S310에서, 컨베이어벨트(200)에 의해 이차전지(10)가 OCT장치(100)로 이송된다. OCT장치(100)는 컨베이어벨트(200)를 향하여 광을 조사하는데, 이차전지(10)의 전단이 OCT장치(100)와 마주보는 상태에 돌입하거나 OCT장치(100)와 기 설정된 거리 안으로 진입할 때 광원이 동작하도록 제어할 수 있다.In step S310, the
단계 S320에서, OCT장치(100)는 이차전지(10)에 대한 OCT스캔을 수행한다. 이 때, 이차전지(10)가 OCT장치(100)를 통과함에 따라 이차전지(10)의 일단부터 타단까지 마주보는 영역에 대한 OCT스캔을 순차적으로 시행할 수 있다.In step S320, the
구체적으로, OCT장치(100)는 이차전지(10)의 일면을 향해 OCT장치(100)의 광을 조사하고 이차전지(10)로부터 반사된 광을 수집한다. 즉, 광원부(110)에서 발생된 광은 이차전지(10)의 마주보는 단면을 지나 내부를 경유하며, 이에 따라 반사되거나 산란된 광은 광학부(120)를 통해 수집된 후, 간섭 현상이 진행된다.Specifically, the
예를 들어, 광원부(110)에서 발생된 광은 광분리기를 거쳐 이차전지광로계와 기준광로계로 분리되어 주사될 수 있다. 이차전지광로계의 경우, 이차전지(10)로 입사되어 반사되거나 산란된 광이 돌아오게 되며, 기준광로계의 경우, 광분리기에서 다른 각도로 나온 광이 거울에 반사되어 돌아오게 된다. 각각의 돌아오는 광들이 합쳐져 간섭 현상을 일으키며, 이에 대한 간섭 신호는 단층영상획득부(131)로 전달된다.For example, the light generated from the light source unit 110 may be separated into a secondary battery optical path system and a reference optical path system through an optical separator and then scanned. In the case of the secondary battery light path system, light incident on the
이차전지광로계의 경우, 조사된 광이 이차전지(10)에 포함된 전극판 또는 분리막에 의해 반사되거나 산란된다. 또한, 이차전지 단면에 불순물이 존재하는 경우, 조사된 광의 일부 또는 전부는 불순물의 표면에서 흡수되거나 산란될 수 있다. 또한, 이차전지(10)에 필름이 랩핑된 경우, 조사된 광은 필름에서 반사되거나 산란되며, 이는 이차전지(10)에 감겨진 필름의 층수만큼(즉, 둘레를 감은 횟수만큼) 구현될 수 있다.In the case of a secondary battery optical path system, the irradiated light is reflected or scattered by the electrode plate or separator included in the
이 후, 단계 S320에서, OCT장치(100)는 OCT스캔에 의해 수집된 광을 기초로 단층영상을 획득한다.Afterwards, in step S320, the
예를 들어, 단층영상획득부(131)는 수신한 간섭 신호에 따라 수집된 각 광들에 대한 스펙트럼을 추출한다. 이 후, 추출된 스펙트럼을 펼쳐 선형 스캔 카메라(line scan camera)와 같은 선 형태의 검출 어레이(detector array)에 집광시킴에 따라 파장 별 광신호를 전기신호로 변환할 수 있다. 단층영상획득부(131)는, 수집된 광의 파장성분에 비례하여 설정된 픽셀과 기 설정된 연산식에 따라 산출된 전기신호의 전압값을 토대로 이차전지(10)에 대한 단층영상을 획득할 수 있다.For example, the tomographic image acquisition unit 131 extracts the spectrum for each light collected according to the received interference signal. Afterwards, the extracted spectrum is expanded and concentrated on a line-shaped detector array such as a line scan camera, thereby converting optical signals for each wavelength into electrical signals. The tomographic image acquisition unit 131 may acquire a tomographic image of the
이와 같이 획득된 단층영상에는, 전극판이 포함된 이차전지(10)를 나타내는 영역이 표시된다. 특히, 광이 조사되는 단면에서 빛이 먼저 반사되므로 단면 부분은 높은 명도를 가지게 되어 밝게 표시되며, 내부로 들어갈수록 투과되는 광량이 적어 점차 어둡게 표시된다.In the tomographic image obtained in this way, an area representing the
또한, 필름으로 랩핑되어 랩핑 공정이 완료된 이차전지(10)인 경우, 필름에서 반사된 광 또한 광학부(120)에 수집된다. 따라서, 단층영상에는 이차전지(10)에 더하여 이차전지(10)의 바깥 쪽에 필름을 나타내는 영역이 추가로 표시된다. 물론, 단층영상에서 표시되는 필름의 층은 이차전지(10)에 필름이 감겨진 횟수만큼 구성될 수 있다.Additionally, in the case of the
또한, 이차전지(10)와 필름 이외에 또 다른 이물질이 존재하는 경우, 단층영상에는 명암의 차이가 존재하는 부분이 포함될 수 있으며, 이물질의 크기, 형태 및 배치 상태에 따라 이차전지(10) 단면 또는 필름에 돌출된 형상이 추가로 표시될 수 있다.In addition, if there is another foreign matter in addition to the
단계 S330에서, OCT장치(100)는 단계 S320에서 획득한 단층영상을 분석하고 그 명암을 기초로 불순물의 존재 여부 및 해당 불순물이 금속인지 여부를 도출한다.In step S330, the
일 실시예에 따르면, OCT장치(100)에는 단층영상 분석 프로그램이 미리 저장되어 있다. 단층영상분석부(132)는 이를 실행하여 단층영상을 분석함으로써, 불순물의 존재 및 크기와 성질을 파악할 수 있다.According to one embodiment, a tomography image analysis program is pre-stored in the
일 실시예에 따르면, 단층영상 분석 프로그램에는, 단층영상을 통해 불순물의 존재, 성질 및 크기를 판단하는 알고리즘이 내장되어 있는데, 이러한 알고리즘은 이하 소개할 실험데이터에 기초하여 설계될 수 있다. 한편, 본 명세서에서는 설명을 위하여 대표적인 실험데이터를 개시하며, 실제 실험이 이에 한정되어 실시된 것은 아니다.According to one embodiment, the tomographic image analysis program has a built-in algorithm that determines the presence, nature, and size of impurities through the tomographic image. This algorithm can be designed based on experimental data to be introduced below. Meanwhile, in this specification, representative experimental data is disclosed for explanation purposes, and actual experiments are not limited to this.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 실험데이터를 나타내는 단층영상의 예시이다.Figures 4a to 4e are examples of tomographic images showing experimental data for explaining an embodiment of the present invention.
실험데이터는, 미리 인지된 불순물이 존재하는 이차전지(10)의 단면에 대하여 OCT스캔을 수행하여 획득한 단층영상이다. 즉, 불순물이 포함된 이차전지(10)의 단면 중 불순물의 중심을 가르는 단면의 단층영상이다.The experimental data is a tomographic image obtained by performing an OCT scan on the cross section of the
또한, 실험 대상이 된 이차전지(10)는 필름으로 랩핑된 상태로, 필름과 이차전지 사이나 필름과 필름 사이의 공차 영역은 물질이 없는 상태이므로 단층영상에서 검은색으로 표시된다.In addition, the
여기서 "검은색"이란 단순히 특정 색을 나타내는 용어로 한정되는 것은 아니며, 명도가 기 설정된 값 이하인 zero와 가까운 상태를 포함하는 것으로 정의한다.Here, “black” is not limited to a term that simply represents a specific color, but is defined to include a state close to zero where the brightness is below a preset value.
도 4a는 금속 이물질인 스패터(spatter)가 구성된 이차전지(10)의 단면에 대해 OCT스캔을 수행하여 획득된 단층영상의 실험데이터이다. 여기서, 이차전지(10)는 필름으로 랩핑된 상태이며, 필름 아래의 스패터가 촬영되었다. 한편, 내부 구조가 선명해 보이도록 하기 위해 포커스를 이동하는 과정에서 필름의 최상단의 이미지가 약화되었으며, 이를 위해 우측 단층영상에 필름을 명확히 특정하는 라인을 표시하였다.Figure 4a shows experimental data of a tomographic image obtained by performing an OCT scan on a cross section of the
도 4a를 참조하면, 상단에서 2번째 필름과 3번째 필름 사이에 구성된 스패터의 표면에서 빛이 산란되어 검은색과 대조적으로 표시된 밝은 성분의 테두리를 발견할 수 있다. 즉, 단층영상에서 이차전지와 필름을 제외한 다른 밝은 성분의 테두리가 표시되는 경우, 빛이 이차전지에 도달하기 전에 그곳에서 일정 반사되거나 산란되었음을 알 수 있으며, 이에 따라 해당 부분에 어떠한 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.Referring to FIG. 4A, light is scattered on the surface of the spatter formed between the second and third films from the top, and a border of bright components displayed in contrast to black can be found. In other words, if the edges of bright components other than the secondary battery and film are displayed in the tomographic image, it can be seen that the light was reflected or scattered there before reaching the secondary battery, and accordingly, it is clear that any foreign substances are present in the corresponding area. It can be judged that
결론적으로, 이차전지(10)에 불순물이 존재하는 경우, 단층영상에는 이차전지(10)가 표시된 영역의 바깥 쪽(상단)에 불순물의 테두리를 나타내는 부분이 포함될 수 있다. 해당 부분은 조사된 광이 불순물의 표면에서 반사됨에 따라 구현되는 것으로, 다른 영역 대비 테두리의 명암이나 밝기의 차이가 발생한다.In conclusion, when impurities exist in the
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단층영상분석부(100)는 단층영상에 다른 영역 대비 테두리의 명암이나 밝기의 차이가 있는 부분이 파악되는 경우, 해당 부분이 불순물에 해당하는 것으로 도출할 수 있다.That is, according to one embodiment of the present invention, when the tomography
또한, 도 4a를 참조하면, 테두리의 하단에 직선으로 연장된 영역이 검은색으로 표시된 것을 살필 수 있다. 이는, 이차전지(10)로 조사된 광이 불순물에서 대부분 흡수되거나 산란되어 그 아래의 구조가 촬영되지 않은 것으로 파악된다.Additionally, referring to Figure 4a, it can be seen that the area extending in a straight line at the bottom of the border is displayed in black. It is understood that most of the light irradiated by the
즉, 본 실험을 통해, 빛의 반사도가 높은 금속 불순물이 이차전지(10)에 구성되는 경우, 불순물 위치의 내부 영역은 단층영상에서 검은색으로 표시되어 이차전지의 다른 영역과 명확히 구분됨을 알 수 있다.In other words, through this experiment, it can be seen that when a metal impurity with high light reflectivity is composed in the
반면, 도 4b는 비금속물질이 구성된 이차전지(10)의 단면에 대하여 촬영한 단층영상이다. 도 4b를 참조하면, 금속과 마찬가지로 필름과 이차전지 사이 다른 영역과 대비되는 명암의 테두리가 발견되나, 금속과 달리 그 아래로 연장된 영역에 밝은 성분이 다소 포함되는 것으로 확인된다. 이는, 플라스틱과 같은 비금속 물질은 금속과 비교하여 빛의 반사도가 낮아 소정의 광량이 불순물 아래로 투과되는 것으로 보이며, 이에 따라 불순물 위치의 내부 영역은 기 설정된 명도값 이상으로 구현된다.On the other hand, Figure 4b is a tomographic image taken of the cross section of the
결론적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단층영상분석부(100)는 단층영상에서 불순물로 도출된 부분의 내부 영역이 다른 영역과 다르게 검은색(기 설정된 명도값 이하)으로 표시되는 경우, 해당 불순물을 금속으로 판단할 수 있다.In conclusion, according to one embodiment of the present invention, the tomography
한편, 도 4b에서의 비금속물질은, 이차전지(10)를 육안으로 살핀 결과 검은 계열의 넓은 점 형태의 이물질로 식별된 것이다. 따라서 도 4b는, 이차전지(10)에 포함된 이물질이 일정 면적 이상인 경우, 그 주변에 대한 3D단층형상을 확보하고 이를 통해 이물질의 면적을 도출할 수 있음을 확인시켜 준다.Meanwhile, the non-metallic material in FIG. 4B was identified as a foreign material in the form of a black wide dot as a result of visual inspection of the
추가 실시예로, 이차전지 불순물 검사 시스템(1) 또는 OCT장치(100)는 금속 불순물이 검지되는 경우, 기 설정된 경고 메시지나 알림을 제공할 수 있다. 금속 불순물이 포함되면 화재의 위험이 농후하기 때문에 이를 신속히 관리자에게 알려 피해를 최소화하도록 유도한다.In an additional embodiment, the secondary battery impurity inspection system 1 or the
도 4c는, 또 다른 스패터가 구성된 이차전지(10)의 단면을 촬영한 단층영상이다. 여기서 스패터는 필름 아래에 구성되며 상부가 뾰족하게 형성되어 있어 이를 둘러쌓는 필름의 굴곡을 야기한다. 한편 도 4a와 마찬가지로, 내부 구조가 선명해 보이도록 하기 위해 포커스를 이동하는 과정에서 필름의 최상단의 이미지가 약화되었으며, 이를 위해 우측 단층영상에 필름을 명확히 특정하는 라인을 표시하였다.FIG. 4C is a tomographic image of a cross section of the
도 4c를 참조하면, 2번째 필름과 3번째 필름 사이에 검은색과 대조적으로 밝은 성분의 테두리가 표시되어 있다. 또한, 2번째 필름과 1번째 필름은 그 아래의 필름과 달리 이차전지(10)와 평행하지 않고 돌출된 형상이 발견된다. 이는, 스패터의 표면에서 빛이 산란되고 그 형상에 따라 필름이 변형되어 굴곡된 형태를 띠는 것을 나타낸다. 즉 도4c는, 단층영상에서 필름의 돌출된 형상이 발견되는 경우, 해당 부분에 불순물이 존재하는 것으로 더욱 명확하게 판단할 수 있음을 뒷받침하고 있다.Referring to Figure 4c, a bright component border is displayed between the second and third films in contrast to black. In addition, unlike the film below, the second film and the first film are not parallel to the
결론적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단층영상분석부(132)는 이차전지(10)가 필름에 의해 랩핑되고, 단층영상에서 필름으로 표시된 영역 중 돌출된 형상을 갖는 부분이 파악된 경우, 해당 부분에 불순물이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.In conclusion, according to one embodiment of the present invention, the tomographic image analysis unit 132 detects that the
도 4d는, 금속 이물질인 burr가 구성된 이차전지(10)의 단면을 촬영한 단층영상이다. 이를 참조하면, 스패터의 경우와 달리 구조물을 나타내는 테두리가 명확히 표시되지는 않으나, 필름과 필름 사이에 주위 보다 유독 밝은 성분을 포함하는 부분이 관찰된다. 또한, 밝은 성분에서 아래로 연장되는 영역이 검은색으로 표시되는 것이 관찰된다. 이는 burr를 대상으로 실험한 것으로, 해당 부분에 금속 불순물이 존재하여 대부분의 광이 흡수되거나 산란되는 것으로 추정할 수 있다.Figure 4d is a tomographic image taken of a cross section of the
도 4e는, 또 다른 burr가 구성된 이차전지(10)의 단면을 촬영한 단층영상이다. 이를 살펴보면, 3번째 필름이 이차전치(10) 위에 살짝 들떠있는 것을 볼 수 있다. 이는 필름과 이차전지(10) 사이에 자리잡은 burr에 의한 것으로 볼 수 있으며, 도 4d와 마찬가지로 해당 부분에 주위보다 유독 밝은 성분이 관찰된다. 또한, 밝은 성분 아래로 연장되는 영역이 검은색으로 표시됨으로써, burr에 의해 광이 대부분 산란되어 스캔 신호가 잡히지 않는 현상을 뒷받침하고 있다.Figure 4e is a tomographic image of a cross-section of the
결론적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단층영상분석부(132)는 공차 영역에 검은색이 아닌 밝은 성분이 표시되고, 밝은 성분이 표시된 부분의 내부에 위치한 이차전지 영역이 다른 이차전지 영역과 다르게 검은색으로 표시되는 경우, 해당 부분에 금속 불순물이 존재하는 것으로 추정할 수 있다.In conclusion, according to one embodiment of the present invention, the tomographic image analysis unit 132 displays a bright component rather than black in the tolerance area, and the secondary battery area located inside the area where the bright component is displayed is a different secondary battery area. If it is displayed in black differently from , it can be assumed that metal impurities exist in that part.
한편, 비금속물질에 해당하는 도 4b를 제외한 나머지 실험데이터에서 불순물로 도출된 위치의 내부가 검은색으로 표시되는 것으로 보아, 실험데이터는 금속 불순물이 위치한 부분의 내부 영역은 단층영상에서 구현되지 않는다는 점을 명백히 뒷받침한다.Meanwhile, the interior of the position derived from the impurity is displayed in black in the remaining experimental data except for Figure 4b, which corresponds to a non-metallic material, and the experimental data indicates that the internal area of the portion where the metal impurity is located is not represented in the tomography image. clearly supports.
일 실시예에 따르면, OCT장치(100)는 도출한 불순물에 대한 두께를 추정할 수 있다. 구체적으로, 단층영상분석부(132)는 단층영상 내에서 불순물의 상단과 하단을 특정하고, 상단과 하단 사이의 픽셀값을 산출한 후, 산출된 픽셀값을 광경로로 환산하여 해당 불순물의 두께를 추정할 수 있다.According to one embodiment, the
예를 들어 도 4a가 획득된 실험에서는, 스패터를 나타내는 테두리를 통해 2번째 필름과 맞닿는 스패터의 상단과 3번째 필름과 맞닿는 하단이 특정되었다. 이 후 상단과 하단 사이 수직 방향의 픽셀값은 85pixel로 측정되었으며, 이를 기 설정된 알고리즘을 통해 광경로로 환산한 결과, 해당 스패터의 두께(h)는 149um로 추정되었다.For example, in the experiment in which Figure 4a was obtained, the top of the spatter in contact with the second film and the bottom in contact with the third film were specified through the border representing the spatter. Afterwards, the pixel value in the vertical direction between the top and bottom was measured to be 85 pixels, and as a result of converting this to an optical path through a preset algorithm, the thickness (h) of the spatter was estimated to be 149 um.
일 실시예에 따르면, 단층영상분석부(132)는 위와 같이 추정된 두께(h_meas)에 불순물의 굴절률(n)을 다음과 같이 적용하여 불순물의 실제 두께(h_actual)를 산출할 수 있다.According to one embodiment, the tomographic image analysis unit 132 may calculate the actual thickness (h_actual) of the impurity by applying the refractive index (n) of the impurity to the estimated thickness (h_meas) as described above.
[수학식1][Equation 1]
일 실시예에 따르면, 불순물의 두께(높이)는 불순물이 포함된 적어도 하나 이상의 2D단층영상을 통해 산출될 수 있다. 다만, OCT장치(100)는 해당 불순물이 포함되어 있는 2D단층영상을 추출하여 이들을 결합한 3D단층영상을 생성할 수 있으며, 이를 통하여 정확한 불순물의 높이를 산출할 수 있다. 또한, 3D단층영상에서 수평으로 연장된 불순물의 길이를 측정하여 이를 토대로 불순물의 면적을 산출할 수 있다. 이와 같이, OCT장치(100)는 불순물의 전체적인 형상과 크기를 도출할 수 있다.According to one embodiment, the thickness (height) of the impurity may be calculated through at least one 2D tomography image containing the impurity. However, the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 육안이나 다른 공정 장비를 통해 미리 불순물 및 그 위치가 추정된 경우에는 해당 위치에 바로 OCT스캔을 수행하여 불순물 검사에 부과되는 시간 및 자본을 절약할 수 있다.Meanwhile, according to one embodiment of the present invention, when an impurity and its location are estimated in advance through the naked eye or other process equipment, an OCT scan is performed immediately at the location, thereby saving time and capital required for inspection of the impurity. .
이와 관련하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 이차전지 불순물 검사 시스템은, 마킹장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.In this regard, the secondary battery impurity inspection system according to an embodiment of the present invention may further include a marking device (not shown).
일 실시예에 따르는 마킹장치는, 이차전지(10) 내 불순물이 있는 것으로 미리 추정된 위치의 필름 상에 적외선 조명에서만 식별되는 기 설정된 마크를 표시할 수 있다. 예를 들어, 마킹장치는 관리자에 의해 수동으로 작동될 수도 있고, 컨베이어벨트(200)의 일 측에 배치되어 시스템의 제어에 따라 자동으로 작동될 수도 있다.The marking device according to one embodiment may display a preset mark that can be identified only by infrared light on the film at a location in the
이러한 경우 단계 S320에서, OCT장치(100)는 마크를 자동으로 식별하여 해당 마크가 표시된 위치에서 OCT스캔을 수행할 수 있다.In this case, in step S320, the
일 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 시스템(1)과 달리, 하나의 OCT장치(100)만 배치하여도 불순물 검사가 가능할 수 있으며, 이러한 시스템(1)의 예시는 도 5에 도시되어 있다.According to one embodiment, unlike the system 1 shown in FIG. 1, impurity testing may be possible by deploying only one
도 5를 참조하면, OCT장치(100)는, 마크(50)가 표시된 이차전지(10)의 상부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 이차전지(10)의 윗면을 마주보는 방향으로 컨베이어벨트(200)의 상부에 설치될 수 있다.Referring to FIG. 5, the
이 후, 이차전지(10)가 OCT장치(100)의 아래로 도달하게 되면, OCT장치(100)는 마크의 위치를 파악하여 해당 위치에만 OCT스캔을 수행할 수 있다.Afterwards, when the
일 실시예에 따르는 OCT장치(100)는, 마크의 위치를 식별한 제어부(130)의 제어에 따라 광원부(110)가 마크의 위치로 이동 가능하도록 설계될 수 있다. 또는, OCT장치(100) 자체나 광원부(110)가 마크의 위치로 이동하도록 가이드하는 가이드부재(미도시)가 OCT장치(100)와 연결된 상태로 시스템(1)에 포함될 수 있다. 이러한 경우, 보다 신속한 불순물 검사가 수행되어 생산성 향상에 기여할 수 있다.The
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as unitary may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
10: 이차전지
100: OCT장치
200: 컨베이어벨트
50: 마크10: Secondary battery
100: OCT device
200: conveyor belt
50: mark
Claims (16)
(a) 전극판 형성이 완료된 이차전지의 일면을 향해 OCT장치의 광을 조사한 후 상기 이차전지로부터 반사된 광을 수집하는 OCT스캔을 수행하여, 이차전지 내부에 대한 단층영상을 획득하는 단계; 및
(b) 상기 단층영상을 분석하고, 단층영상의 명암을 기초로, 불순물이 존재하는지 여부 및 상기 불순물이 금속인지 여부를 도출하는 단계;를 포함하는,
이차전지 불순물 검사 방법.In a secondary battery impurity inspection method performed by an optical coherence tomography (OCT) device,
(a) irradiating light from an OCT device toward one side of a secondary battery on which electrode plate formation has been completed and then performing an OCT scan to collect light reflected from the secondary battery, thereby obtaining a tomographic image of the inside of the secondary battery; and
(b) analyzing the tomographic image and determining, based on the contrast of the tomographic image, whether impurities exist and whether the impurities are metals;
Secondary battery impurity testing method.
상기 (a)단계는, 상기 이차전지의 일단에서 타단까지 일 방향으로 순차적으로 스캔하는 단계;를 포함하는, 이차전지 불순물 검사 방법.According to clause 1,
The step (a) includes sequentially scanning the secondary battery in one direction from one end to the other.
상기 (a)단계는, 컨베이어벨트의 일 측에 상기 OCT장치가 미리 설치되어 있으며, 상기 이차전지가 상기 컨베이어벨트에 의해 이송되어 상기 OCT장치를 통과함에 따라 순차적으로 스캔되는 것인, 이차전지 불순물 검사 방법.According to clause 2,
In step (a), the OCT device is pre-installed on one side of the conveyor belt, and the secondary battery is sequentially scanned as it is transported by the conveyor belt and passes through the OCT device. method of inspection.
상기 (a)단계는, 상기 이차전지의 일 단면에 대해 스캔하여 획득한 2D단층영상을 결합하여, 상기 이차전지의 전체 영역에 대한 3D단층영상을 획득하는 단계;를 포함하는, 이차전지 불순물 검사 방법.According to clause 2,
The step (a) includes combining 2D tomography images obtained by scanning one cross-section of the secondary battery to obtain a 3D tomography image of the entire area of the secondary battery. Inspecting secondary battery impurities. method.
상기 (b)단계는, 상기 단층영상에서 다른 영역 대비 테두리의 명암이나 밝기가 차이 있는 부분이 포함되어 있는 경우, 상기 부분이 불순물에 해당하는 것으로 도출하는 것인, 이차전지 불순물 검사 방법.According to clause 1,
In step (b), if the tomographic image includes a part where the contrast or brightness of the border is different compared to other areas, it is derived that the part corresponds to an impurity.
상기 (b)단계는, 상기 단층영상에서 상기 불순물로 도출된 부분의 내부 영역이 다른 영역과 다르게 검은색으로 표시되는 경우, 상기 불순물을 금속으로 판단하는 것인, 이차전지 불순물 검사 방법.According to clause 5,
In step (b), when the inner region of the portion identified as the impurity in the tomographic image is displayed in black differently from other regions, the impurity is determined to be a metal.
상기 (b)단계는, 도출된 불순물에 대한 상기 단층영상 내에서의 상단과 하단을 특정하고, 상기 상단과 하단 사이의 픽셀값을 산출한 후, 상기 픽셀값을 광경로를 기준으로 환산하여 상기 불순물의 두께를 추정하는 단계;를 포함하는, 이차전지 불순물 검사 방법.According to clause 1,
In step (b), the top and bottom of the tomographic image for the derived impurity are specified, the pixel value between the top and bottom is calculated, and the pixel value is converted based on the optical path to A secondary battery impurity testing method comprising: estimating the thickness of the impurity.
상기 (b)단계는, 상기 불순물의 성분이 파악된 경우, 추정된 두께에 상기 성분에 따른 기 설정된 굴절률을 적용하여 상기 불순물의 실제 두께를 산출하는 단계;를 포함하는, 이차전지 불순물 검사 방법.According to clause 7,
The step (b) includes, when the component of the impurity is identified, calculating the actual thickness of the impurity by applying a preset refractive index according to the component to the estimated thickness.
상기 (b)단계는, 상기 이차전지가 필름에 의해 랩핑되고, 상기 단층영상에서 상기 필름으로 표시된 영역 중 돌출된 형상을 갖는 부분이 파악된 경우, 상기 부분에 불순물이 존재하는 것으로 판단하는 것인, 이차전지 불순물 검사 방법.According to clause 1,
In step (b), when the secondary battery is wrapped by a film and a part with a protruding shape is identified among the areas marked by the film in the tomographic image, it is determined that impurities exist in the part. , Secondary battery impurity testing method.
상기 (a)단계는, 필름으로 랩핑되어 랩핑 공정이 완료된 이차전지를 OCT스캔하여 필름 내부에 대한 단층영상을 획득하는 단계;를 포함하고,
상기 (b)단계는, 상기 필름 내부에 대한 단층영상을 분석하여 상기 필름 내에 불순물이 존재하는지 여부 및 상기 불순물이 금속인지 여부를 도출하는 단계;를 포함하는, 이차전지 불순물 검사 방법.According to clause 1,
The step (a) includes obtaining a tomographic image of the inside of the film by OCT scanning the secondary battery that is wrapped with a film and the wrapping process has been completed,
The step (b) includes analyzing a tomographic image of the inside of the film to determine whether impurities exist in the film and whether the impurities are metals.
상기 (b)단계는, 이차전지와 필름 사이 또는 필름과 필름 사이의 공차 영역은 상기 단층영상에서 검은색으로 표시되는 것인, 이차전지 불순물 검사 방법.According to clause 10,
In step (b), the tolerance area between the secondary battery and the film or between the films is displayed in black on the tomographic image.
상기 (b)단계는, 상기 공차 영역에 검은색이 아닌 밝은 성분이 표시되고 상기 밝은 성분이 표시된 부분의 내부에 위치한 이차전지 영역이 다른 이차전지 영역과 다르게 검은색으로 표시되는 경우, 상기 부분에 금속 불순물이 존재하는 것으로 추정하는 것인, 이차전지 불순물 검사 방법.According to clause 11,
In step (b), when a bright component other than black is displayed in the tolerance area and the secondary battery area located inside the portion where the bright component is displayed is displayed in black unlike other secondary battery areas, the portion is A secondary battery impurity testing method that estimates the presence of metal impurities.
상기 (a) 단계 전에, 적외선 조명에서만 식별되는 기 설정된 마크가 상기 이차전지 내 불순물이 있는 것으로 미리 추정된 위치의 필름 상에 표시되는 것인, 이차전지 불순물 검사 방법.According to clause 10,
Before step (a), a preset mark that can be identified only by infrared lighting is displayed on the film at a location pre-estimated to have impurities in the secondary battery.
상기 (a)단계는, 상기 OCT장치가 상기 마크를 자동으로 식별하여 상기 마크가 표시된 위치에서 스캔을 수행하는 것인, 이차전지 불순물 검사 방법.According to clause 13,
In step (a), the OCT device automatically identifies the mark and performs a scan at the location where the mark is displayed.
이차전지를 이송하는 컨베이어벨트; 및 상기 컨베이어벨트의 일측에 배치되어 상기 이차전지에 대한 불순물 검사를 수행하는 OCT장치;를 포함하고,
상기 OCT장치가 전극판 형성이 완료된 이차전지의 일면을 향해 광을 조사한 후 상기 이차전지로부터 반사된 광을 수집하는 OCT스캔을 수행하여, 이차전지 내부에 대한 단층영상을 획득하고,
상기 OCT장치가 상기 단층영상을 분석하고, 단층영상의 명암을 기초로, 불순물이 존재하는지 여부 및 상기 불순물이 금속인지 여부를 도출하는 것인, OCT 기반 이차전지 불순물 검사 시스템.In the OCT-based secondary battery impurity inspection system,
Conveyor belt transporting secondary batteries; And an OCT device disposed on one side of the conveyor belt to inspect the secondary battery for impurities,
After the OCT device irradiates light toward one side of the secondary battery on which electrode plate formation has been completed, performs an OCT scan to collect light reflected from the secondary battery to obtain a tomographic image of the inside of the secondary battery,
An OCT-based secondary battery impurity inspection system in which the OCT device analyzes the tomographic image and determines whether impurities exist and whether the impurity is a metal based on the contrast of the tomographic image.
상기 이차전지 내 불순물이 있는 것으로 미리 추정된 위치의 필름 상에 적외선 조명에서만 식별되는 기 설정된 마크를 표시하는 마킹장치;를 더 포함하되,
상기 이차전지는 필름으로 랩핑되어 랩핑 공정이 완료된 것인, OCT 기반 이차전지 불순물 검사 시스템.According to clause 15,
It further includes a marking device that displays a preset mark that can be identified only by infrared light on the film at a location presumed to contain impurities in the secondary battery,
An OCT-based secondary battery impurity inspection system in which the secondary battery is wrapped with a film and the wrapping process is completed.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220061377A KR20230161702A (en) | 2022-05-19 | 2022-05-19 | Method and system for detecting impurities in secondary battery based on optical coherence tomography |
PCT/KR2023/002699 WO2023224223A1 (en) | 2022-05-19 | 2023-02-27 | Secondary battery impurity inspection method and system based on optical coherence tomography |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220061377A KR20230161702A (en) | 2022-05-19 | 2022-05-19 | Method and system for detecting impurities in secondary battery based on optical coherence tomography |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230161702A true KR20230161702A (en) | 2023-11-28 |
Family
ID=88835335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220061377A KR20230161702A (en) | 2022-05-19 | 2022-05-19 | Method and system for detecting impurities in secondary battery based on optical coherence tomography |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20230161702A (en) |
WO (1) | WO2023224223A1 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6495833B1 (en) * | 2000-01-20 | 2002-12-17 | Research Foundation Of Cuny | Sub-surface imaging under paints and coatings using early light spectroscopy |
KR101677258B1 (en) * | 2014-08-25 | 2016-11-17 | 서강대학교산학협력단 | Carbon-silicon composite and preparing method of the same |
US10481215B2 (en) * | 2017-08-31 | 2019-11-19 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus for evaluating a battery cell |
JP7064125B2 (en) * | 2019-04-25 | 2022-05-10 | 株式会社Sumco | Semiconductor wafer analysis method, semiconductor wafer manufacturing process evaluation method, and semiconductor wafer manufacturing method |
KR102303643B1 (en) * | 2021-06-04 | 2021-09-17 | 주식회사 테크디알 | Inspection device and method for detecting air void at the lead film of battery |
-
2022
- 2022-05-19 KR KR1020220061377A patent/KR20230161702A/en not_active Application Discontinuation
-
2023
- 2023-02-27 WO PCT/KR2023/002699 patent/WO2023224223A1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023224223A1 (en) | 2023-11-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101832081B1 (en) | Surface defect detection method and surface defect detection device | |
CN102441737A (en) | Apparatus and method for determining shape of end of welding bead | |
KR101576875B1 (en) | Apparatus for detecting end portion position of strip-like body, and method for detecting end portion position of strip-like body | |
KR20110018080A (en) | Apperance inspecting apparatus of cylinder type rechargeable battery | |
KR102303643B1 (en) | Inspection device and method for detecting air void at the lead film of battery | |
US20170276476A1 (en) | Shape inspection apparatus for metallic body and shape inspection method for metallic body | |
JP6487617B2 (en) | Defect inspection method and defect inspection apparatus for microlens array | |
JP2010534351A (en) | Non-uniformity inspection method for polarizing plate using image analysis, and automatic non-uniformity inspection system for polarizing plate using the same | |
KR20180009791A (en) | Surface flaw detection method, surface flaw detection device, and manufacturing method for steel material | |
JP2008153119A (en) | Battery inspection system, and battery inspection method | |
KR20110018082A (en) | Metal inspecting apparatus of cylinder type rechargeable battery | |
JP2013205202A (en) | Visual inspection apparatus for solder spike | |
KR20190023146A (en) | Apparatus for inspecting a blowhole of Lead-Tab | |
JP2013007613A (en) | Shape measurement device and shape measurement method | |
KR20230161702A (en) | Method and system for detecting impurities in secondary battery based on optical coherence tomography | |
KR101439758B1 (en) | Apparatus and method of inspecting defect of laser welding | |
JP7125233B2 (en) | Lithium-ion battery visual inspection method and lithium-ion battery visual inspection apparatus | |
KR101030451B1 (en) | Tube and washer inspecting apparatus of cylinder type rechargeable battery | |
JPH10260027A (en) | Foreign matter detecting/removing device for insulating tape | |
KR102398772B1 (en) | Apparatus for surface inspection | |
JP4703911B2 (en) | Metal strip hole inspection system | |
JP2013148554A (en) | Electrode substrate inspection method | |
KR102306848B1 (en) | Apparatus for inspecting exterior of battery | |
JP2021067588A (en) | Surface inspection device for object to be inspected and surface inspection method for object to be inspected | |
JP6528117B2 (en) | Catalyst layer formation inspection device and its inspection method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal |