WO2022225232A1 - 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템 및 마킹 방법 - Google Patents

전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템 및 마킹 방법 Download PDF

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Definitions

  • the marker 30 may be disposed toward the uncoated area 3 , and the mark M is formed by marking ink in the area A (see FIG. 3A ) corresponding to the defect D on the uncoated area 3 . can do.
  • the area (A) will be described in detail later.
  • Each guide roll 50 may include a pair of rollers contacting both surfaces of the electrode sheet 1 with the electrode sheet 1 interposed therebetween, and the electrode sheet 1 is tensioned by the guide roll 50 . can be maintained and moved.
  • the length L of the region A A may be equal to or similar to the length L D of the defect D .
  • the length L A of the region A may be slightly longer than the length L D of the defect D in consideration of cutting tolerance and the like.
  • the space required for installing the heater 20 , the marker 30 , and the blower 40 can be reduced.
  • the guide roll 50 is not disposed between the heater 20 , the marker 30 , and the blower 40 . Therefore, even if the distance between the adjacent pair of guide rolls 50 with respect to the moving direction of the electrode sheet 1 is short, the heater 20, the marker 30 and the blower 40 operate the pair of guide rolls ( 50) can be placed between Thereby, there is an advantage that it becomes easy to apply the marking system to the existing equipment.

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템은, 전극활물질이 도포된 활물질층 및 상기 활물질층의 폭방향 일측에 위치한 무지부를 포함하는 전극 시트의 결함을 식별하기 위한 마킹을 수행할 수 있다. 상기 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템은, 상기 전극 시트의 결함을 감지하는 비전 센서; 상기 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 비전 센서의 이후에 위치하며, 상기 비전 센서에서 상기 결함이 감지되면 상기 무지부를 가열하는 히터; 상기 히터에 의해 가열된 상기 무지부 상에서 상기 결함에 대응되는 영역에 잉크로 마킹하는 마커; 및 상기 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 마커의 이후에 위치하며, 상기 영역의 잉크를 건조시키는 블로워를 포함할 수 있다.

Description

전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템 및 마킹 방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2021년 04월 23일자 한국특허출원 제10-2021-0053336호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은, 전극 시트의 결함을 식별하기 위한 마킹 시스템 및 마킹 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
이러한 이차 전지를 제조하기 위해, 먼저 전극 활물질 슬러리(이하, '전극 활물질')를 전극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 전극 시트를 제조하고, 상기 전극 시트를 소정의 크기로 절단하여 이를 분리막(Separator)의 양 측에 적층함으로써 소정 형상의 전극 적층체를 형성한다. 그리고 전지 케이스에 전극 적층체를 수납하고 전해액 주입 후 실링한다.
상기 전극 적층체는 단순 스택형(Simple Stack Type), 라미네이션 앤 스택형(L&S, Lamination & Stack Type), 스택 앤 폴딩형(S&F, Stack & Folding Type), Z-폴딩형(Z-Folding Type) 등 다양한 타입으로 제조될 수 있다.
상기 전극 집전체로는 음극의 경우 탄소재인 구리가, 양극의 경우 리튬계 산화물인 알루미늄이 주로 사용되며, 상기 전극 활물질은 용매와 가소제, 전극 활물질, 바인더 등을 섞는 방법으로 형성된다.
또한, 상기 바인더로는 PVDF(Poly vinylidene fluoride)와 SBR(Stylene butadiene rubber), 용매로는 아세톤, NMP(N-메칠프롤리돈) 등이 사용될 수 있다.
일반적으로, 전극 집전체는 언와인더에 롤형으로 감긴 상태에서 수평하게 권출되고, 전극 활물질을 도포하는 도포 장치의 하부를 지난다. 이 경우, 상기 도포 장치는 전극 집전체에 전극 활물질을 일정한 두께로 연속적으로 도포한다. 또한, 도포 장치가 전극 활물질을 도포하는 폭은, 전극 집전체의 폭보다 짧을 수 있다. 따라서, 전극 집전체의 폭방향 일측 또는 양측에는 전극 활물질이 미도포된 무지부가 형성된다.
이후, 전극 집전체는 건조기를 통과할 수 있다. 전극 활물질 슬러리는 용매를 많이 포함하는 유동상태이므로 상기 건조기에 의해 용매가 휘발되고, 전극 활물질 슬러리는 바인더에 의해 전극 집전체에 상당한 강도로 부착된다. 이로써, 전극 활물질은 전극 집전체에 코팅되어 활물질층을 형성할 수 있다.
그런데, 이러한 전극 집전체에 전극 활물질이 도포되는 과정에서, 이물질이 전극 활물질과 함께 도포되어 오염되거나, 전극 활물질이 도포되면서 기포가 발생하는 등의 원인에 의해 코팅층에 핀홀(Pinhole)이나 스트릭(Streak) 등과 같은 결함이 발생할 수 있다. 이 경우, 전극 적층체에 결함이 그대로 남아있으면 전지의 불량을 유발하게 되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 전극 시트의 결함의 위치 및 크기를 용이하게 식별 가능하도록 하는 마킹 시스템 및 마킹 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 잉크의 건조 속도가 향상된 마킹 시스템 및 마킹 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템은, 전극활물질이 도포된 활물질층 및 상기 활물질층의 폭방향 일측에 위치한 무지부를 포함하는 전극 시트의 결함을 식별하기 위한 마킹을 수행할 수 있다. 상기 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템은, 상기 전극 시트의 결함을 감지하는 비전 센서; 상기 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 비전 센서의 이후에 위치하며, 상기 비전 센서에서 상기 결함이 감지되면 상기 무지부를 가열하는 히터; 상기 히터에 의해 가열된 상기 무지부 상에서 상기 결함에 대응되는 영역에 잉크로 마킹하는 마커; 및 상기 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 마커의 이후에 위치하며, 상기 영역의 잉크를 건조시키는 블로워를 포함할 수 있다.
상기 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템은, 상기 전극 시트에 접촉하여 상기 전극 시트의 이동을 가이드하는 적어도 하나의 가이드롤을 더 포함할 수 있다. 상기 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 마커와 상기 블로워의 사이에는 상기 가이드롤이 배치되지 않을 수 있다.
상기 히터는, 상기 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 마커의 이전에 배치되거나, 상기 무지부를 사이에 두고 상기 마커와 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 마커와 상기 히터는 상기 무지부의 동일면을 향하도록 배치될 수 있다.
상기 히터는 상기 무지부에 대해 비접촉하는 열원 또는 열풍 분사장치를 포함할 수 있다.
상기 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템은, 상기 전극 시트의 이동 속도 또는 상기 영역의 길이 중 적어도 하나를 기반으로 상기 히터 및/또는 블로워를 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전극 시트 결함 식별용 마킹 방법은, 비전 센서가 상기 전극 시트의 결함을 감지하는 감지 단계; 결함이 감지되면 히터가 상기 무지부를 가열하는 가열 단계; 가열된 상기 무지부 상에서 상기 결함에 대응되는 영역에 마커가 잉크로 마킹하는 마킹 단계; 및 블로워가 상기 영역에 에어를 분사하여 잉크를 건조시키는 건조 단계를 포함할 수 있다.
상기 영역은 소정의 최소 길이를 가질 수 있다.
상기 가열 단계에서, 상기 히터의 온도는 상기 전극 시트의 이동 속도에 비례하고, 상기 히터의 작동 시간은 상기 영역의 길이에 비례할 수 있다.
상기 건조 단계에서, 상기 블로워의 출력은 상기 전극 시트의 이동 속도에 비례하고, 상기 블로워의 작동 시간은 상기 영역의 길이에 비례할 수 있다.
상기 마킹 단계에서, 상기 영역에는 잉크가 불연속적으로 마킹될 수 있다.
상기 히터는 상기 무지부를 섭씨 30도 내지 100도로 가열할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 활물질층의 결함에 대응되는 무지부 상의 영역에, 마커가 잉크로 마킹을 수행할 수 있다. 따라서, 향후 공정에서 전극 시트의 결함의 위치 및 크기를 용이하게 식별 가능하고, 상기 결함을 포함하는 전극 시트의 일부는 전극 조립체의 조립에 적용되기 전에 폐기되거나 회수될 수 있다. 이로써, 제조되는 전지의 품질이 높아질 수 있다.
또한, 마커가 잉크로 마킹을 수행하므로, 라벨 부착 방식 등과 비교하여 다양한 크기를 갖는 결함들에 대해서 용이하게 식별 가능하도록 표시할 수 있다.
또한, 마커가 무지부에 잉크를 마킹하기 전에 히터가 무지부를 선행 가열하고, 마커가 잉크를 마킹한 이후에는 블로워가 잉크를 향해 에어를 분사하여 잉크를 건조시킬 수 있다. 따라서, 잉크가 신속하게 건조될 수 있다.
또한, 마커와 블로워의 사이에는 가이드롤이 배치되지 않으므로, 잉크가 건조되기 이전에 가이드롤에 전사되어 잉크가 지워지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 마커와 히터가 무지부의 동일면을 향하면, 잉크가 마킹되는 면이 더 직접적으로 가열되는 이점이 있다.
또한, 무지부를 사이에 두고 마커와 히터가 서로 마주보면, 마커와 히터를 설치하는데 필요한 공간이 줄어들 수 있다. 따라서, 가이드롤 간 거리가 좁은 기존의 설비에 대해서도 마킹 시스템을 설치 가능한 이점이 있다.
또한, 히터 및/또는 블로워는 전극 시트의 이동 속도 또는 잉크가 마킹되는 영역의 길이 중 적어도 하나를 기반으로 제어될 수 있다. 따라서, 마킹 시스템의 에너지 효율이 향상되고 잉크의 건조가 신뢰성있게 이뤄질 수 있다.
또한, 잉크가 마킹되는 영역은 소정의 최소길이를 가질 수 있다. 이로써, 상기 영역에 마킹된 잉크가 향후에 용이하게 식별될 수 있고, 또한, 무지부의 일부가 가공되어 탭이 형성되는 과정에서 상기 영역 전체가 잘려나가서 잉크의 식별이 불가능해지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 잉크는 불연속적으로 마킹될 수 있다. 이로써, 잉크가 연속적으로 길게 마킹되는 경우와 비교하여, 빠르게 이동하는 무지부에 대응하여 잉크를 신속하게 마킹할 수 있으며, 잉크의 건조 속도도 더 향상될 수 있다.
또한, 히터는 무지부를 섭씨 30도 내지 100도로 가열할 수 있다. 이로써, 잉크의 건조가 촉진되면서도 무지부의 인장 강도가 지나치게 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템의 제어 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트 결함 식별용 마킹 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템의 개략도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템의 개략도이다.
본 발명의 실시예에 따른 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템(이하, '마킹 시스템')은, 전극 시트(1)의 결함(D)을 감지하고 이를 용이하게 식별할 수 있도록 마킹을 수행할 수 있다.
상기 전극 시트(1)는 전극 집전체에 전극 활물질이 코팅되어 형성될 수 있다. 좀 더 상세히, 전극 시트(1)는 전극 활물질이 도포된 활물질층(2)과, 상기 활물질층(2)의 폭방향 일측에 위치한 무지부(3)를 포함할 수 있다. 상기 무지부(3)는 전극 집전체에서 전극 활물질이 미도포된 부분일 수 있고, 향후 공정에서 전극 탭으로 가공될 수 있다.
전극 시트(1)는 이동 메커니즘(미도시)에 의해 수평하게 펼쳐진 상태로 이동할 수 있다. 전극 시트(1)의 이동 속도는 일정하거나 특정 조건에서 가변될 수 있다. 전극 시트(1)를 이동시키는 이동 메커니즘은 언와인더 및 리와인더를 포함할 수 있으며 이는 주지의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
전극 시트(1), 특히 활물질층(2)에는 이물질이 포함되어 오염되었거나, 핀홀(Pinhole) 또는 스트릭(Streak) 등으로 인해 유발되는 결함(D)이 형성될 수 있다. 마킹 시스템은 상기 결함(D)을 감지하고, 무지부(3) 상에서 상기 결함(D)에 대응되는 영역(A)(도 3a 참조)에 잉크로 마킹을 수행할 수 있다. 따라서, 전극 시트(1)에 결함(D)이 존재하면, 마킹 시스템을 통과한 전극 시트(1)의 무지부(3)에는 상기 결함(D)에 대응되는 영역(A)에 마크(M)가 형성될 수 있다.
그리고, 전극 시트(1) 중에서 마크(M)가 형성된 부분은 향후 공정에서 폐기 처리하거나 회수할 수 있다. 좀 더 상세히, 커터(미도시)는 전극 시트(1)를 일정 간격으로 절단하여 단위 전극을 형성할 수 있다. 이 경우, 마크 검출센서(미도시)는 마크(M)가 형성된 불량 단위 전극을 검출할 수 있고, 상기 불량 단위 전극은 전극 조립체의 조립에 적용되기 전에 폐기되거나 회수될 수 있다. 예를 들어, 상기 마크 검출센서는 광량 반사방식에 의해 반사되는 광량에 따라 마크(M)를 센싱하거나 RGB 컬러 방식으로 마크(M)를 센싱할 수 있다.
다만, 상기 마크 검출센서가 단위 전극 대신 전극 시트(1)에 형성된 마크(M)를 검출하는 것도 가능함은 물론이다.
좀 더 상세히, 마킹 시스템은 비전 센서(10)와, 히터(20)와, 마커(30)와, 블로워(40)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 경우, 비전 센서(10)와, 히터(20)와, 마커(30)와, 블로워(40)는 전극 시트(1)의 이동 방향에 대해 순차적으로 배치될 수 있다.
비전 센서(10)는 전극 시트(1), 좀 더 상세히는 활물질층(2)의 결함(D)을 감지할 수 있다. 비전 센서(10)는 활물질층(2)을 향해 배치될 수 있으며, 활물질층(2)에 비접촉한 상태로 결함(D)을 감지할 수 있다. 예를 들어, 비전 센서(10)는 영상 정보를 획득하는 카메라를 포함할 수 있다.
히터(20)는 전극 시트(1)의 이동 방향에 대해 비전 센서(10)의 이후에 배치될 수 있다.
히터(20)는 후술할 마커(30)가 무지부(3) 상에 잉크를 마킹하게 전에 무지부(3)를 미리 가열할 수 있다. 따라서, 마커(30)에 의해 마킹된 잉크가 신속하게 건조될 수 있다.
히터(20)는 무지부(3)를 향해 배치될 수 있다. 좀 더 상세히, 히터(20)와 마커(30)는 무지부(3)의 동일면을 향하도록 배치될 수 있다. 즉, 히터(20)는 잉크가 마킹되는 면을 더 효율적으로 가열할 수 있다.
다만 이에 한정되는 것은 아니며 히터(20)가 무지부(3)뿐만 아니라 활물질층(2)까지 가열시키도록 구성되는 것도 가능할 것이다.
히터(20)는 무지부(3)를 비접촉 방식으로 가열할 수 있다. 예를 들어, 히터(20)는 적외선 램프나 LED 램프 등과 같은 열원 또는 열풍을 분사하는 열풍 분사장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
히터(20)는 평상시에는 오프(off) 상태로 유지되다가, 비전 센서(10)에서 결함(D)이 감지되면 온(on) 되어 무지부(3)를 가열할 수 있다. 즉, 히터(20)가 불필요하게 작동하지 않으므로 마킹 시스템의 에너지 효율이 향상될 수 있다.
히터(20)는 무지부(3)의 인장 강도가 지나치게 낮아지지 않으면서도 잉크가 신속히 건조되는 온도로 무지부(3)를 가열할 수 있다. 좀 더 상세히, 히터(20)는 무지부(3)를 섭씨 30도 내지 100도로 가열할 수 있다. 이는, 무지부(3)의 온도가 섭씨 30도보다 낮으면 잉크의 건조 효과가 미미하며, 무지부(3)의 온도가 섭씨 100도보다 높으면 구리 또는 알루미늄 재질을 갖는 무지부(3)의 인장 강도가 떨어져 변형이 발생할 우려가 있기 때문이다.
또한, 히터(20)의 가열 온도는 전극 시트(1)의 이동 속도에 따라 가변될 수 있다. 좀 더 상세히, 전극 시트(1)의 이동 속도가 빠를수록 히터(20)의 가열 온도는 상승할 수 있다. 따라서, 전극 시트(1)가 빠르게 이동하더라도 무지부(3)를 충분히 고온으로 가열하는 것이 가능하다.
또한, 히터(20)의 작동 시간은, 전극 시트(1)의 이동 방향에 대한 결함(D)의 길이(LD)(도 3a 참조)에 따라 가변될 수 있다. 좀 더 상세히, 전극 시트(1)의 이동 방향에 대한 결함(D)의 길이(LD)가 길수록 히터(20)의 작동 시간이 늘어날 수 있다. 따라서, 히터(20)는 무지부(3) 상에서 긴 영역을 충분히 가열할 수 있다.
마커(30)는 전극 시트(1)의 이동 방향에 대해 히터(20)의 이후에 배치될 수 있다.
마커(30)는 잉크젯 방식으로 무지부(3)에 잉크를 분사하여 마킹할 수 있다. 또한, 잉크젯 방식에 사용되는 잉크는 단시간에 건조 가능한 휘발성 잉크인 것이 바람직하다. 또한, 휘발성 유기용제가 포함되지 않고도 자외선 에너지로 광화학 반응을 일으켜 빠르게 건조되는 UV잉크도 사용될 수 있다. 다만 마커(30)의 작동 방식 및 잉크의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 달라질 수 있다.
마커(30)는 무지부(3)를 향해 배치될 수 있고, 무지부(3) 상에서 결함(D)에 대응되는 영역(A)(도 3a 참조)에 잉크를 마킹하여 마크(M)를 형성할 수 있다. 상기 영역(A)에 대해서는 이후 자세히 설명한다.
만일 마커(30)가 활물질층(2)에 잉크를 마킹한다면, 상기 잉크는 활물질층(2)에 흡수되어 이후에 마크(M)의 식별이 불가할 우려가 있다. 즉, 무지부(3) 상에 잉크를 마킹함으로써, 마크(M)의 시인성이 향상되는 이점이 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 마커(30)는 히터(20)에 의해 가열된 무지부(3) 상에 잉크를 마킹할 수 있다. 따라서, 가열된 무지무(3)에 마킹된 잉크는 신속하게 건조될 수 있다.
또한, 마커(30)는 무지부(3)에 잉크를 불연속적으로 마킹할 수 있다. 즉, 마커(30)에 의해 무지부(3) 상에 형성되는 복수개의 마크(M)는 전극 시트(1)의 길이 방향에 대해 일정 간격으로 형성될 수 있다. 따라서, 마크(M)가 연속적으로 길게 형성되는 경우와 비교하여, 빠르게 이동하는 무지부(3)에 대응하여 잉크를 신속하게 마킹할 수 있으며, 잉크의 건조 속도도 더 향상될 수 있다.
블로워(40)는 전극 시트(1)의 이동 방향에 대해 마커(30)의 이후에 배치될 수 있다.
블로워(40)는 무지부(3)를 향하도록 배치될 수 있고, 무지부(3)를 향해 에어를 분사할 수 있다. 바람직하게는, 블로워(40)는 무지부(3)를 향해 열풍을 분사할 수 있다. 따라서, 무지부(3) 상에 마킹된 잉크, 즉 마크(M)가 더욱 신속하게 건조될 수 있다.
다만 이에 한정되는 것은 아니며 블로워(40)가 무지부(3)뿐만 아니라 활물질층(2)까지 건조시키도록 구성되는 것도 가능할 것이다.
블로워(40)도 히터(20)와 마찬가지로 평상시에는 오프(off) 상태로 유지될 수 있고, 센서(10)에서 결함(D)이 감지되거나 마커(30)가 무지부(30)에 잉크를 마킹하면 온(on) 되어 무지부(3)를 건조시킬 수 있다. 즉, 블로워(40)가 불필요하게 작동하지 않으므로 마킹 시스템의 에너지 효율이 향상될 수 있다.
또한, 블로워(40)에 포함된 팬(fan)의 회전 속도는 전극 시트(1)의 이동 속도에 따라 가변될 수 있다. 좀 더 상세히, 전극 시트(1)의 이동 속도가 빠를수록 블로워(40)에 포함된 팬이 더 빠르게 회전하여 블로워(40)는 에어를 더 강하게 분사할 수 있다. 따라서, 전극 시트(1)가 빠르게 이동하더라도 블로워(40)는 마크(M)를 신속하게 건조시키는 것이 가능하다.
또한, 블로워(40)의 작동 시간은, 무지부(3) 상에서 잉크가 마킹된 영역(A)의 길이(LA)에 따라 가변될 수 있다. 좀 더 상세히, 상기 영역(A)의 길이(LA)가 길수록 블로워(40)의 작동 시간이 늘어날 수 있다. 따라서, 히터(40)는 무지부(3) 상에서 긴 영역을 충분히 건조시킬 수 있다.
한편, 마킹 시스템은, 전극 시트(1)에 접촉하여 상기 전극 시트(1)의 이동을 가이드하는 적어도 하나의 가이드롤(50)을 더 포함할 수 있다.
각 가이드롤(50)은 전극 시트(1)를 사이에 두고 전극 시트(1)의 양면에 접촉하는 한 쌍의 롤러를 포함할 수 있으며, 전극 시트(1)는 가이드롤(50)에 의해 장력을 유지하며 이동할 수 있다.
다만, 마커(30)가 무지부(3)에 마킹한 잉크가 건조되기 이전에 가이드롤(50)을 통과하는 경우, 가이드롤(50)이 상기 잉크에 의해 오염되는 가이드롤 전사 현상이 발생할 수 있고, 무지부(3)에 형성된 마크(M)가 지워질 우려가 있다. 따라서, 마크(M)가 가이드롤(50)에 도달하기 이전에 건조시키는 것이 중요하다.
이를 위해, 전극 시트(1)의 이동 방향에 대해 마커(30)와 블로워(40)의 사이에는 가이드롤(50)이 배치되지 않을 수 있다. 즉, 일 가이드롤(50)은 전극 시트(1)의 이동 방향에 대해 블로워(40)의 이후에 배치될 수 있다.
또한, 히터(20)에 의해 가열된 무지부(3)의 인장 강도가 떨어지면 가이드롤(50)을 통과하는 과정에서 무지부(3)에 변형이 발생할 우려가 있으므로, 히터(20)와 마커(30) 사이에도 가이드롤(50)이 배치되지 않는 것이 바람직할 것이다. 즉, 타 가이드롤(50)은 전극 시트(1)의 이동 방향에 대해 히터(20)의 이전에 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템의 제어 블록도이다.
마킹 시스템은 컨트롤러(60)를 더 포함할 수 있다.
컨트롤러(60)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 컨트롤러(60)는 비전 센서(10)에서 획득된 영상 정보를 전달받아 결함(D)의 발생 여부를 판단할 수 있고, 결함(D)이 발생하면 히터(20), 마커(30) 및 블로워(40)를 작동시킬 수 있다.
컨트롤러(60)는 비전 센서(10)와 통신하여 활물질층(2) 상의 결함(D)의 위치 및 크기를 전달 받고, 이를 기반으로 무지부(3) 상에서 잉크가 마킹되어야 하는 영역(A)(도 3a 참조)의 위치 및 길이를 결정할 수 있다.
컨트롤러(60)는 히터(20)의 가열 온도 및 작동 시간을 조절할 수 있다. 좀 더 상세히, 컨트롤러(60)는 전극 시트(1)의 이동 속도에 비례하여 히터(20)의 온도를 올릴 수 있다. 컨트롤러(60)는, 전극 시트(1)를 이동시키는 이동 메커니즘에 구비된 엔코더(70)와 통신하여 전극 시트(1)의 이동 속도를 산출할 수 있다. 또한, 컨트롤러(60)는 상기 영역(A)의 길이가 길수록 히터(20)를 오래 작동시킬 수 있다.
컨트롤러(60)는 마커(30)를 제어하여 상기 영역(A) 내에 잉크를 마킹할 수 있다. 컨트롤러(60)는 전극 시트(1)의 이동 속도에 대응하여 마커(30)의 잉크 분사 속도 등을 제어할 수 있다.
컨트롤러(60)는 블로워(40)의 회전 속도 및 작동 시간을 조절할 수 있다. 좀 더 상세히, 컨트롤러(60)는 전극 시트(1)의 이동 속도에 비례하여 블로워(40)에 포함된 팬(fan)의 회전 속도를 올릴 수 있고, 상기 영역(A)의 길이가 길수록 블로워(40)를 오래 작동시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이, 활물질층(2)상에 결함(D)이 감지되면 마커(30)는 무지부(3) 상에서 상기 결함(D)에 대응하는 영역(A)에 잉크를 마킹할 수 있다. 좀 더 상세히, 상기 결함(D) 전체는, 전극 시트(1)의 폭 방향으로 상기 영역(A)과 오버랩될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 전극 시트(1)의 길이 방향(즉, 이동 방향)에 대한 결함(D)의 길이(LD)가 기설정된 길이 이상일 경우, 상기 영역(A)의 길이(LA)는 결함(D)의 길이(LD)와 동일하거나 유사할 수 있다. 바람직하게는, 상기 영역(A)의 길이(LA)는, 절단 공차 등을 고려하여 결함(D)의 길이(LD)보다 조금 더 길 수 있다.
반면 도 3b에 도시된 바와 같이, 전극 시트(1)의 길이 방향(즉, 이동 방향)에 대한 결함(D)의 길이(LD)가 기설정된 길이보다 짧은 경우, 상기 영역(A)은 기설정된 최소 길이(LA,min)를 가질 수 있다.
즉, 상기 영역(A)은 결함(D)의 크기와 무관하게 소정의 최소 길이(LA,min)를 가질 수 있다. 이로써, 상기 영역(A)에 형성된 마크(M)가 향후에 용이하게 식별될 수 있다. 또한, 무지부(3)의 일부가 가공되어 탭이 형성되는 과정에서, 상기 영역(A) 전체가 잘려나가서 마크(M)의 식별이 불가능해지는 것을 방지할 수 있다.
상기 최소 길이(LA,min)는 전극 시트(1)가 절단되어 형성되는 단위 전극 또는 상기 단위 전극에 형성된 탭의 길이에 따라 달라질 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 마커(30)는 상기 영역(A) 상에 잉크를 불연속적으로 마킹할 수 있다. 즉, 상기 영역(A)내에는 복수개의 마크(M)가 전극 시트(1)의 길이 방향에 대해 기설정된 일정 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 각 마크(M)는 기설정된 폭과 길이를 가질 수 있다.
이로써, 마크(M)가 연속되게 이어진 경우와 비교하여, 마크 검출센서(미도시)가 마크(M)의 개수를 카운트하여 상기 영역(A)의 길이를 용이하게 검출할 수 있고, 각 마크(M)가 더 신속하게 건조될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트 결함 식별용 마킹 방법의 순서도이다.
본 발명의 실시예에 따른 전극 시트 결함 식별용 마킹 방법(이하 '마킹 방법')은, 앞서 설명한 마킹 시스템에 의해 수행될 수 있다.
좀 더 상세히, 마킹 방법은 감지 단계(S10)와, 가열 단계(S20)와, 마킹 단계(S30)와, 건조 단계(S40)를 포함할 수 있다.
감지 단계(S10)는, 비전 센서(10)가 전극 시트(1)의 결함(D)을 감지하는 단계일 수 있다. 감지 단계(S10) 시, 비전 센서(10)는 비접촉 방식으로 전극 시트(1), 좀 더 상세히는 활물질층(2) 상에 위치한 결함(D)을 검출할 수 있고, 결함(D)의 위치 및 크기를 포함하는 정보나 신호를 컨트롤러(60)로 전달할 수 있다. 그리고, 컨트롤러(60)는 상기 정보나 신호를 기반으로 무지부(3) 상에 잉크가 마킹될 영역(A)의 위치 및 길이를 산출할 수 있다. 상기 영역(A)은, 전극 시트(1)의 이동 방향에 대한 결함(D)의 길이에 대응하여 길어질 수 있다. 다만, 영역(A)은 기설정된 최소 길이(LA,min)를 가질 수 있다.
가열 단계(S20)는 히터(20)가 무지부(3)를 가열하는 단계일 수 있고, 감지 단계(S10)에서 전극 시트(1)의 결함(D)이 감지되면 수행될 수 있다. 히터(20)는 마커(30)가 잉크를 마킹하기 전에 무지부(3)를 미리 가열할 수 있다.
컨트롤러(60)는, 전극 시트(1)를 이동시키는 이동 메커니즘에 구비된 엔코더(70)와 통신하여 전극 시트(1)의 이동 속도를 산출하고, 전극 시트(1)의 이동 속도를 기반으로 히터(20)의 가열 온도를 제어할 수 있다. 즉, 히터(20)의 온도는 전극 시트(1)의 이동 속도에 비례할 수 있다. 또한, 히터(20)는, 잉크의 건조가 촉진되면서도 무지부(3)의 인장 강도가 낮아지지 않는 섭씨 30도 내지 100도로 무지부(3)를 가열할 수 있다.
또한, 컨트롤러(60)는 상기 영역(A)의 길이에 따라 히터(20)의 작동 시간을 제어할 수 있다. 즉, 히터(20)의 작동 시간은 상기 영역(A)의 길이(LA)에 비례할 수 있다.
마킹 단계(S30)는, 가열된 무지부(3)의 상기 영역(A)에 마커(30)가 잉크를 마킹하는 단계일 수 있다. 컨트롤러(60)는 전극 시트(1)의 이동 속도에 대응하여 마커(30)를 제어하여 상기 영역(A)상에 복수개의 마크(M)를 형성할 수 있다. 상기 복수개의 마크(M)는 서로 일정 간격만큼 이격되어 불연속적으로 형성될 수 있다. 각 마크(M)의 크기는 일정하므로, 복수개의 마크(M)의 개수는 상기 영역(A)의 길이(LA)에 따라 달라질 수 있다. 상기 영역(A)은 최소 길이(LA,min)를 가지므로, 복수개의 마크(M) 또한 최소 개수를 가질 수 있다.
건조 단계(S40)는, 블로워(40)가 무지부(3)의 상기 영역(A)에 에어를 분사하여 잉크, 즉 마크(M)를 건조시키는 단계일 수 있다. 블로워(40)는 무지부(3)에 형성된 마크(M)가 가이드롤(50)에 전사되어 지워지지 않도록, 마커(30)와 가이드롤(50)의 사이에 위치할 수 있다.
컨트롤러(60)는, 전극 시트(1)를 전극 시트(1)의 이동 속도를 기반으로 블로워(40)에 포함된 팬의 회전 속도를 제어할 수 있다. 즉, 블로워(40)의 출력은 전극 시트(1)의 이동 속도에 비례할 수 있다.
또한, 컨트롤러(60)는 상기 영역(A)의 길이에 따라 블로워(40)의 작동 시간을 제어할 수 있다. 즉, 블로워(40)의 작동 시간은 상기 영역(A)의 길이(LA)에 비례할 수 있다.
이로써, 마킹 시스템을 통과한 전극 시트(1)에는 시인성이 높은 마크(M)가 형성될 수 있다. 향후에, 마크(M)가 검출된 전극 시트(1)의 일부, 또는 단위 전극은 폐기 또는 회수될 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템의 개략도이다.
본 실시예의 경우, 히터(20)의 배치를 제외하고는 앞서 설명한 일 실시예와 동일하므로 중복되는 내용은 원용하고 차이점을 중심으로 설명한다.
본 실시예의 히터(20)와 마커(30)는 무지부(3)에 대해 서로 반대면을 향하도록 배치될 수 있다. 좀 더 상세히, 마커(30)는 무지부(3)의 상면을 향하며 무지부(3)의 상면에 잉크를 마킹할 수 있고, 히터(20)는 무지부(3)의 저면을 향할 수 있다.
또한, 히터(20)는 무지부(3)를 사이에 두고 마커(30)와 마주보도록 배치될 수 있다. 다만, 전극 시트(1)의 이동 방향에 대해 히터(20)가 마커(30)보다 조금 이전에 배치되는 것도 가능하다.
이러한 배치에 의해, 히터(20), 마커(30) 및 블로워(40)를 설치하는데 필요한 공간이 작아질 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 히터(20)와, 마커(30)와, 블로워(40)의 사이에는 가이드롤(50)이 배치되지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 전극 시트(1)의 이동 방향에 대해 이웃한 한 쌍의 가이드롤(50) 간 거리가 짧더라도, 히터(20), 마커(30) 및 블로워(40)가 상기 한 쌍의 가이드롤(50) 사이에 배치되는 것이 가능하다. 이로써, 마킹 시스템을 기존의 설비에 적용하는 것이 용이해지는 이점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
1: 전극 시트 2: 활물질층
3: 무지부 10: 비전 센서
20: 히터 30: 마커
40: 블로워 50: 가이드롤
60: 컨트롤러 A: (무지부 상에서 잉크가 마킹되는) 영역
D: 결함 M: 마크

Claims (12)

  1. 전극활물질이 도포된 활물질층 및 상기 활물질층의 폭방향 일측에 위치한 무지부를 포함하는 전극 시트의 결함 식별용 마킹 시스템에 있어서,
    상기 전극 시트의 결함을 감지하는 비전 센서;
    상기 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 비전 센서의 이후에 위치하며, 상기 비전 센서에서 상기 결함이 감지되면 상기 무지부를 가열하는 히터;
    상기 히터에 의해 가열된 상기 무지부 상에서 상기 결함에 대응되는 영역에 잉크로 마킹하는 마커; 및
    상기 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 마커의 이후에 위치하며, 상기 영역의 잉크를 건조시키는 블로워를 포함하는 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 시트에 접촉하여 상기 전극 시트의 이동을 가이드하는 적어도 하나의 가이드롤을 더 포함하고,
    상기 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 마커와 상기 블로워의 사이에는 상기 가이드롤이 배치되지 않은 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터는,
    상기 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 마커의 이전에 배치되거나, 상기 무지부를 사이에 두고 상기 마커와 마주보도록 배치된 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마커와 상기 히터는 상기 무지부의 동일면을 향하도록 배치된 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터는 상기 무지부에 대해 비접촉하는 열원 또는 열풍 분사장치를 포함하는 결함 식별용 마킹 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 시트의 이동 속도 또는 상기 영역의 길이 중 적어도 하나를 기반으로 상기 히터 및/또는 블로워를 제어하는 컨트롤러를 더 포함하는 전극 시트 결함 식별용 마킹 시스템.
  7. 전극활물질이 도포된 활물질층 및 상기 활물질층의 폭방향 일측에 위치한 무지부를 포함하는 전극 시트의 결함 식별용 마킹방법에 있어서,
    비전 센서가 상기 전극 시트의 결함을 감지하는 감지 단계;
    결함이 감지되면 히터가 상기 무지부를 가열하는 가열 단계;
    가열된 상기 무지부 상에서 상기 결함에 대응되는 영역에 마커가 잉크로 마킹하는 마킹 단계; 및
    블로워가 상기 영역에 에어를 분사하여 잉크를 건조시키는 건조 단계를 포함하는 전극 시트 결함 식별용 마킹방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 영역은 소정의 최소 길이를 갖는 전극 시트 결함 식별용 마킹방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 가열 단계에서,
    상기 히터의 온도는 상기 전극 시트의 이동 속도에 비례하고,
    상기 히터의 작동 시간은 상기 영역의 길이에 비례하는 전극 시트 결함 식별용 마킹방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 건조 단계에서,
    상기 블로워의 출력은 상기 전극 시트의 이동 속도에 비례하고,
    상기 블로워의 작동 시간은 상기 영역의 길이에 비례하는 전극 시트 결함 식별용 마킹방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 마킹 단계에서,
    상기 영역에는 잉크가 불연속적으로 마킹되는 전극 시트 결함 식별용 마킹방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 히터는 상기 무지부를 섭씨 30도 내지 100도로 가열하는 전극 시트 결함 식별용 마킹방법.
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