KR20240007602A - 이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를제조하는 방법 - Google Patents

이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를제조하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240007602A
KR20240007602A KR1020230083907A KR20230083907A KR20240007602A KR 20240007602 A KR20240007602 A KR 20240007602A KR 1020230083907 A KR1020230083907 A KR 1020230083907A KR 20230083907 A KR20230083907 A KR 20230083907A KR 20240007602 A KR20240007602 A KR 20240007602A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
module frame
assembly line
welding
secondary battery
inspection
Prior art date
Application number
KR1020230083907A
Other languages
English (en)
Inventor
강민재
이창제
오나희
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to PCT/IB2023/058837 priority Critical patent/WO2024009286A2/ko
Publication of KR20240007602A publication Critical patent/KR20240007602A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)

Abstract

예시적인 실시예들에 따르면, 이차 전지 제조 장치가 제공된다. 상기 장치는, 웰딩 빔을 생성하도록 구성된 제1 빔 소스; 검사 빔을 생성하도록 구성된 제2 빔 소스; 상기 웰딩 빔 및 상기 검사 빔을 모듈 프레임으로 지향시키도록 구성된 스캐너 헤드; 상기 스캐너 헤드를 이동시키도록 구성된 서보 모터; 상기 모듈 프레임으로부터 반사된 상기 검사 빔의 부분인 반사 빔을 감지하도록 구성된 검출기; 상기 검출기에 의해 생성된 검사 신호에 기초하여 상기 모듈 프레임의 조립선 데이터를 수집하도록 구성된 프로세서; 및 상기 모듈 프레임의 조립선 데이터에 기초하여 상기 서보 모터를 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함한다.

Description

이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를 제조하는 방법{APPARATUS FOR MANUFACTURING A SECONDARY BATTERY AND METHOD FOR MANUFACTURING A SECONDARY BATTERY USING THE SAME}
본 발명은 이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와 달리 복수번의 충방전이 가능하다. 이차 전지는 핸드셋, 노트북, 무선 청소기 등의 다양한 무선 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 최근, 에너지 밀도 개선 및 규모의 경제로 인해 이차 전지의 단위 용량당 제조 비용이 획기적으로 감소하고, BEV(battery electric vehicle)의 항속거리가 연료 차량과 동등한 수준으로 증가함에 따라, 이차 전지의 주요 쓰임새는 모바일 기기에서 모빌리티로 이동하고 있다.
모빌리티용 이차 전지의 가파른 수요의 성장을 맞추기 위해, 셀 제조 업체들은 막대한 자본적 지출을 감당하고 있다. 각 기업들은 투하 자본 수익률의 극대화를 위해 라인당 생산성을 제고하고 있으며, 이를 위해 수율의 향상 및 생산성의 향상을 위한 다양한 영구들이 지속되고 있다.
한국공개특허 제10-2018-0017081호
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 생산성이 이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 이차 전지를 제조하는 장치가 제공된다. 상기 장치는, 웰딩 빔을 생성하도록 구성된 제1 빔 소스; 검사 빔을 생성하도록 구성된 제2 빔 소스; 상기 웰딩 빔 및 상기 검사 빔을 모듈 프레임으로 지향시키도록 구성된 스캐너 헤드; 상기 스캐너 헤드를 이동시키도록 구성된 서보 모터; 상기 모듈 프레임으로부터 반사된 상기 검사 빔의 부분인 반사 빔을 감지하도록 구성된 검출기; 상기 검출기에 의해 생성된 검사 신호에 기초하여 상기 모듈 프레임의 조립선 데이터를 수집하도록 구성된 프로세서; 및 상기 모듈 프레임의 조립선 데이터에 기초하여 상기 서보 모터를 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함한다.
상기 조립선 데이터는 상기 모듈 프레임의 제1 부품 및 제2 부품의 조립선의 좌표를 포함한다.
상기 컨트롤러는 상기 웰딩 빔으로 상기 조립선을 스캐닝하도록 상기 서보 모터를 제어하도록 구성된다.
상기 컨트롤러는 상기 조립선 데이터에 기초하여 용접선을 교정하도록 구성된다.
상기 용접선은 상기 웰딩 빔의 스캐닝이 예정된 상기 모듈 프레임의 부분이다.
상기 컨트롤러는 상기 조립선 데이터에 기초하여 모듈 프레임을 용접하도록 상기 서보 모터 및 상기 스캐너 헤드를 제어하기 위한 신호를 생성하도록 구성된다.
상기 스캐너 헤드는 상기 웰딩 빔을 투과시키고 상기 검사 빔을 반사하도록 구성된 이색 거울을 포함한다.
상기 이색 거울을 투과한 상기 웰딩 빔과 상기 이색 거울에 의해 반사된 상기 검사 빔의 광축은 적어도 부분적으로 중첩된다.
상기 스캐너 헤드는 상기 검사 빔 및 상기 웰딩 빔을 상기 모듈 프레임에 비스듬하게 지향하도록 구성된다.
예시적인 실시예들에 따르면, 이차 전지를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 모듈 프레임의 제1 부품 및 제2 부품의 조립선의 좌표들을 포함하는 조립선 데이터를 수집하도록 상기 모듈 프레임을 검사 빔으로 스캐닝 하는 단계; 및 상기 조립선의 데이터에 기초하여 상기 제1 부품 및 상기 제2 부품을 용접하는 단계를 포함한다.
상기 조립선 데이터는 상기 모듈 프레임의 3차원 형상에 기초하여 수집된다.
상기 제1 부품 및 상기 제2 부품 사이에 갭이 있고, 및 상기 조립선은 상기 갭의 중심선이다.
상기 제1 부품 및 상기 제2 부품을 용접하는 단계는, 상기 조립선 데이터에 기초하여 웰딩 빔으로 상기 모듈 프레임을 스캐닝한다.
상기 웰딩 빔의 광축과 상기 검사 빔의 광축은 부분적으로 중첩된다.
상기 제1 및 제2 프레임을 용접하는 단계는, 상기 조립선의 위치를 나타내는 조립선 데이터를 수집하는 것 및 상기 조립선 데이터를 컨트롤러에 전송하는 것을 포함한다.
상기 컨트롤러는 상기 검사 빔 및 상기 웰딩 빔을 지향하도록 구성된 스캐너 헤드의 이동을 제어하도록 구성된다.
상기 방법은 교정된 용접선을 생성하도록 상기 조립선 데이터에 기초하여 용접선의 좌표를 교정하는 단계를 더 포함한다.
상기 제1 및 제2 프레임을 용접하는 단계는, 상기 교정된 용접선을 따라 상기 모듈 프레임을 상기 웰딩 빔으로 스캐닝한다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 제조하는 방법은 OCT(Optical Coherence Tomography)에 기초하여 부품들의 조립선 데이터를 수집하고, 조립선 데이터에 기초하여 프레임들을 용접할 수 있다. OCT는 부품들의 3차원 형상을 결정하는 바, 표면 조도에 의한 오차가 없다. 또한 OCT 광학계가 웰딩 빔 광학계의 스캐너 헤드에 커플링되는 바, 오토 포커싱 및 조립선의 검사를 위해 소요되는 스캐너 헤드의 이동 시간을 최소화할 수 있는 바, 이차 전지의 생산성이 제고될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 다른 효과들은 이하의 설명으로부터 본 개시의 예시적인 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적인 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 개시의 예시적인 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 모듈 프레임의 분해 사시도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
(제1 실시예)
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지 제조 장치(100)를 나타내는 도면이다.
도 2는 모듈 프레임(MF)의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 예시적인 실시예들에 따르면, 이차 전지 제조 장치(100)는 제1 빔 소스(110), 스캐너 헤드(120), OCT 광학계(130), 프로세서(140), 컨트롤러(150), 및 서보 모터(160)를 포함할 수 있다.
이차 전지 제조 장치(100)는 배터리 모듈(BM)의 모듈 프레임(MF)을 처리하도록 구성될 수 있다. 이차 전지 제조 장치(100)는 모듈 프레임(MF)의 프레임 바디(FB), 엔드 플레이트(EP) 및 탑 플레이트(TP)를 서로 용접하도록 구성될 수 있다. 이차 전지 제조 장치(100)는 레이저 용접을 수행하도록 구성될 수 있다.
제1 빔 소스(110)는 레이저(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) 장치일 수 있다. 제1 빔 소스(110)는 웰딩 빔(WB)을 생성하도록 구성될 수 있다. 웰딩 빔(WB)은 레이저 빔일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 웰딩 빔(WB)은 근적외선일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 웰딩 빔(WB)의 파장은 약 750nm 내지 약 2500nm의 범위에 있을 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 웰딩 빔(WB)의 파장은 약 1070nm일 수 있다.
일 예로, 제1 빔 소스(110)는 반도체 레이저 장치, 엔디-야그(Nd: YAG) 레이저 장치, 티타늄-사파이어(Ti-Sapphire) 레이저 장치, 광 섬유 레이저 장치와 같은 고체 레이저 장치 일 수 있다. 다른 예로, 제1 빔 소스(110)는 색소 레이저 장치와 같은 액체 레이저일 수 있다. 다른 예로, 제1 빔 소스(110)는 헬륨-네온 레이저, 이산화탄소 레이저, 엑싸이머(Excimer) 레이저 등과 같은 기체 레이저 장치일 수 있다.
제1 빔 소스(110)에 의해 생성된 웰딩 빔(WB)은 스캐너 헤드(120)에 커플링될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 웰딩 빔(WB)은 자유 공간 광학계, 광 집적 회로(Optical Integrated Circuit) 및 파이버 광학계 중 어느 하나를 통해 스캐너 헤드(120)에 전달될 수 있다.
OCT 광학계(130)는 제2 빔 소스(131), 빔 스플리터(133), 기준 미러(135), 검출기(137), 제1 스캐닝 미러(138) 및 제2 스캐닝 미러(139)를 포함할 수 있다.
OCT 광학계(130)는 모듈 프레임(MF)의 3차원 이미지를 캡처하도록 구성될 수 있다. OCT 광학계(130)는 마이켈슨 간섭계에 기초할 수 있다. OCT 광학계의 동작은 기준 빔(RFB)과 반사 빔(RB) 사이의 위상 지연에 기초할 수 있다. 반사 빔(RB)은 시료(즉, 모듈 프레임(MF))에 반사된 검사 빔(IB)의 부분일 수 있다. 위상 지연은 반사 빔(RB)과 기준 빔(RFB) 사이의 비행 시간(Time of Flight)의 차이를 나타내며, 비행 시간의 차이는 모듈 프레임(MF)의 3차원 이미지에 대한 정보를 포함할 수 있다. 모듈 프레임(MF)의 표면을 검사 빔(IB)으로 스캐닝함으로써, 스캐닝된 모듈 프레임(MF)의 부분의 깊이 프로파일(즉, 모듈 프레임(MF)의 X 방향 및 Y 방향의 좌표에 따른 깊이)을 얻을 수 있고, 이에 따라, 모듈 프레임(MF)의 3차원 이미지가 캡처될 수 있다.
제2 빔 소스(131)는 레이저 장치일 수 있다. 제2 빔 소스(131)는 검사 빔(IB)을 생성하도록 구성될 수 있다. 검사 빔(IB)은 레이저 빔일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 검사 빔(IB)은 근적외선일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 검사 빔(IB)의 파장은 약 750nm 내지 약 2500nm의 범위에 있을 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 검사 빔(IB)의 파장은 웰딩 빔(WB)의 파장과 다를 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 검사 빔(IB)의 파장은 웰딩 빔(WB)의 파장보다 더 짧을 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 검사 빔(IB)의 파장은 약 820nm일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 검사 빔(IB)은 시준될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 검사 빔(IB)은 평행광일 수 있다. 즉, 검사 빔(IB)은 비수렴광이고, 비발산광일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제2 빔 소스(131)가 시준 렌즈를 포함하거나, 또는, 제2 빔 소스(131)와 빔 스플리터(133)의 사이에 시준 렌즈가 개재될 수 있다.
빔 스플리터(133)는 스캐너 헤드(120)와 제2 빔 소스(131) 사이의 검사 빔(IB)의 광 경로 상에 있을 수 있다. 검사 빔(IB)은 빔 스플리터(133)로 전달될 수 있다. 빔 스플리터(133)는 검사 빔(IB)을 분할하도록 구성될 수 있다. 비제한적 예시로서, 빔 스플리터(133)는 검사 빔(IB)의 일부를 투과시키고, 기준 빔(RFB)을 생성하도록 검사 빔(IB)의 일부를 반사하도록 구성될 수 있다. 빔 스플리터(133)의 반사율은 빔 스플리터(133)의 투과율과 실질적으로 동일할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 빔 스플리터(133)의 반사율이 빔 스플리터(133)의 투과율보다 높거나, 또는 빔 스플리터(133)의 반사율이 빔 스플리터(133)의 투과율보다 낮을 수도 있다.
기준 빔(RFB)은 기준 미러(135)에 의해 반사되고 빔 스플리터(133)를 투과하여 검출기(137)에 전달될 수 있다. 빔 스플리터(133)를 투과한 검사 빔(IB)은 제1 및 제2 스캐닝 미러들(138, 139)를 순차로 경유하고 스캐너 헤드(120)에 커플링될 수 있다.
제1 스캐닝 미러(138)는 빔 스플리터(133)와 스캐너 헤드(120) 사이의 검사 빔(IB)의 광 경로에 있을 수 있다. 제2 스캐닝 미러(139)는 제1 스캐닝 미러(138)와 스캐너 헤드(120) 사이의 검사 빔(IB)의 광 경로에 있을 수 있다. 제1 및 제2 스캐닝 미러들(138, 139) 각각은 갈보 미러일 수 있다. 제1 및 제2 스캐닝 미러들(138, 139) 각각은 반사면 및 상기 반사면을 구동(예컨대, 회전 구동)하도록 구성된 서보 모터를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 스캐닝 미러들(138, 139)의 구동에 의해 모듈 프레임(MF)이 검사 빔(IB)으로 스캐닝될 수 있다.
스캐너 헤드(120)는 이색 거울(Dichroic Mirror)(121), 제1 스캐닝 미러(123), 제2 스캐닝 미러(124) 및 렌즈들(125, 127)을 포함할 수 있다. 스캐너 헤드(120)는 웰딩 빔(WB) 및 검사 빔(IB)을 모듈 프레임(MF)에 지향시키도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 모듈 프레임(MF)은 검사 빔(IB)에 의해 검사되고, 및 웰딩 빔(WB)에 의해 용접될 수 있다. 스캐너 헤드(120)는 웰딩 빔(WB) 및 검사 빔(IB)으로 모듈 프레임(MF)을 스캐닝할 수 있다.
스캐너 헤드(120)에 커플링된 검사 빔(IB) 및 웰딩 빔(WB)은 이색 거울(121)에 전달될 수 있다. 이색 거울(121)은 제1 빔 소스(110)와 모듈 프레임(MF) 사이의 광 경로에 있을 수 있다. 이색 거울(121)은 제2 스캐닝 미러(139)와 모듈 프레임(MF) 사이의 광 경로에 있을 수 있다. 이색 거울(121)에 의해 반사된 검사 빔(IB)과 이색 거울(121)을 투과한 웰딩 빔(WB)이 유사한(또는 실질적으로 동일한) 광 경로를 가질 수 있다. 이색 거울(121)에 의해 반사된 검사 빔(IB)의 광축과 이색 거울(121)을 투과한 웰딩 빔(WB)의 광축은 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 이에 따라, 검사 빔(IB)에 의한 웰딩 빔(WB)의 오토 포커싱이 달성될 수 있다. 이색 거울(121)은 비제한적 예시로서, 분산 브래그 반사경(Distributed Bragg Reflector)을 포함할 수 있다.
이색 거울(121)은 웰딩 빔(WB)에 대해 높은 투과율을 가질 수 있다. 예컨대, 웰딩 빔(WB)의 파장 대역에 대한 이색 거울(121)의 투과율은 90% 이상일 수 있다. 예컨대, 웰딩 빔(WB)의 파장 대역에 대한 이색 거울(121)의 투과율은 95% 이상일 수 있다. 예컨대, 웰딩 빔(WB)의 파장 대역에 대한 이색 거울(121)의 투과율은 99% 이상일 수 있다.
이색 거울(121)은 검사 빔(IB)에 대해 높은 반사율을 가질 수 있다. 예컨대, 검사 빔(IB)의 파장 대역에 대한 이색 거울(121)의 반사율은 90% 이상일 수 있다. 예컨대 검사 빔(IB)의 파장 대역에 대한 이색 거울(121)의 반사율은 95% 이상일 수 있다. 예컨대, 검사 빔(IB) 이색 거울(121)의 반사율은 99% 이상일 수 있다.
이색 거울(121)에 의해 반사된 검사 빔(IB) 및 이색 거울(121)을 투과한 웰딩 빔(WB)은 제1 스캐닝 미러(123), 제2 스캐닝 미러(124) 및 렌즈들(125, 127)을 순차로 경유한 후 모듈 프레임(MF)에 조사될 수 있다. 하지만 이에 제한되는 것은 아니고, 이색 거울(121)은 웰딩 빔(WB)을 반사하도록 구성되고, 및 검사 빔(IB)을 투과시키도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 이색 거울은 웰딩 빔의 파장 대역에 대해 높은 반사율을 갖고, 검사 빔의 파장 대역에 대해 높은 투과율을 가질 수 있다.
제1 스캐닝 미러(123)는 이색 거울(121)과 모듈 프레임(MF) 사이의 검사 빔(IB) 및 웰딩 빔(WB)의 광 경로에 있을 수 있다. 제2 스캐닝 미러(124)는 제1 스캐닝 미러(123)와 모듈 프레임(MF) 사이의 검사 빔(IB) 및 웰딩 빔(WB)의 광 경로에 있을 수 있다. 제1 및 제2 스캐닝 미러들(123, 124) 각각은 갈보 미러일 수 있다. 제1 및 제2 스캐닝 미러들(123, 124) 각각은 반사면 및 상기 반사면을 구동(예컨대, 회전 구동)하도록 구성된 서보 모터를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 스캐닝 미러들(123, 124)의 구동에 의해 모듈 프레임(MF)은 검사 빔(IB) 및 웰딩 빔(WB)으로 스캐닝될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 및 제2 스캐닝 미러들(123, 124)은 웰딩 빔(WB)에 더해 검사 빔(IB)으로 모듈 프레임(MF)을 스캐닝하도록 구성될 수 있고, 이에 따라, 제1 및 제2 스캐닝 미러들(138, 139)은 생략되거나, 또는, 비 갈보 미러(즉, 비 구동 고정 미러)로 대체될 수도 있다.
렌즈들(125, 127) 각각은 스캐닝 렌즈일 수 있다. 예컨대, 렌즈들(125, 127) 중 하나는 에프-세타(F-Theta) 스캐닝 렌즈일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 렌즈들(125, 127) 중 하나는 플랫 필드(Flat Field) 스캐닝 렌즈이거나, 텔레센트릭 에프-세타 스캐닝 렌즈일 수도 있다.
에프-세타 렌즈는 갈보 스캐너 기반 레이저 툴링 시스템을 위한 표준 렌즈이다. 회절 한계, 다중 요소 및 공간 이격(air-spaced) 렌즈 디자인은 이미지 평면의 플랫 필드와 낮은 에프-세타 왜곡에 최적화되어 있다. 에프-세타 렌즈에서 출력 빔의 변위는 f*θ와 같다. 여기서 θ는 입력 빔의 입사각이고, f는 초점 거리다. 따라서 입력 빔과 출력 빔의 각속도(angular velocities)는 정비례하고, 이는 스캐닝 미러의 일정한 각속도에서의 작동 및 제어 장치의 단순화를 허용할 수 있다.
도 1에서, 도시의 편의를 위해 검사 빔(IB) 및 웰딩 빔(WB)이 동시에 도시되었으나, 검사 빔(IB) 및 웰딩 빔(WB)은 별도로 모듈 프레임(MF)에 조사될 수도 있다. 예컨대, 검사 빔(IB)에 의해 모듈 프레임(MF)이 검사된 후 웰딩 빔(WB)에 의해 모듈 프레임(MF)의 요소들이 용접될 수 있다.
서보 모터(160) 및 고정 장치(200) 검사 빔(IB) 및 웰딩 빔(WB) 중 적어도 하나가 모듈 프레임(MF)에 비스듬하게 입사하도록 스캐너 헤드(120)와 모듈 프레임(MF)의 상대적인 배향 및 위치를 조절하도록 구성될 수 있다. 웰딩 빔(WB)의 경사 입사에 의해, 웰딩 빔(WB)에 의해 유발된 스패터가 배터리 셀로 비산되는 것을 방지하거나 완화할 수 있고. 이에 따라 모듈 프레임(MF)의 처리에서 배터리 셀의 손상을 완화하거나 또는 방지할 수 있다.
모듈 프레임(MF) 상의 웰딩 빔(WB)의 면적은 모듈 프레임(MF) 상의 검사 빔(IB)의 면적과 다를 수 있다. 모듈 프레임(MF) 상의 웰딩 빔(WB)의 면적은 모듈 프레임(MF) 상의 검사 빔(IB)의 면적보다 더 클 수 있다. 웰딩 빔(WB)은 모듈 프레임(MF)의 넓은 영역을 커버하는 바, 이차 전지를 제조하는 장치(100)의 스루 풋이 제고될 수 있다. 검사 빔(IB)은 모듈 프레임(MF)의 좁은 영역을 커버하는 바(즉, 좁은 FOV(Field of View)를 갖는 바), OCT 광학계(130)에 의한 모듈 프레임(MF)의 3차원 모델링의 해상도가 제고될 수 있다.
배터리 모듈(BM)은 모듈 프레임(MF), 셀 스택 및 버스 바 어셈블리를 포함할 수 있다. 셀 스택은 복수의 배터리 셀들 및 복수의 분리기들을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 셀들은 케이스 전극 어셈블리, 전해액 및 전극 리드를 포함할 수 있다.
케이스는, 파우치 케이스, 원통 케이스 및 각형 케이스 중 어느 하나일 수 있다. 전극 어셈블리는 젤리-롤 타입 및 스택 타입 중 어느 하나일 수 있다. 젤리 롤 타입의 전극 어셈블리는 양극, 음극 및 그들 사이에 개재된 분리막의 권취 구조를 포함할 수 있다. 스택 타입의 전극 어셈블리는 순차로 적층된 복수의 양극들, 복수의 음극들 및 그들 사이에 개재된 복수의 분리막들을 포함할 수 있다. 전극 리드는 양극 리드 및 음극리드를 포함할 수 있다. 양극 리드는 전극 어셈블리의 양극 탭과 결합될 수 있고, 음극 리드는 전극 어셈블리의 음극 탭과 결합될 수 있다.
복수의 분리기들은 복수의 배터리 셀들을 수평으로 지지함으로써, 복수의 배터리 셀들의 스웰링을 방지할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 분리기들은 열적 장벽(Thermal Barrier)일 수도 있다.
버스 바 어셈블리는 버스 바 프레임 및 버스 바들을 포함할 수 있다. 버스 바들은 셀 스택의 전압 및 전류를 출력하기 위한 외부 접속 단자일 수 있고, 셀 스택의 양극 리드 및 음극 리드에 결합될 수 있다. 버스 바 프레임은 버스바 및 셀 스택의 전극 리드들을 지지할 수 있다. 버스 바 어셈블리는 버스 바 프레임에 실장된 CMC(Cell Management Controller) 등의 집적 회로를 더 포함할 수 있다.
모듈 프레임(MF)은 프레임 바디(FB), 엔드 플레이트들(EP) 및 탑 플레이트(TP)를 포함할 수 있다. 배터리 모듈(BM)의 요소들(즉, 셀 스택 및 버스바 어셈블리)은 모듈 프레임(MF)에 내장될 수 있다. 모듈 프레임(MF)은 배터리 모듈(BM)의 요소들(즉, 셀 스택 및 버스바 어셈블리)를 커버할 수 있다. 프레임 바디(FB)는 U자 형상을 포함할 수 있다. 프레임 바디(FB)는 바닥부 및 바닥부에 연결된 측벽들을 포함할 수 있다. 엔드 플레이트들(EP) 및 탑 플레이트(TP)는 대략 플레이트 형상을 가질 수 있다.
배터리 모듈(BM)은 고정 장치(200) 상에 로딩될 수 있다. 모듈 프레임(MF)의 프레임 바디(FB), 엔드 플레이트들(EP) 및 탑 플레이트(TP)는 고정 장치(200)에 의해 조립된 상태로 유지될 수 있다. 배터리 모듈(BM)이 고정 장치(200)에 의해 홀딩된 상태에서 이차 전지 제조 장치(100)에 의해 모듈 프레임(MF)이 검사되고 및 용접될 수 있다.
고정 장치(200)는 스테이지(210) 및 복수의 지그들(221, 222, 223, 225)을 포함할 수 있다. 배터리 모듈(BM)은 스테이지(210) 상에 로딩될 수 있다. 스테이지(210) 상에 로딩된 배터리 모듈(BM)의 프레임 바디(FB), 엔드 플레이트들(EP) 및 탑 플레이트(TP)는 복수의 지그들(221, 222, 223, 225)에 의해 가압될 수 있다. 지그들(221, 222)은 엔드 플레이트들(EP) 및 프레임 바디(FB)를 가압할 수 있다. 지그(225)는 프레임 바디(FB) 및 탑 플레이트(TP)를 가압할 수 있다. 지그들(223)은 프레임 바디(FB)의 양 측벽들과 탑 플레이트(TP)를 가압할 수 있다.
반사 빔(RB)은 렌즈들(125, 127), 제1 및 제2 스캐닝 미러들(123, 124), 이색 거울(121), 제1 및 제2 스캐닝 미러들(138, 139) 및 빔 스플리터(133)를 순차로 경유하여 검출기(137)에 도달할 수 있다.
검출기(137)는 반사 빔(RB) 및 기준 빔(RFB)에 기초하여 검사 신호(IS)를 생성하도록 구성될 수 있다. 검출기(137)는 예컨대, CCD(Charge Coupled Device) 카메라, 및 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등을 포함할 수 있다. 검출기(137)는 검사 신호(IS)를 프로세서(140)에 전송하도록 구성될 수 있다.
프로세서(140)는 검사 신호(IS)에 기초하여 모듈 프레임(MF)의 3차원 형상을 결정하도록 구성될 수 있다. 프로세서(140)는 조립선 데이터(ALD)를 수집하도록 구성될 수 있다. 프로세서(140)는 모듈 프레임(MF)의 3차원 형상에 기초하여, 프레임 바디(FB)와 엔드 플레이트들(EP)의 조립선, 프레임 바디(FB)와 탑 플레이트(TP)의 조립선 및 엔드 플레이트들(EP)과 탑 플레이트(TP)의 조립선을 결정하도록 구성될 수 있다. 프로세서(140)는 모듈 프레임(MF)의 3차원 형상에 기초하여, 프레임 바디(FB)와 엔드 플레이트들(EP)사이의 갭, 프레임 바디(FB)와 탑 플레이트(TP)사이의 갭 및 엔드 플레이트들(EP)과 탑 플레이트(TP)사이의 갭을 결정하도록 구성될 수 있다. 프로세서(140)는 조립선 데이터(ALD)를 컨트롤러(150)에 전달하도록 구성될 수 있다.
컨트롤러(150)는 제1 빔 소스(110), 스캐너 헤드(120) 및 서보 모터(160)의 제반 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 제1 빔 소스(110)의 발진, 웰딩 빔(IB)의 초핑 주파수, 웰딩 빔(IB)의 세기(Intensity), 제1 및 제2 스캐닝 미러들(123, 124)의 구동 및 서보 모터(160)의 구동을 제어하기 위한 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
컨트롤러(150)는 상기 조립선 데이터(ALD)에 기초하여 모듈 프레임(MF)을 용접하도록 서보 모터(160) 및 스캐너 헤드(120)를 제어하기 위한 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(150)는 서보 모터(160)에 의한 스캐너 헤드(120)의 이동 및 제1 및 제2 스캐닝 미러들(123, 124)의 구동을 제어하도록 구성될 수 있다.
비제한적 예시로서, 컨트롤러(150)는 PLC(Programmable Logic Controller)일 수 있다. PLC는 프로그램 가능한 메모리를 사용하여 명령을 저장하고 논리, 시퀀싱, 타이밍, 카운팅 및 산술과 같은 기능을 구현하여 기계 및 프로세스를 제어하는 특수한 형태의 마이크로 프로세서 기반 컨트롤러이다. PLC는 동작 및 프로그래밍이 용이하다. 컨트롤러(150)는 파워 서플라이, CPU(Central Process Unit), 입력 인터페이스, 출력 인터페이스, 통신 인터페이스 및 메모리 장치들을 포함할 수 있다.
여기서, 프로세서(140) 및 컨트롤러(150)는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 예컨대, 프로세서(140) 및 컨트롤러(150)는 워크 스테이션 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 랩 탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 컴퓨팅 장치일 수 있다. 프로세서(140) 및 컨트롤러(150)는 단순 컨트롤러, 마이크로 프로세서, CPU, GPU 등과 같은 복잡한 프로세서, 소프트웨어에 의해 구성된 프로세서, 전용 하드웨어 또는 펌웨어일 수도 있다. 프로세서(140) 및 컨트롤러(150)는, 예를 들어, 범용 컴퓨터 또는 DSP(Digital Signal Process), FPGA(Field Programmable Gate Array) 및 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 애플리케이션 특정 하드웨어에 의해 구현될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면 프로세서(140) 및 컨트롤러(150)의 동작은 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는 기계 판독 가능 매체 상에 저장된 명령들로서 구현될 수 있다. 여기서, 기계 판독 가능 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨팅 장치)에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장 및/또는 전송하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계 판독 가능 매체는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 디스크 저장 매체, 광학 저장 매체, 플래시 메모리 장치들, 전기적, 광학적, 음향적 또는 다른 형태의 전파 신호(예컨대, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 및 기타 임의의 신호를 포함할 수 있다.
프로세서(140) 및 컨트롤러(150)에 대해 설명한 동작, 또는 이하에서 설명하는 임의의 공정을 수행하기 위한 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어들이 구성될 수 있다. 하지만 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 상술된 프로세서(140) 및 컨트롤러(150)의 동작은 컴퓨팅 장치, 프로세서, 컨트롤러 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 다른 장치로부터 야기될 수도 있음을 이해해야 한다.
서보 모터(160)는 스캐너 헤드(120)를 병진 이동시키도록 구성될 수 있다. 서보 모터(160)는 스캐너 헤드(120)를 수직 방향(즉, 작업 거리 방향)으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 스캐너 헤드(120)의 수직 방향 이동에 의해, 웰딩 빔(WB)이 모듈 프레임(MF)에 포커스될 수 있다. 서보 모터(160)는 스캐너 헤드(120)를 수평 방향으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 스캐너 헤드(120)의 수평 방향 이동에 의해, 모듈 프레임(MF)의 조립선은 웰딩 빔(WB)으로 스캐닝될 수 있고, 이에 따라, 모듈 프레임(MF)의 프레임 바디(FB), 엔드 플레이트(EP) 및 탑 플레이트(TP)가 용접될 수 있다.
(제2 실시예)
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 모듈 프레임의 검사를 설명하기 위한 도면이다. 도 4에서 제1 부품(P1)은 모듈 프레임(MF)의 프레임 바디(FB), 탑 플레이트(TP) 및 엔드 플레이트들(EP) 중 어느 하나일 수 있고, 제2 부품(P2)은 모듈 프레임(MF)의 프레임 바디(FB), 탑 플레이트(TP) 및 엔드 플레이트들(EP) 중 다른 하나일 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, P110에서, 조립선 데이터(ALD)를 수집하도록 모듈 프레임(MF)을 검사 빔(IB)으로 스캐닝할 수 있다. 보다 구체적으로, 조립선 데이터(ALD)를 수집을 위해, 제1 부품(P1) 및 제2 부품(P2)의 조립선(AL) 및 조립선(AL)에 인접한 제1 부품(P1) 및 제2 부품(P2)의 부분들이 검사 빔(IB)으로 스캐닝될 수 있다. 검사 빔(IB)으로 스캐닝되는 모듈 프레임(MF) 상의 영역은 지그재그 라인(예컨대, 삼각 파형 라인)을 포함할 수 있다. 검사 빔(IB)의 스캐닝의 샘플링 주파수는 수십 KHz 내지 수백 kHz의 범위에 있을 수 있다.
여기서, 조립선(AL)은 모듈 프레임(MF)의 제1 및 제2 부품들(P1, P2)의 경계선일 수 있다. 조립선(AL)은 모듈 프레임(MF)의 제1 및 제2 부품들(P1, P2)의 접촉면의 프로파일일 수 있다.
검사 빔(IB)의 Z 필드 측정 영역(즉, 심도 측정 한계)은 수 mm 내지 수십 mm의 범위에 있을 수 있다. 검사 빔(IB)의 Z 필드 측정 영역(즉, 심도 측정 한계)은 약 3mm 내지 약 12mm의 범위에 있을 수 있다. 검사 빔(IB)의 Z 축 방향 해상도는 약 1μm 내지 약 100μm의 범위에 있을 수 있다.
검사 빔(IB)의 XY 필드 측정 영역(즉, 수평 스캐닝 범위)의 직경은 수 mm 내지 수십 mm의 범위에 있을 수 있다. 검사 빔(IB)의 XY 필드 측정 영역(즉, 수평 스캐닝 범위)의 직경은 수 mm 내지 수십 mm의 범위에 있을 수 있다. 검사 빔(IB)의 XY 평면 해상도는 약 1μm 내지 약 100μm의 범위에 있을 수 있다. 여기서 XY 평면은 검사 빔(IB)의 스캐닝 평면일 수 있으며, Z 축은 XY 평면에 실질적으로 수직할 수 있다.
모듈 프레임(MF)을 검사 빔(IB)으로 스캐닝함으로써 검사 신호(IS)가 생성될 수 있다. 프로세서(140)는 검사 신호(IS)에 기초하여 모듈 프레임(MF)의 3차원 형상을 결정할 수 있다. 프로세서(140)는 모듈 프레임(MF)의 3차원 형상에 기초하여 조립선 데이터(ALD)를 수집하도록 구성될 수 있다. 조립선 데이터(ALD)는 조립선(AL)의 좌표를 포함할 수 있다. 조립선(AL)의 좌표는 검사 빔(IB)을 이용한 모듈 프레임(MF)의 스캐닝 평면 상의 좌표일 수 있고, 조립선(AL)의 좌표는 X 방향 좌표 및 Y 방향 좌표를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 부품들(P1, P2)의 표면 조도, 빠짐 및 깨짐 등의 제조 오차 및 고정 장치(200)에 의한 계통 오차 및 우연 오차에 의해 제1 및 제2 부품들(P1, P2) 사이에 갭(GP)이 있을 수 있다. 반사 빔(RB)이 감지되지 않거나, 모듈 프레임(MF)의 부분의 깊이가 임계 깊이보다 더 큰 경우, 대응되는 모듈 프레임(MF)의 부분은 갭(GP)으로 결정될 수 있다. 모듈 프레임(MF)이 0이 아닌(nonzero) 갭(GP)을 갖는 경우, 조립 선(AL)은 갭(GP)의 중심선(예컨대, 갭(GP)의 폭 방향 중심선)으로 결정될 수 있다. 프로세서(140)는 갭(GP)으로부터 조립 선(AL)을 결정하도록 구성될 수 있다. 도 4에 도시된 것과 달리, 제1 및 제2 부품들(P1, P2)이 이상적으로 조립될 수 있고, 갭(GP)의 폭은 0일수도 있다.
이어서 P120에서, 갭(GP)과 임계치를 비교할 수 있다. 갭(GP)이 임계치를 초과하는 경우, P125에서, 모듈 프레임(MF)이 재조립될 수 있다. 모듈 프레임(MF)의 재조립 후, 다시 P110에서 조립선 데이터(ALD)를 수집하도록 모듈 프레임(MF)을 검사할 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 5를 참조하면, 갭(GP, 도 4 참조)이 임계치를 초과하지 않는 경우(즉, 갭(GP)이 임계치 이하인 경우), P130에서 조립선 데이터(ALD)에 기초하여 용접선(WL)의 좌표를 교정할 수 있다. 용접선(WL)은 고정 장치(200)에 로딩된 배터리 모듈(BM)의 모듈 프레임(MF)의 표준 모델에 기초하여 결정될 수 있다. 용접선(WL)은 생산 및 공정에 의한 오차가 없는 이상적인 모듈 프레임(BF)의 용접이 예정된 부분일 수 있다. 모듈 프레임(MF)의 생산 및 공정 오차에 의해 용접선(WL)과 조립선(AL)의 어긋남이 있을 수 있다. 용접선(WL)과 조립선(AL)의 어긋남은 기울어짐 및 이격 등을 포함할 수 있다. 컨트롤러(150)는 교정된 용접선을 생성하도록 조립선 데이터(ALD)에 기초하여 용접선(WL)의 좌표를 교정하도록 구성될 수 있다. 용접선(WL)의 교정은 조립선(AL)의 시작 포인트과 끝 포인트에 기초하여 용접선(WL)의 좌표를 교정하는 것을 포함할 수 있다.
이어서 P140에서, 교정된 용접선에 기초하여 모듈 프레임(MF)을 용접할 수 있다. 모듈 프레임(MF)을 용접은 교정된 용접선을 따라 모듈 프레임(MF)을 웰딩 빔(WB)으로 스캐닝하는 것을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 교정된 용접선에 기초하여 모듈 프레임(MF)이 용접되는 바, 모듈 프레임의 미용접 및 약용접을 방지할 수 있고, 이차 전지의 제조의 신뢰성이 제고될 수 있다
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6에서, P110, P120 및 P130의 처리들은 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 1 및 도 6을 참조하면, P131에서, 조립선 데이터(ALD)에 기초하여 모듈 프레임(MF)을 용접할 수 있다. 본 예시에서, 조립선 데이터(ALD)에 기초하여 용접 선(WL)을 교정하지 않고, 조립선 데이터(ALD)에 기초하여 곧 바로 모듈 프레임(MF)을 웰딩 빔(BM)으로 스캐닝할 수 있다. 컨트롤러(160)는 용접 선(WL)의 교정 외에 많은 연산을 수행하도록 구성된다. 컨트롤러(160)가 조립선 데이터(ALD)를 그대로 이용하여 용접을 수행하기 위한 신호를 생성함으로써, 컨트롤러(160)의 컴퓨팅 파워가 절감될 수 있고, 이에 따라 공정의 연속성 및 신뢰성이 제고될 수 있다
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
100: 이차 전지를 제조하는 장치
110: 빔 소스
120: 스캐너 헤드
130: OCT 광학계
140: 프로세서
150: 컨트롤러
160: 서보 모터

Claims (16)

  1. 웰딩 빔을 생성하도록 구성된 제1 빔 소스;
    검사 빔을 생성하도록 구성된 제2 빔 소스;
    상기 웰딩 빔 및 상기 검사 빔을 모듈 프레임으로 지향시키도록 구성된 스캐너 헤드;
    상기 스캐너 헤드를 이동시키도록 구성된 서보 모터;
    상기 모듈 프레임으로부터 반사된 상기 검사 빔의 부분인 반사 빔을 감지하도록 구성된 검출기;
    상기 검출기에 의해 생성된 검사 신호에 기초하여 상기 모듈 프레임의 조립선 데이터를 수집하도록 구성된 프로세서; 및
    상기 모듈 프레임의 조립선 데이터에 기초하여 상기 서보 모터를 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함하는 이차 전지 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조립선 데이터는 상기 모듈 프레임의 제1 부품 및 제2 부품의 조립선의 좌표를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 웰딩 빔으로 상기 조립선을 스캐닝하도록 상기 서보 0모터를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 조립선 데이터에 기초하여 용접선을 교정하도록 구성되고, 및
    상기 용접선은 상기 웰딩 빔의 스캐닝이 예정된 상기 모듈 프레임의 부분인 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 조립선 데이터에 기초하여 모듈 프레임을 용접하도록 상기 서보 모터 및 상기 스캐너 헤드를 제어하기 위한 신호를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스캐너 헤드는 상기 웰딩 빔을 투과시키고 상기 검사 빔을 반사하도록 구성된 이색 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이색 거울을 투과한 상기 웰딩 빔과 상기 이색 거울에 의해 반사된 상기 검사 빔의 광축은 적어도 부분적으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스캐너 헤드는 상기 검사 빔 및 상기 웰딩 빔을 상기 모듈 프레임에 비스듬하게 지향하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 장치.
  9. 모듈 프레임의 제1 부품 및 제2 부품의 조립선의 좌표들을 포함하는 조립선 데이터를 수집하도록 상기 모듈 프레임을 검사 빔으로 스캐닝 하는 단계; 및
    상기 조립선의 데이터에 기초하여 상기 제1 부품 및 상기 제2 부품을 용접하는 단계를 포함하는 이차 전지를 제조하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조립선 데이터는 상기 모듈 프레임의 3차원 형상에 기초하여 수집되는 것을 특징으로 하는 이차 전지를 제조하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 부품 및 상기 제2 부품 사이에 갭이 있고, 및
    상기 조립선은 상기 갭의 중심선인 것을 특징으로 하는 이차 전지를 제조하는 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 부품 및 상기 제2 부품을 용접하는 단계는, 상기 조립선 데이터에 기초하여 웰딩 빔으로 상기 모듈 프레임을 스캐닝하는 것을 특징으로 하는 이차 전지를 제조하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 웰딩 빔의 광축과 상기 검사 빔의 광축은 부분적으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 이차 전지를 제조하는 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 프레임을 용접하는 단계는, 상기 조립선의 위치를 나타내는 조립선 데이터를 수집하는 것 및 상기 조립선 데이터를 컨트롤러에 전송하는 것을 포함하고, 및
    상기 컨트롤러는 상기 검사 빔 및 상기 웰딩 빔을 지향하도록 구성된 스캐너 헤드의 이동을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지를 제조하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    교정된 용접선을 생성하도록 상기 조립선 데이터에 기초하여 용접선의 좌표를 교정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지를 제조하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 프레임을 용접하는 단계는, 상기 교정된 용접선을 따라 상기 모듈 프레임을 상기 웰딩 빔으로 스캐닝하는 것을 특징으로 하는 이차 전지를 제조하는 방법.
KR1020230083907A 2022-07-08 2023-06-29 이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를제조하는 방법 KR20240007602A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/IB2023/058837 WO2024009286A2 (ko) 2022-07-08 2023-09-07 이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를 제조하는 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220084675 2022-07-08
KR20220084675 2022-07-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240007602A true KR20240007602A (ko) 2024-01-16

Family

ID=89719645

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230082154A KR20240007596A (ko) 2022-07-08 2023-06-26 용접 장치
KR1020230083907A KR20240007602A (ko) 2022-07-08 2023-06-29 이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를제조하는 방법
KR1020230084584A KR20240007603A (ko) 2022-07-08 2023-06-30 이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를제조하는 방법

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230082154A KR20240007596A (ko) 2022-07-08 2023-06-26 용접 장치

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230084584A KR20240007603A (ko) 2022-07-08 2023-06-30 이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를제조하는 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (3) KR20240007596A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180017081A (ko) 2015-06-10 2018-02-20 아이피지 포토닉스 코포레이션 다중 빔 적층 제조

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180017081A (ko) 2015-06-10 2018-02-20 아이피지 포토닉스 코포레이션 다중 빔 적층 제조

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240007603A (ko) 2024-01-16
KR20240007596A (ko) 2024-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109311130B (zh) 用于激光焊接的治具组件
RU2664583C2 (ru) Лазерный сварочный аппарат
US20170371113A1 (en) Optical axis alignment method, optical axis alignment apparatus and method for manufacturing optical device
TW201315554A (zh) 雷射加工裝置及雷射加工方法
WO2000025374A1 (en) Method for producing square cell
US8021913B2 (en) Method and apparatus for forming the separating lines of a photovoltaic module with series-connected cells
US20240151589A1 (en) Welding inspection apparatus including thermal imaging camera
KR20240007602A (ko) 이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를제조하는 방법
US20230166362A1 (en) Electrode lead bending and welding apparatus and electrode lead welding method using the same
US11843130B2 (en) Systems and methods of battery cell manufacture
WO2024009286A2 (ko) 이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를 제조하는 방법
KR20230035887A (ko) 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법
WO2024009287A9 (ko) 이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를 제조하는 방법
JP2020104155A (ja) レーザ加工装置
JP2012125775A (ja) レーザ溶接装置
JP6905670B2 (ja) レーザー溶接方法
JP5382502B2 (ja) 薄膜太陽電池のレーザ加工装置および加工方法
EP4378620A1 (en) Welding machine
KR20220089357A (ko) 이차전지 셀의 3차원 형상 측정장치 및 측정방법
KR20170028148A (ko) 셀 리드의 레이저 용접 장치 및 용접 방법
JP2017191689A (ja) 蓄電素子の製造方法及び製造装置
US20240097283A1 (en) Systems and methods for manufacturing a battery module
EP1681749A1 (en) Laser oscillator
KR20230015694A (ko) 전극 탭과 전극리드의 용접 방법 및 상기 용접에 사용되는 레이저 용접 장치
CN219303607U (zh) 一种激光掺杂设备