KR20240039586A - 배터리 셀 검사 장치, 배터리 셀 검사 방법 및 배터리 셀 검사 시스템 - Google Patents

배터리 셀 검사 장치, 배터리 셀 검사 방법 및 배터리 셀 검사 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀 검사 장치는, 셀을 검사하는 셀 검사부; 외부로부터 배터리 셀들을 공급받으며, 상기 셀 검사부를 사이에 두고 서로 이격되어 위치하는 복수의 셀 수용부들; 및 상기 셀 수용부들에 공급된 배터리 셀들이 배치되는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 복수의 셀 수용부들을 왕복 운동하면서, 상기 셀 수용부들에 공급된 배터리 셀들을 이동시키는 스테이지;를 포함하고, 배터리 셀이 배치된 상기 제2 부분이 상기 셀 검사부에 위치하는 동안, 상기 복수의 셀 수용부들 중 제1 셀 수용부에 공급된 배터리 셀이 상기 제2 부분에 배치되고, 배터리 셀이 배치된 상기 제1 부분이 상기 셀 검사부에 위치하는 동안, 상기 복수의 셀 수용부들 중 제2 셀 수용부에 공급된 배터리 셀이 상기 제2 부분에 배치될 수 있다.

Description

배터리 셀 검사 장치, 배터리 셀 검사 방법 및 배터리 셀 검사 시스템{BATTERY CELL INSPECTION DEVICE, BATTERY CELL INSPECTION METHOD AND BATTERY CELL INSPECTION SYSTEM}
본 발명의 실시 예들은 배터리 셀 검사 장치, 배터리 셀 검사 방법 및 배터리 셀 검사 시스템에 관한 것이다.
전자, 통신, 및 우주 산업이 발전됨에 따라, 에너지 동력원으로서 리튬 이차전지(lithium secondary battery)의 수요가 급격히 증대되고 있다. 특히, 글로벌 친환경 정책의 중요성이 강조됨에 따라 전기 자동차 시장이 비약적으로 성장 중이며, 국내외에서 리튬 이차전지에 관한 연구 개발이 활발히 이루어 지고 있다.
이러한 이차전지가 제조되면, 다양한 형태의 검사를 수행하여, 이차 전지의 불량 여부를 확인할 수 있다. 이 때 검사를 수행하는 검사 장치로의 이차전지의 공급에 의해 검사 수행 시간이 증가하는 바, 이를 단축시킬 수 있는 새로운 방식의 이차전지 검사 장치가 요구된다.
본 발명의 실시 예는 검사 시간을 단축할 수 있는 배터리 셀 검사 장치, 배터리 셀 검사 방법 및 배터리 셀 검사 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀 검사 장치는, 셀을 검사하는 셀 검사부; 외부로부터 배터리 셀들을 공급받으며, 상기 셀 검사부를 사이에 두고 서로 이격되어 위치하는 복수의 셀 수용부들; 및 상기 셀 수용부들에 공급된 배터리 셀들이 배치되는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 복수의 셀 수용부들을 왕복 운동하면서, 상기 셀 수용부들에 공급된 배터리 셀들을 이동시키는 스테이지;를 포함하고, 배터리 셀이 배치된 상기 제2 부분이 상기 셀 검사부에 위치하는 동안, 상기 복수의 셀 수용부들 중 제1 셀 수용부에 공급된 배터리 셀이 상기 제2 부분에 배치되고, 배터리 셀이 배치된 상기 제1 부분이 상기 셀 검사부에 위치하는 동안, 상기 복수의 셀 수용부들 중 제2 셀 수용부에 공급된 배터리 셀이 상기 제2 부분에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀 검사 방법은, 제1 셀 수용부에 제1 배터리 셀을 공급하는 단계; 상기 제1 배터리 셀을 스테이지의 제1 부분에 배치하고, 상기 스테이지가 이동함으로써, 상기 제1 부분이 셀 검사부에 위치하는 단계; 상기 셀 검사부에 위치하는 상기 제1 배터리 셀에 대하여 검사를 실시하는 단계; 상기 제1 배터리 셀에 대하여 검사를 실시하는 동안, 제2 셀 수용부에 공급된 제2 배터리 셀을 스테이지의 제2 부분에 배치하는 단계; 상기 스테이지가 이동함으로써, 상기 제2 부분이 셀 검사부에 위치하는 단계; 및 상기 셀 검사부에 위치하는 상기 제2 배터리 셀에 대하여 검사를 실시하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀 검사 시스템은, 배터리 셀을 공급하는 배터리 셀 공급 장치; 상기 배터리 셀 공급 장치로부터 배터리 셀을 공급받아 검사를 수행하고, 검사가 완료된 배터리 셀을 배출하는 배터리 셀 검사 장치; 및 상기 배터리 셀 검사 장치로부터 배출되는 배터리 셀들을 검사 결과에 따라 분류하는 배터리 셀 분류 장치;를 포함하고, 상기 배터리 셀 검사 장치는, 셀을 검사하는 셀 검사부, 상기 배터리 셀 공급 장치로부터 배터리 셀들을 공급받으며, 상기 셀 검사부를 사이에 두고 서로 이격되어 위치하는 복수의 셀 수용부들 및 상기 셀 수용부들에 공급된 배터리 셀들이 배치되는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 복수의 셀 수용부들을 왕복 운동하면서, 상기 셀 수용부들에 공급된 배터리 셀들을 이동시키는 스테이지를 포함하고, 배터리 셀이 배치된 상기 제2 부분이 상기 셀 검사부에 위치하는 동안, 상기 복수의 셀 수용부들 중 제1 셀 수용부에 공급된 배터리 셀이 상기 제2 부분에 배치되고, 배터리 셀이 배치된 상기 제1 부분이 상기 셀 검사부에 위치하는 동안, 상기 복수의 셀 수용부들 중 제2 셀 수용부에 공급된 배터리 셀이 상기 제2 부분에 배치될 수 있다.
본 기술에 따르면, 검사 시간을 단축할 수 있는 배터리 셀 검사 장치, 배터리 셀 검사 방법 및 배터리 셀 검사 시스템이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 검사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 검사 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 검사 시스템에 의한 배터리 셀 검사 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 검사 장치 내의 셀 검사부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 셀 검사부 내의 엑스선 검출부의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 4의 셀 검사부 내의 엑스선 검출부의 다른 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 검사 방법 중 일부 과정을 보다 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 실시 예들에 대한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시 예들은 본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 실시 예들 이외에도 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상이 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 검사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 셀 검사 장치(100)는 복수의 셀 수용부들(110a, 110b), 셀 검사부(120) 및 스테이지(130)를 포함할 수 있다.
복수의 셀 수용부들(110a, 110b)은 서로 이격되어 위치할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수의 셀 수용부들은 제1 셀 수용부(110a) 및 제2 셀 수용부(110b)를 포함할 수 있다.
셀 수용부들(110a, 110b)은 각각, 일 측면에 외부로부터 배터리 셀(10)들이 외부로부터 공급되는 셀 공급 영역(111)을 포함할 수 있다.
셀 수용부들(110a, 110b)은 각각, 다른 일 측면에 배터리 셀(10)들이 외부로 배출되는 셀 배출 영역(112)을 포함할 수 있다.
셀 공급 영역(111) 및 셀 배출 영역(112)은 셀 수용부의 서로 다른 측면에 위치할 수 있다. 일 실시 예에서, 셀 공급 영역(111) 및 셀 배출 영역(112)은 셀 수용부의 서로 대향되는 측면에 위치할 수 있다.
일 실시 예에서, 셀 수용부들(110a, 110b) 각각은 셀 감지 센서를 포함할 수 있으며, 이에 따라, 셀 수용부들(110a, 110b) 각각의 내부에 배터리 셀(10)이 공급되었는지 감지할 수 있다.
셀 검사부(120)는 복수의 셀 수용부들(110a, 110b) 사이에 위치할 수 있다.
일 실시 예에서, 셀 검사부(120)는 제1 셀 수용부(110a) 및 제2 셀 수용부(110b) 사이에 위치할 수 있다.
실시 예에서, 셀 검사부(120)는 대전 저항을 측정하는 대전 검사, 쇼트를 검사하는 쇼트 검사, 외관을 검사하는 외관 검사, 엑스선으로 촬상하여 검사하는 엑스선 검사 등을 수행할 수 있으나, 특정 검사로 제한되지는 않으며, 배터리 제조 공정에서 사용되는 다양한 형태의 검사가 수행될 수 있다.
일 실시 예에서, 셀 검사부(120)는 엑스선(X-ray) 검사를 수행할 수 있으며, 이에 따라, 셀 검사부(120)는 엑스선(X-ray) 검사 장치를 포함할 수 있다. 엑스선 검사 장치는 엑스선 출력부 및 엑스선 검출부를 포함할 수 있다. 셀 검사부(120)는 엑스선 검사 장치를 통하여, 배터리 셀(10)에 대한 엑스선 이미지를 얻을 수 있으며, 이를 기초로 배터리 셀(10)에 대한 검사를 수행할 수 있다. 셀 검사부(120)는 내부에 배치된 배터리 셀(10)에 대하여, 엑스선 검사 장치로 복수 번 촬영함으로써 검사를 수행할 수 있다.
셀 검사부(120)는 차폐부(140a)를 포함할 수 있다. 차폐부(140a)는 셀 검사부(120)의 외주부를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 차폐부(140a)는 엑스선이 외부로 방사되는 것을 방지할 수 있는 다양한 차폐 소재들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 납, 텅스텐, 비스무트, 황산바륨, 붕소 등을 포함할 수 있다. 차폐부(140a)는 배터리 셀 검사 장치(100) 전체를 둘러싸도록 형성될 필요 없이, 셀 검사부(120)만을 둘러싸도록 형성되면 충분한 바, 차폐부 설치 영역을 최소화할 수 있다. 필요에 따라, 추가적인 차폐부(140b)가 배터리 셀 검사 장치(100) 외부의 일부에 더 형성될 수 있다.
스테이지(130)는 복수의 셀 수용부들(110a, 110b)을 왕복 운동할 수 있다. 복수의 셀 수용부들(110a, 110b)을 왕복 운동하면서, 복수의 셀 수용부들(110a, 110b) 사이에 위치하는 셀 검사부(120)를 지나갈 수 있다.
스테이지(130)에는 복수의 셀 수용부들(110a, 110b)에 공급된 배터리 셀(10)이 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 스테이지(130)는 배터리 셀(10)이 배치되는 제1 부분(131) 및 제2 부분(132)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(131)은 제1 셀 수용부(110a)에 공급된 배터리 셀(10)이 배치되는 부분일 수 있고, 제2 부분(132)은 제2 셀 수용부(110b)에 공급된 배터리 셀(10)이 배치되는 부분일 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 부분(131)이 제1 셀 수용부(110a)에 위치할 때, 셀 검사부(120)에 위치하는 스테이지(130)의 부분이 제2 부분(132)일 수 있으며, 제2 부분이 제2 셀 수용부(110b)에 위치할 때, 셀 검사부(120)에 위치하는 스테이지(130)의 부분이 제1 부분(131)일 수 있다.
실시 예에서, 배터리 셀(10)이 배치된 제1 부분(131)이 셀 검사부(120)에 위치하는 동안, 제2 셀 수용부(110b)에 공급된 배터리 셀(10)이 제2 부분(132)에 배치될 수 있다. 또한, 배터리 셀(10)이 배치된 제2 부분(132)이 셀 검사부(120)에 위치하는 동안, 제1 셀 수용부(110a)에 공급된 배터리 셀(10)이 제1 부분(131)에 배치될 수 있다. 즉, 셀 검사부(120)에서 배터리 셀(10)에 대한 검사를 수행하는 동시에, 셀 수용부들(110a, 110b)에 위치한 스테이지의 일 부분에는 배터리 셀(10)이 공급되어 배치될 수 있다.
셀 수용부들(110a, 110b)에 위치한 스테이지의 일 부분에는 배터리 셀(10)이 새로 공급되기에 앞서, 검사가 완료된 배터리 셀(10)이 셀 수용부들(110a, 110b)로부터 외부로 배출될 수 있다. 보다 상세하게는, 셀 수용부들(110a, 110b)의 셀 배출 영역(112)을 통하여, 배터리 셀(10)이 셀 외부로 배출될 수 있다. 실시 예에서, 배터리 셀(10)이 배치된 제1 부분(131)이 셀 검사부(120)에 위치하는 동안, 제2 부분(132)에 위치하며, 상기 셀 검사부(120)로부터 이동한 배터리 셀(10)이 배출될 수 있다. 또한, 배터리 셀(10)이 배치된 제2 부분(132)이 셀 검사부(120)에 위치하는 동안, 제1 부분(131)에 위치하며, 상기 셀 검사부(120)로부터 이동한 배터리 셀(10)이 배출될 수 있다.
일 실시 예에서, 복수의 셀 수용부들, 예를 들어, 제1 셀 수용부(110a), 제2 셀 수용부(110b) 및 셀 검사부(120)는 일직선 상에 위치할 수 있다. 이에 따라, 스테이지(130)는 제1 셀 수용부(110a) 및 제2 셀 수용부(110b) 사이를 왕복 운동할 수 있으며, 이 때 스테이지(130)는 셀 검사부(120)를 지나갈 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 검사 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 셀 검사 시스템(1000)은 배터리 셀 검사 장치(100), 배터리 셀 공급 장치(200) 및 배터리 셀 분류 장치(300)를 포함할 수 있다.
배터리 셀 검사 장치(100)는 배터리 셀 공급 장치(200)로부터 배터리 셀(10)을 공급받아 검사를 수행할 수 있다. 배터리 셀 검사 장치(100)는 검사가 완료된 배터리 셀(10)을 배터리 셀 분류 장치(300)로 배출할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 셀 검사 장치는 도 1에서 설명한 배터리 셀 검사 장치(100)일 수 있다.
배터리 셀 공급 장치(200)는 배터리 셀 검사 장치(100)에 배터리 셀(10)을 공급할 수 있다. 보다 상세하게는, 배터리 셀 검사 장치(100)의 셀 수용부들(110a, 110b)에 배터리 셀(10)을 공급할 수 있다.
배터리 셀 분류 장치(300)는 배터리 셀 검사 장치(100)로부터 배출되는 배터리 셀(10)들을 검사 결과에 따라 분류할 수 있다. 일 실시 예에서, 배터리 셀 분류 장치(300)는 불량품 배출부 및 양품 배출부를 포함할 수 있다. 배터리 셀 검사 장치(100)에 의해 수행되는 검사 결과에 따라, 불량품으로 판별된 배터리 셀(10)들은 불량품 배출부로 이송될 수 있으며, 양품으로 판별된 배터리 셀(10)들은 양품 배출부로 이송될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 검사 시스템에 의한 배터리 셀 검사 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 3a를 참조하면, 제1 배터리 셀(10a)은 배터리 셀 공급 장치(200) 내에서 배터리 셀 검사 장치(100)로 공급될 준비가 될 수 있다. 배터리 셀 공급 장치(200)는 배터리 셀 검사 장치(100) 내의 제1 셀 수용부(110a)에 제1 배터리 셀(10a)을 공급할 수 있도록 준비할 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 3b를 참조하면, 제1 배터리 셀(10a)은 배터리 셀 검사 장치(100) 내의 제1 셀 수용부(110a)에 공급될 수 있으며, 이에 따라, 제1 배터리 셀(10a)은 제1 셀 수용부에 위치한 스테이지(130)의 제1 부분(131) 상에 배치될 수 있다. 한편, 제2 배터리 셀(10b)은 배터리 셀 공급 장치(200) 내에서 배터리 셀 검사 장치(100)로 공급될 준비가 될 수 있다. 배터리 셀 공급 장치(200)는 배터리 셀 검사 장치(100) 내의 제2 셀 수용부(110b)에 제2 배터리 셀(10b)을 공급할 수 있도록 준비할 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 3c를 참조하면, 스테이지(130)는 제2 셀 수용부(110b) 방향으로 이동할 수 있으며, 이에 따라, 스테이지(130)의 제1 부분(131)은 셀 검사부(120)에, 제2 부분(132)은 제2 셀 수용부(110b)에 위치할 수 있다. 제1 부분(131)에 배치된 제1 배터리 셀(10a)은 셀 검사부(120) 내에서 검사가 수행될 수 있다. 이와 동시에, 제2 배터리 셀(10b)은 배터리 셀 검사 장치(100) 내의 제2 셀 수용부(110b)에 공급될 수 있으며, 이에 따라, 제2 배터리 셀(10b)은 제2 셀 수용부에 위치한 스테이지(130)의 제2 부분(132) 상에 배치될 수 있다. 한편, 제3 배터리 셀(10c)은 배터리 셀 공급 장치(200) 내에서 배터리 셀 검사 장치(100)로 공급될 준비가 될 수 있다. 배터리 셀 공급 장치(200)는 배터리 셀 검사 장치(100) 내의 제1 셀 수용부(110a)에 제3 배터리 셀(10c)을 공급할 수 있도록 준비할 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 3d를 참조하면, 스테이지(130)는 제1 셀 수용부(110a) 방향으로 이동할 수 있으며, 이에 따라, 스테이지(130)의 제2 부분(132)은 셀 검사부(120)에, 제1 부분(131)은 제1 셀 수용부(110a)에 위치할 수 있다. 제2 부분(132)에 배치된 제2 배터리 셀(10b)은 셀 검사부(120) 내에서 검사가 수행될 수 있다. 이와 동시에, 검사가 완료된 제1 배터리 셀(10a)은 제1 셀 수용부(110a)에서 셀 배출 영역(112)을 통해 배터리 셀 분류 장치(300) 측으로 배출될 수 있다. 또한, 제1 배터리 셀(10a)의 배출이 완료된 후, 제3 배터리 셀(10c)은 배터리 셀 검사 장치(100) 내의 제1 셀 수용부(110a)에 공급될 수 있으며, 이에 따라, 제3 배터리 셀(10c)은 제2 셀 수용부에 위치한 스테이지(130)의 제1 부분(131) 상에 배치될 수 있다. 한편, 제4 배터리 셀(10d)은 배터리 셀 공급 장치(200) 내에서 배터리 셀 검사 장치(100)로 공급될 준비가 될 수 있다. 배터리 셀 공급 장치(200)는 배터리 셀 검사 장치(100) 내의 제2 셀 수용부(110b)에 제4 배터리 셀(10d)을 공급할 수 있도록 준비할 수 있다.
도 3a 내지 도 3d에서 설명한 과정들을 반복하면서 스테이지(130)는 제1 셀 수용부(110a) 및 제2 셀 수용부(110b) 사이를 왕복 운동하게 되며, 이에 따라 공급된 배터리 셀(10)들에 대한 검사가 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 검사 장치 내의 셀 검사부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 셀 검사부(140)는 엑스선 출력부(121) 및 엑스선 검출부(122)를 포함할 수 있다.
엑스선 출력부(121)는 엑스선을 발생시킬 수 있다. 엑스선은 물체를 투과하는 성질을 갖는 전자기파일 수 있다. 예를 들어, 엑스선은 0.01 ~ 10 나노미터의 파장을 갖는 전자기파일 수 있다.
엑스선 출력부(121)는 배터리 셀(10)에 엑스선을 조사할 수 있다. 배터리 셀(10)은 방전된 이후에도 충전을 통해 재사용이 가능한 2차 배터리일 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(10)은 리튬 이온 배터리일 수 있다. 배터리 셀(10)은 복수의 전극층들 및 복수의 전극층들 사이에 배치된 분리막을 포함할 수 있다. 복수의 전극층들은 적어도 하나의 음극층 및 적어도 하나의 양극층을 포함할 수 있다.
엑스선 출력부(121)는 특정한 방향으로 엑스선을 조사할 수 있다. 예를 들어, 특정한 방향은 복수의 전극층들이 적층된 방향일 수 있다. 예를 들어, 특정한 방향은 복수의 전극층들에 수직하는 방향일 수 있다. 예를 들어, 특정한 방향은 복수의 전극층들을 모두 통과하는 방향일 수 있다. 이를 위해, 엑스선 출력부(121)는 배터리 셀(10)의 상부 또는 하부에 위치할 수 있다.
일 실시 예에서, 엑스선 출력부(121)는 엑스선 튜브, 전압 발생기 및 전류원을 포함할 수 있다.
엑스선 튜브는 음극, 양극 및 진공관을 포함할 수 있다. 음극 및 양극은 진공관 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 음극 및 양극 각각은 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 레늄(Re), 구리(Cu), 코발트(Co), 철(Fe), 탄탈륨(Ta), 지르코늄(Zr), 니켈(Ni) 등의 금속 또는 이들의 합금으로 구현될 수 있다. 엑스선 튜브는 진공관 내부가 진공 상태로 밀봉된 구조를 갖는 클로즈드 타입 또는 별도의 진공 펌프가 동작할 때 진공관 내부를 진공 상태를 유지하는 구조를 갖는 오픈 타입 중 하나의 타입일 수 있다. 엑스선 출력부(121)가 오픈 타입일 경우, 엑스선 출력부(121)는 진공 펌프를 더 포함할 수 있다. 진공 펌프는 진공관 내부를 진공 상태로 만들 수 있다.
전류원은 음극의 필라멘트를 가열시키기 위한 전류를 인가하여 음극에서 열전자를 발생시킬 수 있다. 전압 발생기는 음극과 양극 사이에 고전압을 인가하여 열전자를 가속시킬 수 있다. 예를 들어, 고전압은 kV 단위의 전압일 수 있다. 이 경우, 가속된 열전자는 양극에 충돌하여 엑스선이 발생될 수 있다. 발생된 엑스선은 피검체로 조사될 수 있다.
엑스선 검출부(122)는 배터리 셀(10)을 투과한 엑스선을 검출할 수 있다. 이를 위해, 엑스선 검출부(122)는 배터리 셀(10)을 투과한 엑스선의 진행 방향에 위치할 수 있다. 일 실시 예에서 엑스선 검출부(122)는 배터리 셀(10)을 투과한 엑스선의 강도에 기초하여 그레이 값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 엑스선 검출부(122)는 배터리 셀(10)을 투과한 엑스선을 수신할 수 있다. 엑스선 검출부(122)는 수신된 엑스선의 강도에 기초하여 그레이 값을 획득할 수 있다.
엑스선 검출부(122)는 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀들 각각은 배터리 셀(10)의 단위 영역들 중 대응되는 단위 영역을 투과한 엑스선을 수신할 수 있다. 각 픽셀은 엑스선이 수신되면, 엑스선을 변환하여 센싱 신호를 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 엑스선 검출부(122)는 TDI(Time Delay Integration) 방식을 이용해 그레이 값을 획득할 수 있다. 이 경우, 엑스선 검출부(122)는 복수의 라인 스캐너들을 포함할 수 있다. 라인 스캐너는 행 또는 열 방향에 따라 배열된 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 이 경우, 배터리 셀(10)의 단위 영역을 단방향으로 엑스선을 여러 번 투과시켜 획득된 센싱 신호들을 축적할 수 있다. 축적된 센싱 신호는 단위 영역에 대한 하나의 센싱 신호로 취급할 수 있다. 즉, 라인 스캐너의 개수만큼 획득된 센싱 신호들을 중첩하여 하나의 이미지로 만들게 됨으로써 보다 선명한 이미지를 획득할 수 있다. 다른 일 실시 예에서, 엑스선 검출부(122)는 FPD(Flat Panel Detection) 방식을 이용해 그레이 값을 획득할 수 있다. 이 경우, 엑스선 검출부(122)는 행 방향 및 열 방향에 따라 배열된 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다.
또한, 셀 검사부(140)는 이송부(123)를 더 포함할 수 있다. 이송부(123)는 배터리 셀(10)을 특정한 방향으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 특정한 방향은 수평 방향일 수 있다. 예를 들어, 특정한 방향은 엑스선이 조사되는 방향과 수직하는 방향일 수 있다. 예를 들어 수평 방향은 상술한 스테이지가 이동하는 방향과 평행한 방향일 수 있다. 일 실시 예에서, 이송부(123)는 컨베이어 및 이송 모터를 포함할 수 있다. 이송 모터는 회전력을 컨베이어에 전달할 수 있다. 컨베이어는 회전력이 전달되면, 컨베이어 상의 특정한 지점에 위치한 배터리 셀(10)을 다른 지점으로 이동시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 이송부(123)는 상술한 스테이지의 적어도 일부분을 지칭하는 것일 수 있으며, 다른 일 실시 예에서, 이송부(123)는 상술한 스테이지와는 구별되는 부품으로서, 이송부(123)는 스테이지 상에 배치될 수도 있다.
도 5는 도 4의 셀 검사부 내의 엑스선 검출부의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 엑스선 검출부(122)는 복수의 라인 스캐너들(122a-1, 122a-2, 122a-3)을 포함할 수 있다.
복수의 라인 스캐너들(122a-1, 122a-2, 122a-3) 각각은 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 라인 스캐너들(122a-1, 122a-2, 122a-3) 각각은 y축 방향에 따라 라인 형태로 배열된 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 라인 스캐너(122a-1, 122a-2, 122a-3)들 각각은 1 x n으로 배열된 픽셀들을 포함할 수 있다. 여기서 n은 자연수이다.
픽셀(122b)은 배터리 셀(10)의 단위 영역을 투과한 투과 엑스선을 검출하여, 투과 엑스선에 대한 센싱 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 센싱 신호는 전하, 전류 또는 전압일 수 있다. 센싱 신호의 레벨은 투과 엑스선의 강도를 나타낼 수 있다. 픽셀(122b)은 배터리 셀(10)의 단위 영역에 대응될 수 있다.
일 실시 예에서, 센싱 신호의 레벨은 엑스선의 강도에 반비례할 수 있다. 예를 들어, 엑스선의 강도가 더 낮을수록 더 큰 레벨의 센싱 신호가 획득될 수 있다. 다른 실시 예에서, 센싱 신호의 레벨은 엑스선의 강도에 비례할 수 있다.
일 실시 예에서, 픽셀(122b)은 엑스선을 전기적 신호로 직접 변환하는 광도전체(Photo-conductor)를 포함할 수 있다. 다른 일 실시 예에서, 픽셀(122b)은 엑스선을 가시광선으로 변환하는 섬광체(Scintillator) 및 가시광선을 전기적 신호로 변환하는 포토다이오드(Photo-diode)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 엑스선 검출부(122)는 픽셀 연산부를 포함할 수 있다. 픽셀 연산부는 센싱 신호를 수신하여, 센싱 신호의 레벨에 대응되는 그레이 값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 연산부는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수의 라인 스캐너들(122a-1, 122a-2, 122a-3)은 x축 방향에 따라 배열될 수 있다. 복수의 라인 스캐너들(122a-1, 122a-2, 122a-3)은 제1 라인 스캐너(122a-1), 제2 라인 스캐너(122a-2), 제3 라인 스캐너(122a-3)를 포함할 수 있다. 배터리 셀(10)이 X축 방향으로 이동할 경우, 제1 라인 스캐너(122a-1)의 픽셀은 획득한 센싱 신호를 제2 라인 스캐너(122a-2)의 대응되는 픽셀로 전달하고, 제2 라인 스캐너(120-1)의 픽셀은 획득한 센싱 신호를 제3 라인 스캐너(122a-3)의 대응되는 픽셀로 전달하고, 제3 라인 스캐너(122a-3)의 픽셀은 최종 센싱 신호를 픽셀 연산부로 전달할 수 있다.
일 실시 예에서, 엑스선 검출부(122)는 복수의 라인 스캐너들(122a-1, 122a-2, 122a-3)을 이용함으로써, TDI 방식을 통해 그레이 값을 획득할 수도 있다. 이에 따라, 배터리 셀(10)의 단위 영역에 대해 단방향으로 엑스선을 여러 번 투과시켜 획득된 센싱 신호들을 축적할 수 있다. 축적된 센싱 신호는 단위 영역에 대한 하나의 센싱 신호로 취급할 수 있다. 즉, 라인 스캐너의 개수만큼 획득된 센싱 신호들을 중첩하여 하나의 이미지로 만들게 됨으로써 보다 선명한 이미지를 획득할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 도 4의 셀 검사부 내의 엑스선 검출부의 다른 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 엑스선 검출부(122)는 평판형 디텍터(Flat Panel Detector, 122c)를 포함할 수 있다. 평판형 디텍터는 복수 개의 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어 픽셀 어레이는 m x n으로 배열된 픽셀들을 포함할 수 있다.
픽셀들은 각각 배터리 셀(10)의 단위 영역을 투과한 투과 엑스선을 검출하여, 투과 엑스선에 대한 센싱 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 센싱 신호는 전하, 전류 또는 전압일 수 있다. 센싱 신호의 레벨은 투과 엑스선의 강도를 나타낼 수 있다. 픽셀들은 배터리 셀(10)의 단위 영역에 대응될 수 있다.
일 실시 예에서, 센싱 신호의 레벨은 엑스선의 강도에 반비례할 수 있다. 예를 들어, 엑스선의 강도가 더 낮을수록 더 큰 레벨의 센싱 신호가 획득될 수 있다. 다른 실시 예에서, 센싱 신호의 레벨은 엑스선의 강도에 비례할 수 있다.
일 실시 예에서, 픽셀들은 엑스선을 전기적 신호로 직접 변환하는 광도전체(Photo-conductor)를 포함할 수 있다. 다른 일 실시 예에서, 픽셀들은 엑스선을 가시광선으로 변환하는 섬광체(Scintillator) 및 가시광선을 전기적 신호로 변환하는 포토다이오드(Photo-diode)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 엑스선 검출부(122)는 픽셀 연산부를 포함할 수 있다. 픽셀 연산부는 센싱 신호를 수신하여, 센싱 신호의 레벨에 대응되는 그레이 값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 연산부는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 평판형 디텍터의 제1 길이(L1)는 배터리 셀(10)의 전극 탭 돌출 방향으로의 길이(Lcell)보다 짧을 수 있다.
이에 따라, 배터리 셀(10)을 이송부(또는 스테이지)를 이용하여 일 방향으로 이동시키면서 배터리 셀(10)에 대한 이미지를 복수 회 획득하여야 배터리 셀(10) 전체에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 즉, 배터리 셀(10)을 이동시키면서 획득한 복수의 이미지들을 병합함으로써 배터리 셀(10)에 대한 엑스선 이미지를 획득할 수 있다.
다른 일 실시 예에서, 도 6c와 같이 평판형 디텍터의 제1 길이(L1)는 배터리 셀(10)의 전극 탭 돌출 방향으로의 길이(Lcell)보다 길 수 있다. 여기서 제1 길이(L1) 방향은 배터리 셀(10)의 전극 탭 돌출 방향과 평행할 수 있다.
또한, 평판형 디텍터의 제1 길이(L1)는 평판형 디텍터의 제2 길이(L2)보다 길 수 있다. 여기서, 제2 길이(L2) 방향은 제1 길이(L1) 방향 및 배터리 셀(10) 내의 전극층들의 적층 방향에 모두 수직한 방향일 수 있다.
예를 들어, 도 6c에 도시된 바와 같이, 평판형 디텍터의 제1 길이(L1) 및 제2 길이(L2)를 배터리 셀(10)의 형상에 맞게 최적화할 수 있으며, 이에 따라 엑스선 촬영 영역이 증가함으로써 배터리 셀(10)의 이동 없이도 배터리 셀(10) 전체에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 즉, 배터리 셀(10) 전체에 대한 엑스선 이미지 획득에 필요한 측정 횟수 및 측정 시간을 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1, 도 2 및 도 7을 참조하면, 배터리 셀 공급 장치(200)는 배터리 셀 검사 장치(100) 내의 제 1 셀 수용부(110a)에 제1 배터리 셀을 공급할 수 있다(S100단계). 이에 따라, 제1 배터리 셀은 스테이지(130)의 제1 부분(131)에 배치될 수 있으며, 스테이지(130)가 이동함으로써, 제1 부분(131)이 셀 검사부(120)에 위치할 수 있다(S200단계). 셀 검사부(120)는 셀 검사부(120) 내에 위치하는 제1 배터리 셀에 대하여 검사를 실시할 수 있으며, 이와 동시에, 배터리 셀 공급 장치(200)는 제2 배터리 셀을 제2 셀 수용부(110b)에 공급함으로써, 제2 셀 수용부(110b)에 위치한 스테이지(130)의 제2 부분(132) 상에 제2 배터리 셀이 배치될 수 있다(S300단계). 제1 배터리 셀에 대한 검사가 완료된 후, 스테이지(130)가 다시 이동함으로써, 스테이지(130)의 제1 부분(131)이 제1 셀 수용부(110a)에, 제2 부분(132)이 셀 검사부(120)에 위치할 수 있다(S400단계). 셀 검사부(120)는 셀 검사부(120) 내에 위치하는 제2 배터리 셀에 대하여 검사를 실시할 수 있으며, 이와 동시에, 배터리 셀 공급 장치(200)는 제3 배터리 셀을 제1 셀 수용부(110a)에 공급함으로써, 제1 셀 수용부(110a)에 위치한 스테이지(130)의 제1 부분(131) 상에 제3 배터리 셀이 배치될 수 있다(S500단계).
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 검사 방법 중 일부 과정을 보다 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 도 8은 도 7의 S400단계 및 S500단계를 보다 상세히 설명하는 순서도일 수 있다. 먼저, S400단계에 의해, 스테이지(130)가 이동함으로써, 스테이지(130)의 제1 부분(131)이 제1 셀 수용부(110a)에, 제2 부분(132)이 셀 검사부(120)에 위치할 수 있다. 스테이지(130)의 제1 부분(131) 상에는 검사가 완료된 제1 배터리 셀이, 제2 부분(132) 상에는 검사가 곧 실시될 제2 배터리 셀이 위치할 수 있다. 제1 셀 수용부(110a)에서, 검사가 완료된 제1 배터리 셀은 배터리 셀 분류 장치(300) 측으로 배출될 수 있다(S510단계). 이 후, 배터리 셀 공급 장치(200)는 제3 배터리 셀을 제1 셀 수용부(110a)에 공급함으로써, 제1 셀 수용부(110a)에 위치한 스테이지(130)의 제1 부분(131) 상에 제3 배터리 셀이 배치될 수 있다(S520단계). 이러한 S510단계 및 S520단계가 수행되는 동안, 셀 검사부(120)에서는 셀 검사부(120) 내에 위치하는 스테이지(130)의 제2 부분(132) 상에 배치된 제2 배터리 셀에 대하여 검사가 실시될 수 있다(S530단계).
10(10a, 10b, 10c, 10d): 배터리 셀
100: 배터리 셀 검사 장치
110a, 110b: 셀 수용부
111: 셀 공급 영역
112: 셀 배출 영역
120: 셀 검사부
121: 엑스선 출력부
122: 엑스선 검출부
123: 이송부
130: 스테이지
131: 제1 부분
132: 제2 부분
140a, 140b: 차폐부
200: 배터리 셀 공급 장치
300: 배터리 셀 분류 장치
1000: 배터리 셀 검사 시스템

Claims (19)

  1. 셀을 검사하는 셀 검사부;
    외부로부터 배터리 셀들을 공급받으며, 상기 셀 검사부를 사이에 두고 서로 이격되어 위치하는 복수의 셀 수용부들; 및
    상기 셀 수용부들에 공급된 배터리 셀들이 배치되는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 복수의 셀 수용부들을 왕복 운동하면서, 상기 셀 수용부들에 공급된 배터리 셀들을 이동시키는 스테이지;를 포함하고,
    배터리 셀이 배치된 상기 제2 부분이 상기 셀 검사부에 위치하는 동안, 상기 복수의 셀 수용부들 중 제1 셀 수용부에 공급된 배터리 셀이 상기 제2 부분에 배치되고,
    배터리 셀이 배치된 상기 제1 부분이 상기 셀 검사부에 위치하는 동안, 상기 복수의 셀 수용부들 중 제2 셀 수용부에 공급된 배터리 셀이 상기 제2 부분에 배치되는 배터리 셀 검사 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 셀 수용부들은 각각,
    일 측면에 외부로부터 배터리 셀들이 공급되는 셀 공급 영역을 포함하는 배터리 셀 검사 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 셀 수용부들은 각각,
    상기 셀 공급 영역이 위치하지 않은 다른 일 측면에 상기 배터리 셀들이 외부로 배출되는 셀 배출 영역을 포함하는 배터리 셀 검사 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    배터리 셀이 배치된 상기 제2 부분이 상기 셀 검사부에 위치하는 동안, 상기 제1 부분에 위치하며, 상기 셀 검사부로부터 이동한 배터리 셀이 상기 제1 셀 수용부의 셀 배출 영역 배출되고,
    배터리 셀이 배치된 상기 제1 부분이 상기 셀 검사부에 위치하는 동안, 상기 제2 부분에 위치하며, 상기 셀 검사부로부터 이동한 배터리 셀이 상기 제2 셀 수용부의 셀 배출 영역으로 배출되는 배터리 셀 검사 장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 셀 공급 영역 및 상기 셀 배출 영역은,
    상기 셀 수용부들 각각의 서로 대향되는 측면에 위치하는 배터리 셀 검사 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제1 셀 수용부, 상기 제2 셀 수용부 및 셀 검사부는 일직선 상에 위치한 배터리 셀 검사 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 스테이지는,
    상기 제1 셀 수용부 및 상기 제2 셀 수용부 사이를 직선 방향으로 왕복 운동하는 배터리 셀 검사 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 셀 검사부는,
    엑스선(X-ray) 검사 장치를 포함하는 배터리 셀 검사 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 엑스선 검사 장치는,
    엑스선 출력부 및 엑스선 검출부를 포함하는 배터리 셀 검사 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 엑스선 검출부는,
    복수의 픽셀들이 라인 형태로 배열된 형태의 라인 스캐너를 하나 이상 포함하는 배터리 셀 검사 장치.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 엑스선 검출부는,
    각각 엑스선을 검출하는 복수의 픽셀들을 포함하는 평판형 디텍터를 포함하는 배터리 셀 검사 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 엑스선 검출부는,
    상기 배터리 셀로부터 전극 탭이 돌출되는 방향인 제1 방향으로의 상기 평판형 디텍터의 제1 길이는,
    상기 제1 방향으로의 상기 배터리의 길이보다 긴 배터리 셀 검사 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 방향 및 상기 배터리 셀들 내의 전극층들의 적층 방향에 모두 수직한 제2 방향으로의 상기 평판형 디텍터의 제2 길이는,
    상기 평판형 디텍터의 제1 길이보다 짧은 배터리 셀 검사 장치.
  14. 제 8항에 있어서, 상기 셀 검사부는,
    엑스선이 외부로 방사되는 것을 방지하는 차폐부를 포함하는 배터리 셀 검사 장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 차폐부는,
    상기 셀 검사부의 외주부를 둘러싸도록 형성되는 배터리 셀 검사 장치.
  16. 제1 셀 수용부에 제1 배터리 셀을 공급하는 단계;
    상기 제1 배터리 셀을 스테이지의 제1 부분에 배치하고, 상기 스테이지가 이동함으로써, 상기 제1 부분이 셀 검사부에 위치하는 단계;
    상기 셀 검사부에 위치하는 상기 제1 배터리 셀에 대하여 검사를 실시하는 단계;
    상기 제1 배터리 셀에 대하여 검사를 실시하는 동안, 제2 셀 수용부에 공급된 제2 배터리 셀을 스테이지의 제2 부분에 배치하는 단계;
    상기 스테이지가 이동함으로써, 상기 제2 부분이 셀 검사부에 위치하는 단계; 및
    상기 셀 검사부에 위치하는 상기 제2 배터리 셀에 대하여 검사를 실시하는 단계;를 포함하는 배터리 셀 검사 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제2 배터리 셀에 대하여 검사를 실시하는 동안, 상기 제1 셀 수용부에 공급된 제3 배터리 셀을 상기 제1 부분에 배치하는 단계;를 더 포함하는 배터리 셀 검사 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 제3 배터리 셀이 상기 제1 부분에 배치하는 단계는,
    상기 제1 부분에 배치된 상기 제1 배터리 셀을 상기 제1 셀 수용부 외부로 배출하는 단계;를 포함하는 배터리 셀 검사 방법.
  19. 배터리 셀을 공급하는 배터리 셀 공급 장치;
    상기 배터리 셀 공급 장치로부터 배터리 셀을 공급받아 검사를 수행하고, 검사가 완료된 배터리 셀을 배출하는 배터리 셀 검사 장치; 및
    상기 배터리 셀 검사 장치로부터 배출되는 배터리 셀들을 검사 결과에 따라 분류하는 배터리 셀 분류 장치;를 포함하고,
    상기 배터리 셀 검사 장치는,
    셀을 검사하는 셀 검사부, 상기 배터리 셀 공급 장치로부터 배터리 셀들을 공급받으며, 상기 셀 검사부를 사이에 두고 서로 이격되어 위치하는 복수의 셀 수용부들 및 상기 셀 수용부들에 공급된 배터리 셀들이 배치되는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 복수의 셀 수용부들을 왕복 운동하면서, 상기 셀 수용부들에 공급된 배터리 셀들을 이동시키는 스테이지를 포함하고,
    배터리 셀이 배치된 상기 제2 부분이 상기 셀 검사부에 위치하는 동안, 상기 복수의 셀 수용부들 중 제1 셀 수용부에 공급된 배터리 셀이 상기 제2 부분에 배치되고,
    배터리 셀이 배치된 상기 제1 부분이 상기 셀 검사부에 위치하는 동안, 상기 복수의 셀 수용부들 중 제2 셀 수용부에 공급된 배터리 셀이 상기 제2 부분에 배치되는, 배터리 셀 검사 시스템.
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