WO2022145747A1 - 재작업 자동화 장비를 포함하는 전지셀 제조장치 및 이를 이용한 재작업 수량 계수 방법 - Google Patents

재작업 자동화 장비를 포함하는 전지셀 제조장치 및 이를 이용한 재작업 수량 계수 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2022145747A1
WO2022145747A1 PCT/KR2021/017874 KR2021017874W WO2022145747A1 WO 2022145747 A1 WO2022145747 A1 WO 2022145747A1 KR 2021017874 W KR2021017874 W KR 2021017874W WO 2022145747 A1 WO2022145747 A1 WO 2022145747A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rework
defective
battery cells
type
battery cell
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/017874
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
서준효
강정환
박종석
신현승
한기덕
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 EP21915545.4A priority Critical patent/EP4108346A4/en
Priority to US17/921,547 priority patent/US20230187680A1/en
Priority to CN202180025983.2A priority patent/CN115461164A/zh
Publication of WO2022145747A1 publication Critical patent/WO2022145747A1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404Machines for assembling batteries
    • H01M10/0409Machines for assembling batteries for cells with wound electrodes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07CPOSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34Sorting according to other particular properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07CPOSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/36Sorting apparatus characterised by the means used for distribution
    • B07C5/361Processing or control devices therefor, e.g. escort memory
    • B07C5/362Separating or distributor mechanisms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404Machines for assembling batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285Testing apparatus
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/54Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/536Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07CPOSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C2501/00Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material to be sorted
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a battery cell manufacturing apparatus including a rework automation equipment and a rework quantity counting method using the same, and more particularly, to a battery cell manufacturing that measures the number of reworked battery cells while automatically performing rework It relates to an apparatus and a rework quantity counting method using the same.
  • Lithium secondary batteries are not only used as an energy source for mobile devices and wearable devices, but also widely used as an energy source for electric vehicles and hybrid electric vehicles.
  • a lithium secondary battery is a cylindrical secondary battery or a prismatic secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can depending on the shape of the battery case, and a pouch-type secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet. are classified
  • the electrode assembly may be manufactured by stacking a separator so that a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode having a tab, and stacking a plurality of the monocells, or by placing the monocells on a separation film and then winding them.
  • the electrolyte is injected or the electrode assembly using the solid electrolyte layer instead of the separator is accommodated in the battery case and sealed to form a secondary battery.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a pouch-type secondary battery manufacturing apparatus according to the prior art.
  • the battery cell 100 is manufactured by the battery cell manufacturing apparatus 200 .
  • the electrode assembly 110 is formed by stacking or winding an electrode plate 111 composed of one or more positive or negative electrodes and a separator.
  • the electrode assembly 110 may include an electrode tab 112 or an electrode lead 113 for connection with an external device.
  • the electrode tab 112 may be separately formed and connected to one electrode plate 111 , or may be formed by removing a portion of the active material layer of the electrode plate 111 .
  • the electrode tab 112 is formed by the electrode tab forming unit 210 of the battery cell manufacturing apparatus 200 .
  • the electrode tab forming part 210 is a welding device for welding the electrode tab 112 to the electrode plate 111 or a laser device for cutting the electrode tab 112 portion by removing the active material layer from the electrode plate 111 . can be
  • one or more positive electrodes, separators, and negative electrodes may be stacked by the cell assembly forming unit 220 . Thereafter, the electrode tabs 112 connected to each electrode plate 111 are gathered together according to the polarity, and then connected to the electrode leads 113 of the same polarity using the electrode lead welding part 230 .
  • the electrode assembly 110 formed as described above is accommodated in the battery case 120 .
  • the battery case 120 includes a receiving part 121 for accommodating the electrode assembly 110 and a sealing part 122 for sealing the receiving part around the receiving part 121 .
  • a receiving part 121 for accommodating the electrode assembly 110
  • a sealing part 122 for sealing the receiving part around the receiving part 121 .
  • the electrolyte is filled in the accommodating part 121 using the electrolyte injection part 240 , and then the battery case 120 using the sealing part 250 . seal the In this case, when the electrode assembly 110 uses a solid electrolyte layer, the process of injecting the electrolyte may be omitted.
  • the equipment process for rework is individually selected and then recorded by hand. That is, the defective quantity measurement method according to the prior art did not automatically check the quantity of battery cells that were reworked to produce good products by checking only the initial supply quantity, good quantity, and defective quantity, and there was a problem in that it was difficult to calculate the correct defect rate.
  • Patent Document 1 indicates the occurrence or rework of defective secondary batteries by placing a marking device that displays the history of secondary batteries, but this is not for calculating the defect rate, and there is a problem in that the occurrence of defective products compared to the input amount must be identified in units of secondary batteries. have.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 2016-0061756
  • an object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a battery cell for automatically detecting the occurrence of defective products compared to the input amount.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a battery cell capable of automatically performing rework according to the defect type of the reworked battery cell and measuring the quantity of the reworked battery cell.
  • the battery cell manufacturing apparatus for solving the above problems includes a rework automation equipment that automatically reworks the battery cells determined to be defective.
  • the rework automation equipment may include a classification unit for classifying the battery cells according to a rework type for each battery cell specified in advance by a user, and a rework unit for automatically reworking the battery cells classified in the classification unit according to the type. have.
  • the classification unit may include a quantity measuring unit for each type that classifies the battery cells according to the rework type for each battery cell and determines the quantity of the corresponding battery cells.
  • a detection unit that determines whether there is an abnormality in the battery cells reworked in the rework unit, a separation unit that separates the battery cells determined to be defective according to the result of the detection unit, and a battery cell reworked according to the type in the rework unit
  • a defective quantity measurement unit for determining the quantity of battery cells determined to be defective by the detection unit may be added.
  • the defective quantity measuring unit may measure the quantity of battery cells according to the defective type of the battery cells.
  • the classification unit may include a button that automatically classifies the defective type of the battery cell or manually operates according to the defective type.
  • the rework type may be classified into operation steps such as battery cell input, tab welding, cell assembly formation, electrolyte injection, and sealing step, or may be classified according to a rework method according to a defect.
  • the rework may be performed one or more times.
  • the quantity of battery cells that have been determined to be impossible to rework by the classification unit may be measured as a defective quantity.
  • the present invention is a rework quantity counting method
  • (S1) the user sets the rework type for the individual battery cells determined to be defective and inputting the individual battery cells determined to be defective
  • (S2) the classification unit is the battery Classifying the battery cells according to the rework type of the cell and identifying the quantity of reworked battery cells by type, (S3) reworking the reworked battery cells according to the type by the rework unit, (S4)
  • the method may include calculating the final quantity of defective battery cells by subtracting the quantity of battery cells input in step (S1) from the determined quantity of defective battery cells.
  • Steps (S2) and (S3) may be performed one or more times.
  • the defective rate may be determined based on the quantity of the final defective battery cells and the initial input battery cell quantity, and the rework defective rate may be determined through the quantity of the reworked battery cells for each type in (S2).
  • one or two or more components that do not conflict among the above components may be selected and combined.
  • the battery cell manufacturing apparatus automatically reworks defective battery cells according to the rework type to improve battery cell production time and battery cell quality.
  • the defect rate can be checked for each type of battery cell manufacturing, and it is easy to derive improvement points for each type of defect. In addition, it is easy to check the quantity of defective battery cells compared to the total input amount.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a pouch-type secondary battery manufacturing apparatus according to the prior art.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an apparatus for manufacturing a pouch-type secondary battery according to the present invention.
  • the battery cell manufacturing apparatus can be applied to any battery cell manufacturing apparatus such as a cylindrical secondary battery, a prismatic battery, and a pouch type secondary battery, but for convenience of explanation, it will be described based on the manufacturing apparatus of a pouch type secondary battery.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an apparatus for manufacturing a pouch-type secondary battery according to the present invention.
  • the battery cell 1000 according to the present invention is manufactured by the battery cell manufacturing apparatus 2000 including the rework automation equipment 2600 .
  • the electrode tab forming unit 2100 of the battery cell manufacturing apparatus 2000 welds the electrode tab 1120 to the electrode plate 1110 or After removing a portion of the active material layer of the electrode plate 1110 , the uncoated region is punched to form the electrode tab 1120 .
  • the electrode plate 1110 may be an anode or a cathode.
  • the positive electrode for example, may be manufactured by applying a positive electrode mixture in which a positive electrode active material composed of positive electrode active material particles, a conductive material and a binder are mixed on a positive electrode current collector, and, if necessary, further adding a filler to the positive electrode mixture can be added.
  • the positive electrode current collector is generally manufactured to have a thickness of 3 ⁇ m to 500 ⁇ m, and is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery, for example, stainless steel, aluminum, nickel, One selected from titanium and carbon, nickel, titanium, or silver surface-treated on the surface of aluminum or stainless steel may be used, and specifically aluminum may be used.
  • the current collector may increase the adhesion of the positive electrode active material by forming fine irregularities on the surface thereof, and various forms such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam body, and non-woven body are possible.
  • the conductive material is typically added in an amount of 0.1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material.
  • a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery.
  • graphite such as natural graphite or artificial graphite
  • carbon black such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black
  • conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers
  • metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder
  • conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate
  • conductive metal oxides such as titanium oxide
  • Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.
  • the binder included in the positive electrode is a component that assists in bonding of the active material and the conductive material and the bonding to the current collector, and is typically added in an amount of 0.1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material.
  • binders examples include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber, fluororubber, and various copolymers.
  • CMC carboxymethylcellulose
  • EPDM ethylene-propylene-diene terpolymer
  • EPDM ethylene-propylene-diene terpolymer
  • EPDM ethylene-propylene-diene terpolymer
  • sulfonated EPDM styrene-butadiene rubber
  • fluororubber examples include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose,
  • the negative electrode is manufactured by coating and drying the negative electrode active material on the negative electrode current collector, and if necessary, the above-described components may be optionally further included.
  • the negative electrode current collector is generally made to have a thickness of 3 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • a negative current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel surface. Carbon, nickel, titanium, silver, etc. surface-treated, aluminum-cadmium alloy, etc. may be used.
  • the bonding strength of the negative electrode active material may be strengthened by forming fine irregularities on the surface, and may be used in various forms such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam, non-woven body, and the like.
  • the negative electrode active material examples include carbon such as non-graphitizable carbon and graphitic carbon; LixFe 2 O 3 (0 ⁇ x ⁇ 1), Li x WO 2 (0 ⁇ x ⁇ 1), Sn x Me 1-x Me' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al , B, P, Si, elements of Groups 1, 2, and 3 of the periodic table, halogen; lithium metal; lithium alloy; silicon-based alloys; tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , and metal oxides such as Bi 2 O 5 ; conductive polymers such as polyacetylene; A Li-Co-Ni-based material or the like can be used.
  • the electrode plate 1110 on which the electrode tab 1120 is formed is laminated together with the separator through the cell assembly forming part 2200 to form a cell assembly, and the electrode lead 1130 is formed in the cell assembly through the lead welding part 2300 . ) or forming a bundle of the electrode tabs 1120 to form a part for connection with an external device.
  • the electrode assembly 1100 in which the electrode lead 1130 is formed is accommodated in the battery case 1200 in which the accommodating part 1210 is formed. Thereafter, the electrolyte is injected into the battery case 1200 accommodating the electrode assembly 1100 using the electrolyte injection unit 2400 . At this time, when the electrode assembly 1100 uses a solid electrolyte layer, the electrolyte injection process may be omitted.
  • the sealing part 1220 of the battery case 1200 containing the electrode assembly 1100 is sealed using the sealing part 2500 to form one battery cell 1000 .
  • the battery cell 1000 determined to be defective is automatically rebuilt. and rework automation equipment 2600 that works.
  • the rework automation equipment 2600 includes a classification unit 2610 for classifying the battery cells 1000 according to a rework type for each battery cell preset by the user, and the battery cells 1000 classified by the classification unit 2610. Includes a rework unit 2620 that automatically reworks according to the type.
  • the classification unit 2610 may include a button that automatically classifies the defective type of the battery cell 1000 or manually operates according to the defective type.
  • the classification unit 2610 may include a sensor capable of determining the defect type.
  • the sensor includes a transmitter and a receiver for transmitting a signal, and a digital method for determining whether the battery cell 1000 is defective or photographing the shape of the battery cell 1000 by the light or wavelength emitted from the transmitter It can also be compared with previously stored data including the camera.
  • the weight of the battery cell 1000 is measured and exceeds the error range of the conventional weight, the battery cell 1000 may be determined to be defective.
  • the classification unit 2610 When the classification unit 2610 is manually operated, the classification unit 2610 may be provided at each stage to allow the user to determine the type of failure.
  • the classifying unit 2610 may include a quantity measuring unit for each type for classifying the battery cells 1000 according to the rework type for each battery cell and determining the quantity of the corresponding battery cells 1000 .
  • the battery cell 1000 reworked by the rework unit 2620 is a detection unit 2630 that determines whether or not the battery cell 1000 is abnormal, and separates the battery cells determined to be defective according to the result of the detection unit.
  • the final defective battery cell includes the number of the battery cells 1000 that have been reworked defective by the classification unit 2610 .
  • the rework may be performed one or more times. Therefore, the number of the battery cells 1000 input is a quantity obtained by adding the quantity of the initially input battery cells 1000 and the quantity n of the re-inserted battery cells 1000 , which is different from the quantity of the initially input battery cells 1000 . This is measured, but when calculating the defective rate, the quantity of the initially charged battery cells 1000 may be measured by excluding the quantity n of the reinserted battery cells 1000 . Therefore, when calculating the defective rate, it can be calculated using only the initial input quantity excluding the quantity N of the finally defective battery cells 1000 and the reintroduced battery cells 1000 .
  • the defective quantity measuring unit 2650 may measure the quantity of the battery cells 1000 according to the type of defect, and thus may provide statistics on which part has a high defect rate.
  • the defect type is, for example, an error in the input direction of the electrode plate 1110 or an error in the application of the active material layer, an error in the orientation or welding error of the electrode tab 112, an error in the electrode lead 1130, an error in the electrolyte injection capacity, and an error in the electrolyte injection capacity. state, insufficient sealing force of the battery case 1200, and the like.
  • the defective quantity measurement system is connected to the rework automation equipment 2600 to measure the re-input quantity and the defective quantity.
  • the re-input quantity and defective quantity can be checked for each operation, and for each defect type, it is possible to check which part has a high defect rate and which part needs improvement.
  • the present invention is a rework quantity counting method, (S1) the user sets the rework type for the individual battery cells determined to be defective and inputting the individual battery cells determined to be defective, (S2) the classification unit is the battery Classifying the battery cells according to the rework type of the cell and identifying the quantity of reworked battery cells by type, (S3) reworking the reworked battery cells according to the type by the rework unit, (S4) In the steps (S5) and (S4) of the detection unit determining the defectiveness of the reworked battery cells, the separating unit separating the defective battery cells, and the defective quantity measuring unit determining the quantity of the defective battery cells. and calculating the final quantity of defective battery cells by subtracting the quantity of battery cells input in step (S1) from the determined quantity of defective battery cells.
  • steps (S2) and (S3) may be performed one or more times.
  • the rework type can be adjusted according to the user's convenience.
  • the rework type may be classified according to the formation stage of each electrode assembly or battery case of the battery cell, or may be classified according to a rework method according to each defect type.
  • the defect type may vary according to each set value, but a case in which the stored value and the average value differ by 10% or more may be classified as defective.
  • the electrode plate when the electrode plate is punched out of the uncoated part and the holding part of the electrode by using a mold, it can be determined that the electrode plate is defective if it deviates from a value within ⁇ 0.1 mm to 0.15 mm from the average value of the conventional electrode plate.
  • a method for determining the defect as a defect may be performed.
  • one or more methods may be used for defect detection.
  • the rework step it is possible to separately perform a work suitable for a battery cell separated to fit each type.
  • a method of reworking the reworked battery cell by placing a separate rework table and then going through the same process as other battery cells can be used, but before the battery cells requiring rework are defective You can also use the method of putting it in the process and doing it again.
  • the defective rate may be determined based on the quantity of the final defective battery cells and the initial input battery cell quantity, and the rework defective rate may be determined through the quantity of the reworked battery cells for each type in (S2).
  • the step of obtaining the total defective rate and the rework defect rate according to the rework type may be performed.
  • the present invention relates to a battery cell manufacturing apparatus including a rework automation equipment and a rework quantity counting method using the same, and more particularly, to a battery cell manufacturing that measures the number of reworked battery cells while automatically performing rework It relates to an apparatus and a rework quantity counting method using the same, and can be industrially used.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본원발명은 재작업 자동화 장비를 포함하는 전지셀 제조장치 및 이를 이용한 재작업 수량 계수방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 재작업을 자동으로 수행하면서 재작업한 전지셀의 개수를 측정하는 전지셀 제조장치 및 이를 이용한 재작업 수량 계수 방법에 관한 것이다. 대표도 : 도 3

Description

재작업 자동화 장비를 포함하는 전지셀 제조장치 및 이를 이용한 재작업 수량 계수 방법
본 출원은 2020년 12월 28일자 대한민국 특허 출원 제2020-0185100호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 대한민국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본원발명은 재작업 자동화 장비를 포함하는 전지셀 제조장치 및 이를 이용한 재작업 수량 계수방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 재작업을 자동으로 수행하면서 재작업한 전지셀의 개수를 측정하는 전지셀 제조장치 및 이를 이용한 재작업 수량 계수 방법에 관한 것이다.
리튬 이차전지는 모바일 기기, 웨어러블 기기의 에너지원으로 사용되고 있을 뿐만 아니라, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 광범위하게 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 이차전지 또는 각형 이차전지, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류된다.
상기 전극조립체는 탭이 형성된 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재되도록 적층하여 모노셀을 제조하고, 상기 모노셀을 복수로 적층하거나, 상기 모노셀을 분리필름에 배치한 후 권취하여 제조할 수 있다.
상기 전극조립체를 전지케이스에 수납 후 전해액을 주입하거나 고체전해질층을 분리막 대신 사용한 전극조립체를 전지케이스에 수납한 후 밀봉하여 이차전지를 형성한다.
종래기술에 따른 이차전지 제조에 관하여 파우치형 이차전지를 기준으로 설명하고자 한다. 도 1은 종래기술에 따른 파우치형 이차전지 제조장치에 관한 모식도이다.
전지셀(100)은 전지셀 제조장치(200)에 의해 제조된다.
일반적으로 전극조립체(110)는 하나 이상의 양극 또는 음극으로 이루어진 전극판(111)과 분리막을 적층 또는 권취하여 형성된다.
상기 전극조립체(110)는 외부 기기와의 연결을 위해 전극탭(112) 또는 전극리드(113)를 포함할 수 있다. 상기 전극탭(112)은 별도로 형성되어 하나의 전극판(111)에 연결되거나 상기 전극판(111)의 활물질층의 일부를 제거하여 형성할 수 있다. 이 때, 상기 전극탭(112)은 전지셀 제조장치(200)의 전극탭 형성부(210)에 의해 형성된다. 전극탭 형성부(210)는 전극판(111)에 전극탭(112)을 용접하기 위한 용접기기 또는 상기 전극판(111)에서 활물질층을 제거하여 전극탭(112) 부분을 재단하기 위한 레이저 장치일 수 있다.
상기와 같이 전극탭(112)이 형성된 전극판(111)은 셀 어셈블리 형성부(220)에 의해 양극, 분리막, 음극이 하나 이상 적층될 수 있다. 이후, 각 전극판(111)에 각 연결된 전극탭(112)을 극성에 따라 하나로 모은 후 전극리드 용접부(230)를 이용해 동일한 극성의 전극리드(113)에 연결한다.
상기와 같이 형성된 전극조립체(110)는 전지케이스(120)에 수납된다.
파우치형 전지케이스를 예로 들자면, 상기 전지케이스(120)는 전극조립체(110)를 수납하기 위한 수납부(121) 및 상기 수납부(121) 주변에서 상기 수납부를 밀봉하기 위한 밀봉부(122)로 이루어져 있을 수 있다.
상기 전극조립체(110)를 수납부(121)에 수납한 후, 전해액 주입부(240)를 이용해 상기 수납부(121) 내에 전해액을 채운 후, 실링부(250)를 이용해 상기 전지케이스(120)를 밀봉한다. 이 때, 상기 전극조립체(110)가 고체전해질층을 사용하는 경우, 전해액을 주입하는 과정은 생략될 수 있다.
도 2는 종래기술에 따른 불량수량 측정 시스템이다.
종래기술에 따른 불량수량 측정방법은 불량 셀을 재작업하는 경우 재작업을 위한 설비 프로세스를 개별적으로 선택 후, 이를 수기로 기록하였다. 즉, 종래기술에 따른 불량수량 측정방법은 초기 공급수량, 양품수량 및 불량수량만을 체크해 재작업하여 양품화 한 전지셀의 수량을 자동적으로 체크하지 않았고, 정확한 불량률을 계산하기 어려운 문제가 있었다.
특허문헌 1은 이차전지의 이력을 표시하는 마킹장치를 두어 불량 이차전지의 발생 혹은 재작업을 표시하고 있으나, 이는 불량률 계산을 위한 것이 아니고, 투입량 대비 불량품 발생을 이차전지 단위로 파악해야 하는 문제점이 있다.
따라서 투입량 대비 불량품 발생을 자동적으로 파악하기 위한 전지셀 제조장치가 필요하다.
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제2016-0061756호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본원발명에서는 투입량 대비 불량품 발생을 자동적으로 파악하기 위한 전지셀 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
재작업한 전지셀의 불량유형에 따라 재작업을 자동적으로 수행하고 재작업한 전지셀의 수량을 측정할 수 있는 전지셀 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본원발명에 따른 전지셀 제조장치는 불량으로 판별된 전지셀을 자동적으로 재작업하는 재작업 자동화 장비를 포함한다.
상기 재작업 자동화 장비는 사용자가 미리 지정한 전지셀별 재작업 유형에 따라서 상기 전지셀을 분류하는 분류부 및 상기 분류부에서 분류된 상기 전지셀을 유형에 따라 자동으로 재작업하는 재작업부를 포함할 수 있다.
상기 분류부는 상기 전지셀별 재작업 유형에 따른 전지셀을 분류하면서 해당 전지셀의 수량을 파악하는 유형별수량측정부를 포함할 수 있다.
상기 재작업부에서 재작업된 전지셀의 이상 유무를 판별하는 검출부, 상기 검출부의 결과에 따라 불량으로 판별된 전지셀을 따로 분리하는 분리부 및 상기 재작업부에서 유형에 따라 재작업된 전지셀 중 상기 검출부에서 불량으로 판별된 전지셀의 수량을 파악하는 불량수량측정부가 부가될 수 있다.
상기 불량수량측정부는 전지셀의 불량유형에 따라 전지셀의 수량을 측정할 수 있다.
상기 분류부는 상기 전지셀의 불량유형을 자동으로 분류하거나 불량유형에 따라 수동으로 작동하는 버튼을 포함할 수 있다.
상기 재작업 유형은 전지셀 투입, 탭 용접, 셀 어셈블리 형성, 전해액 주입, 실링 단계와 같은 작업 단계별로 분류되거나, 또는 불량에 따른 재작업 방법에 따라 분류될 수 있다.
상기 재작업은 1회 이상 수행될 수 있다.
상기 분류부에서 재작업 불가판정을 받은 전지셀의 수량은 불량수량으로 측정될 수 있다.
본원발명은 재작업 수량 계수 방법으로, (S1) 불량으로 판별된 개별 전지셀에 대한 재작업 유형을 사용자가 설정하고 상기 불량으로 판별된 개별 전지셀을 투입하는 단계, (S2) 분류부가 상기 전지셀의 재작업 유형에 따라서 상기 전지셀을 분류하면서 해당 유형별 재작업 전지셀의 수량을 파악하는 단계, (S3) 재작업부가 상기 재작업 전지셀을 유형에 따라 재작업을 하는 단계, (S4) 검출부가 재작업된 전지셀의 불량을 판별하고, 분리부가 불량으로 판별된 전지셀을 분리하고, 불량수량측정부가 불량으로 판별된 전지셀의 수량을 파악하는 단계 및 (S5) (S4) 단계에서 파악한 불량 전지셀 수량에서 (S1) 단계에서 투입된 전지셀 수량을 차감하여 최종 불량 전지셀의 수량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (S2) 단계 및 (S3) 단계를 1회 이상 수행할 수 있다.
상기 (S5) 단계에서 최종 불량 전지셀의 수량과 초기 투입 전지셀의 수량으로 불량률을 판별하고, 상기 (S2)의 유형별 재작업 전지셀의 수량을 통해 재작업 불량률을 판별할 수 있다.
본원발명은 상기와 같은 구성들 중 상충되지 않는 구성을 하나 또는 둘 이상 택하여 조합할 수 있다.
본원발명에 따른 전지셀 제조장치는 재작업 유형에 따라 불량 전지셀을 자동적으로 재작업하여 전지셀 생산 시간 및 전지셀의 품질을 향상시킨다.
또한 재작업한 전지셀의 수량을 기계적으로 체크해 전지셀 제조시 불량률을 유형별로 체크할 수 있고, 불량 유형별 개선점을 도출하기 용이하다. 게다가 전체 투입량 대비 불량 전지셀의 수량을 체크하는 것이 용이하다.
도 1은 종래기술에 따른 파우치형 이차전지 제조장치에 관한 모식도이다.
도 2는 종래기술에 따른 불량수량 측정 시스템이다.
도 3은 본원발명에 따른 파우치형 이차전지 제조장치에 관한 모식도이다.
도 4는 본원발명에 따른 불량수량 측정 시스템이다.
본 출원에서 "포함한다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 본원발명에 따른 전지셀 제조장치 및 이를 이용한 재작업 수량 계수방법에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
본원발명에 따른 전지셀 제조장치는 원통형 이차전지, 각형 전지, 파우치형 이차전지 등 모든 전지셀 제조장치에 적용될 수 있으나, 설명의 편의를 위해 파우치형 이차전지의 제조장치를 기준으로 설명하고자 한다.
도 3은 본원발명에 따른 파우치형 이차전지 제조장치에 관한 모식도이다.
본원발명에 따른 전지셀(1000)은 재작업 자동화 장비(2600)를 포함하는 전지셀 제조장치(2000)에 의해 제조된다.
상기 전지셀 제조장치(2000)에 전극판(1110)이 투입되면, 전지셀 제조장치(2000)의 전극탭 형성부(2100)는 상기 전극판(1110)에 전극탭(1120)을 용접하거나 상기 전극판(1110)의 활물질층의 일부를 제거 후 무지부를 타발하여 전극탭(1120)을 형성한다.
상기 전극판(1110)은 양극 또는 음극일 수 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체에 양극 활물질 입자들로 구성된 양극 활물질과, 도전재 및 바인더가 혼합된 양극 합제를 도포하여 제조될 수 있고, 필요에 따라서는 상기 양극 합제에 충진제를 더 첨가할 수 있다.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께로 제조되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 및 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티타늄 또는 은으로 표면처리 한 것 중에서 선택되는 하나를 사용할 수 있고, 상세하게는 알루미늄이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 양극 활물질은, 예를 들어, 상기 양극 활물질 입자 외에, 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 내지 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiV3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 내지 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 내지 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등으로 구성될 수 있으며, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 양극에 포함되는 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, 및 Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
이후, 셀 어셈블리 형성부(2200)를 통해 전극탭(1120)이 형성된 전극판(1110)을 분리막과 함께 적층하여 셀 어셈블리를 형성하고, 상기 셀 어셈블리에 리드 용접부(2300)를 통해 전극리드(1130)를 용접하거나 상기 전극탭(1120)을 한다발로 형성하여 외부기기와 연결하기 위한 부분을 만들어준다.
상기 전극리드(1130)가 형성된 전극조립체(1100)는 수납부(1210)가 형성된 전지케이스(1200)에 수납된다. 이후, 전해액 주입부(2400)를 이용해 상기 전극조립체(1100)를 수납한 전지케이스(1200)에 전해액을 주입한다. 이 때, 상기 전극조립체(1100)가 고체전해질층을 사용하고 있는 경우, 상기 전해액 주입과정은 생략할 수 있다.
이후, 상기 전극조립체(1100)를 수납한 전지케이스(1200)의 밀봉부(1220)를 실링부(2500)를 이용해 밀봉하여 하나의 전지셀(1000)을 형성한다.
본원발명은 상기 각 단계에서 형성된 전극판(1110), 셀 어셈블리, 전극조립체(1100) 또는 전지셀(1000)의 불량 여부를 판별한 후, 불량으로 판별된 전지셀(1000) 등을 자동적으로 재작업하는 재작업 자동화 장비(2600)를 포함한다.
상기 재작업 자동화 장비(2600)는 사용자가 미리 지정한 전지셀별 재작업 유형에 따라 상기 전지셀(1000)을 분류하는 분류부(2610), 상기 분류부(2610)에서 분류된 상기 전지셀(1000)을 유형에 따라 자동으로 재작업하는 재작업부(2620)를 포함한다.
상기 분류부(2610)는 상기 전지셀(1000)의 불량유형을 자동으로 분류하거나 불량유형에 따라 수동으로 작동하는 버튼을 포함할 수 있다.
상기 분류부(2610)가 자동으로 작동할 경우, 상기 분류부(2610)는 상기 불량유형을 판별할 수 있는 센서를 구비하고 있을 수 있다. 상기 센서는 신호를 발신하는 발신부와 수신부를 포함하여 상기 발신부에서 발신한 빛 또는 파장에 의해 상기 전지셀(1000)의 불량 여부를 판별하거나, 상기 전지셀(1000)의 형태를 촬영하는 디지털 카메라를 포함하여 종래 저장되었던 데이터와 비교할 수도 있다. 또한 상기 전지셀(1000)의 무게를 측정하여 종래의 무게의 오차범위를 넘는 경우 상기 전지셀(1000)을 불량으로 판별할 수도 있다.
상기 분류부(2610)가 수동으로 작동할 경우, 각 단계별로 상기 분류부(2610)를 두어 사용자가 불량 유형을 판별하도록 할 수 있다.
상기 분류부(2610)는 전지셀별 재작업 유형에 따른 전지셀(1000)을 분류하면서 해당 전지셀(1000)의 수량을 파악하기 위한 유형별수량측정부를 포함할 수 있다.
상기 재작업부(2620)에서 재작업된 전지셀(1000)은 전지셀(1000)의 이상 유무를 판별하는 검출부(2630), 상기 검출부의 결과에 따라 불량으로 판별된 전지셀을 따로 분리하는 분리부(2640) 및 상기 재작업부(2620)에서 유형에 따라 재작업된 전지셀(1000) 중 상기 검출부(2630)에서 불량으로 판별된 전지셀(1000)의 수량을 파악하는 불량수량측정부(2650)를 두어 최종 불량판정된 전지셀(1000)의 수량(N)을 측정할 수 있다. 이 때, 최종 불량판정된 전지셀은 상기 분류부(2610)에서 재작업 불량받은 전지셀(1000)의 수량을 포함한다.
상기 재작업은 1회 이상 수행될 수 있다. 따라서 투입되는 전지셀(1000)의 수는 초기 투입 전지셀(1000)의 수량 및 재투입된 전지셀(1000)의 수량(n)을 더한 수량이 되어 초기 투입된 전지셀(1000)의 수량과 다른 수량이 측정되지만, 불량률을 계산할 때는 재투입된 전지셀(1000)의 수량(n)을 제외하여 초기 투입 전지셀(1000)의 수량을 측정할 수 있다. 따라서 불량률을 계산할 때, 최종 불량판정된 전지셀(1000)의 수량(N)과 재투입된 전지셀(1000)을 제외한 초기 투입 수량만을 이용해 계산할 수 있다.
또한 상기 불량수량측정부(2650)는 전지셀(1000)의 수량을 불량유형에 따라 측정할 수 있어 어떤 부분에서 불량률이 높은지 통계를 낼 수도 있다.
상기 불량유형은 일례로, 상기 전극판(1110)의 투입방향 오류 또는 활물질층 도포 이상, 상기 전극탭(112)의 방향 오류 또는 용접 오류, 전극리드(1130) 미부착, 전해액 주액 용량 오류, 미절연 상태, 상기 전지케이스(1200)의 밀봉력 부족 등을 예로 들 수 있다.
도 4는 본원발명에 따른 불량수량 측정 시스템이다.
도 4에서 볼 수 있듯 본원발명에 따른 불량수량 측정 시스템은 재작업 자동화 장비(2600)와 연결되어 재투입 수량과 불량수량을 측정할 수 있다. 상기 재투입 수량 및 불량 수량은 각 작업별로 수량을 체크할 수 있도록 되어 있고, 각 불량유형별로 어떤 부분에서 불량률이 높은지, 개선점이 어느 부분인지 체크할 수 있도록 되어 있다.
본원발명은 재작업 수량 계수 방법으로, (S1) 불량으로 판별된 개별 전지셀에 대한 재작업 유형을 사용자가 설정하고 상기 불량으로 판별된 개별 전지셀을 투입하는 단계, (S2) 분류부가 상기 전지셀의 재작업 유형에 따라서 상기 전지셀을 분류하면서 해당 유형별 재작업 전지셀의 수량을 파악하는 단계, (S3) 재작업부가 상기 재작업 전지셀을 유형에 따라 재작업을 하는 단계, (S4) 검출부가 재작업된 전지셀의 불량을 판별하고, 분리부가 불량으로 판별된 전지셀을 분리하고, 불량수량측정부가 불량으로 판별된 전지셀의 수량을 파악하는 단계 및 (S5) (S4) 단계에서 파악한 불량 전지셀 수량에서 (S1) 단계에서 투입된 전지셀 수량을 차감하여 최종 불량 전지셀의 수량을 계산하는 단계를 포함한다.
이 때, (S2) 단계 및 (S3) 단계를 1회 이상 수행될 수 있다.
상기 재작업 유형은 사용자의 편의에 의해 조정될 수 있다.
일례로, 상기 재작업 유형은 전지셀의 각 전극조립체 또는 전지케이스의 형성 단계에 따라 분류될 수도 있고, 각 불량 유형에 따른 재작업의 방법에 따라 분류될 수도 있다.
이 때, 상기 불량 유형은 각 설정 값에 따라 달라질 수 있으나, 저장된 값과 평균 값이 10% 이상 차이나는 경우를 불량이라고 분류할 수 있다.
일례로, 전극판을 금형을 사용하여 전극의 무지부 및 유지부를 타발하는 경우, 종래 전극판의 평균값에서 ±0.1㎜ 내지 0.15㎜ 내의 수치를 벗어날 경우 불량이라고 판단할 수 있다.
또한 상기 불량을 등록된 프로그램과의 일치율을 판별하는 법으로 판별할 경우, 종래의 데이터에서 80% 미만의 일치율을 보일 경우, 이를 불량으로 판별하는 방법을 수행할 수 있다.
이 때, 오차를 줄이기 위해 불량 검출을 위해 하나 이상의 방법을 사용할 수도 있다.
재작업 단계는 각 유형별에 맞도록 분리된 전지셀에 맞는 작업을 별도로 수행할 수 있도록 할 수 있다. 일례로, 상기 재작업은 별도의 재작업대를 두어 재작업 전지셀을 재작업한 후, 이후 다른 전지셀과 동일한 과정을 거치는 방법을 사용할 수 있으나, 재작업이 필요한 전지셀을 불량이 발생하기 이전 과정에 두어 작업을 다시 수행하는 방법을 사용할 수도 있다.
이후, 재작업이 불가능하거나, 재작업 후에도 지속적인 불량이 계속되는 전지셀의 경우 불량으로 판별되는데, 이 때, 상기 전지셀의 불량여부를 명확하기 위한 표시를 할 수도 있다.
상기 (S5) 단계에서 최종 불량 전지셀의 수량과 초기 투입 전지셀의 수량으로 불량률을 판별하고, 상기 (S2)의 유형별 재작업 전지셀의 수량을 통해 재작업 불량률을 판별할 수 있다.
즉, 전체 불량률 및 재작업 유형에 따른 재작업 불량률을 구하는 단계를 수행할 수 있다.
이상으로 본원발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본원발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본원발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
(부호의 설명)
100, 1000 : 전지셀
110, 1100 : 전극조립체
111, 1110 : 전극판
112, 1120 : 전극탭
113, 1130 : 전극리드
120, 1200 : 전지케이스
121, 1210 : 수납부
122, 1220 : 밀봉부
200, 2000 : 전지셀 제조장치
210, 2100 : 탭 형성부
220, 2200 : 셀 어셈블리 형성부
230, 2300 : 전극리드 용접부
240, 2400 : 전해액 주입부
250, 2500 : 실링부
2600 : 재작업 자동화장비
2610 : 분류부
2620 : 재작업부
2630 : 검출부
2640 : 분리부
2650 : 불량수량측정부
본원발명은 재작업 자동화 장비를 포함하는 전지셀 제조장치 및 이를 이용한 재작업 수량 계수방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 재작업을 자동으로 수행하면서 재작업한 전지셀의 개수를 측정하는 전지셀 제조장치 및 이를 이용한 재작업 수량 계수 방법에 관한 것인바, 산업상 이용 가능하다.

Claims (12)

  1. 불량으로 판별된 전지셀을 자동적으로 재작업하는 재작업 자동화 장비를 포함하는 전지셀 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 재작업 자동화 장비는 사용자가 미리 지정한 전지셀별 재작업 유형에 따라서 상기 전지셀을 분류하는 분류부;
    상기 분류부에서 분류된 상기 전지셀을 유형에 따라 자동으로 재작업하는 재작업부;
    를 포함하는 전지셀 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분류부는 상기 전지셀별 재작업 유형에 따른 전지셀을 분류하면서 해당 전지셀의 수량을 파악하는 유형별수량측정부를 포함하는 전지셀 제조장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 재작업부에서 재작업된 전지셀의 이상 유무를 판별하는 검출부;
    상기 검출부의 결과에 따라 불량으로 판별된 전지셀을 따로 분리하는 분리부;
    상기 재작업부에서 유형에 따라 재작업된 전지셀 중 상기 검출부에서 불량으로 판별된 전지셀의 수량을 파악하는 불량수량측정부가 부가된 전지셀 제조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 불량수량측정부는 전지셀의 불량유형에 따라 전지셀의 수량을 측정하는 전지셀 제조장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 분류부는 상기 전지셀의 불량유형을 자동으로 분류하거나 불량유형에 따라 수동으로 작동하는 버튼을 포함하는 전지셀 제조장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 재작업 유형은 전지셀 투입, 탭 용접, 셀 어셈블리 형성, 전해액 주입, 실링 단계와 같은 작업 단계별로 분류되거나, 또는 불량에 따른 재작업 방법에 따라 분류되는 전지셀 제조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 재작업은 1회 이상 수행되는 전지셀 제조장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 분류부에서 재작업 불가판정을 받은 전지셀의 수량은 불량수량으로 측정되는 전지셀 제조장치.
  10. (S1) 불량으로 판별된 개별 전지셀에 대한 재작업 유형을 사용자가 설정하고 상기 불량으로 판별된 개별 전지셀을 투입하는 단계;
    (S2) 분류부가 상기 전지셀의 재작업 유형에 따라서 상기 전지셀을 분류하면서 해당 유형별 재작업 전지셀의 수량을 파악하는 단계;
    (S3) 재작업부가 상기 재작업 전지셀을 유형에 따라 재작업을 하는 단계:
    (S4) 검출부가 재작업된 전지셀의 불량을 판별하고, 분리부가 불량으로 판별된 전지셀을 분리하고, 불량수량측정부가 불량으로 판별된 전지셀의 수량을 파악하는 단계; 및
    (S5) (S4) 단계에서 파악한 불량 전지셀 수량에서 (S1) 단계에서 투입된 전지셀 수량을 차감하여 최종 불량 전지셀의 수량을 계산하는 단계;
    를 포함하는 재작업 수량 계수 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (S2) 단계 및 (S3) 단계를 1회 이상 수행하는 재작업 수량 계수 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 (S5) 단계에서 최종 불량 전지셀의 수량과 초기 투입 전지셀의 수량으로 불량률을 판별하고, 상기 (S2)의 유형별 재작업 전지셀의 수량을 통해 재작업 불량률을 판별하는 재작업 수량 계수 방법.
PCT/KR2021/017874 2020-12-28 2021-11-30 재작업 자동화 장비를 포함하는 전지셀 제조장치 및 이를 이용한 재작업 수량 계수 방법 WO2022145747A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21915545.4A EP4108346A4 (en) 2020-12-28 2021-11-30 BATTERY CEMENT MANUFACTURING APPARATUS COMPRISING RECONDITIONING AUTOMATION EQUIPMENT AND RECONDITIONING AMOUNT COUNTING METHOD USING THE SAME
US17/921,547 US20230187680A1 (en) 2020-12-28 2021-11-30 Battery Cell Manufacturing Apparatus Including Rework Automation Equipment and Rework Quantity Counting Method Using the Same
CN202180025983.2A CN115461164A (zh) 2020-12-28 2021-11-30 包括重工自动化装置的电池单元制造设备及使用其的重工数量计数方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200185100A KR20220093922A (ko) 2020-12-28 2020-12-28 재작업 자동화 장비를 포함하는 전지셀 제조장치 및 이를 이용한 재작업 수량 계수 방법
KR10-2020-0185100 2020-12-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022145747A1 true WO2022145747A1 (ko) 2022-07-07

Family

ID=82260569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2021/017874 WO2022145747A1 (ko) 2020-12-28 2021-11-30 재작업 자동화 장비를 포함하는 전지셀 제조장치 및 이를 이용한 재작업 수량 계수 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230187680A1 (ko)
EP (1) EP4108346A4 (ko)
KR (1) KR20220093922A (ko)
CN (1) CN115461164A (ko)
WO (1) WO2022145747A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117554378B (zh) * 2024-01-02 2024-09-13 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种焊接检测系统和缺陷检测方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130317639A1 (en) * 2010-12-14 2013-11-28 Abb Technology Ag Automatic checking, validation, and post-processing of a battery object
KR101347975B1 (ko) * 2012-12-21 2014-01-08 넥스콘 테크놀러지 주식회사 배터리 팩의 자동화 제조라인
KR101468309B1 (ko) * 2013-06-03 2014-12-02 권동채 모바일용 배터리의 기능검사시스템
KR20160061756A (ko) 2014-11-24 2016-06-01 주식회사 엘지화학 이차전지의 이력을 표시하는 마킹 장치, 이를 통한 이차전지 제조방법 및 이차전지 제조공정 관리시스템
KR101819255B1 (ko) * 2013-10-30 2018-02-28 주식회사 엘지화학 배터리 셀 분류시스템 및 그 방법
KR20180049512A (ko) * 2016-11-03 2018-05-11 주식회사 엘지화학 전지셀 제조시스템

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130317639A1 (en) * 2010-12-14 2013-11-28 Abb Technology Ag Automatic checking, validation, and post-processing of a battery object
KR101347975B1 (ko) * 2012-12-21 2014-01-08 넥스콘 테크놀러지 주식회사 배터리 팩의 자동화 제조라인
KR101468309B1 (ko) * 2013-06-03 2014-12-02 권동채 모바일용 배터리의 기능검사시스템
KR101819255B1 (ko) * 2013-10-30 2018-02-28 주식회사 엘지화학 배터리 셀 분류시스템 및 그 방법
KR20160061756A (ko) 2014-11-24 2016-06-01 주식회사 엘지화학 이차전지의 이력을 표시하는 마킹 장치, 이를 통한 이차전지 제조방법 및 이차전지 제조공정 관리시스템
KR20180049512A (ko) * 2016-11-03 2018-05-11 주식회사 엘지화학 전지셀 제조시스템

Also Published As

Publication number Publication date
EP4108346A1 (en) 2022-12-28
US20230187680A1 (en) 2023-06-15
EP4108346A4 (en) 2023-08-23
CN115461164A (zh) 2022-12-09
KR20220093922A (ko) 2022-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013176500A1 (ko) 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자
WO2013176498A1 (ko) 전극조립체의 제조방법 및 이에 제조되는 전극조립체를 포함하는 전기화학소자
WO2011122868A2 (ko) 신규한 구조의 전극조립체 및 그것의 제조방법
WO2014003481A1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자
WO2016195451A1 (ko) 전지팩 기능 검사장치
WO2014104728A1 (ko) 내구성 향상을 위해 실링 마진을 가진 파우치형 이차 전지
WO2014003488A1 (ko) 전극조립체, 전극조립체의 제조공정 및 전극조립체를 포함하는 전기화학소자
WO2017034210A1 (ko) 상대 전극전위의 측정을 위한 기준 전극을 포함하고 있는 전지셀의 제조 방법 및 이로 제조된 전지셀
WO2020032471A1 (ko) 리튬 이차전지용 전극 및 그를 포함하는 리튬 이차전지
WO2017069453A1 (ko) 복수의 전극 탭들이 형성되어 있는 단위 전극을 포함하는 파우치형 전지셀
WO2022055085A1 (ko) 전극 탭 - 리드 용접부의 용접 품질 검사방법
WO2021054595A1 (ko) 2개 이상의 금속 호일 사이에 저항층을 포함하는 전극 집전체, 이를 포함하는 전극 및 리튬 이차전지
WO2018084675A1 (ko) 이차 전지의 반응 추정 방법 및 이에 사용되는 전지셀을 포함하는 이차전지
WO2022145747A1 (ko) 재작업 자동화 장비를 포함하는 전지셀 제조장치 및 이를 이용한 재작업 수량 계수 방법
WO2020214008A1 (ko) 전고체 전지용 전해질막 및 이를 포함하는 전고체 전지
WO2020116851A1 (ko) 원통형 전지셀의 내압측정 지그
WO2017065417A1 (ko) 절곡 구조의 전극 리드를 포함하는 파우치형 전지셀
WO2021241899A1 (ko) 리튬 이차전지의 퇴화 원인 진단 방법
WO2020226261A1 (ko) 전극 및 그의 제조 방법
WO2022039360A1 (ko) 용접 불량 검사 방법
WO2022119185A1 (ko) 전극의 건조 시스템 및 전극의 건조 방법
WO2022164038A1 (ko) 외형고정틀이 구비된 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2022108202A1 (ko) 전극의 압연 장치 및 전극의 압연 방법
WO2021182741A1 (ko) 이차전지 및 이의 리튬 석출 검출 방법
WO2022260245A1 (ko) 전극판 또는 단위셀 적층 검사 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21915545

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021915545

Country of ref document: EP

Effective date: 20220923

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE