WO2023085523A1 - 이차전지 제조 장치 및 그의 이차전지 리크 검사 방법 - Google Patents

이차전지 제조 장치 및 그의 이차전지 리크 검사 방법 Download PDF

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WO2023085523A1
WO2023085523A1 PCT/KR2022/002873 KR2022002873W WO2023085523A1 WO 2023085523 A1 WO2023085523 A1 WO 2023085523A1 KR 2022002873 W KR2022002873 W KR 2022002873W WO 2023085523 A1 WO2023085523 A1 WO 2023085523A1
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WO
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secondary battery
gas
case
chamber
unit
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/002873
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French (fr)
Inventor
이세용
한상복
박동길
한희란
장수정
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(주)엔에스
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery manufacturing apparatus, and more particularly, to a secondary battery manufacturing apparatus capable of determining whether a secondary battery is defective by detecting gas caused by a leak in the secondary battery, and a secondary battery leak inspection method thereof.
  • a secondary battery manufacturing method includes a packaging process of accommodating an electrode assembly in a case together with an electrolyte solution, an aging process of aging the packaged secondary battery for a predetermined time, and a process generated inside the secondary battery during the packaging process and the aging process.
  • the secondary battery is put into the inner space of the vacuum chamber, and then a part of the case is cut to A secondary battery manufacturing apparatus for performing degassing by discharging internal gas of a battery into an internal space of a vacuum chamber through a cutout of a case has been developed and used.
  • a technical problem to be achieved by an embodiment of the present invention is to detect gas inside the chamber from a gas sensing unit mounted inside or outside the chamber to determine whether or not leakage occurs in the secondary battery, thereby preventing leakage while manufacturing the secondary battery.
  • An object of the present invention is to provide a secondary battery manufacturing device capable of easily and simply and efficiently sorting out defective secondary batteries and a secondary battery leak test method thereof.
  • a secondary battery manufacturing apparatus a chamber in which a secondary battery for leak inspection is transported, a pump unit for sucking air inside the chamber, A gas sensing unit for sensing gas leaked due to a case leak of the secondary battery, and a control unit for controlling the chamber and the pump unit, wherein the control unit is configured to transport the secondary battery for the leak test into the chamber.
  • the pump unit is controlled to maintain the internal atmosphere of the chamber in a vacuum state, and based on a gas detection signal sensed by the gas sensing unit, it is determined whether a case leak occurs in the secondary battery, and when it is determined that the case leak occurs The corresponding secondary battery may be classified as a defective secondary battery.
  • the gas sensing unit is disposed inside the chamber and includes a complex sensor for sensing a plurality of gases
  • the pump unit includes an air transport pipe connected to the chamber. Through this, air inside the chamber may be sucked in and discharged to the outside of the chamber.
  • the gas sensing unit is disposed inside a pass box located outside the chamber and includes a composite sensor for sensing a plurality of gases
  • the pass box includes a first It is connected to the chamber through an air delivery pipe, is connected to the pump unit through a second air delivery pipe, and sucks air inside the chamber through a first air delivery pipe connected to the chamber to transport the second air.
  • the air is discharged to the outside through a conduit, and the pump unit may suck air inside the pass box through a second air transport conduit connected to the pass box and discharge the air to the outside of the pass box.
  • control unit controls the pump unit so that the vacuum level inside the chamber and the vacuum level inside the pass box are different from each other, and the vacuum level inside the chamber and the vacuum level inside the pass box are different.
  • the control unit controls the pump unit so that the vacuum level inside the chamber and the vacuum level inside the pass box are different from each other, and the vacuum level inside the chamber and the vacuum level inside the pass box are different.
  • control unit may control the pump unit so that the vacuum level inside the chamber is lower than the vacuum level inside the pass box.
  • control unit calculates the type and amount of leaked gas based on the gas detection signal sensed by the gas sensing unit, and the secondary battery based on the type and amount of gas calculated. It is possible to determine whether or not case leakage of the battery has occurred.
  • the control unit when determining whether or not case leakage of the secondary battery has occurred, determines whether the leaked gas type is the type of gas inside the case based on data on the type of gas inside the case stored in advance. and if the type of leaked gas is the type of gas inside the case, it is checked whether the amount of leaked gas is greater than or equal to a reference value based on previously stored gas amount data inside the case, and if the amount of leaked gas is greater than or equal to the reference value, the secondary battery It can be judged by the occurrence of a case leak.
  • an alarm unit for providing an alarm for occurrence of leakage of the case may be further included, and the control unit may notify occurrence of leakage of the secondary battery when the case is determined to have occurred.
  • the alarm unit can be controlled.
  • a secondary battery leak inspection method of a secondary battery manufacturing apparatus is a secondary battery leakage inspection method of a secondary battery manufacturing apparatus including a gas sensing unit and a control unit for controlling a chamber and a pump unit, Transferring, by the controller, a secondary battery for a leak test into the chamber; Controlling, by the controller, the pump unit to maintain the internal atmosphere of the chamber in a vacuum state;
  • the method may include determining whether a case of the secondary battery is leaking based on the gas detection signal, and classifying the corresponding secondary battery as a defective secondary battery when the controller determines that the case is leaking.
  • the step of controlling the pump unit to maintain the internal atmosphere of the chamber in a vacuum state may include: performing, by the controller, a degassing process on the secondary battery; The method may include checking whether the degassing process is completed, and controlling the pump unit to maintain an internal atmosphere of the chamber in a vacuum state when the degassing process is completed.
  • the present invention by detecting the gas inside the chamber from a gas sensing unit mounted inside or outside the chamber to determine whether or not leakage occurs in the secondary battery, it is easy and simple to detect defective secondary batteries that leak while manufacturing secondary batteries. can be selected efficiently.
  • the present invention can be applied to a case leak test of various types of secondary batteries, such as a pouch-type secondary battery, a prismatic secondary battery, and a cylindrical secondary battery.
  • FIG. 1 to 4 are block diagrams for explaining the secondary battery manufacturing apparatus according to the present invention.
  • 5 and 6 are conceptual diagrams for explaining a secondary battery leak test method of a secondary battery manufacturing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 7 and 8 are schematic diagrams for explaining a device for measuring the discharge of a quantity of gas inside a secondary battery case according to the present invention.
  • FIG 9 and 10 are views for explaining the chamber of the secondary battery manufacturing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining a secondary battery leak test method of a secondary battery manufacturing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 1 to 4 are block configuration diagrams for explaining a secondary battery manufacturing apparatus according to the present invention
  • FIG. 1 is a block configuration diagram for explaining a secondary battery manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention
  • 2 is a block configuration diagram for explaining a secondary battery manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a block configuration diagram for explaining a secondary battery manufacturing apparatus according to a third embodiment of the present invention
  • 4 is a block diagram illustrating a secondary battery manufacturing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
  • a chamber 1 in which a secondary battery for a leak test is transported and a pump unit for sucking air inside the chamber 1 190, a gas sensing unit 110 that senses gas leaked due to a case leak of the secondary battery, and a control unit 180 that controls the chamber 1 and the pump unit 190.
  • the gas sensing unit 110 may include a complex sensor that is disposed inside or outside the chamber 1 and senses a plurality of gases, which is only one embodiment, but is not limited thereto.
  • the composite sensor may sense a plurality of gases leaked due to a case leak of the secondary battery.
  • the gas sensing unit 110 may include a plurality of gas sensors that sense different gases.
  • the gas sensor detects hydrogen, butane, propane, LPG, alcohol, methane, carbon monoxide, air pollution, ethylene, ethane, propane, acetylene, hydrocarbon-based gases, and other flammable substances that are gases at a temperature of 15 degrees and a pressure of 1 atmosphere.
  • a gas detection signal may be transmitted to the control unit 180 by sensing .
  • the pump unit 190 sucks the air inside the chamber 1 through an air transfer pipe connected to the chamber 1 to the chamber ( 1) It can be discharged to the outside.
  • the pump unit 190 may maintain the internal atmosphere of the chamber 1 in a vacuum state so that the degree of vacuum inside the chamber 1 is about 50 Torr or less.
  • the gas sensing unit 110 when the gas sensing unit 110 is disposed outside the chamber 1, it may be disposed inside a pass box located outside the chamber 1.
  • the pass box may be connected to the chamber 1 through a first air transfer line and connected to the pump unit 190 through a second air transfer line.
  • the pump unit 190 sucks the air inside the chamber 1 through the first air transport pipe connected to the chamber 1 and transfers the second air through the pass box where the gas sensing unit 110 is disposed. It can be discharged to the outside through a pipe.
  • the controller 180 controls the pump unit 190 so that the vacuum degree inside the chamber 1 and the vacuum degree inside the pass box are different from each other, and the chamber ( 1) When the degree of vacuum inside the pass box differs from each other, it is possible to determine whether or not the case leak of the secondary battery has occurred based on the gas detection signal sensed by the gas sensing unit 110 .
  • controller 180 may control the pump unit 190 so that the vacuum level inside the chamber 1 is lower than the vacuum level inside the pass box.
  • control unit 180 may maintain the degree of vacuum inside the pass box at about 10 Torr.
  • control unit 180 controls the pump unit 190 to maintain the internal atmosphere of the chamber 1 in a vacuum state when the secondary battery for the leak test is transferred into the chamber 1, and the gas sensing unit 110 ), it is determined whether a case leak occurs in the secondary battery based on a gas detection signal sensed from ), and if it is determined that a case leak occurs, the corresponding secondary battery may be classified as a defective secondary battery.
  • the controller 180 checks whether the secondary battery degassing process has been completed before controlling the pump unit 190 to maintain the internal atmosphere of the chamber 1 in a vacuum state, thereby degassing the secondary battery.
  • the pump unit 190 may be controlled to maintain the internal atmosphere of the chamber 1 in a vacuum state.
  • the controller 180 performs a degassing process on the secondary battery, checks whether the degassing process has been completed, and when the degassing process is completed, changes the internal atmosphere of the chamber 1 to a vacuum state.
  • the pump unit 190 may be controlled to maintain
  • control unit 180 calculates the type and amount of leaked gas based on the gas detection signal sensed by the gas sensing unit 110, and determines whether a case leak occurs in the secondary battery based on the calculated type and amount of gas. can judge
  • control unit 180 when determining whether or not the secondary battery case leaks, checks whether the leaked gas type is the gas type inside the case based on pre-stored case internal gas type data, and determines whether the leaked gas type is If it is the type of gas inside the case, it is checked whether the amount of leaked gas is greater than or equal to a reference value based on previously stored gas amount data inside the case.
  • the data of the type of gas inside the case of the secondary battery and the amount of gas inside the case stored in advance are the data measured before the degassing process of the case and the data after the degassing process of the case are It can be calculated based on the measured data.
  • a device for measuring the discharge of a quantity of gas inside a case of a secondary battery is connected to a needle inserted into the case gas chamber of the secondary battery, a septa attached to the case region into which the needle is inserted, and the needle to measure the inside of the case gas chamber.
  • a gas flow conduit for discharging or introducing gas a mass flow control unit connected to the gas transfer conduit and controlling the gas flow so that the gas inside the case is discharged or introduced in a fixed amount according to a pre-entered input value, and a mass flow control unit It may include an analysis unit that analyzes the quantitative gas introduced through the gas flow pipe connected to the.
  • the analyzer may analyze the quantitative gas based on a plurality of preset conditions to generate data on a specific type of gas and a specific amount of gas inside the case.
  • the present invention may further include an alarm unit that provides an alarm for leakage of the secondary battery.
  • control unit may control the alarm unit to notify the occurrence of leakage of the secondary battery when it is determined that the case of the secondary battery is leaked.
  • the alarm unit includes a first alarm method for outputting a specific sound through a speaker, a second alarm method for vibrating a vibrator, a third alarm method for turning on/off a warning light, and text, video, picture, design, or message on a display screen.
  • a warning alarm may be operated by at least one alarm method among the fourth alarm methods for outputting a warning display including at least one, which is only one embodiment, but is not limited thereto.
  • the secondary battery manufacturing apparatus of the second embodiment of the present invention includes a chamber 1 in which a secondary battery for leak test is transported, and a pump unit 190 for sucking air inside the chamber 1 , the gas sensing unit 110 for sensing the gas leaked by the case leak of the secondary battery, the memory unit 120 for storing data on the specific gas type and specific gas amount inside the case of the secondary battery, and the chamber 1 And it may include a control unit 180 for controlling the pump unit 190.
  • the chamber 1 may include a battery transfer unit 30 , a battery pressurization unit 40 , a piercing unit 50 , and a sealing unit 60 .
  • the chamber 1 includes a pair of piercing units 50 respectively piercing a predetermined piercing area in the case of the secondary battery, and a pair of sealing units respectively sealing a predetermined sealing area in the case of the secondary battery ( 60) can be provided.
  • the piercing unit 50 includes a support for supporting one side of a case of a secondary battery, a piercing unit coupled to the support and piercing a predetermined area of the case, a piercing transfer unit for transporting the support and the piercing unit in one direction of the case, and supporting the other side of the case. It may include a guide part for guiding the piercing part, and a guide conveying part for conveying the guide part to the other side of the case.
  • the sealing unit 60 includes first and second sealing parts disposed on both sides of the case of the secondary battery to seal the sealing area of the case, a fixing part for fixing and disposing the first sealing part at a predetermined position, and a second sealing part for sealing the sealing area of the case. It may include a conveying part for conveying the part in the case direction.
  • the first sealing part is fixed to the fixing part during sealing and comes into contact with the first side surface of the sealing area of the case by transferring the case
  • the second sealing part is transferred by the transfer unit during sealing and transfers the sealing area of the case to the second sealing area of the case. Can be touched on the side.
  • the first sealing unit includes a first sealing tab contacting a first side surface of the sealing area of the case, a first heater for applying heat to the first sealing tab, and a first sealing tab and the first heater mounted to the fixing unit. It may include a first heater block fixed by.
  • the second sealing unit is equipped with a second sealing tab contacting the second side surface of the sealing area of the case, a second heater for applying heat to the second sealing tab, and the second sealing tab and the second heater, and is connected to the transfer unit to connect the transfer unit. It may include a second heater block transported by.
  • the chamber 1 may include a battery transfer unit 30 for transferring the secondary battery into the chamber 1 and a battery pressurization unit 40 for pressurizing the case of the secondary battery.
  • the gas sensing unit 110 is disposed outside the chamber 1 and may include a composite sensor that senses a plurality of gases, which is only one embodiment, but is not limited thereto.
  • the gas sensing unit 110 may be disposed inside a pass box located outside the chamber 1 .
  • the pass box may be connected to the chamber 1 through a first air transfer line and connected to the pump unit 190 through a second air transfer line.
  • the pump unit 190 sucks the air inside the chamber 1 through the first air transport pipe connected to the chamber 1 and transfers the second air through the pass box where the gas sensing unit 110 is disposed. It can be discharged to the outside through a pipe.
  • the controller 180 controls the pump unit 190 so that the vacuum degree inside the chamber 1 and the vacuum degree inside the pass box are different from each other, and the chamber ( 1) When the degree of vacuum inside the pass box differs from each other, it is possible to determine whether or not the case leak of the secondary battery has occurred based on the gas detection signal sensed by the gas sensing unit 110 .
  • controller 180 may control the pump unit 190 so that the vacuum level inside the chamber 1 is lower than the vacuum level inside the pass box.
  • control unit 180 controls the pump unit 190 to maintain the internal atmosphere of the chamber 1 in a vacuum state when the secondary battery for the leak test is transferred into the chamber 1, and the gas sensing unit 110 ), it is determined whether a case leak occurs in the secondary battery based on a gas detection signal sensed from ), and if it is determined that a case leak occurs, the corresponding secondary battery may be classified as a defective secondary battery.
  • the secondary battery manufacturing apparatus of the third embodiment of the present invention includes a chamber 1 in which a secondary battery for leak test is transported, and a pump unit 190 for sucking air inside the chamber 1 , the gas sensing unit 110 for sensing the gas leaked by the case leak of the secondary battery, the memory unit 120 for storing data on the specific gas type and specific gas amount inside the case of the secondary battery, and the chamber 1 And it may include a control unit 180 for controlling the pump unit 190.
  • the chamber 1 may include a gas sensing unit 110 , a battery transfer unit 30 , a battery pressing unit 40 , a piercing unit 50 , and a sealing unit 60 .
  • the gas sensing unit 110 is disposed inside the chamber 1 and may include a complex sensor that senses a plurality of gases, which is only one embodiment, but is not limited thereto.
  • the pump unit 190 may suck air inside the chamber 1 through an air transfer pipe connected to the chamber 1 and discharge it to the outside of the chamber 1 .
  • control unit 180 controls the pump unit 190 to maintain the internal atmosphere of the chamber 1 in a vacuum state when the secondary battery for the leak test is transferred into the chamber 1, and the gas sensing unit 110 ), it is determined whether a case leak occurs in the secondary battery based on a gas detection signal sensed from ), and if it is determined that a case leak occurs, the corresponding secondary battery may be classified as a defective secondary battery.
  • the secondary battery manufacturing apparatus includes a chamber in which the secondary battery is transported for leak test, a pump unit 190 for sucking air inside the chamber, and a case leak of the secondary battery.
  • the gas sensing unit 110 for sensing the gas leaked by, the memory unit 120 for storing data on the specific gas type and specific gas amount inside the case of the secondary battery, and the chamber 1 and the pump unit 190 It may include a control unit 180 for controlling.
  • the chamber includes a pair of lower pockets 10 each having a battery transfer unit 30 for transporting the accommodated secondary battery and a battery pressurizing unit 40 for pressurizing the case of the accommodated secondary battery, and a pair of lower pockets ( 10) to include a chamber including an upper pocket 20 provided with a pair of piercing units 50 for piercing each of the secondary battery cases and a pair of sealing units 60 for sealing the secondary battery cases.
  • the chamber may be provided with a gas sensing unit 110 that senses gas leaked into the upper pocket 20 due to a leak of the case.
  • the gas sensing unit 110 is disposed inside the upper pocket 20 of the chamber and may include a complex sensor for sensing a plurality of gases, which is only one embodiment, but is not limited thereto.
  • the pump unit 190 may suck air inside the chamber through an air transfer pipe connected to the chamber and discharge it to the outside of the chamber.
  • control unit 180 controls the pump unit 190 to maintain the internal atmosphere of the chamber in a vacuum state when the secondary battery for the leak test is transferred into the chamber, and detects the gas sensed by the gas sensing unit 110. Based on the signal, it is determined whether a case leak occurs in the secondary battery, and if it is determined that a case leak occurs, the corresponding secondary battery may be classified as a defective secondary battery.
  • controller 180 may control the upper pockets 20 of the chamber to be fixed and the pair of lower pockets 10 to move up and down to contact or be separated from the upper pockets 20 .
  • the pair of lower pockets 10 include a first lower pocket accommodating a case of a first secondary battery, and a second lower pocket accommodating a case of a second secondary battery and disposed symmetrically in a horizontal direction with respect to the first lower pocket. May contain a lower pocket.
  • first and second lower pockets may move up and down at the same time to be in contact with or spaced apart from the upper pocket.
  • the pair of lower pockets 10 include a lower space in which the secondary battery is accommodated so that at least a portion of the secondary battery case protrudes to the outside through an upper opening, and a battery transfer unit 30 for transporting the secondary battery accommodated in the lower space. ) and a battery pressurization unit 40 for pressurizing the secondary battery accommodated in the lower space, respectively, and may be arranged to form two rows.
  • the upper pocket 20 includes a first upper space having a first piercing unit for piercing the case of the first secondary battery and a first sealing unit for sealing the case of the first secondary battery, and a second secondary battery. It may include a second upper space including a second piercing unit that pierces the case and a second sealing unit that seals the case of the second secondary battery.
  • first and second piercing units are disposed symmetrically with each other in the horizontal direction, and may simultaneously or separately pierce the cases of the first and second secondary batteries.
  • the first and second sealing units are arranged symmetrically with each other in the horizontal direction, and may simultaneously or separately pierce the cases of the first and second secondary batteries.
  • the upper pocket 20 includes an upper space in which a pair of cases protruding to the outside through upper openings of the lower pockets 10 are inserted through one of the pair of lower openings, and a case inserted into the upper space.
  • a pair of piercing units 50 respectively piercing one of the predetermined piercing areas, and a pair of sealing units 60 respectively sealing a predetermined sealing area of any one of the cases inserted into the upper space.
  • the piercing unit 50 includes a support for supporting one side of the case in the upper pocket 20, a piercing unit coupled to the support and piercing a predetermined area of the case, and a piercing transfer unit that transfers the support and the piercing unit in one direction of the case. , a guide unit for supporting the other side of the case and guiding the piercing unit, and a guide transfer unit for transporting the guide unit in the direction of the other side of the case.
  • the piercing transfer unit and the guide transfer unit may be disposed on one side of the upper pocket 20 in a vertical direction.
  • the cylinder rod of the guide transport unit has a bending structure shape that is bent at least once in the inner space of the upper pocket, and the cylinder rod of the piercing transport unit is located below the cylinder rod of the guide transport unit in the inner space of the upper pocket. It may have a straight structural shape, but is not limited thereto.
  • the sealing unit 60 includes first and second sealing parts disposed on both sides of the case in the upper pocket 20 to seal the sealing area of the case, a fixing part for fixing and disposing the first sealing part at a predetermined position, and A transfer unit for transferring the second sealing unit in the case direction may be included.
  • the first sealing part is fixed to the fixing part during sealing and comes into contact with the first side surface of the sealing area of the case by transferring the case
  • the second sealing part is transferred by the transfer unit during sealing and transfers the sealing area of the case to the second sealing area of the case. Can be touched on the side.
  • the first sealing unit includes a first sealing tab contacting a first side surface of the sealing area of the case, a first heater for applying heat to the first sealing tab, and a first sealing tab and the first heater mounted to the fixing unit. It may include a first heater block fixed by.
  • the second sealing unit is equipped with a second sealing tab contacting the second side surface of the sealing area of the case, a second heater for applying heat to the second sealing tab, and the second sealing tab and the second heater, and is connected to the transfer unit to connect the transfer unit. It may include a second heater block transported by.
  • the present invention detects gas inside the chamber from a gas sensing unit mounted inside or outside the chamber to determine whether or not leakage occurs in the secondary battery, thereby manufacturing a defective secondary battery in which leakage occurs at the same time as the secondary battery is manufactured. It can be selected easily and simply and efficiently.
  • the present invention can be applied to a case leak test of various types of secondary batteries, such as a pouch-type secondary battery, a prismatic secondary battery, and a cylindrical secondary battery.
  • 5 and 6 are conceptual diagrams for explaining a secondary battery leak test method of a secondary battery manufacturing apparatus according to the present invention.
  • the present invention includes a chamber 1 in which a secondary battery 700 for leak test is transported, a pump unit 190 for sucking air inside the chamber 1, A gas sensing unit 110 for sensing gas leaked by a leak in the case 710 of the secondary battery 700, a pass box located outside the chamber 1 and in which the gas sensing unit 110 is disposed ( 2) may be included.
  • the pass box 2 may be connected to the chamber 1 through the first air delivery pipe 510 and connected to the pump unit 190 through the second air delivery pipe 520 .
  • the pump unit 190 sucks the air inside the chamber 1 through the first air transfer pipe 510 connected to the chamber 1 to pass box 2 in which the gas sensing unit 110 is disposed. It can be discharged to the outside through the second air conveying pipe 520.
  • the gas sensing unit 110 is disposed inside the pass box 2 and may include a composite sensor 112 that senses a plurality of gases, which is only an example, but is not limited thereto.
  • the composite sensor 112 may sense a plurality of gases leaked due to leakage of the case 710 of the secondary battery 700 .
  • the gas sensing unit 110 may include a plurality of gas sensors that sense different gases.
  • the gas sensor detects hydrogen, butane, propane, LPG, alcohol, methane, carbon monoxide, air pollution, ethylene, ethane, propane, acetylene, hydrocarbon-based gases, and other flammable substances that are gases at a temperature of 15 degrees and a pressure of 1 atmosphere. can sense.
  • the present invention may control the pump unit 190 so that the degree of vacuum inside the chamber 1 and the degree of vacuum inside the pass box 2 are different from each other.
  • the case 710 of the secondary battery 700 is detected based on the gas detection signal sensed by the gas sensing unit 110 when the degree of vacuum inside the chamber 1 and the degree of vacuum inside the pass box 2 are different from each other. It is possible to determine whether a leak has occurred.
  • the present invention can control the pump unit 190 so that the vacuum level inside the chamber 1 is lower than the vacuum level inside the pass box 2 .
  • the vacuum degree inside the pass box when the vacuum degree inside the chamber 1 is about 50 Torr, the vacuum degree inside the pass box can be maintained at about 10 Torr.
  • the pump unit 190 is controlled to maintain , and it is determined whether or not the case 710 of the secondary battery 700 leaks based on the gas detection signal sensed by the gas sensing unit 110, and the case 710 leaks. If it is determined that, the corresponding secondary battery 700 may be classified as a defective secondary battery.
  • the pump unit 190 prior to controlling the pump unit 190 to maintain the internal atmosphere of the chamber 1 in a vacuum state, it is confirmed whether the degassing process of the secondary battery 700 has been completed, and the secondary battery 700 ) When the degassing process is completed, the pump unit 190 may be controlled to maintain the internal atmosphere of the chamber 1 in a vacuum state.
  • the present invention performs a degassing process on the secondary battery 700, checks whether the degassing process is completed, and changes the internal atmosphere of the chamber 1 to a vacuum state when the degassing process is completed. It is possible to control the pump unit 190 to maintain as.
  • the chamber 1 to which the secondary battery 700 for leak test is transported, and a pump unit for sucking the air inside the chamber 1 190, a gas sensing unit 110 for sensing gas leaked by a leak in the case 710 of the secondary battery 700, a pass box located outside the chamber 1 and in which the gas sensing unit 110 is disposed ( pass box) (2) may be included.
  • the pump unit 190 may suck air inside the chamber 1 through the air transfer pipe 530 connected to the chamber 1 and discharge it to the outside of the chamber 1 .
  • the pump unit 190 may maintain the internal atmosphere of the chamber 1 in a vacuum state so that the degree of vacuum inside the chamber 1 is about 50 Torr or less.
  • the gas sensing unit 110 is disposed inside the chamber 1 and may include a composite sensor 112 that senses a plurality of gases, which is only one example, but is not limited thereto.
  • the composite sensor 112 may sense a plurality of gases leaked due to leakage of the case 710 of the secondary battery 700 .
  • the gas sensing unit 110 may include a plurality of gas sensors that sense different gases.
  • the gas sensor detects hydrogen, butane, propane, LPG, alcohol, methane, carbon monoxide, air pollution, ethylene, ethane, propane, acetylene, hydrocarbon-based gases, and other flammable substances that are gases at a temperature of 15 degrees and a pressure of 1 atmosphere. can sense.
  • the pump unit 190 is controlled to maintain , and it is determined whether or not the case 710 of the secondary battery 700 leaks based on the gas detection signal sensed by the gas sensing unit 110, and the case 710 leaks. If it is determined that, the corresponding secondary battery 700 may be classified as a defective secondary battery.
  • FIG. 7 and 8 are schematic diagrams for explaining a device for measuring the discharge of a quantity of gas inside a secondary battery case according to the present invention.
  • the type and amount of leaked gas may be calculated based on a gas detection signal sensed by the gas sensing unit, and whether a case leak of the secondary battery may be determined based on the calculated type and amount of gas.
  • the leaked gas type is the case internal gas type, and the leaked gas type is identified as the case internal gas type data. If it is a type of gas, it is checked whether the amount of leaked gas is greater than or equal to a reference value based on previously stored gas amount data inside the case.
  • the data of the type of gas inside the case of the secondary battery and the amount of gas inside the case stored in advance are the data measured before the degassing process of the case and the data after the degassing process of the case are It can be calculated based on the measured data.
  • the secondary battery case internal gas discharge measuring device is connected to the case 710 of the secondary battery cell 730 having the lead tab 720 to allow a predetermined gas to flow in and out.
  • the present invention may further include a gas supply unit 400 connected to the gas flow control unit 200 to supply a complex gas.
  • the present invention may further include a filter unit disposed between the gas flow control unit 200 and the gas supply unit 400 to filter contaminants of the complex gas.
  • the filter unit may prevent contamination of the gas flow controller 200 and the gas analyzer 300 by blocking contaminants in the complex gas.
  • the gas inlet/output unit 100 includes a septa 110 attached to a partial area of the case 10 of the secondary battery cell 730 and the case of the secondary battery cell 730 by penetrating the septa 110.
  • 710 may include a needle 120 inserted therein.
  • the needle 120 may form a conduit through which a predetermined gas is injected into the case 710 of the secondary battery cell 730 or discharged to the outside of the case 710 of the secondary battery cell 730 .
  • the septa 110 may be attached to a gas chamber area of the entire case 710 of the secondary battery cell 730 .
  • the septa 110 may be attached adjacent to an edge region of the case 710 of the secondary battery cell 730 in the gas chamber region, but this is only one embodiment, and is not limited thereto.
  • the needle 120 may include an insertion area inserted into the case 710 of the secondary battery cell 730 and an exposed area exposed to the outside of the case 710 of the secondary battery cell 730 .
  • a gas movement tube 140 through which gas moves may be connected to the exposed area of the needle 120 .
  • an intermediate valve is disposed between the needle 120 and the gas movement pipe 140 so that one side of the intermediate valve is connected to the end of the needle 120 and the other side of the intermediate valve is connected to the end of the gas movement pipe 140.
  • a sealing member for blocking gas outflow may be disposed at a connection portion between the needle 120 and the gas transfer pipe 140, but this is only one embodiment, and is not limited thereto.
  • the gas flow control unit 200 includes a flow rate setting input unit for inputting the user's gas flow rate setting, a gas inlet through which gas flows in, a gas outlet through which gas flows out, and quantitatively adjusting the gas flow rate corresponding to the set gas flow rate. It may include a pump unit for controlling gas flow, a display unit for displaying gas flow rate control data controlled by the pump unit, and a control unit for controlling the pump unit and the display unit.
  • control unit controls the pump unit to quantitatively adjust the gas flow rate corresponding to the flow rate setting value when the user's flow rate setting value is received from the flow rate setting input unit, and when the gas moves through the gas inlet and the gas outlet, the gas flow rate
  • the display unit may be controlled to measure and display data.
  • control unit may control the pump unit to quantitatively adjust the gas flow rate based on standard liters per minute.
  • the gas analyzer 300 analyzes the quantitative gas based on a plurality of preset conditions to generate data on a specific type of gas and a specific amount of gas present in the case of the secondary battery cell. .
  • the gas analyzer 300 may include a gas inlet through which gas flows, a gas outlet through which gas flows out, a built-in pump that sucks in gas, a gas sensing unit that detects gas, and a gas corresponding to the detected gas. It may include a display unit for displaying measurement data, a user input unit for inputting user set values and user selection menus, and a control unit for controlling the built-in pump unit and the display unit.
  • control unit controls the built-in pump to flow gas when a user's operation command is received, and generates gas measurement data corresponding to a preset user setting value and a user selection menu when the gas flowing in is detected by the gas sensing unit. and control the display unit to display the generated gas measurement data.
  • the gas analyzer 300 analyzes and stores the first quantitative gas injected into the case of the secondary battery cell before the degassing process of the secondary battery cell, and after the degassing process of the secondary battery cell.
  • the second quantitative gas discharged from the inside of the case may be analyzed and stored, the first quantitative gas and the second quantitative gas may be compared to generate comparison data between them, and the generated comparison data may be displayed.
  • the comparison data includes the type of gas included in the first quantitative gas, the type of gas included in the second quantitative gas, the amount of gas for each gas included in the first quantitative gas, the amount of gas for each gas included in the second quantitative gas, and the amount of gas included in the first quantitative gas.
  • Gas amount difference value for each gas between the second quantified gases, gas amount ratio between gases included in the first quantified gas, gas amount ratio between gases included in the second quantified gas, gas between the first and second quantified gases It may include at least one of the gas amount ratios for each star, but this is only an example, and is not limited thereto.
  • FIG 9 and 10 are views for explaining the chamber of the secondary battery manufacturing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a state in which the upper pocket 20 and the lower pocket 10 of the chamber 1 are separated, and FIG. 10 shows the upper pocket 20 and the lower pocket 10 of the chamber 1 It is a drawing showing the combined state.
  • the chamber 1 of the secondary battery manufacturing apparatus includes a battery transfer unit 30 that transports the case of the secondary battery accommodated and a battery that pressurizes the case of the accommodated secondary battery.
  • a pair of lower pockets 10 each having a pressurizing unit 40, a pair of piercing units 50 each piercing secondary battery cases inserted from the pair of lower pockets 10, and sealing the secondary battery cases It may include an upper pocket 20 provided with a pair of sealing units 60 to do.
  • the upper pocket 20 is fixed, and the pair of lower pockets 10 may be moved up and down to come into contact with or be spaced apart from the upper pocket 20 .
  • the pair of lower pockets 10 include a first lower pocket accommodating the case of the first secondary battery, and a second lower pocket accommodating the case of the second secondary battery and disposed symmetrically in a horizontal direction with respect to the first lower pocket. May contain a lower pocket.
  • first and second lower pockets may move up and down at the same time to be in contact with or spaced apart from the upper pocket 20 .
  • the pair of lower pockets 10 include a lower space in which the secondary battery is accommodated so that at least a portion of the secondary battery case protrudes to the outside through an upper opening, and a battery transfer unit 30 for transporting the secondary battery accommodated in the lower space. ) and a battery pressurization unit 40 for pressurizing the secondary battery accommodated in the lower space, respectively, and may be arranged to form two rows.
  • the upper pocket 20 includes a first upper space having a first piercing unit for piercing the case of the first secondary battery and a first sealing unit for sealing the case of the first secondary battery, and a second secondary battery. It may include a second upper space including a second piercing unit that pierces the case and a second sealing unit that seals the case of the second secondary battery.
  • first and second piercing units are disposed symmetrically with each other in the horizontal direction, and may simultaneously or separately pierce the cases of the first and second secondary batteries.
  • the first and second sealing units are arranged symmetrically with each other in the horizontal direction, and may simultaneously or separately pierce the cases of the first and second secondary batteries.
  • the upper pocket 20 includes an upper space in which a pair of cases protruding to the outside through upper openings of the lower pockets 10 are inserted through one of the pair of lower openings, and a case inserted into the upper space.
  • a pair of piercing units 50 respectively piercing one of the predetermined piercing areas, and a pair of sealing units 60 respectively sealing a predetermined sealing area of any one of the cases inserted into the upper space.
  • the piercing unit 50 is coupled to a support unit supporting one side of the case in the upper pocket 20 and piercing part 53 for piercing a predetermined area of the case, and the support unit and the piercing unit 53 are directed toward one side of the case.
  • the piercing transfer unit 53 and the guide transfer unit 59 may be disposed on one side of the upper pocket 20 in a vertical direction.
  • the cylinder rod of the guide transfer unit 59 has a bent structural shape that is bent at least once in the inner space of the upper pocket 20, and the cylinder rod of the piercing transfer unit 55 is of the upper pocket 20. It may be located below the cylinder rod of the guide transfer unit 59 in the inner space and have a straight structure shape, but is not limited thereto.
  • the sealing unit 60 has first and second sealing parts 62 and 64 and the first sealing part 62 disposed on both sides of the case in the upper pocket 20 to seal the sealing area of the case. It may include a fixing part 66 for fixing and disposing in a position, and a conveying part 68 for transferring the second sealing part 64 in the case direction.
  • the first sealing part 62 is fixed to the fixing part 66 during sealing and contacts the first side surface of the sealing area of the case by transferring the case, and the second sealing part 64, during sealing, It is transferred by the transfer unit 68 and may come into contact with the second side surface of the sealing area of the case.
  • the first and second sealing parts 62 and 64 include a sealing tab contacting the sealing area of the case, a sealing bar contacting the rear surface of the sealing tab and transferring heat to the sealing tab, and disposed on the sealing bar to heat the sealing tab. It may include a heater that generates.
  • the chamber 1 of the present invention may further include a gas sensing unit that senses gas leaked into the upper pocket 20 due to a leak of the case.
  • the gas sensing unit is disposed inside the upper pocket 20 of the chamber 1 and may include a complex sensor for sensing a plurality of gases, which is only one embodiment, but is not limited thereto.
  • the internal atmosphere of the chamber is controlled in a vacuum state, and based on the gas detection signal inside the chamber sensed by the gas sensing unit, whether or not the case leaks is detected. and if it is determined that the case is leaked, the corresponding secondary battery may be classified as a defective secondary battery.
  • the present invention can calculate the type and amount of gas leaked based on the gas detection signal inside the chamber sensed by the gas sensing unit, and determine whether or not the secondary battery has leaked based on the calculated type and amount of gas. there is.
  • the leaked gas type is the gas type inside the case based on data on the type of gas inside the case of the secondary battery stored in advance, and the type of leaked gas is determined from the case. If it is the type of internal gas, it is checked whether the amount of leaked gas is greater than or equal to a reference value based on data on the amount of gas inside the case stored in advance.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining a secondary battery leak test method of a secondary battery manufacturing apparatus according to the present invention.
  • a secondary battery for a leak test may be transferred into the chamber (S10).
  • a degassing process for the secondary battery may be performed (S20).
  • the present invention may check whether the degassing process has been completed (S30).
  • the pump unit may be controlled to maintain the internal atmosphere of the chamber in a vacuum state (S40).
  • the gas in the chamber can be sensed by the gas sensing unit (S50).
  • the corresponding secondary battery may be classified as a defective secondary battery (S70).
  • the corresponding secondary battery when it is determined that the case does not leak, the corresponding secondary battery may be classified as a normal secondary battery (S80).
  • the present invention detects gas inside the chamber from a gas sensing unit mounted inside or outside the chamber to determine whether or not leakage occurs in the secondary battery, thereby manufacturing a defective secondary battery in which leakage occurs at the same time as the secondary battery is manufactured. It can be selected easily and simply and efficiently.
  • the present invention can be applied to a leak test of various types of secondary batteries, such as a pouch-type secondary battery, a prismatic secondary battery, and a cylindrical secondary battery.
  • the present invention is used in a field related to a secondary battery manufacturing apparatus capable of determining whether a secondary battery is defective by detecting gas due to a leak in the secondary battery.

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Abstract

이차전지의 리크(leak)에 의한 가스를 검출하여 불량 여부를 판단할 수 있는 이차전지 제조 장치 및 그의 이차전지 리크 검사 방법에 관한 것으로, 리크(leak) 검사를 위한 이차전지가 이송되는 챔버, 상기 챔버의 내부 공기를 흡입하기 위한 펌프 유닛, 상기 이차전지의 케이스 리크에 의해 누출된 가스를 센싱하는 가스 센싱 유닛, 그리고 상기 챔버 및 펌프 유닛을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 챔버 내부로 상기 리크 검사를 위한 이차전지가 이송되면 상기 챔버의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 상기 펌프 유닛을 제어하고, 상기 가스 센싱 유닛으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 상기 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단하며, 상기 케이스 리크 발생으로 판단되면 해당하는 이차전지를 불량 이차전지로 분류할 수 있다.

Description

이차전지 제조 장치 및 그의 이차전지 리크 검사 방법
본 발명은 이차전지 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이차전지의 리크(leak)에 의한 가스를 검출하여 불량 여부를 판단할 수 있는 이차전지 제조 장치 및 그의 이차전지 리크 검사 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지 제조 방법은, 전극 조립체를 전해액과 함께 케이스에 수납하는 패키징 공정과, 패키징된 이차전지를 미리 정해진 시간만큼 에이징하는 에이징 공정과, 패키징 공정과 에이징 공정 중에 이차전지의 내부에서 발생한 내부 가스를 외부로 배출시키는 1차 디개싱 공정과, 이차전지에 대한 최초의 충방전을 실시하여 이차전지를 활성화시키는 충방전 공정과, 이차전지의 활성화 중에 발생한 내부 가스를 외부로 배출시키는 2차 디개싱 공정을 포함한다.
또한, 1차 디개싱 공정과 2차 디개싱 공정(이하, '디개싱 공정'이라고 함)을 실시하기 위하여, 이차전지를 진공 챔버의 내부 공간에 투입하고, 이후에 케이스의 일부를 절개하여 이차전지의 내부 가스를 케이스의 절개부를 통해 진공 챔버의 내부 공간으로 배출시켜 디개싱을 실시하는 이차전지 제조 장치가 개발되어 사용되고 있다.
하지만, 이차전지는, 실링 공정 시에, 케이스의 일부 실링면에서 접착력이 저하되어 리크(leak)가 발생할 수 있다.
이처럼, 케이스에 리크가 발생할 경우, 케이스 내부의 전해액이 누유되어 이차전지의 수명이 저하될 뿐만 아니라 배터리 폭발의 위험이 존재할 수 있다.
따라서, 향후, 이차전지 제조와 동시에 리크가 발생되는 불량 이차전지를 쉽고 간단하게 효율적으로 선별할 수 있는 이차전지 제조 장치의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 일실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 챔버 내부 또는 외부에 장착된 가스 센싱 유닛으로부터 챔버 내부의 가스를 검출하여 이차전지의 이리크 발생 여부를 판단함으로써, 이차전지를 제조함과 동시에 리크가 발생되는 불량 이차전지를 쉽고 간단하게 효율적으로 선별할 수 있는 이차전지 제조 장치 및 그의 이차전지 리크 검사 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 의한 이차전지 제조 장치는, 리크(leak) 검사를 위한 이차전지가 이송되는 챔버, 상기 챔버의 내부 공기를 흡입하기 위한 펌프 유닛, 상기 이차전지의 케이스 리크에 의해 누출된 가스를 센싱하는 가스 센싱 유닛, 그리고 상기 챔버 및 펌프 유닛을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 챔버 내부로 상기 리크 검사를 위한 이차전지가 이송되면 상기 챔버의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 상기 펌프 유닛을 제어하고, 상기 가스 센싱 유닛으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 상기 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단하며, 상기 케이스 리크 발생으로 판단되면 해당하는 이차전지를 불량 이차전지로 분류할 수 있다.
이차전지 제조 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 가스 센싱 유닛은, 상기 챔버 내부에 배치되고, 다수의 가스를 센싱하는 복합 센서를 포함하며, 상기 펌프 유닛은, 상기 챔버에 연결되는 공기 이송 관로를 통해 상기 챔버의 내부 공기를 흡입하여 상기 챔버 외부로 배출할 수 있다.
이차전지 제조 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 가스 센싱 유닛은, 상기 챔버 외부에 위치하는 패스 박스의 내부에 배치되고, 다수의 가스를 센싱하는 복합 센서를 포함하며, 상기 패스 박스는, 제1 공기 이송 관로를 통해 상기 챔버에 연결되고, 제2 공기 이송 관로를 통해 상기 펌프 유닛에 연결되며, 상기 챔버에 연결되는 제1 공기 이송 관로를 통해 상기 챔버의 내부 공기를 흡입하여 상기 제2 공기 이송 관로를 통해 외부로 배출하고, 상기 펌프 유닛은, 상기 패스 박스에 연결되는 제2 공기 이송 관로를 통해 상기 패스 박스의 내부 공기를 흡입하여 상기 패스 박스 외부로 배출할 수 있다.
이차전지 제조 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 챔버 내부의 진공도와 상기 패스 박스 내부의 진공도가 서로 달라지도록 상기 펌프 유닛을 제어하고, 상기 챔버 내부의 진공도와 상기 패스 박스 내부의 진공도가 서로 달라지면 상기 가스 센싱 유닛으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 상기 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단할 수 있다.
이차전지 제조 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 챔버 내부의 진공도가 상기 패스 박스 내부의 진공도보다 더 낮아지도록 상기 펌프 유닛을 제어할 수 있다.
이차전지 제조 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 가스 센싱 유닛으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 누출된 가스 종류 및 가스량을 산출하고, 상기 산출된 가스 종류 및 가스량을 기초로 상기 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단할 수 있다.
이차전지 제조 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단할 때, 미리 저장된 케이스 내부 가스 종류 데이터를 기초로 상기 누출된 가스 종류가 상기 케이스 내부의 가스 종류인지를 확인하고, 상기 누출된 가스 종류가 상기 케이스 내부의 가스 종류이면 미리 저장된 케이스 내부 가스량 데이터를 기초로 상기 누출된 가스량이 기준값 이상인지를 확인하며, 상기 누출된 가스량이 기준값 이상이면 상기 이차전지의 케이스 리크 발생으로 판단할 수 있다.
이차전지 제조 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 케이스의 리크 발생에 대한 알람을 제공하는 알람부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 케이스가 리크 발생으로 판단되면 상기 이차전지의 리크 발생을 알리도록 상기 알람부를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조 장치의 이차전지 리크 검사 방법은, 가스 센싱 유닛과, 챔버 및 펌프 유닛을 제어하는 제어부를 포함하는 이차전지 제조 장치의 이차전지 리크 검사 방법으로서, 상기 제어부가 리크 검사를 위한 이차전지를 상기 챔버 내부로 이송시키는 단계, 상기 제어부가 상기 챔버의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 상기 펌프 유닛을 제어하는 단계, 상기 제어부가 상기 가스 센싱 유닛으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 상기 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단하는 단계, 및 상기 제어부가 상기 케이스가 리크 발생으로 판단되면 해당하는 이차전지를 불량 이차전지로 분류하는 단계를 포함할 수 있다.
이차전지 리크 검사 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 챔버의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 상기 펌프 유닛을 제어하는 단계는, 상기 제어부가 상기 이차전지에 대한 디개싱 공정을 수행하는 단계, 상기 제어부가 상기 디개싱 공정 수행이 완료되었는지를 확인하는 단계, 상기 제어부가 상기 디개싱 공정 수행이 완료되면 상기 챔버의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 상기 펌프 유닛을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 제조 장치 및 그의 이차전지 리크 검사 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 챔버 내부 또는 외부에 장착된 가스 센싱 유닛으로부터 챔버 내부의 가스를 검출하여 이차전지의 리크 발생 여부를 판단함으로써, 이차전지를 제조함과 동시에 리크가 발생되는 불량 이차전지를 쉽고 간단하게 효율적으로 선별할 수 있다.
또한, 본 발명은, 파우치형 이차전지, 각형 이차전지 및 원통형 이차전지 등과 같이 다양한 형태의 이차전지의 케이스 리크 검사에 적용될 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1 내지 도 4는, 본 발명에 따른 이차전지 제조 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 5 및 도 6은, 본 발명에 따른 이차전지 제조 장치의 이차전지 리크 검사 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7 및 도 8은, 본 발명에 따른 이차전지 케이스 내부 가스 정량 토출 측정 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 9 및 도 10은, 본 발명에 따른 이차전지 제조 장치의 챔버를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은, 본 발명에 따른 이차전지 제조 장치의 이차전지 리크 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함을 고려하여 부여되는 것으로서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
도 1 내지 도 4는, 본 발명에 따른 이차전지 제조 장치를 설명하기 위한 블록 구성도로서, 도 1은, 본 발명 제1 실시예에 따른 이차전지 제조 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이고, 도 2는, 본 발명 제2 실시예에 따른 이차전지 제조 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이며, 도 3은, 본 발명 제3 실시예에 따른 이차전지 제조 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이고, 도 4는, 본 발명 제4 실시예에 따른 이차전지 제조 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명 제1 실시예의 이차전지 제조 장치는, 리크(leak) 검사를 위한 이차전지가 이송되는 챔버(1), 챔버(1)의 내부 공기를 흡입하기 위한 펌프 유닛(190), 이차전지의 케이스 리크에 의해 누출된 가스를 센싱하는 가스 센싱 유닛(110), 그리고 챔버(1) 및 펌프 유닛(190)을 제어하는 제어부(180)를 포함할 수 있다.
여기서, 가스 센싱 유닛(110)은, 챔버(1) 내부 또는 외부에 배치되고, 다수의 가스를 센싱하는 복합 센서를 포함할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지는 않는다.
일 예로, 복합 센서는, 이차전지의 케이스 리크에 의해 누출된 다수의 가스를 센싱할 수 있다.
가스 센싱 유닛(110)은, 서로 다른 가스를 센싱하는 다수의 가스 센서들을 포함할 수 있다.
여기서, 가스 센서는, 수소, 부탄, 프로판, LPG, 알코올, 메탄, 일산화탄소, 대기오염, 에틸렌, 에탄, 프로판, 아세틸렌, 탄화 수소 계열의 가스, 기타 온도 15도 및 1 기압에서 기체인 가연성 물질 등을 센싱하여 가스 검출 신호를 제어부(180)로 전송할 수 있다.
그리고, 가스 센싱 유닛(110)이 챔버(1) 내부에 배치되는 경우, 펌프 유닛(190)은, 챔버(1)에 연결되는 공기 이송 관로를 통해 챔버(1)의 내부 공기를 흡입하여 챔버(1) 외부로 배출할 수 있다.
일 예로, 펌프 유닛(190)은, 챔버(1) 내부의 진공도가 약 50Torr 이하가 되도록 챔버(1)의 내부 분위기를 진공 상태로 유지할 수 있다.
경우에 따라, 가스 센싱 유닛(110)이 챔버(1) 외부에 배치되는 경우, 챔버(1) 외부에 위치하는 패스 박스(pass box)의 내부에 배치될 수 있다.
여기서, 패스 박스는, 제1 공기 이송 관로를 통해 챔버(1)에 연결되고, 제2 공기 이송 관로를 통해 펌프 유닛(190)에 연결될 수 있다.
이때, 펌프 유닛(190)은, 챔버(1)에 연결되는 제1 공기 이송 관로를 통해 챔버(1)의 내부 공기를 흡입하여 가스 센싱 유닛(110)이 배치된 패스 박스를 거쳐 제2 공기 이송 관로를 통해 외부로 배출할 수 있다.
이처럼, 가스 센싱 유닛(110)이 패스 박스에 배치되는 경우, 제어부(180)는, 챔버(1) 내부의 진공도와 패스 박스 내부의 진공도가 서로 달라지도록 펌프 유닛(190)을 제어하고, 챔버(1) 내부의 진공도와 패스 박스 내부의 진공도가 서로 달라지면 가스 센싱 유닛(110)으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 제어부(180)는, 챔버(1) 내부의 진공도가 패스 박스 내부의 진공도보다 더 낮아지도록 펌프 유닛(190)을 제어할 수 있다.
일 예로, 제어부(180)는, 챔버(1) 내부의 진공도가 약 50Torr이면 패스 박스 내부의 진공도를 약 10Torr로 유지할 수 있다.
다음, 제어부(180)는, 챔버(1) 내부로 리크 검사를 위한 이차전지가 이송되면 챔버(1)의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 펌프 유닛(190)을 제어하고, 가스 센싱 유닛(110)으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단하며, 케이스 리크 발생으로 판단되면 해당하는 이차전지를 불량 이차전지로 분류할 수 있다.
여기서, 제어부(180)는, 챔버(1)의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 펌프 유닛(190)을 제어하기 이전에, 이차전지의 디개싱 공정 수행이 완료되었는지를 확인하여 이차전지의 디개싱 공정 수행이 완료되면 챔버(1)의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 펌프 유닛(190)을 제어할 수 있다.
경우에 따라, 제어부(180)는, 이차전지에 대한 디개싱 공정을 수행하고, 디개싱 공정 수행이 완료되었는지를 확인하며, 디개싱 공정 수행이 완료되면 챔버(1)의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 펌프 유닛(190)을 제어할 수 있다.
그리고, 제어부(180)는, 가스 센싱 유닛(110)으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 누출된 가스 종류 및 가스량을 산출하고, 산출된 가스 종류 및 가스량을 기초로 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 제어부(180)는, 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단할 때, 미리 저장된 케이스 내부 가스 종류 데이터를 기초로 누출된 가스 종류가 케이스 내부의 가스 종류인지를 확인하고, 누출된 가스 종류가 케이스 내부의 가스 종류이면 미리 저장된 케이스 내부 가스량 데이터를 기초로 누출된 가스량이 기준값 이상인지를 확인하며, 누출된 가스량이 기준값 이상이면 이차전지의 케이스 리크 발생으로 판단할 수 있다.
또한, 미리 저장된 이차전지의 케이스 내부 가스 종류 데이터와 케이스 내부 가스량 데이터는, 이차전지의 케이스 내부 가스 정량 토출 측정 장치를 이용하여 케이스의 디개싱 공정 수행 전에 측정된 데이터와 케이스의 디개싱 공정 수행 후에 측정된 데이터를 기초로 산출될 수 있다.
일 예로, 이차전지의 케이스 내부 가스 정량 토출 측정 장치는, 이차전지의 케이스 가스방 내부에 삽입되는 니들, 니들의 삽입되는 케이스 영역에 부착되는 셉타(septa), 니들에 연결되어 케이스 가스방 내부의 가스를 배출시키거나 또는 유입시키기 위한 가스 이동 관로, 가스 이동 관로에 연결되어 케이스 내부의 가스를 미리 입력된 입력값에 따라 정량으로 배출 또는 유입되도록 가스 흐름을 제어하는 질량 흐름 제어부, 그리고 질량 흐름 제어부에 연결된 가스 이동 관로를 통해 유입되는 정량 가스를 분석하는 분석부를 포함할 수 있다.
여기서, 분석부는, 미리 설정된 다수의 조건을 기초로 정량 가스를 분석하여 케이스 내부의 특정 가스 종류 및 특정 가스량에 대한 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명은, 이차전지의 리크 발생에 대한 알람을 제공하는 알람부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 제어부는, 이차전지의 케이스가 리크 발생으로 판단되면 이차전지의 리크 발생을 알리도록 알람부를 제어할 수 있다.
일 예로, 알람부는, 스피커로 특정 소리를 출력하는 제1 알람 방식, 진동기를 진동시키는 제2 알람 방식, 경고등을 온/오프시키는 제3 알람 방식, 디스플레이 화면에 문자, 영상, 그림, 도안, 메시지를 적어도 하나 포함하는 경고 표시를 출력하는 제4 알람 방식 중 적어도 어느 한 알람 방식으로 경고 알람을 동작시킬 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지는 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명 제2 실시예의 이차전지 제조 장치는, 리크 검사를 위한 이차전지가 이송되는 챔버(1), 챔버(1)의 내부 공기를 흡입하기 위한 펌프 유닛(190), 이차전지의 케이스 리크에 의해 누출된 가스를 센싱하는 가스 센싱 유닛(110), 이차전지의 케이스 내부의 특정 가스 종류 및 특정 가스량에 대한 데이터를 저장하는 메모리부(120), 그리고 챔버(1) 및 펌프 유닛(190)을 제어하는 제어부(180)를 포함할 수 있다.
여기서, 챔버(1)는, 전지 이송 유닛(30), 전지 가압 유닛(40), 피어싱 유닛(50), 그리고 실링 유닛(60)을 포함할 수 있다.
일 예로, 챔버(1)는, 이차전지의 케이스에 미리 정해진 피어싱 영역을 각각 피어싱하는 한쌍의 피어싱 유닛(50)들과, 이차전지의 케이스에 미리 정해진 실링 영역을 각각 실링하는 한쌍의 실링 유닛(60)들을 구비할 수 있다.
피어싱 유닛(50)은, 이차전지의 케이스 일측을 지지하는 지지부, 지지부에 결합되어 케이스의 소정 영역을 피어싱하는 피어싱부, 지지부 및 피어싱부를 케이스의 일측 방향으로 이송하는 피어싱 이송부, 케이스의 타측을 지지하고 피어싱부를 안내하는 가이드부, 그리고 가이드부를 케이스의 타측 방향으로 이송하는 가이드 이송부를 포함할 수 있다.
이어, 실링 유닛(60)은, 이차전지의 케이스 양측에 각각 배치되어 케이스의 실링 영역을 실링하는 제1, 제2 실링부, 제1 실링부를 소정 위치에 고정 배치하는 고정부, 그리고 제2 실링부를 케이스 방향으로 이송하는 이송부를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 실링부는, 실링 시, 고정부에 고정되어 케이스의 이송에 의해 케이스의 실링 영역 제1 측면에 접촉되고, 제2 실링부는, 실링 시, 이송부에 의해 이송되어 케이스의 실링 영역 제2 측면에 접촉될 수 있다.
일 예로, 제1 실링부는, 케이스의 실링 영역 제1 측면에 접촉되는 제1 실링탭, 제1 실링탭에 열을 인가하는 제1 히터, 그리고 제1 실링탭 및 제1 히터가 장착되고 고정부에 의해 고정되는 제1 히터 블록을 포함할 수 있다.
제2 실링부는, 케이스의 실링 영역 제2 측면에 접촉되는 제2 실링탭, 제2 실링탭에 열을 인가하는 제2 히터, 그리고 제2 실링탭 및 제2 히터가 장착되고 이송부에 연결되어 이송부에 의해 이송되는 제2 히터 블록을 포함할 수 있다.
그리고, 챔버(1)는, 이차전지를 챔버(1) 내부로 이송하는 전지 이송 유닛(30)과, 이차전지의 케이스를 가압하는 전지 가압 유닛(40)을 각각 구비할 수 있다.
다음, 가스 센싱 유닛(110)은, 챔버(1) 외부에 배치되고, 다수의 가스를 센싱하는 복합 센서를 포함할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지는 않는다.
일 예로, 가스 센싱 유닛(110)은, 챔버(1) 외부에 위치하는 패스 박스(pass box)의 내부에 배치될 수 있다.
여기서, 패스 박스는, 제1 공기 이송 관로를 통해 챔버(1)에 연결되고, 제2 공기 이송 관로를 통해 펌프 유닛(190)에 연결될 수 있다.
이때, 펌프 유닛(190)은, 챔버(1)에 연결되는 제1 공기 이송 관로를 통해 챔버(1)의 내부 공기를 흡입하여 가스 센싱 유닛(110)이 배치된 패스 박스를 거쳐 제2 공기 이송 관로를 통해 외부로 배출할 수 있다.
이처럼, 가스 센싱 유닛(110)이 패스 박스에 배치되는 경우, 제어부(180)는, 챔버(1) 내부의 진공도와 패스 박스 내부의 진공도가 서로 달라지도록 펌프 유닛(190)을 제어하고, 챔버(1) 내부의 진공도와 패스 박스 내부의 진공도가 서로 달라지면 가스 센싱 유닛(110)으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 제어부(180)는, 챔버(1) 내부의 진공도가 패스 박스 내부의 진공도보다 더 낮아지도록 펌프 유닛(190)을 제어할 수 있다.
다음, 제어부(180)는, 챔버(1) 내부로 리크 검사를 위한 이차전지가 이송되면 챔버(1)의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 펌프 유닛(190)을 제어하고, 가스 센싱 유닛(110)으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단하며, 케이스 리크 발생으로 판단되면 해당하는 이차전지를 불량 이차전지로 분류할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명 제3 실시예의 이차전지 제조 장치는, 리크 검사를 위한 이차전지가 이송되는 챔버(1), 챔버(1)의 내부 공기를 흡입하기 위한 펌프 유닛(190), 이차전지의 케이스 리크에 의해 누출된 가스를 센싱하는 가스 센싱 유닛(110), 이차전지의 케이스 내부의 특정 가스 종류 및 특정 가스량에 대한 데이터를 저장하는 메모리부(120), 그리고 챔버(1) 및 펌프 유닛(190)을 제어하는 제어부(180)를 포함할 수 있다.
여기서, 챔버(1)는, 가스 센싱 유닛(110), 전지 이송 유닛(30), 전지 가압 유닛(40), 피어싱 유닛(50), 그리고 실링 유닛(60)을 포함할 수 있다.
다음, 가스 센싱 유닛(110)은, 챔버(1) 내부에 배치되고, 다수의 가스를 센싱하는 복합 센서를 포함할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 펌프 유닛(190)은, 챔버(1)에 연결되는 공기 이송 관로를 통해 챔버(1)의 내부 공기를 흡입하여 챔버(1) 외부로 배출할 수 있다.
그리고, 제어부(180)는, 챔버(1) 내부로 리크 검사를 위한 이차전지가 이송되면 챔버(1)의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 펌프 유닛(190)을 제어하고, 가스 센싱 유닛(110)으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단하며, 케이스 리크 발생으로 판단되면 해당하는 이차전지를 불량 이차전지로 분류할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명 제4 실시예의 이차전지 제조 장치는, 리크 검사를 위한 이차전지가 이송되는 챔버, 챔버의 내부 공기를 흡입하기 위한 펌프 유닛(190), 이차전지의 케이스 리크에 의해 누출된 가스를 센싱하는 가스 센싱 유닛(110), 이차전지의 케이스 내부의 특정 가스 종류 및 특정 가스량에 대한 데이터를 저장하는 메모리부(120), 그리고 챔버(1) 및 펌프 유닛(190)을 제어하는 제어부(180)를 포함할 수 있다.
여기서, 챔버는, 수용된 이차전지를 이송하는 전지 이송 유닛(30)과 수용된 이차전지의 케이스를 가압하는 전지 가압 유닛(40)을 각각 구비하는 한쌍의 하부 포켓(10)과, 한쌍의 하부 포켓(10)으로부터 삽입되는 이차전지의 케이스들을 각각 피어싱하는 한쌍의 피어싱 유닛(50)과 이차전지의 케이스들을 실링하는 한쌍의 실링 유닛(60)이 구비되는 상부 포켓(20)을 포함하는 챔버를 포함할 수 있다.
그리고, 챔버는, 상부 포켓(20) 내에 케이스의 리크에 의해 누출된 가스를 센싱하는 가스 센싱 유닛(110)이 구비될 수 있다.
여기서, 가스 센싱 유닛(110)은, 챔버의 상부 포켓(20) 내부에 배치되고, 다수의 가스를 센싱하는 복합 센서를 포함할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 펌프 유닛(190)은, 챔버에 연결되는 공기 이송 관로를 통해 챔버의 내부 공기를 흡입하여 챔버 외부로 배출할 수 있다.
그리고, 제어부(180)는, 챔버 내부로 리크 검사를 위한 이차전지가 이송되면 챔버의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 펌프 유닛(190)을 제어하고, 가스 센싱 유닛(110)으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단하며, 케이스 리크 발생으로 판단되면 해당하는 이차전지를 불량 이차전지로 분류할 수 있다.
또한, 제어부(180)는, 챔버의 상부 포켓(20)을 고정시키고, 한쌍의 하부 포켓(10)을 상하 이동시켜 상부 포켓(20)에 접촉 또는 이격되도록 제어할 수 있다.
여기서, 한쌍의 하부 포켓(10)은, 제1 이차전지의 케이스를 수용하는 제1 하부 포켓과, 제2 이차전지의 케이스를 수용하고 제1 하부 포켓에 대해 수평 방향으로 대칭되어 배치되는 제2 하부 포켓을 포함할 수 있다.
일 예로, 제1, 제2 하부 포켓은, 동시에 상하 이동되어 상부 포켓에 접촉 또는 이격될 수 있다.
또한, 한쌍의 하부 포켓(10)은, 이차전지의 케이스의 적어도 일부분이 상측 개구부를 통해 외부로 돌출되도록 이차전지가 수용되는 하부 공간과, 하부 공간에 수용된 이차전지를 이송하는 전지 이송 유닛(30)과, 하부 공간에 수용된 이차전지를 가압하는 전지 가압 유닛(40)을 각각 구비하며, 2열을 이루도록 배치될 수 있다.
그리고, 상부 포켓(20)은, 제1 이차전지의 케이스를 피어싱하는 제1 피어싱 유닛과 제1 이차전지의 케이스를 실링하는 제1 실링 유닛을 구비하는 제1 상부 공간과, 제2 이차전지의 케이스를 피어싱하는 제2 피어싱 유닛과 제2 이차전지의 케이스를 실링하는 제2 실링 유닛을 구비하는 제2 상부 공간을 포함할 수 있다.
여기서, 제1, 제2 피어싱 유닛은, 수평 방향으로 서로 대칭되어 배치되고, 제1, 제2 이차전지의 케이스를 동시에 또는 개별로 피어싱할 수 있다.
이어, 제1, 제2 실링 유닛은, 수평 방향으로 서로 대칭되어 배치되고, 제1, 제2 이차전지의 케이스를 동시에 또는 개별로 피어싱할 수 있다.
또한, 상부 포켓(20)은, 하부 포켓(10)들의 상측 개구부들을 통해 외부로 돌출된 한쌍의 케이스들이 한쌍의 하측 개구부들 중 어느 하나를 통해 각각 삽입되는 상부 공간과, 상부 공간에 삽입된 케이스들 중 어느 하나의 미리 정해진 피어싱 영역을 각각 피어싱하는 한쌍의 피어싱 유닛(50)들과, 상부 공간에 삽입된 케이스들 중 어느 하나의 미리 정해진 실링 영역을 각각 실링하는 한쌍의 실링 유닛(60)들을 구비할 수 있다.
일 예로, 피어싱 유닛(50)은, 상부 포켓(20) 내의 케이스 일측을 지지하는 지지부, 지지부에 결합되어 케이스의 소정 영역을 피어싱하는 피어싱부, 지지부 및 피어싱부를 케이스의 일측 방향으로 이송하는 피어싱 이송부, 케이스의 타측을 지지하고 피어싱부를 안내하는 가이드부, 그리고 가이드부를 케이스의 타측 방향으로 이송하는 가이드 이송부를 포함할 수 있다.
여기서, 피어싱 이송부와 가이드 이송부는, 상부 포켓(20)의 일측에 상하 방향으로 배치될 수 있다.
그리고, 가이드 이송부의 실린더 로드는, 상부 포켓의 내부 공간 내에서 적어도 한 번 이상 절곡되는 절곡 구조 형상을 가지고, 피어싱 이송부의 실린더 로드는, 상부 포켓의 내부 공간 내에서 가이드 이송부의 실린더 로드 하부에 위치하고 직선 구조 형상을 가질 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
이어, 실링 유닛(60)은, 상부 포켓(20) 내의 케이스 양측에 각각 배치되어 케이스의 실링 영역을 실링하는 제1, 제2 실링부, 제1 실링부를 소정 위치에 고정 배치하는 고정부, 그리고 제2 실링부를 케이스 방향으로 이송하는 이송부를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 실링부는, 실링 시, 고정부에 고정되어 케이스의 이송에 의해 케이스의 실링 영역 제1 측면에 접촉되고, 제2 실링부는, 실링 시, 이송부에 의해 이송되어 케이스의 실링 영역 제2 측면에 접촉될 수 있다.
일 예로, 제1 실링부는, 케이스의 실링 영역 제1 측면에 접촉되는 제1 실링탭, 제1 실링탭에 열을 인가하는 제1 히터, 그리고 제1 실링탭 및 제1 히터가 장착되고 고정부에 의해 고정되는 제1 히터 블록을 포함할 수 있다.
제2 실링부는, 케이스의 실링 영역 제2 측면에 접촉되는 제2 실링탭, 제2 실링탭에 열을 인가하는 제2 히터, 그리고 제2 실링탭 및 제2 히터가 장착되고 이송부에 연결되어 이송부에 의해 이송되는 제2 히터 블록을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 챔버 내부 또는 외부에 장착된 가스 센싱 유닛으로부터 챔버 내부의 가스를 검출하여 이차전지의 리크 발생 여부를 판단함으로써, 이차전지를 제조함과 동시에 리크가 발생되는 불량 이차전지를 쉽고 간단하게 효율적으로 선별할 수 있다.
또한, 본 발명은, 파우치형 이차전지, 각형 이차전지 및 원통형 이차전지 등과 같이 다양한 형태의 이차전지의 케이스 리크 검사에 적용될 수 있다.
도 5 및 도 6은, 본 발명에 따른 이차전지 제조 장치의 이차전지 리크 검사 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 본 발명은, 리크 검사를 위한 이차전지(700)가 이송되는 챔버(1), 챔버(1)의 내부 공기를 흡입하기 위한 펌프 유닛(190), 이차전지(700)의 케이스(710) 리크에 의해 누출된 가스를 센싱하는 가스 센싱 유닛(110), 챔버(1) 외부에 위치하여 가스 센싱 유닛(110)이 배치되는 패스 박스(pass box)(2)를 포함할 수 있다.
여기서, 패스 박스(2)는, 제1 공기 이송 관로(510)를 통해 챔버(1)에 연결되고, 제2 공기 이송 관로(520)를 통해 펌프 유닛(190)에 연결될 수 있다.
이때, 펌프 유닛(190)은, 챔버(1)에 연결되는 제1 공기 이송 관로(510)를 통해 챔버(1)의 내부 공기를 흡입하여 가스 센싱 유닛(110)이 배치된 패스 박스(2)를 거쳐 제2 공기 이송 관로(520)를 통해 외부로 배출할 수 있다.
가스 센싱 유닛(110)은, 패스 박스(2) 내부에 배치되고, 다수의 가스를 센싱하는 복합 센서(112)를 포함할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지는 않는다.
일 예로, 복합 센서(112)는, 이차전지(700)의 케이스(710) 리크에 의해 누출된 다수의 가스를 센싱할 수 있다.
가스 센싱 유닛(110)은, 서로 다른 가스를 센싱하는 다수의 가스 센서들을 포함할 수 있다.
여기서, 가스 센서는, 수소, 부탄, 프로판, LPG, 알코올, 메탄, 일산화탄소, 대기오염, 에틸렌, 에탄, 프로판, 아세틸렌, 탄화 수소 계열의 가스, 기타 온도 15도 및 1 기압에서 기체인 가연성 물질 등을 센싱할 수 있다.
이어, 본 발명은, 챔버(1) 내부의 진공도와 패스 박스(2) 내부의 진공도가 서로 달라지도록 펌프 유닛(190)을 제어할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 챔버(1) 내부의 진공도와 패스 박스(2) 내부의 진공도가 서로 달라지면 가스 센싱 유닛(110)으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 이차전지(700)의 케이스(710) 리크 발생 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 본 발명은, 챔버(1) 내부의 진공도가 패스 박스(2) 내부의 진공도보다 더 낮아지도록 펌프 유닛(190)을 제어할 수 있다.
일 예로, 본 발명은, 챔버(1) 내부의 진공도가 약 50Torr이면 패스 박스 내부의 진공도를 약 10Torr로 유지할 수 있다.
다음, 본 발명은, 케이스(710) 내에 이차전지 셀(720)과 리드탭(730)을 포함하는 이차전지(700)가 챔버(1) 내부로 이송되면 챔버(1)의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 펌프 유닛(190)을 제어하고, 가스 센싱 유닛(110)으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 이차전지(700)의 케이스(710) 리크 발생 여부를 판단하며, 케이스(710) 리크 발생으로 판단되면 해당하는 이차전지(700)를 불량 이차전지로 분류할 수 있다.
여기서, 본 발명은, 챔버(1)의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 펌프 유닛(190)을 제어하기 이전에, 이차전지(700)의 디개싱 공정 수행이 완료되었는지를 확인하여 이차전지(700)의 디개싱 공정 수행이 완료되면 챔버(1)의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 펌프 유닛(190)을 제어할 수 있다.
경우에 따라, 본 발명은, 이차전지(700)에 대한 디개싱 공정을 수행하고, 디개싱 공정 수행이 완료되었는지를 확인하며, 디개싱 공정 수행이 완료되면 챔버(1)의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 펌프 유닛(190)을 제어할 수 있다.
경우에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 본 발명은, 리크 검사를 위한 이차전지(700)가 이송되는 챔버(1), 챔버(1)의 내부 공기를 흡입하기 위한 펌프 유닛(190), 이차전지(700)의 케이스(710) 리크에 의해 누출된 가스를 센싱하는 가스 센싱 유닛(110), 챔버(1) 외부에 위치하여 가스 센싱 유닛(110)이 배치되는 패스 박스(pass box)(2)를 포함할 수 있다.
여기서, 펌프 유닛(190)은, 챔버(1)에 연결되는 공기 이송 관로(530)를 통해 챔버(1)의 내부 공기를 흡입하여 챔버(1) 외부로 배출할 수 있다.
일 예로, 펌프 유닛(190)은, 챔버(1) 내부의 진공도가 약 50Torr 이하가 되도록 챔버(1)의 내부 분위기를 진공 상태로 유지할 수 있다.
가스 센싱 유닛(110)은, 챔버(1) 내부에 배치되고, 다수의 가스를 센싱하는 복합 센서(112)를 포함할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지는 않는다.
일 예로, 복합 센서(112)는, 이차전지(700)의 케이스(710) 리크에 의해 누출된 다수의 가스를 센싱할 수 있다.
가스 센싱 유닛(110)은, 서로 다른 가스를 센싱하는 다수의 가스 센서들을 포함할 수 있다.
여기서, 가스 센서는, 수소, 부탄, 프로판, LPG, 알코올, 메탄, 일산화탄소, 대기오염, 에틸렌, 에탄, 프로판, 아세틸렌, 탄화 수소 계열의 가스, 기타 온도 15도 및 1 기압에서 기체인 가연성 물질 등을 센싱할 수 있다.
다음, 본 발명은, 케이스(710) 내에 이차전지 셀(720)과 리드탭(730)을 포함하는 이차전지(700)가 챔버(1) 내부로 이송되면 챔버(1)의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 펌프 유닛(190)을 제어하고, 가스 센싱 유닛(110)으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 이차전지(700)의 케이스(710) 리크 발생 여부를 판단하며, 케이스(710) 리크 발생으로 판단되면 해당하는 이차전지(700)를 불량 이차전지로 분류할 수 있다.
도 7 및 도 8은, 본 발명에 따른 이차전지 케이스 내부 가스 정량 토출 측정 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
본 발명은, 가스 센싱 유닛으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 누출된 가스 종류 및 가스량을 산출하고, 산출된 가스 종류 및 가스량을 기초로 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 본 발명은, 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단할 때, 미리 저장된 케이스 내부 가스 종류 데이터를 기초로 누출된 가스 종류가 케이스 내부의 가스 종류인지를 확인하고, 누출된 가스 종류가 케이스 내부의 가스 종류이면 미리 저장된 케이스 내부 가스량 데이터를 기초로 누출된 가스량이 기준값 이상인지를 확인하며, 누출된 가스량이 기준값 이상이면 이차전지의 케이스 리크 발생으로 판단할 수 있다.
또한, 미리 저장된 이차전지의 케이스 내부 가스 종류 데이터와 케이스 내부 가스량 데이터는, 이차전지의 케이스 내부 가스 정량 토출 측정 장치를 이용하여 케이스의 디개싱 공정 수행 전에 측정된 데이터와 케이스의 디개싱 공정 수행 후에 측정된 데이터를 기초로 산출될 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 이차전지의 케이스 내부 가스 정량 토출 측정 장치는, 리드탭(720)을 갖는 이차전지 셀(730)의 케이스(710)에 연결되어 소정의 가스가 입출되는 가스 입출부(100), 가스 입출부(100)에 연결되어 가스 유량을 정량적으로 제어하는 가스 유량 제어부(200), 그리고 가스 유량 제어부(200)에 연결되어 유입되는 정량 가스를 분석하는 가스 분석부(300)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 가스 유량 제어부(200)에 연결되어 복합 가스를 공급하는 가스 공급부(400)를 더 포함할 수 있다.
경우에 따라, 본 발명은, 가스 유량 제어부(200)와 가스 공급부(400) 사이에 배치되어 복합 가스의 오염물을 필터링하는 필터부를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 필터부는, 복합 가스의 오염물을 차단하여 가스 유량 제어부(200) 및 가스 분석부(300)의 오염을 방지할 수 있다.
그리고, 가스 입출부(100)는, 이차전지 셀(730)의 케이스(10) 일부 영역에 부착되는 셉타(septa)(110)와, 셉타(110)를 관통하여 이차전지 셀(730)의 케이스(710) 내부에 삽입되는 니들(120)을 포함할 수 있다.
이때, 니들(120)은, 소정의 가스가 이차전지 셀(730)의 케이스(710) 내부로 주입되거나 또는 이차전지 셀(730)의 케이스(710) 외부로 토출되는 관로가 형성될 수 있다.
그리고, 셉타(110)는, 이차전지 셀(730)의 케이스(710) 전체 영역 중 가스방 영역에 부착될 수 있다.
일 예로, 셉타(110)는, 가스방 영역 중 이차전지 셀(730)의 케이스(710)의 가장자리 영역에 인접하여 부착될 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지 않는다.
이어, 니들(120)은, 이차전지 셀(730)의 케이스(710) 내부로 삽입되는 삽입 영역, 그리고 이차전지 셀(730)의 케이스(710) 외부에 노출되는 노출 영역을 포함할 수 있다.
여기서, 니들(120)의 노출 영역에는, 가스가 이동하는 가스 이동관(140)이 연결될 수 있다.
경우에 따라, 니들(120)과 가스 이동관(140) 사이에는, 중간 밸브가 배치되어 중간 밸브의 일측이 니들(120)의 끝단에 연결되고, 중간 밸브의 타측이 가스 이동관(140)의 끝단에 연결될 수 있다.
일 예로, 중간 밸브는, 니들(120)과의 연결 부위와 가스 이동관(140)과의 연결 부위에서 가스 유출을 차단하는 밀폐 부재가 배치될 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지 않는다.
다음, 가스 유량 제어부(200)는, 사용자의 가스 유량 설정 입력을 위한 유량 설정 입력부, 가스가 유입되는 가스 유입부, 가스가 유출되는 가스 유출부, 설정된 가스 유량에 상응하여 가스 유량을 정량적으로 조절하는 펌프부, 펌프부에 의해 조절되는 가스 유량 제어 데이터를 표시하는 디스플레이부, 그리고 펌프부 및 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 제어부는, 유량 설정 입력부로부터 사용자의 유량 설정값이 수신되면 유량 설정값에 상응하는 가스 유량을 정량적으로 조절하도록 펌프부를 제어하고, 가스가 가스 유입부 및 가스 유출부를 통해 이동하면 가스의 유량 데이터를 측정하여 표시하도록 디스플레이부를 제어할 수 있다.
일 예로, 제어부는, 가스 유량을 정량적으로 조절할 때, 분당 표준 리터 기반으로 가스 유량을 정량적으로 조절하도록 펌프부를 제어할 수 있다.
다음, 가스 분석부(300)는, 가스가 유입되면 미리 설정된 다수의 조건을 기초로 정량 가스를 분석하여 이차전지 셀의 케이스 내부에 존재하는 특정 가스 종류 및 특정 가스량에 대한 데이터를 생성할 수 있다.
일 예로, 가스 분석부(300)는, 가스가 유입되는 가스 유입부, 가스가 유출되는 가스 유출부, 가스를 흡입하는 내장 펌프부, 가스를 검출하는 가스 센싱부, 검출된 가스에 상응하는 가스 측정 데이터를 표시하는 디스플레이부, 사용자 설정값 및 사용자 선택 메뉴를 입력하는 사용자 입력부, 그리고 내장 펌프부 및 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 제어부는, 사용자의 동작 명령이 수신되면 가스가 유입되도록 내장 펌프를 제어하고, 가스 센싱부에 의해 유입된 가스가 검출되면 미리 설정된 사용자 설정값 및 사용자 선택 메뉴에 상응하는 가스 측정 데이터를 생성하며, 생성한 가스 측정 데이터를 표시하도록 디스플레이부를 제어할 수 있다.
또한, 가스 분석부(300)는, 이차전지 셀의 디개싱 공정 이전에 이차전지 셀의 케이스 내부에 주입된 제1 정량 가스를 분석하여 저장하고, 이차전지 셀의 디개싱 공정 이후에 이차전지 셀의 케이스 내부로부터 토출된 제2 정량 가스를 분석하여 저장하며, 제1 정량 가스와 상기 제2 정량 가스를 비교하여 그들 간의 비교 데이터를 생성하고, 생성한 비교 데이터를 디스플레이할 수 있다.
여기서, 비교 데이터는, 제1 정량 가스에 포함되는 가스 종류, 제2 정량 가스에 포함되는 가스 종류, 제1 정량 가스에 포함되는 가스별 가스량, 제2 정량 가스에 포함되는 가스별 가스량, 제1, 제2 정량 가스들 사이의 가스별 가스량 차값, 제1 정량 가스에 포함되는 가스들간의 가스량 비율, 제2 정량 가스에 포함되는 가스들간의 가스량 비율, 제1, 제2 정량 가스들 사이의 가스별 가스량 비율 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지 않는다.
도 9 및 도 10은, 본 발명에 따른 이차전지 제조 장치의 챔버를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 챔버(1)의 상부 포켓(20)과 하부 포켓(10)이 분리된 상태를 나타내는 도면이고, 도 10은, 챔버(1)의 상부 포켓(20)과 하부 포켓(10)이 결합된 상태를 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 제조 장치의 챔버(1)는, 수용된 이차전지의 케이스를 이송하는 전지 이송 유닛(30)과 수용된 이차전지의 케이스를 가압하는 전지 가압 유닛(40)을 각각 구비하는 한쌍의 하부 포켓(10)과, 한쌍의 하부 포켓(10)으로부터 삽입되는 이차전지의 케이스들을 각각 피어싱하는 한쌍의 피어싱 유닛(50)과 이차전지의 케이스들을 실링하는 한쌍의 실링 유닛(60)이 구비되는 상부 포켓(20)을 포함할 수 있다.
상부 포켓(20)은, 고정되고, 한쌍의 하부 포켓(10)은, 상하 이동되어 상부 포켓(20)에 접촉 또는 이격될 수 있다.
그리고, 한쌍의 하부 포켓(10)은, 제1 이차전지의 케이스를 수용하는 제1 하부 포켓과, 제2 이차전지의 케이스를 수용하고 제1 하부 포켓에 대해 수평 방향으로 대칭되어 배치되는 제2 하부 포켓을 포함할 수 있다.
여기서, 제1, 제2 하부 포켓은, 동시에 상하 이동되어 상부 포켓(20)에 접촉 또는 이격될 수 있다.
또한, 한쌍의 하부 포켓(10)은, 이차전지의 케이스의 적어도 일부분이 상측 개구부를 통해 외부로 돌출되도록 이차전지가 수용되는 하부 공간과, 하부 공간에 수용된 이차전지를 이송하는 전지 이송 유닛(30)과, 하부 공간에 수용된 이차전지를 가압하는 전지 가압 유닛(40)을 각각 구비하며, 2열을 이루도록 배치될 수 있다.
그리고, 상부 포켓(20)은, 제1 이차전지의 케이스를 피어싱하는 제1 피어싱 유닛과 제1 이차전지의 케이스를 실링하는 제1 실링 유닛을 구비하는 제1 상부 공간과, 제2 이차전지의 케이스를 피어싱하는 제2 피어싱 유닛과 제2 이차전지의 케이스를 실링하는 제2 실링 유닛을 구비하는 제2 상부 공간을 포함할 수 있다.
여기서, 제1, 제2 피어싱 유닛은, 수평 방향으로 서로 대칭되어 배치되고, 제1, 제2 이차전지의 케이스를 동시에 또는 개별로 피어싱할 수 있다.
이어, 제1, 제2 실링 유닛은, 수평 방향으로 서로 대칭되어 배치되고, 제1, 제2 이차전지의 케이스를 동시에 또는 개별로 피어싱할 수 있다.
또한, 상부 포켓(20)은, 하부 포켓(10)들의 상측 개구부들을 통해 외부로 돌출된 한쌍의 케이스들이 한쌍의 하측 개구부들 중 어느 하나를 통해 각각 삽입되는 상부 공간과, 상부 공간에 삽입된 케이스들 중 어느 하나의 미리 정해진 피어싱 영역을 각각 피어싱하는 한쌍의 피어싱 유닛(50)들과, 상부 공간에 삽입된 케이스들 중 어느 하나의 미리 정해진 실링 영역을 각각 실링하는 한쌍의 실링 유닛(60)들을 구비할 수 있다.
일 예로, 피어싱 유닛(50)은, 상부 포켓(20) 내의 케이스 일측을 지지하는 지지부에 결합되어 케이스의 소정 영역을 피어싱하는 피어싱부(53), 지지부 및 피어싱부(53)를 케이스의 일측 방향으로 이송하는 피어싱 이송부(55), 케이스의 타측을 지지하고 피어싱부(53)를 안내하는 가이드부(57), 그리고 가이드부(57)를 케이스의 타측 방향으로 이송하는 가이드 이송부(59)를 포함할 수 있다.
여기서, 피어싱 이송부(53)와 가이드 이송부(59)는, 상부 포켓(20)의 일측에 상하 방향으로 배치될 수 있다.
그리고, 가이드 이송부(59)의 실린더 로드는, 상부 포켓(20)의 내부 공간 내에서 적어도 한 번 이상 절곡되는 절곡 구조 형상을 가지고, 피어싱 이송부(55)의 실린더 로드는, 상부 포켓(20)의 내부 공간 내에서 가이드 이송부(59)의 실린더 로드 하부에 위치하고 직선 구조 형상을 가질 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
이어, 실링 유닛(60)은, 상부 포켓(20) 내의 케이스 양측에 각각 배치되어 케이스의 실링 영역을 실링하는 제1, 제2 실링부(62, 64), 제1 실링부(62)를 소정 위치에 고정 배치하는 고정부(66), 그리고 제2 실링부(64)를 케이스 방향으로 이송하는 이송부(68)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 실링부(62)는, 실링 시, 고정부(66)에 고정되어 케이스의 이송에 의해 케이스의 실링 영역 제1 측면에 접촉되고, 제2 실링부(64)는, 실링 시, 이송부(68)에 의해 이송되어 케이스의 실링 영역 제2 측면에 접촉될 수 있다.
일 예로, 제1, 제2 실링부(62, 64)는, 케이스의 실링 영역에 접촉되는 실링탭, 실링탭의 후면에 접촉되어 실링탭에 열을 전달하는 실링바, 그리고 실링바에 배치되어 열을 발생하는 히터를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 챔버(1)는, 상부 포켓(20) 내에 케이스의 리크에 의해 누출된 가스를 센싱하는 가스 센싱 유닛이 더 구비될 수 있다.
여기서, 가스 센싱 유닛은, 챔버(1)의 상부 포켓(20) 내부에 배치되고, 다수의 가스를 센싱하는 복합 센서를 포함할 수 있는데, 이는 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지은 않는다.
따라서, 본 발명은, 이차전지의 케이스에 대한 디개싱 공정이 완료되면 챔버의 내부 분위기를 진공 상태로 제어하고, 가스 센싱 유닛으로부터 센싱되는 챔버 내부의 가스 검출 신호를 기초로 케이스의 리크 발생 여부를 판단하며, 케이스가 리크 발생으로 판단되면 해당하는 이차전지를 불량 이차전지로 분류할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 가스 센싱 유닛으로부터 센싱되는 챔버 내부의 가스 검출 신호를 기초로 누출된 가스 종류 및 가스량을 산출하고, 산출된 가스 종류 및 가스량을 기초로 이차전지의 리크 발생 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 본 발명은, 이차전지의 리크 여부를 판단할 때, 미리 저장된 이차전지의 케이스 내부 가스 종류 데이터를 기초로 누출된 가스 종류가 케이스 내부의 가스 종류인지를 확인하고, 누출된 가스 종류가 케이스 내부의 가스 종류이면 미리 저장된 케이스 내부 가스량 데이터를 기초로 누출된 가스량이 기준값 이상인지를 확인하며, 누출된 가스량이 기준값 이상이면 이차전지의 리크 발생으로 판단할 수 있다.
도 11은, 본 발명에 따른 이차전지 제조 장치의 이차전지 리크 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 리크 검사를 위한 이차전지를 상기 챔버 내부로 이송시킬 수 있다(S10).
그리고, 본 발명은, 이차전지에 대한 디개싱 공정을 수행할 수 있다(S20).
다음, 본 발명은, 디개싱 공정 수행이 완료되었는지를 확인할 수 있다(S30).
이어, 본 발명은, 디개싱 공정 수행이 완료되면 챔버의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 펌프 유닛을 제어할 수 있다(S40).
그리고, 본 발명은, 가스 센싱 유닛으로부터 챔버 내부의 가스를 센싱할 수 있다(S50).
그리고, 본 발명은, 가스 센싱 유닛으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단할 수 있다(S60).
이어, 본 발명은, 케이스가 리크 발생으로 판단되면 해당하는 이차전지를 불량 이차전지로 분류할 수 있다(S70).
또한, 본 발명은, 케이스가 리크 미발생으로 판단되면 해당하는 이차전지를 정상 이차전지로 분류할 수 있다(S80).
이와 같이, 본 발명은, 챔버 내부 또는 외부에 장착된 가스 센싱 유닛으로부터 챔버 내부의 가스를 검출하여 이차전지의 리크 발생 여부를 판단함으로써, 이차전지를 제조함과 동시에 리크가 발생되는 불량 이차전지를 쉽고 간단하게 효율적으로 선별할 수 있다.
또한, 본 발명은, 파우치형 이차전지, 각형 이차전지 및 원통형 이차전지 등과 같이 다양한 형태의 이차전지의 리크 검사에 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
다양한 실시 예가 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에서 설명되었다.
본 발명은 이차전지의 리크(leak)에 의한 가스를 검출하여 불량 여부를 판단할 수 있는 이차전지 제조 장치와 관련된 분야에서 이용된다.
본 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않고 본 발명에서 다양한 변경 및 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그 동등 범위 내에서 제공되는 본 발명의 변경 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (12)

  1. 리크(leak) 검사를 위한 이차전지가 이송되는 챔버;
    상기 챔버의 내부 공기를 흡입하기 위한 펌프 유닛;
    상기 이차전지의 케이스 리크에 의해 누출된 가스를 센싱하는 가스 센싱 유닛; 그리고,
    상기 챔버 및 펌프 유닛을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 챔버 내부로 상기 리크 검사를 위한 이차전지가 이송되면 상기 챔버의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 상기 펌프 유닛을 제어하고, 상기 가스 센싱 유닛으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 상기 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단하며, 상기 케이스 리크 발생으로 판단되면 해당하는 이차전지를 불량 이차전지로 분류하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가스 센싱 유닛은,
    상기 챔버 내부에 배치되고, 다수의 가스를 센싱하는 복합 센서를 포함하며,
    상기 펌프 유닛은,
    상기 챔버에 연결되는 공기 이송 관로를 통해 상기 챔버의 내부 공기를 흡입하여 상기 챔버 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 가스 센싱 유닛은,
    상기 챔버 외부에 위치하는 패스 박스의 내부에 배치되고, 다수의 가스를 센싱하는 복합 센서를 포함하며,
    상기 패스 박스는,
    제1 공기 이송 관로를 통해 상기 챔버에 연결되고, 제2 공기 이송 관로를 통해 상기 펌프 유닛에 연결되며, 상기 챔버에 연결되는 제1 공기 이송 관로를 통해 상기 챔버의 내부 공기를 흡입하여 상기 제2 공기 이송 관로를 통해 외부로 배출하고,
    상기 펌프 유닛은,
    상기 패스 박스에 연결되는 제2 공기 이송 관로를 통해 상기 패스 박스의 내부 공기를 흡입하여 상기 패스 박스 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 챔버 내부의 진공도와 상기 패스 박스 내부의 진공도가 서로 달라지도록 상기 펌프 유닛을 제어하고,
    상기 챔버 내부의 진공도와 상기 패스 박스 내부의 진공도가 서로 달라지면 상기 가스 센싱 유닛으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 상기 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 챔버 내부의 진공도가 상기 패스 박스 내부의 진공도보다 더 낮아지도록 상기 펌프 유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 가스 센싱 유닛으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 누출된 가스 종류 및 가스량을 산출하고, 상기 산출된 가스 종류 및 가스량을 기초로 상기 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단할 때, 미리 저장된 케이스 내부 가스 종류 데이터를 기초로 상기 누출된 가스 종류가 상기 케이스 내부의 가스 종류인지를 확인하고, 상기 누출된 가스 종류가 상기 케이스 내부의 가스 종류이면 미리 저장된 케이스 내부 가스량 데이터를 기초로 상기 누출된 가스량이 기준값 이상인지를 확인하며, 상기 누출된 가스량이 기준값 이상이면 상기 이차전지의 케이스 리크 발생으로 판단하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 미리 저장된 케이스 내부 가스 종류 데이터와 케이스 내부 가스량 데이터는,
    이차전지의 케이스 내부 가스 정량 토출 측정 장치를 이용하여 상기 케이스의 디개싱 공정 수행 전에 측정된 데이터와 상기 케이스의 디개싱 공정 수행 후에 측정된 데이터를 기초로 산출되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 이차전지의 케이스 내부 가스 정량 토출 측정 장치는,
    상기 이차전지의 케이스 가스방 내부에 삽입되는 니들;
    상기 니들의 삽입되는 케이스 영역에 부착되는 셉타(septa);
    상기 니들에 연결되어 상기 케이스 가스방 내부의 가스를 배출시키거나 또는 유입시키기 위한 가스 이동 관로;
    상기 가스 이동 관로에 연결되어 상기 케이스 내부의 가스를 미리 입력된 입력값에 따라 정량으로 배출 또는 유입되도록 가스 흐름을 제어하는 질량 흐름 제어부; 그리고,
    상기 질량 흐름 제어부에 연결된 가스 이동 관로를 통해 유입되는 정량 가스를 분석하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스의 리크 발생에 대한 알람을 제공하는 알람부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 케이스가 리크 발생으로 판단되면 상기 이차전지의 리크 발생을 알리도록 상기 알람부를 제어하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조 장치.
  11. 가스 센싱 유닛과, 챔버 및 펌프 유닛을 제어하는 제어부를 포함하는 이차전지 제조 장치의 이차전지 리크 검사 방법에 있어서,
    상기 제어부가, 리크 검사를 위한 이차전지를 상기 챔버 내부로 이송시키는 단계;
    상기 제어부가, 상기 챔버의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 상기 펌프 유닛을 제어하는 단계;
    상기 제어부가, 상기 가스 센싱 유닛으로부터 센싱되는 가스 검출 신호를 기초로 상기 이차전지의 케이스 리크 발생 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 제어부가, 상기 케이스가 리크 발생으로 판단되면 해당하는 이차전지를 불량 이차전지로 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 리크 검사 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 챔버의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 상기 펌프 유닛을 제어하는 단계는,
    상기 제어부가, 상기 이차전지에 대한 디개싱 공정을 수행하는 단계;
    상기 제어부가, 상기 디개싱 공정 수행이 완료되었는지를 확인하는 단계;
    상기 제어부가, 상기 디개싱 공정 수행이 완료되면 상기 챔버의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하도록 상기 펌프 유닛을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 리크 검사 방법.
PCT/KR2022/002873 2021-11-10 2022-02-28 이차전지 제조 장치 및 그의 이차전지 리크 검사 방법 WO2023085523A1 (ko)

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