WO2024009286A2 - 이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를 제조하는 방법 - Google Patents

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

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WO2024009286A2
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secondary battery
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강민재
이창제
오나희
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • 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 an apparatus for manufacturing a secondary battery and a method for manufacturing a secondary battery using the same.
  • Secondary batteries can be charged and discharged multiple times.
  • Secondary batteries are widely used as an energy source for various wireless devices such as handsets, laptops, and cordless vacuum cleaners.
  • the manufacturing cost per unit capacity of secondary batteries has dramatically decreased due to improvements in energy density and economies of scale, and as the range of battery electric vehicles (BEVs) has increased to the same level as fuel vehicles, the main uses of secondary batteries are is moving from mobile devices to mobility.
  • BEVs battery electric vehicles
  • the problem to be solved by the technical idea of the present invention is to provide a device for manufacturing a highly productive secondary battery and a method for manufacturing a secondary battery using the same.
  • an apparatus for manufacturing a secondary battery includes a first beam source configured to generate a welding beam; a second beam source configured to generate an inspection beam; a scanner head configured to direct the welding beam and the inspection beam to the module frame; a servo motor configured to move the scanner head; a detector configured to detect a reflected beam that is a portion of the inspection beam reflected from the module frame; a processor configured to collect assembly line data of the module frame based on inspection signals generated by the detector; and a controller configured to control the servo motor based on assembly line data of the module frame.
  • the assembly line data includes coordinates of assembly lines of the first and second parts of the module frame.
  • the controller is configured to control the servo motor to scan the assembly line with the welding beam.
  • the controller is configured to correct the weld line based on the assembly line data.
  • the weld line is the part of the module frame where scanning of the welding beam is intended.
  • the controller is configured to generate signals to control the servo motor and the scanner head to weld the module frame based on the assembly line data.
  • the scanner head includes a dichroic mirror configured to transmit the welding beam and reflect the inspection beam.
  • the optical axes of the welding beam transmitted through the dichroic mirror and the inspection beam reflected by the dichroic mirror at least partially overlap.
  • the scanner head is configured to direct the inspection beam and the welding beam obliquely to the module frame.
  • a method for manufacturing a secondary battery includes scanning the module frame with an inspection beam to collect assembly line data including assembly line coordinates of a first part and a second part of the module frame; and welding the first part and the second part based on the data of the assembly line.
  • the assembly line data is collected based on the three-dimensional shape of the module frame.
  • the module frame is scanned with a welding beam based on the assembly line data.
  • the optical axis of the welding beam and the optical axis of the inspection beam partially overlap.
  • Welding the first and second frames includes collecting assembly line data indicating the location of the assembly line and transmitting the assembly line data to a controller.
  • the controller is configured to control movement of a scanner head configured to direct the inspection beam and the welding beam.
  • the method further includes calibrating the coordinates of a weld line based on the assembly line data to generate a calibrated weld line.
  • the module frame is scanned with the welding beam along the calibrated weld line.
  • the method of manufacturing a secondary battery may collect assembly line data of parts based on OCT (Optical Coherence Tomography) and weld frames based on the assembly line data.
  • OCT Optical Coherence Tomography
  • weld frames based on the assembly line data.
  • OCT determines the three-dimensional shape of parts, so there are no errors due to surface roughness.
  • the OCT optical system is coupled to the scanner head of the welding beam optical system, the movement time of the scanner head required for auto-focusing and inspection of the assembly line can be minimized, and the productivity of the secondary battery can be improved.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a secondary battery manufacturing apparatus according to example embodiments.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the module frame.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a secondary battery according to example embodiments.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method of manufacturing a secondary battery according to example embodiments.
  • Figure 5 is a diagram for explaining a method of manufacturing a secondary battery according to example embodiments.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a secondary battery according to example embodiments.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a secondary battery manufacturing apparatus 100 according to example embodiments.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the module frame MF.
  • the secondary battery manufacturing apparatus 100 includes a first beam source 110, a scanner head 120, an OCT optical system 130, a processor 140, It may include a controller 150 and a servo motor 160.
  • the secondary battery manufacturing apparatus 100 may be configured to process the module frame (MF) of the battery module (BM).
  • the secondary battery manufacturing apparatus 100 may be configured to weld the frame body (FB), end plate (EP), and top plate (TP) of the module frame (MF) to each other.
  • the secondary battery manufacturing apparatus 100 may be configured to perform laser welding.
  • the first beam source 110 may be a laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) device.
  • the first beam source 110 may be configured to generate a welding beam (WB).
  • the welding beam (WB) may be a laser beam.
  • the welding beam WB may be near infrared rays.
  • the wavelength of the welding beam WB may range from about 750 nm to about 2500 nm.
  • the wavelength of the welding beam WB may be about 1070 nm.
  • the first beam source 110 may be a solid-state laser device such as a semiconductor laser device, a Nd: YAG laser device, a Ti-Sapphire laser device, or a fiber laser device.
  • the first beam source 110 may be a liquid laser such as a dye laser device.
  • the first beam source 110 may be a gas laser device such as a helium-neon laser, a carbon dioxide laser, or an excimer laser.
  • the welding beam WB generated by the first beam source 110 may be coupled to the scanner head 120. According to example embodiments, the welding beam WB may be transmitted to the scanner head 120 through any one of a free space optical system, an optical integrated circuit, and a fiber optical system.
  • the OCT optical system 130 may include a second beam source 131, a beam splitter 133, a reference mirror 135, a detector 137, a first scanning mirror 138, and a second scanning mirror 139. there is.
  • the OCT optical system 130 may be configured to capture a three-dimensional image of the module frame (MF).
  • OCT optics 130 may be based on Michelson interferometry. The operation of OCT optics may be based on the phase delay between the reference beam (RFB) and the reflected beam (RB).
  • the reflected beam RB may be a portion of the inspection beam IB reflected by the sample (i.e., the module frame MF).
  • Phase delay represents the difference in time of flight between the reflected beam (RB) and the reference beam (RFB), and the difference in time of flight may contain information about the three-dimensional image of the module frame (MF).
  • the depth profile of the scanned portion of the module frame MF i.e. the depth according to the coordinates in the X and Y directions of the module frame MF
  • the second beam source 131 may be a laser device.
  • the second beam source 131 may be configured to generate an inspection beam (IB).
  • the inspection beam (IB) may be a laser beam.
  • the inspection beam IB may be near-infrared.
  • the wavelength of the inspection beam IB may range from about 750 nm to about 2500 nm.
  • the wavelength of the inspection beam (IB) may be different from the wavelength of the welding beam (WB).
  • the wavelength of the inspection beam (IB) may be shorter than the wavelength of the welding beam (WB).
  • the wavelength of the inspection beam IB may be about 820 nm.
  • inspection beam IB may be collimated.
  • the inspection beam IB may be collimated light. That is, the inspection beam IB may be non-convergent light and non-divergent light.
  • the second beam source 131 may include a collimating lens, or a collimating lens may be interposed between the second beam source 131 and the beam splitter 133.
  • the beam splitter 133 may be on the optical path of the inspection beam (IB) between the scanner head 120 and the second beam source 131.
  • the inspection beam (IB) may be transmitted to the beam splitter 133.
  • the beam splitter 133 may be configured to split the inspection beam (IB).
  • the beam splitter 133 may be configured to transmit a portion of the inspection beam IB and reflect a portion of the inspection beam IB to generate a reference beam RFB.
  • the reflectance of the beam splitter 133 may be substantially the same as the transmittance of the beam splitter 133, but is not limited thereto.
  • the reflectance of the beam splitter 133 may be higher than the transmittance of the beam splitter 133, or the reflectance of the beam splitter 133 may be lower than the transmittance of the beam splitter 133.
  • the reference beam RFB may be reflected by the reference mirror 135 and transmitted to the detector 137 through the beam splitter 133.
  • the inspection beam (IB) passing through the beam splitter 133 may sequentially pass through the first and second scanning mirrors 138 and 139 and be coupled to the scanner head 120.
  • the first scanning mirror 138 may be in the optical path of the inspection beam IB between the beam splitter 133 and the scanner head 120.
  • the second scanning mirror 139 may be in the optical path of the inspection beam IB between the first scanning mirror 138 and the scanner head 120.
  • Each of the first and second scanning mirrors 138 and 139 may be a galvo mirror.
  • Each of the first and second scanning mirrors 138 and 139 may include a reflective surface and a servo motor configured to drive (eg, rotate) the reflective surface.
  • the module frame MF may be scanned with the inspection beam IB by driving the first and second scanning mirrors 138 and 139.
  • the scanner head 120 may include a dichroic mirror 121, a first scanning mirror 123, a second scanning mirror 124, and lenses 125 and 127.
  • the scanner head 120 may be configured to direct the welding beam (WB) and the inspection beam (IB) to the module frame (MF). Accordingly, the module frame MF can be inspected by the inspection beam IB and welded by the welding beam WB.
  • the scanner head 120 can scan the module frame (MF) with a welding beam (WB) and an inspection beam (IB).
  • the inspection beam (IB) and the welding beam (WB) coupled to the scanner head 120 may be transmitted to the dichroic mirror 121.
  • the dichroic mirror 121 may be in the optical path between the first beam source 110 and the module frame MF.
  • the dichroic mirror 121 may be in the optical path between the second scanning mirror 139 and the module frame MF.
  • the inspection beam (IB) reflected by the dichroic mirror 121 and the welding beam (WB) transmitted through the dichroic mirror 121 may have similar (or substantially the same) optical paths.
  • the optical axis of the inspection beam (IB) reflected by the dichroic mirror 121 and the optical axis of the welding beam (WB) transmitted through the dichroic mirror 121 may at least partially overlap. Accordingly, auto-focusing of the welding beam WB by the inspection beam IB can be achieved.
  • the dichroic mirror 121 may include a distributed Bragg reflector as a non-limiting example.
  • the dichroic mirror 121 may have high transmittance for the welding beam WB.
  • the transmittance of the dichroic mirror 121 for the wavelength band of the welding beam WB may be 90% or more.
  • the transmittance of the dichroic mirror 121 for the wavelength band of the welding beam WB may be 95% or more.
  • the transmittance of the dichroic mirror 121 for the wavelength band of the welding beam WB may be 99% or more.
  • the dichroic mirror 121 may have a high reflectivity with respect to the inspection beam (IB).
  • the reflectance of the dichroic mirror 121 with respect to the wavelength band of the inspection beam (IB) may be 90% or more.
  • the reflectance of the dichroic mirror 121 with respect to the wavelength band of the inspection beam (IB) may be 95% or more.
  • the reflectance of the inspection beam (IB) dichroic mirror 121 may be 99% or more.
  • the inspection beam (IB) reflected by the dichroic mirror 121 and the welding beam (WB) transmitted through the dichroic mirror 121 are transmitted through the first scanning mirror 123, the second scanning mirror 124, and the lenses 125, 127) and then can be irradiated to the module frame (MF).
  • the dichroic mirror 121 may be configured to reflect the welding beam WB and may be configured to transmit the inspection beam IB.
  • the dichroic mirror may have high reflectance for the wavelength band of the welding beam and high transmittance for the wavelength band of the inspection beam.
  • the first scanning mirror 123 may be in the optical path of the inspection beam (IB) and the welding beam (WB) between the dichroic mirror 121 and the module frame MF.
  • the second scanning mirror 124 may be in the optical path of the inspection beam (IB) and the welding beam (WB) between the first scanning mirror 123 and the module frame MF.
  • Each of the first and second scanning mirrors 123 and 124 may be a galvo mirror.
  • Each of the first and second scanning mirrors 123 and 124 may include a reflective surface and a servo motor configured to drive (eg, rotate) the reflective surface.
  • the first and second scanning mirrors 123 and 124 may be configured to scan the module frame MF with an inspection beam (IB) in addition to the welding beam (WB), and thus , the first and second scanning mirrors 138 and 139 may be omitted, or may be replaced with a non-galvo mirror (i.e., a non-driving fixed mirror).
  • IB inspection beam
  • WB welding beam
  • Each of the lenses 125 and 127 may be a scanning lens.
  • one of the lenses 125 and 127 may be an F-Theta scanning lens, but is not limited thereto.
  • One of the lenses 125 and 127 may be a flat field scanning lens or a telecentric f-theta scanning lens.
  • the F-Theta lens is the standard lens for galvo scanner-based laser tooling systems.
  • the diffraction-limited, multi-element and air-spaced lens design is optimized for flat field and low f-theta distortion in the image plane.
  • the displacement of the output beam is equal to f* ⁇ .
  • ⁇ is the angle of incidence of the input beam
  • f is the focal length.
  • the angular velocities of the input and output beams are therefore directly proportional, which may allow for simplification of the operation and control device at a constant angular velocity of the scanning mirror.
  • the inspection beam IB and the welding beam WB are shown simultaneously for convenience of illustration, but the inspection beam IB and the welding beam WB may be separately irradiated to the module frame MF.
  • the inspection beam IB and the welding beam WB may be separately irradiated to the module frame MF.
  • the elements of the module frame MF may be welded by the welding beam WB.
  • the relative orientation of the scanner head 120 and the module frame (MF) such that at least one of the servo motor 160 and the fixture 200 inspection beam (IB) and welding beam (WB) is obliquely incident on the module frame (MF). and may be configured to adjust the position.
  • IB inspection beam
  • WB welding beam
  • the area of the welding beam (WB) on the module frame (MF) may be different from the area of the inspection beam (IB) on the module frame (MF).
  • the area of the welding beam WB on the module frame MF may be larger than the area of the inspection beam IB on the module frame MF. Since the welding beam WB covers a wide area of the module frame MF, the throughput of the device 100 for manufacturing a secondary battery can be improved.
  • the inspection beam (IB) covers a narrow area of the module frame (MF) (i.e., has a narrow field of view (FOV)), and is used for three-dimensional modeling of the module frame (MF) by the OCT optical system 130. Resolution can be improved.
  • the battery module may include a module frame (MF), a cell stack, and a bus bar assembly.
  • the cell stack may include a plurality of battery cells and a plurality of separators.
  • the plurality of battery cells may include a case electrode assembly, an electrolyte, and electrode leads.
  • the case may be any one of a pouch case, a cylindrical case, and a square case.
  • the electrode assembly may be either a jelly-roll type or a stack type.
  • the jelly roll type electrode assembly may include a winding structure of an anode, a cathode, and a separator interposed between them.
  • a stack-type electrode assembly may include a plurality of sequentially stacked anodes, a plurality of cathodes, and a plurality of separators interposed between them.
  • the electrode lead may include a positive electrode lead and a negative electrode lead.
  • the anode lead may be coupled to the anode tab of the electrode assembly, and the cathode lead may be coupled to the cathode tab of the electrode assembly.
  • the plurality of separators support the plurality of battery cells horizontally, thereby preventing swelling of the plurality of battery cells.
  • the plurality of separators may be thermal barriers.
  • the bus bar assembly may include a bus bar frame and bus bars.
  • the bus bars may be external connection terminals for outputting voltage and current of the cell stack, and may be coupled to the positive and negative leads of the cell stack.
  • the bus bar frame can support the bus bar and electrode leads of the cell stack.
  • the bus bar assembly may further include an integrated circuit such as a CMC (Cell Management Controller) mounted on the bus bar frame.
  • CMC Cell Management Controller
  • the module frame (MF) may include a frame body (FB), end plates (EP), and a top plate (TP). Elements of the battery module BM (i.e., cell stack and busbar assembly) may be embedded in the module frame MF.
  • the module frame MF may cover elements of the battery module BM (i.e., cell stack and busbar assembly).
  • the frame body FB may include a U-shape.
  • the frame body FB may include a bottom and side walls connected to the bottom.
  • the end plates EP and top plate TP may have a substantially plate shape.
  • the battery module BM may be loaded on the fixing device 200.
  • the frame body (FB), end plates (EP), and top plate (TP) of the module frame (MF) may be maintained in an assembled state by the fixing device 200.
  • the module frame MF may be inspected and welded by the secondary battery manufacturing apparatus 100 while the battery module BM is held by the fixing device 200 .
  • the fixing device 200 may include a stage 210 and a plurality of jigs 221, 222, 223, and 225.
  • the battery module BM may be loaded on the stage 210.
  • the frame body (FB), end plates (EP), and top plate (TP) of the battery module (BM) loaded on the stage 210 are pressed by a plurality of jigs (221, 222, 223, 225). You can.
  • the jigs 221 and 222 may pressurize the end plates EP and the frame body FB.
  • the jig 225 can pressurize the frame body (FB) and the top plate (TP).
  • the jigs 223 may pressurize both side walls of the frame body FB and the top plate TP.
  • the reflected beam RB is formed by lenses 125, 127, first and second scanning mirrors 123, 124, dichroic mirror 121, first and second scanning mirrors 138, 139, and a beam splitter. It can reach the detector 137 via (133) sequentially.
  • Detector 137 may be configured to generate an inspection signal (IS) based on a reflected beam (RB) and a reference beam (RFB).
  • the detector 137 may include, for example, a charge coupled device (CCD) camera and a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor.
  • Detector 137 may be configured to transmit an inspection signal (IS) to processor 140.
  • IS inspection signal
  • the processor 140 may be configured to determine the three-dimensional shape of the module frame MF based on the inspection signal IS.
  • Processor 140 may be configured to collect assembly line data (ALD). Based on the three-dimensional shape of the module frame (MF), the processor 140 determines the assembly line of the frame body (FB) and the end plates (EP), the assembly line and the end of the frame body (FB) and the top plate (TP). It may be configured to determine the assembly line of the plates (EP) and the top plate (TP). Based on the three-dimensional shape of the module frame (MF), the processor 140 calculates the gap between the frame body (FB) and the end plates (EP), the gap between the frame body (FB) and the top plate (TP), and the end. It may be configured to determine the gap between the plates (EP) and the top plate (TP). Processor 140 may be configured to transmit assembly line data (ALD) to controller 150 .
  • ALD assembly line data
  • the controller 150 may be configured to control overall operations of the first beam source 110, the scanner head 120, and the servo motor 160. Oscillation of the first beam source 110, chopping frequency of the welding beam (IB), intensity of the welding beam (IB), driving of the first and second scanning mirrors 123 and 124, and the servo motor 160 ) may be configured to generate a signal for controlling the operation of the device.
  • the controller 150 may be configured to generate signals for controlling the servo motor 160 and the scanner head 120 to weld the module frame MF based on the assembly line data ALD.
  • the controller 150 may be configured to control the movement of the scanner head 120 and the driving of the first and second scanning mirrors 123 and 124 by the servo motor 160.
  • the controller 150 may be a Programmable Logic Controller (PLC).
  • PLC Programmable Logic Controller
  • a PLC is a special type of microprocessor-based controller that uses programmable memory to store instructions and implement functions such as logic, sequencing, timing, counting, and arithmetic to control machines and processes. PLC is easy to operate and program.
  • the controller 150 may include a power supply, a central processing unit (CPU), an input interface, an output interface, a communication interface, and memory devices.
  • the processor 140 and the controller 150 may be implemented as hardware, firmware, software, or any combination thereof.
  • the processor 140 and the controller 150 may be computing devices such as a workstation computer, a desktop computer, a laptop computer, or a tablet computer.
  • the processor 140 and the controller 150 may be simple controllers, complex processors such as microprocessors, CPUs, GPUs, etc., processors configured by software, dedicated hardware, or firmware.
  • the processor 140 and controller 150 may be implemented, for example, by a general-purpose computer or application-specific hardware such as a digital signal processor (DSP), field programmable gate array (FPGA), and application specific integrated circuit (ASIC). there is.
  • DSP digital signal processor
  • FPGA field programmable gate array
  • ASIC application specific integrated circuit
  • processor 140 and controller 150 may be implemented as instructions stored on a machine-readable medium that can be read and executed by one or more processors.
  • machine-readable media may include any mechanism for storing and/or transmitting information in a form readable by a machine (e.g., computing device).
  • machine-readable media may include read only memory (ROM), random access memory (RAM), magnetic disk storage media, optical storage media, flash memory devices, electrical, optical, acoustic, or other forms of radio signals ( For example, carrier waves, infrared signals, digital signals, etc.) and other arbitrary signals.
  • firmware, software, routines, and instructions may be configured to perform the operations described for the processor 140 and the controller 150 or any process described below. However, this is for convenience of explanation, and it should be understood that the operations of the processor 140 and controller 150 described above may result from a computing device, processor, controller, or other device executing firmware, software, routines, instructions, etc. do.
  • the servo motor 160 may be configured to translate the scanner head 120.
  • the servo motor 160 may be configured to move the scanner head 120 in the vertical direction (ie, the working distance direction). By moving the scanner head 120 in the vertical direction, the welding beam WB may be focused on the module frame MF.
  • the servo motor 160 may be configured to move the scanner head 120 in the horizontal direction. By moving the scanner head 120 in the horizontal direction, the assembly line of the module frame MF can be scanned with the welding beam WB, and accordingly, the frame body FB and the end plate ( EP) and top plate (TP) can be welded.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a secondary battery according to example embodiments.
  • Figure 4 is a diagram for explaining inspection of a module frame according to example embodiments.
  • the first component (P1) may be any one of the frame body (FB), top plate (TP), and end plates (EP) of the module frame (MF)
  • the second component (P2) may be the module frame. It may be another one of the frame body (FB), top plate (TP) and end plates (EP) of (MF).
  • the module frame MF may be scanned with the inspection beam IB to collect assembly line data ALD. More specifically, to collect assembly line data ALD, the first part P1 and the second part P2 adjacent to the assembly line AL and the first part P1 and the second part P2 are 2 Portions of part P2 can be scanned with inspection beam IB.
  • the area on the module frame MF that is scanned with the inspection beam IB may include zigzag lines (eg, triangular wavy lines).
  • the sampling frequency of scanning of the inspection beam (IB) may range from tens of KHz to hundreds of kHz.
  • the assembly line AL may be a boundary line between the first and second parts P1 and P2 of the module frame MF.
  • the assembly line AL may be a profile of a contact surface of the first and second parts P1 and P2 of the module frame MF.
  • the Z-field measurement area (i.e., depth measurement limit) of the inspection beam (IB) may range from several millimeters to tens of millimeters.
  • the Z-field measurement area (i.e., depth measurement limit) of the inspection beam (IB) may range from about 3 mm to about 12 mm.
  • the Z-axis resolution of the inspection beam (IB) may range from about 1 ⁇ m to about 100 ⁇ m.
  • the diameter of the XY field measurement area (i.e., horizontal scanning range) of the inspection beam IB may range from several millimeters to tens of millimeters.
  • the diameter of the XY field measurement area (i.e., horizontal scanning range) of the inspection beam IB may range from several millimeters to tens of millimeters.
  • the XY plane resolution of the inspection beam (IB) may range from about 1 ⁇ m to about 100 ⁇ m.
  • the XY plane may be the scanning plane of the inspection beam (IB), and the Z axis may be substantially perpendicular to the XY plane.
  • An inspection signal may be generated by scanning the module frame (MF) with an inspection beam (IB).
  • the processor 140 may determine the three-dimensional shape of the module frame MF based on the inspection signal IS.
  • the processor 140 may be configured to collect assembly line data (ALD) based on the three-dimensional shape of the module frame (MF).
  • Assembly line data may include the coordinates of the assembly line (AL).
  • the coordinates of the assembly line AL may be coordinates on the scanning plane of the module frame MF using the inspection beam IB, and the coordinates of the assembly line AL may include X-direction coordinates and Y-direction coordinates.
  • the first and second parts (P1, P2) are damaged due to manufacturing errors such as surface roughness, missingness, and breakage of the first and second parts (P1, P2) and systematic and random errors caused by the fixing device 200.
  • the assembly line AL may be determined as the center line of the gap GP (eg, the width direction center line of the gap GP).
  • the processor 140 may be configured to determine the assembly line (AL) from the gap (GP). Unlike what is shown in FIG. 4, the first and second components P1 and P2 may be ideally assembled, and the width of the gap GP may be 0.
  • the gap (GP) and the threshold can be compared. If the gap GP exceeds the threshold, at P125 the module frame MF may be reassembled. After reassembly of the module frame (MF), the module frame (MF) can be inspected again at P110 to collect assembly line data (ALD).
  • ALD assembly line data
  • the gap (GP, see FIG. 4) does not exceed the threshold (i.e., the gap (GP) is below the threshold), based on the assembly line data (ALD) at P130
  • the coordinates of the weld line (WL) can be corrected.
  • the weld line WL may be determined based on a standard model of the module frame MF of the battery module BM loaded on the fixing device 200.
  • the weld line (WL) may be a part of the ideal module frame (BF) that is scheduled to be welded without errors due to production and processing. There may be a misalignment between the weld line (WL) and the assembly line (AL) due to production and process errors of the module frame (MF).
  • Discrepancies between the weld line (WL) and the assembly line (AL) may include tilt and separation.
  • the controller 150 may be configured to correct the coordinates of the weld line WL based on the assembly line data ALD to generate a calibrated weld line.
  • Calibration of the weld line WL may include correcting the coordinates of the weld line WL based on the start and end points of the assembly line AL.
  • the module frame MF can be welded based on the calibrated weld line.
  • Welding the module frame MF may include scanning the module frame MF with a welding beam WB along a calibrated weld line.
  • the module frame MF is welded based on the corrected weld line, so non-welding and weak welding of the module frame can be prevented, and the reliability of manufacturing the secondary battery can be improved.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a secondary battery according to example embodiments.
  • the module frame MF can be welded based on the assembly line data ALD.
  • the module frame (MF) can be scanned with the welding beam (BM) directly based on the assembly line data (ALD) without calibrating the weld line (WL) based on the assembly line data (ALD).
  • the controller 160 is configured to perform many calculations in addition to correction of the weld line WL.
  • the controller 160 generates a signal to perform welding, the computing power of the controller 160 can be reduced, and thus the continuity and reliability of the process can be improved.

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Abstract

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

Description

이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를 제조하는 방법
본 발명은 이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2022.7.8 자 한국 특허 출원 제10-2022-0084675호, 2023.6.29 자 한국 특허 출원 제10-2023-0083907호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
이차 전지는 일차 전지와 달리 복수번의 충방전이 가능하다. 이차 전지는 핸드셋, 노트북, 무선 청소기 등의 다양한 무선 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 최근, 에너지 밀도 개선 및 규모의 경제로 인해 이차 전지의 단위 용량당 제조 비용이 획기적으로 감소하고, BEV(battery electric vehicle)의 항속거리가 연료 차량과 동등한 수준으로 증가함에 따라, 이차 전지의 주요 쓰임새는 모바일 기기에서 모빌리티로 이동하고 있다.
모빌리티용 이차 전지의 가파른 수요의 성장을 맞추기 위해, 셀 제조 업체들은 막대한 자본적 지출을 감당하고 있다. 각 기업들은 투하 자본 수익률의 극대화를 위해 라인당 생산성을 제고하고 있으며, 이를 위해 수율의 향상 및 생산성의 향상을 위한 다양한 영구들이 지속되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 생산성이 이차 전지를 제조하는 장치 및 이를 이용한 이차 전지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 이차 전지를 제조하는 장치가 제공된다. 상기 장치는, 웰딩 빔을 생성하도록 구성된 제1 빔 소스; 검사 빔을 생성하도록 구성된 제2 빔 소스; 상기 웰딩 빔 및 상기 검사 빔을 모듈 프레임으로 지향시키도록 구성된 스캐너 헤드; 상기 스캐너 헤드를 이동시키도록 구성된 서보 모터; 상기 모듈 프레임으로부터 반사된 상기 검사 빔의 부분인 반사 빔을 감지하도록 구성된 검출기; 상기 검출기에 의해 생성된 검사 신호에 기초하여 상기 모듈 프레임의 조립선 데이터를 수집하도록 구성된 프로세서; 및 상기 모듈 프레임의 조립선 데이터에 기초하여 상기 서보 모터를 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함한다.
상기 조립선 데이터는 상기 모듈 프레임의 제1 부품 및 제2 부품의 조립선의 좌표를 포함한다.
상기 컨트롤러는 상기 웰딩 빔으로 상기 조립선을 스캐닝하도록 상기 서보 모터를 제어하도록 구성된다.
상기 컨트롤러는 상기 조립선 데이터에 기초하여 용접선을 교정하도록 구성된다.
상기 용접선은 상기 웰딩 빔의 스캐닝이 예정된 상기 모듈 프레임의 부분이다.
상기 컨트롤러는 상기 조립선 데이터에 기초하여 모듈 프레임을 용접하도록 상기 서보 모터 및 상기 스캐너 헤드를 제어하기 위한 신호를 생성하도록 구성된다.
상기 스캐너 헤드는 상기 웰딩 빔을 투과시키고 상기 검사 빔을 반사하도록 구성된 이색 거울을 포함한다.
상기 이색 거울을 투과한 상기 웰딩 빔과 상기 이색 거울에 의해 반사된 상기 검사 빔의 광축은 적어도 부분적으로 중첩된다.
상기 스캐너 헤드는 상기 검사 빔 및 상기 웰딩 빔을 상기 모듈 프레임에 비스듬하게 지향하도록 구성된다.
예시적인 실시예들에 따르면, 이차 전지를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 모듈 프레임의 제1 부품 및 제2 부품의 조립선의 좌표들을 포함하는 조립선 데이터를 수집하도록 상기 모듈 프레임을 검사 빔으로 스캐닝 하는 단계; 및 상기 조립선의 데이터에 기초하여 상기 제1 부품 및 상기 제2 부품을 용접하는 단계를 포함한다.
상기 조립선 데이터는 상기 모듈 프레임의 3차원 형상에 기초하여 수집된다.
상기 제1 부품 및 상기 제2 부품 사이에 갭이 있고, 및 상기 조립선은 상기 갭의 중심선이다.
상기 제1 부품 및 상기 제2 부품을 용접하는 단계는, 상기 조립선 데이터에 기초하여 웰딩 빔으로 상기 모듈 프레임을 스캐닝한다.
상기 웰딩 빔의 광축과 상기 검사 빔의 광축은 부분적으로 중첩된다.
상기 제1 및 제2 프레임을 용접하는 단계는, 상기 조립선의 위치를 나타내는 조립선 데이터를 수집하는 것 및 상기 조립선 데이터를 컨트롤러에 전송하는 것을 포함한다.
상기 컨트롤러는 상기 검사 빔 및 상기 웰딩 빔을 지향하도록 구성된 스캐너 헤드의 이동을 제어하도록 구성된다.
상기 방법은 교정된 용접선을 생성하도록 상기 조립선 데이터에 기초하여 용접선의 좌표를 교정하는 단계를 더 포함한다.
상기 제1 및 제2 프레임을 용접하는 단계는, 상기 교정된 용접선을 따라 상기 모듈 프레임을 상기 웰딩 빔으로 스캐닝한다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 제조하는 방법은 OCT(Optical Coherence Tomography)에 기초하여 부품들의 조립선 데이터를 수집하고, 조립선 데이터에 기초하여 프레임들을 용접할 수 있다. OCT는 부품들의 3차원 형상을 결정하는 바, 표면 조도에 의한 오차가 없다. 또한 OCT 광학계가 웰딩 빔 광학계의 스캐너 헤드에 커플링되는 바, 오토 포커싱 및 조립선의 검사를 위해 소요되는 스캐너 헤드의 이동 시간을 최소화할 수 있는 바, 이차 전지의 생산성이 제고될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 다른 효과들은 이하의 설명으로부터 본 개시의 예시적인 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적인 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 개시의 예시적인 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 모듈 프레임의 분해 사시도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
(제1 실시예)
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지 제조 장치(100)를 나타내는 도면이다.
도 2는 모듈 프레임(MF)의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 예시적인 실시예들에 따르면, 이차 전지 제조 장치(100)는 제1 빔 소스(110), 스캐너 헤드(120), OCT 광학계(130), 프로세서(140), 컨트롤러(150), 및 서보 모터(160)를 포함할 수 있다.
이차 전지 제조 장치(100)는 배터리 모듈(BM)의 모듈 프레임(MF)을 처리하도록 구성될 수 있다. 이차 전지 제조 장치(100)는 모듈 프레임(MF)의 프레임 바디(FB), 엔드 플레이트(EP) 및 탑 플레이트(TP)를 서로 용접하도록 구성될 수 있다. 이차 전지 제조 장치(100)는 레이저 용접을 수행하도록 구성될 수 있다.
제1 빔 소스(110)는 레이저(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) 장치일 수 있다. 제1 빔 소스(110)는 웰딩 빔(WB)을 생성하도록 구성될 수 있다. 웰딩 빔(WB)은 레이저 빔일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 웰딩 빔(WB)은 근적외선일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 웰딩 빔(WB)의 파장은 약 750nm 내지 약 2500nm의 범위에 있을 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 웰딩 빔(WB)의 파장은 약 1070nm일 수 있다.
일 예로, 제1 빔 소스(110)는 반도체 레이저 장치, 엔디-야그(Nd: YAG) 레이저 장치, 티타늄-사파이어(Ti-Sapphire) 레이저 장치, 광 섬유 레이저 장치와 같은 고체 레이저 장치 일 수 있다. 다른 예로, 제1 빔 소스(110)는 색소 레이저 장치와 같은 액체 레이저일 수 있다. 다른 예로, 제1 빔 소스(110)는 헬륨-네온 레이저, 이산화탄소 레이저, 엑싸이머(Excimer) 레이저 등과 같은 기체 레이저 장치일 수 있다.
제1 빔 소스(110)에 의해 생성된 웰딩 빔(WB)은 스캐너 헤드(120)에 커플링될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 웰딩 빔(WB)은 자유 공간 광학계, 광 집적 회로(Optical Integrated Circuit) 및 파이버 광학계 중 어느 하나를 통해 스캐너 헤드(120)에 전달될 수 있다.
OCT 광학계(130)는 제2 빔 소스(131), 빔 스플리터(133), 기준 미러(135), 검출기(137), 제1 스캐닝 미러(138) 및 제2 스캐닝 미러(139)를 포함할 수 있다.
OCT 광학계(130)는 모듈 프레임(MF)의 3차원 이미지를 캡처하도록 구성될 수 있다. OCT 광학계(130)는 마이켈슨 간섭계에 기초할 수 있다. OCT 광학계의 동작은 기준 빔(RFB)과 반사 빔(RB) 사이의 위상 지연에 기초할 수 있다. 반사 빔(RB)은 시료(즉, 모듈 프레임(MF))에 반사된 검사 빔(IB)의 부분일 수 있다. 위상 지연은 반사 빔(RB)과 기준 빔(RFB) 사이의 비행 시간(Time of Flight)의 차이를 나타내며, 비행 시간의 차이는 모듈 프레임(MF)의 3차원 이미지에 대한 정보를 포함할 수 있다. 모듈 프레임(MF)의 표면을 검사 빔(IB)으로 스캐닝함으로써, 스캐닝된 모듈 프레임(MF)의 부분의 깊이 프로파일(즉, 모듈 프레임(MF)의 X 방향 및 Y 방향의 좌표에 따른 깊이)을 얻을 수 있고, 이에 따라, 모듈 프레임(MF)의 3차원 이미지가 캡처될 수 있다.
제2 빔 소스(131)는 레이저 장치일 수 있다. 제2 빔 소스(131)는 검사 빔(IB)을 생성하도록 구성될 수 있다. 검사 빔(IB)은 레이저 빔일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 검사 빔(IB)은 근적외선일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 검사 빔(IB)의 파장은 약 750nm 내지 약 2500nm의 범위에 있을 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 검사 빔(IB)의 파장은 웰딩 빔(WB)의 파장과 다를 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 검사 빔(IB)의 파장은 웰딩 빔(WB)의 파장보다 더 짧을 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 검사 빔(IB)의 파장은 약 820nm일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 검사 빔(IB)은 시준될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 검사 빔(IB)은 평행광일 수 있다. 즉, 검사 빔(IB)은 비수렴광이고, 비발산광일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제2 빔 소스(131)가 시준 렌즈를 포함하거나, 또는, 제2 빔 소스(131)와 빔 스플리터(133)의 사이에 시준 렌즈가 개재될 수 있다.
빔 스플리터(133)는 스캐너 헤드(120)와 제2 빔 소스(131) 사이의 검사 빔(IB)의 광 경로 상에 있을 수 있다. 검사 빔(IB)은 빔 스플리터(133)로 전달될 수 있다. 빔 스플리터(133)는 검사 빔(IB)을 분할하도록 구성될 수 있다. 비제한적 예시로서, 빔 스플리터(133)는 검사 빔(IB)의 일부를 투과시키고, 기준 빔(RFB)을 생성하도록 검사 빔(IB)의 일부를 반사하도록 구성될 수 있다. 빔 스플리터(133)의 반사율은 빔 스플리터(133)의 투과율과 실질적으로 동일할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 빔 스플리터(133)의 반사율이 빔 스플리터(133)의 투과율보다 높거나, 또는 빔 스플리터(133)의 반사율이 빔 스플리터(133)의 투과율보다 낮을 수도 있다.
기준 빔(RFB)은 기준 미러(135)에 의해 반사되고 빔 스플리터(133)를 투과하여 검출기(137)에 전달될 수 있다. 빔 스플리터(133)를 투과한 검사 빔(IB)은 제1 및 제2 스캐닝 미러들(138, 139)를 순차로 경유하고 스캐너 헤드(120)에 커플링될 수 있다.
제1 스캐닝 미러(138)는 빔 스플리터(133)와 스캐너 헤드(120) 사이의 검사 빔(IB)의 광 경로에 있을 수 있다. 제2 스캐닝 미러(139)는 제1 스캐닝 미러(138)와 스캐너 헤드(120) 사이의 검사 빔(IB)의 광 경로에 있을 수 있다. 제1 및 제2 스캐닝 미러들(138, 139) 각각은 갈보 미러일 수 있다. 제1 및 제2 스캐닝 미러들(138, 139) 각각은 반사면 및 상기 반사면을 구동(예컨대, 회전 구동)하도록 구성된 서보 모터를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 스캐닝 미러들(138, 139)의 구동에 의해 모듈 프레임(MF)이 검사 빔(IB)으로 스캐닝될 수 있다.
스캐너 헤드(120)는 이색 거울(Dichroic Mirror)(121), 제1 스캐닝 미러(123), 제2 스캐닝 미러(124) 및 렌즈들(125, 127)을 포함할 수 있다. 스캐너 헤드(120)는 웰딩 빔(WB) 및 검사 빔(IB)을 모듈 프레임(MF)에 지향시키도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 모듈 프레임(MF)은 검사 빔(IB)에 의해 검사되고, 및 웰딩 빔(WB)에 의해 용접될 수 있다. 스캐너 헤드(120)는 웰딩 빔(WB) 및 검사 빔(IB)으로 모듈 프레임(MF)을 스캐닝할 수 있다.
스캐너 헤드(120)에 커플링된 검사 빔(IB) 및 웰딩 빔(WB)은 이색 거울(121)에 전달될 수 있다. 이색 거울(121)은 제1 빔 소스(110)와 모듈 프레임(MF) 사이의 광 경로에 있을 수 있다. 이색 거울(121)은 제2 스캐닝 미러(139)와 모듈 프레임(MF) 사이의 광 경로에 있을 수 있다. 이색 거울(121)에 의해 반사된 검사 빔(IB)과 이색 거울(121)을 투과한 웰딩 빔(WB)이 유사한(또는 실질적으로 동일한) 광 경로를 가질 수 있다. 이색 거울(121)에 의해 반사된 검사 빔(IB)의 광축과 이색 거울(121)을 투과한 웰딩 빔(WB)의 광축은 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 이에 따라, 검사 빔(IB)에 의한 웰딩 빔(WB)의 오토 포커싱이 달성될 수 있다. 이색 거울(121)은 비제한적 예시로서, 분산 브래그 반사경(Distributed Bragg Reflector)을 포함할 수 있다.
이색 거울(121)은 웰딩 빔(WB)에 대해 높은 투과율을 가질 수 있다. 예컨대, 웰딩 빔(WB)의 파장 대역에 대한 이색 거울(121)의 투과율은 90% 이상일 수 있다. 예컨대, 웰딩 빔(WB)의 파장 대역에 대한 이색 거울(121)의 투과율은 95% 이상일 수 있다. 예컨대, 웰딩 빔(WB)의 파장 대역에 대한 이색 거울(121)의 투과율은 99% 이상일 수 있다.
이색 거울(121)은 검사 빔(IB)에 대해 높은 반사율을 가질 수 있다. 예컨대, 검사 빔(IB)의 파장 대역에 대한 이색 거울(121)의 반사율은 90% 이상일 수 있다. 예컨대 검사 빔(IB)의 파장 대역에 대한 이색 거울(121)의 반사율은 95% 이상일 수 있다. 예컨대, 검사 빔(IB) 이색 거울(121)의 반사율은 99% 이상일 수 있다.
이색 거울(121)에 의해 반사된 검사 빔(IB) 및 이색 거울(121)을 투과한 웰딩 빔(WB)은 제1 스캐닝 미러(123), 제2 스캐닝 미러(124) 및 렌즈들(125, 127)을 순차로 경유한 후 모듈 프레임(MF)에 조사될 수 있다. 하지만 이에 제한되는 것은 아니고, 이색 거울(121)은 웰딩 빔(WB)을 반사하도록 구성되고, 및 검사 빔(IB)을 투과시키도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 이색 거울은 웰딩 빔의 파장 대역에 대해 높은 반사율을 갖고, 검사 빔의 파장 대역에 대해 높은 투과율을 가질 수 있다.
제1 스캐닝 미러(123)는 이색 거울(121)과 모듈 프레임(MF) 사이의 검사 빔(IB) 및 웰딩 빔(WB)의 광 경로에 있을 수 있다. 제2 스캐닝 미러(124)는 제1 스캐닝 미러(123)와 모듈 프레임(MF) 사이의 검사 빔(IB) 및 웰딩 빔(WB)의 광 경로에 있을 수 있다. 제1 및 제2 스캐닝 미러들(123, 124) 각각은 갈보 미러일 수 있다. 제1 및 제2 스캐닝 미러들(123, 124) 각각은 반사면 및 상기 반사면을 구동(예컨대, 회전 구동)하도록 구성된 서보 모터를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 스캐닝 미러들(123, 124)의 구동에 의해 모듈 프레임(MF)은 검사 빔(IB) 및 웰딩 빔(WB)으로 스캐닝될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 및 제2 스캐닝 미러들(123, 124)은 웰딩 빔(WB)에 더해 검사 빔(IB)으로 모듈 프레임(MF)을 스캐닝하도록 구성될 수 있고, 이에 따라, 제1 및 제2 스캐닝 미러들(138, 139)은 생략되거나, 또는, 비 갈보 미러(즉, 비 구동 고정 미러)로 대체될 수도 있다.
렌즈들(125, 127) 각각은 스캐닝 렌즈일 수 있다. 예컨대, 렌즈들(125, 127) 중 하나는 에프-세타(F-Theta) 스캐닝 렌즈일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 렌즈들(125, 127) 중 하나는 플랫 필드(Flat Field) 스캐닝 렌즈이거나, 텔레센트릭 에프-세타 스캐닝 렌즈일 수도 있다.
에프-세타 렌즈는 갈보 스캐너 기반 레이저 툴링 시스템을 위한 표준 렌즈이다. 회절 한계, 다중 요소 및 공간 이격(air-spaced) 렌즈 디자인은 이미지 평면의 플랫 필드와 낮은 에프-세타 왜곡에 최적화되어 있다. 에프-세타 렌즈에서 출력 빔의 변위는 f*θ와 같다. 여기서 θ는 입력 빔의 입사각이고, f는 초점 거리다. 따라서 입력 빔과 출력 빔의 각속도(angular velocities)는 정비례하고, 이는 스캐닝 미러의 일정한 각속도에서의 작동 및 제어 장치의 단순화를 허용할 수 있다.
도 1에서, 도시의 편의를 위해 검사 빔(IB) 및 웰딩 빔(WB)이 동시에 도시되었으나, 검사 빔(IB) 및 웰딩 빔(WB)은 별도로 모듈 프레임(MF)에 조사될 수도 있다. 예컨대, 검사 빔(IB)에 의해 모듈 프레임(MF)이 검사된 후 웰딩 빔(WB)에 의해 모듈 프레임(MF)의 요소들이 용접될 수 있다.
서보 모터(160) 및 고정 장치(200) 검사 빔(IB) 및 웰딩 빔(WB) 중 적어도 하나가 모듈 프레임(MF)에 비스듬하게 입사하도록 스캐너 헤드(120)와 모듈 프레임(MF)의 상대적인 배향 및 위치를 조절하도록 구성될 수 있다. 웰딩 빔(WB)의 경사 입사에 의해, 웰딩 빔(WB)에 의해 유발된 스패터가 배터리 셀로 비산되는 것을 방지하거나 완화할 수 있고. 이에 따라 모듈 프레임(MF)의 처리에서 배터리 셀의 손상을 완화하거나 또는 방지할 수 있다.
모듈 프레임(MF) 상의 웰딩 빔(WB)의 면적은 모듈 프레임(MF) 상의 검사 빔(IB)의 면적과 다를 수 있다. 모듈 프레임(MF) 상의 웰딩 빔(WB)의 면적은 모듈 프레임(MF) 상의 검사 빔(IB)의 면적보다 더 클 수 있다. 웰딩 빔(WB)은 모듈 프레임(MF)의 넓은 영역을 커버하는 바, 이차 전지를 제조하는 장치(100)의 스루 풋이 제고될 수 있다. 검사 빔(IB)은 모듈 프레임(MF)의 좁은 영역을 커버하는 바(즉, 좁은 FOV(Field of View)를 갖는 바), OCT 광학계(130)에 의한 모듈 프레임(MF)의 3차원 모델링의 해상도가 제고될 수 있다.
배터리 모듈(BM)은 모듈 프레임(MF), 셀 스택 및 버스 바 어셈블리를 포함할 수 있다. 셀 스택은 복수의 배터리 셀들 및 복수의 분리기들을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 셀들은 케이스 전극 어셈블리, 전해액 및 전극 리드를 포함할 수 있다.
케이스는, 파우치 케이스, 원통 케이스 및 각형 케이스 중 어느 하나일 수 있다. 전극 어셈블리는 젤리-롤 타입 및 스택 타입 중 어느 하나일 수 있다. 젤리 롤 타입의 전극 어셈블리는 양극, 음극 및 그들 사이에 개재된 분리막의 권취 구조를 포함할 수 있다. 스택 타입의 전극 어셈블리는 순차로 적층된 복수의 양극들, 복수의 음극들 및 그들 사이에 개재된 복수의 분리막들을 포함할 수 있다. 전극 리드는 양극 리드 및 음극리드를 포함할 수 있다. 양극 리드는 전극 어셈블리의 양극 탭과 결합될 수 있고, 음극 리드는 전극 어셈블리의 음극 탭과 결합될 수 있다.
복수의 분리기들은 복수의 배터리 셀들을 수평으로 지지함으로써, 복수의 배터리 셀들의 스웰링을 방지할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 분리기들은 열적 장벽(Thermal Barrier)일 수도 있다.
버스 바 어셈블리는 버스 바 프레임 및 버스 바들을 포함할 수 있다. 버스 바들은 셀 스택의 전압 및 전류를 출력하기 위한 외부 접속 단자일 수 있고, 셀 스택의 양극 리드 및 음극 리드에 결합될 수 있다. 버스 바 프레임은 버스바 및 셀 스택의 전극 리드들을 지지할 수 있다. 버스 바 어셈블리는 버스 바 프레임에 실장된 CMC(Cell Management Controller) 등의 집적 회로를 더 포함할 수 있다.
모듈 프레임(MF)은 프레임 바디(FB), 엔드 플레이트들(EP) 및 탑 플레이트(TP)를 포함할 수 있다. 배터리 모듈(BM)의 요소들(즉, 셀 스택 및 버스바 어셈블리)은 모듈 프레임(MF)에 내장될 수 있다. 모듈 프레임(MF)은 배터리 모듈(BM)의 요소들(즉, 셀 스택 및 버스바 어셈블리)를 커버할 수 있다. 프레임 바디(FB)는 U자 형상을 포함할 수 있다. 프레임 바디(FB)는 바닥부 및 바닥부에 연결된 측벽들을 포함할 수 있다. 엔드 플레이트들(EP) 및 탑 플레이트(TP)는 대략 플레이트 형상을 가질 수 있다.
배터리 모듈(BM)은 고정 장치(200) 상에 로딩될 수 있다. 모듈 프레임(MF)의 프레임 바디(FB), 엔드 플레이트들(EP) 및 탑 플레이트(TP)는 고정 장치(200)에 의해 조립된 상태로 유지될 수 있다. 배터리 모듈(BM)이 고정 장치(200)에 의해 홀딩된 상태에서 이차 전지 제조 장치(100)에 의해 모듈 프레임(MF)이 검사되고 및 용접될 수 있다.
고정 장치(200)는 스테이지(210) 및 복수의 지그들(221, 222, 223, 225)을 포함할 수 있다. 배터리 모듈(BM)은 스테이지(210) 상에 로딩될 수 있다. 스테이지(210) 상에 로딩된 배터리 모듈(BM)의 프레임 바디(FB), 엔드 플레이트들(EP) 및 탑 플레이트(TP)는 복수의 지그들(221, 222, 223, 225)에 의해 가압될 수 있다. 지그들(221, 222)은 엔드 플레이트들(EP) 및 프레임 바디(FB)를 가압할 수 있다. 지그(225)는 프레임 바디(FB) 및 탑 플레이트(TP)를 가압할 수 있다. 지그들(223)은 프레임 바디(FB)의 양 측벽들과 탑 플레이트(TP)를 가압할 수 있다.
반사 빔(RB)은 렌즈들(125, 127), 제1 및 제2 스캐닝 미러들(123, 124), 이색 거울(121), 제1 및 제2 스캐닝 미러들(138, 139) 및 빔 스플리터(133)를 순차로 경유하여 검출기(137)에 도달할 수 있다.
검출기(137)는 반사 빔(RB) 및 기준 빔(RFB)에 기초하여 검사 신호(IS)를 생성하도록 구성될 수 있다. 검출기(137)는 예컨대, CCD(Charge Coupled Device) 카메라, 및 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등을 포함할 수 있다. 검출기(137)는 검사 신호(IS)를 프로세서(140)에 전송하도록 구성될 수 있다.
프로세서(140)는 검사 신호(IS)에 기초하여 모듈 프레임(MF)의 3차원 형상을 결정하도록 구성될 수 있다. 프로세서(140)는 조립선 데이터(ALD)를 수집하도록 구성될 수 있다. 프로세서(140)는 모듈 프레임(MF)의 3차원 형상에 기초하여, 프레임 바디(FB)와 엔드 플레이트들(EP)의 조립선, 프레임 바디(FB)와 탑 플레이트(TP)의 조립선 및 엔드 플레이트들(EP)과 탑 플레이트(TP)의 조립선을 결정하도록 구성될 수 있다. 프로세서(140)는 모듈 프레임(MF)의 3차원 형상에 기초하여, 프레임 바디(FB)와 엔드 플레이트들(EP)사이의 갭, 프레임 바디(FB)와 탑 플레이트(TP)사이의 갭 및 엔드 플레이트들(EP)과 탑 플레이트(TP)사이의 갭을 결정하도록 구성될 수 있다. 프로세서(140)는 조립선 데이터(ALD)를 컨트롤러(150)에 전달하도록 구성될 수 있다.
컨트롤러(150)는 제1 빔 소스(110), 스캐너 헤드(120) 및 서보 모터(160)의 제반 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 제1 빔 소스(110)의 발진, 웰딩 빔(IB)의 초핑 주파수, 웰딩 빔(IB)의 세기(Intensity), 제1 및 제2 스캐닝 미러들(123, 124)의 구동 및 서보 모터(160)의 구동을 제어하기 위한 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
컨트롤러(150)는 상기 조립선 데이터(ALD)에 기초하여 모듈 프레임(MF)을 용접하도록 서보 모터(160) 및 스캐너 헤드(120)를 제어하기 위한 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(150)는 서보 모터(160)에 의한 스캐너 헤드(120)의 이동 및 제1 및 제2 스캐닝 미러들(123, 124)의 구동을 제어하도록 구성될 수 있다.
비제한적 예시로서, 컨트롤러(150)는 PLC(Programmable Logic Controller)일 수 있다. PLC는 프로그램 가능한 메모리를 사용하여 명령을 저장하고 논리, 시퀀싱, 타이밍, 카운팅 및 산술과 같은 기능을 구현하여 기계 및 프로세스를 제어하는 특수한 형태의 마이크로 프로세서 기반 컨트롤러이다. PLC는 동작 및 프로그래밍이 용이하다. 컨트롤러(150)는 파워 서플라이, CPU(Central Process Unit), 입력 인터페이스, 출력 인터페이스, 통신 인터페이스 및 메모리 장치들을 포함할 수 있다.
여기서, 프로세서(140) 및 컨트롤러(150)는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 예컨대, 프로세서(140) 및 컨트롤러(150)는 워크 스테이션 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 랩 탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 컴퓨팅 장치일 수 있다. 프로세서(140) 및 컨트롤러(150)는 단순 컨트롤러, 마이크로 프로세서, CPU, GPU 등과 같은 복잡한 프로세서, 소프트웨어에 의해 구성된 프로세서, 전용 하드웨어 또는 펌웨어일 수도 있다. 프로세서(140) 및 컨트롤러(150)는, 예를 들어, 범용 컴퓨터 또는 DSP(Digital Signal Process), FPGA(Field Programmable Gate Array) 및 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 애플리케이션 특정 하드웨어에 의해 구현될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면 프로세서(140) 및 컨트롤러(150)의 동작은 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는 기계 판독 가능 매체 상에 저장된 명령들로서 구현될 수 있다. 여기서, 기계 판독 가능 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨팅 장치)에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장 및/또는 전송하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계 판독 가능 매체는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 디스크 저장 매체, 광학 저장 매체, 플래시 메모리 장치들, 전기적, 광학적, 음향적 또는 다른 형태의 전파 신호(예컨대, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 및 기타 임의의 신호를 포함할 수 있다.
프로세서(140) 및 컨트롤러(150)에 대해 설명한 동작, 또는 이하에서 설명하는 임의의 공정을 수행하기 위한 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어들이 구성될 수 있다. 하지만 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 상술된 프로세서(140) 및 컨트롤러(150)의 동작은 컴퓨팅 장치, 프로세서, 컨트롤러 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 다른 장치로부터 야기될 수도 있음을 이해해야 한다.
서보 모터(160)는 스캐너 헤드(120)를 병진 이동시키도록 구성될 수 있다. 서보 모터(160)는 스캐너 헤드(120)를 수직 방향(즉, 작업 거리 방향)으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 스캐너 헤드(120)의 수직 방향 이동에 의해, 웰딩 빔(WB)이 모듈 프레임(MF)에 포커스될 수 있다. 서보 모터(160)는 스캐너 헤드(120)를 수평 방향으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 스캐너 헤드(120)의 수평 방향 이동에 의해, 모듈 프레임(MF)의 조립선은 웰딩 빔(WB)으로 스캐닝될 수 있고, 이에 따라, 모듈 프레임(MF)의 프레임 바디(FB), 엔드 플레이트(EP) 및 탑 플레이트(TP)가 용접될 수 있다.
(제2 실시예)
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 모듈 프레임의 검사를 설명하기 위한 도면이다. 도 4에서 제1 부품(P1)은 모듈 프레임(MF)의 프레임 바디(FB), 탑 플레이트(TP) 및 엔드 플레이트들(EP) 중 어느 하나일 수 있고, 제2 부품(P2)은 모듈 프레임(MF)의 프레임 바디(FB), 탑 플레이트(TP) 및 엔드 플레이트들(EP) 중 다른 하나일 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, P110에서, 조립선 데이터(ALD)를 수집하도록 모듈 프레임(MF)을 검사 빔(IB)으로 스캐닝할 수 있다. 보다 구체적으로, 조립선 데이터(ALD)를 수집을 위해, 제1 부품(P1) 및 제2 부품(P2)의 조립선(AL) 및 조립선(AL)에 인접한 제1 부품(P1) 및 제2 부품(P2)의 부분들이 검사 빔(IB)으로 스캐닝될 수 있다. 검사 빔(IB)으로 스캐닝되는 모듈 프레임(MF) 상의 영역은 지그재그 라인(예컨대, 삼각 파형 라인)을 포함할 수 있다. 검사 빔(IB)의 스캐닝의 샘플링 주파수는 수십 KHz 내지 수백 kHz의 범위에 있을 수 있다.
여기서, 조립선(AL)은 모듈 프레임(MF)의 제1 및 제2 부품들(P1, P2)의 경계선일 수 있다. 조립선(AL)은 모듈 프레임(MF)의 제1 및 제2 부품들(P1, P2)의 접촉면의 프로파일일 수 있다.
검사 빔(IB)의 Z 필드 측정 영역(즉, 심도 측정 한계)은 수 mm 내지 수십 mm의 범위에 있을 수 있다. 검사 빔(IB)의 Z 필드 측정 영역(즉, 심도 측정 한계)은 약 3mm 내지 약 12mm의 범위에 있을 수 있다. 검사 빔(IB)의 Z 축 방향 해상도는 약 1μm 내지 약 100μm의 범위에 있을 수 있다.
검사 빔(IB)의 XY 필드 측정 영역(즉, 수평 스캐닝 범위)의 직경은 수 mm 내지 수십 mm의 범위에 있을 수 있다. 검사 빔(IB)의 XY 필드 측정 영역(즉, 수평 스캐닝 범위)의 직경은 수 mm 내지 수십 mm의 범위에 있을 수 있다. 검사 빔(IB)의 XY 평면 해상도는 약 1μm 내지 약 100μm의 범위에 있을 수 있다. 여기서 XY 평면은 검사 빔(IB)의 스캐닝 평면일 수 있으며, Z 축은 XY 평면에 실질적으로 수직할 수 있다.
모듈 프레임(MF)을 검사 빔(IB)으로 스캐닝함으로써 검사 신호(IS)가 생성될 수 있다. 프로세서(140)는 검사 신호(IS)에 기초하여 모듈 프레임(MF)의 3차원 형상을 결정할 수 있다. 프로세서(140)는 모듈 프레임(MF)의 3차원 형상에 기초하여 조립선 데이터(ALD)를 수집하도록 구성될 수 있다. 조립선 데이터(ALD)는 조립선(AL)의 좌표를 포함할 수 있다. 조립선(AL)의 좌표는 검사 빔(IB)을 이용한 모듈 프레임(MF)의 스캐닝 평면 상의 좌표일 수 있고, 조립선(AL)의 좌표는 X 방향 좌표 및 Y 방향 좌표를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 부품들(P1, P2)의 표면 조도, 빠짐 및 깨짐 등의 제조 오차 및 고정 장치(200)에 의한 계통 오차 및 우연 오차에 의해 제1 및 제2 부품들(P1, P2) 사이에 갭(GP)이 있을 수 있다. 반사 빔(RB)이 감지되지 않거나, 모듈 프레임(MF)의 부분의 깊이가 임계 깊이보다 더 큰 경우, 대응되는 모듈 프레임(MF)의 부분은 갭(GP)으로 결정될 수 있다. 모듈 프레임(MF)이 0이 아닌(nonzero) 갭(GP)을 갖는 경우, 조립 선(AL)은 갭(GP)의 중심선(예컨대, 갭(GP)의 폭 방향 중심선)으로 결정될 수 있다. 프로세서(140)는 갭(GP)으로부터 조립 선(AL)을 결정하도록 구성될 수 있다. 도 4에 도시된 것과 달리, 제1 및 제2 부품들(P1, P2)이 이상적으로 조립될 수 있고, 갭(GP)의 폭은 0일수도 있다.
이어서 P120에서, 갭(GP)과 임계치를 비교할 수 있다. 갭(GP)이 임계치를 초과하는 경우, P125에서, 모듈 프레임(MF)이 재조립될 수 있다. 모듈 프레임(MF)의 재조립 후, 다시 P110에서 조립선 데이터(ALD)를 수집하도록 모듈 프레임(MF)을 검사할 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 5를 참조하면, 갭(GP, 도 4 참조)이 임계치를 초과하지 않는 경우(즉, 갭(GP)이 임계치 이하인 경우), P130에서 조립선 데이터(ALD)에 기초하여 용접선(WL)의 좌표를 교정할 수 있다. 용접선(WL)은 고정 장치(200)에 로딩된 배터리 모듈(BM)의 모듈 프레임(MF)의 표준 모델에 기초하여 결정될 수 있다. 용접선(WL)은 생산 및 공정에 의한 오차가 없는 이상적인 모듈 프레임(BF)의 용접이 예정된 부분일 수 있다. 모듈 프레임(MF)의 생산 및 공정 오차에 의해 용접선(WL)과 조립선(AL)의 어긋남이 있을 수 있다. 용접선(WL)과 조립선(AL)의 어긋남은 기울어짐 및 이격 등을 포함할 수 있다. 컨트롤러(150)는 교정된 용접선을 생성하도록 조립선 데이터(ALD)에 기초하여 용접선(WL)의 좌표를 교정하도록 구성될 수 있다. 용접선(WL)의 교정은 조립선(AL)의 시작 포인트과 끝 포인트에 기초하여 용접선(WL)의 좌표를 교정하는 것을 포함할 수 있다.
이어서 P140에서, 교정된 용접선에 기초하여 모듈 프레임(MF)을 용접할 수 있다. 모듈 프레임(MF)을 용접은 교정된 용접선을 따라 모듈 프레임(MF)을 웰딩 빔(WB)으로 스캐닝하는 것을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 교정된 용접선에 기초하여 모듈 프레임(MF)이 용접되는 바, 모듈 프레임의 미용접 및 약용접을 방지할 수 있고, 이차 전지의 제조의 신뢰성이 제고될 수 있다
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6에서, P110, P120 및 P130의 처리들은 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 1 및 도 6을 참조하면, P131에서, 조립선 데이터(ALD)에 기초하여 모듈 프레임(MF)을 용접할 수 있다. 본 예시에서, 조립선 데이터(ALD)에 기초하여 용접 선(WL)을 교정하지 않고, 조립선 데이터(ALD)에 기초하여 곧 바로 모듈 프레임(MF)을 웰딩 빔(BM)으로 스캐닝할 수 있다. 컨트롤러(160)는 용접 선(WL)의 교정 외에 많은 연산을 수행하도록 구성된다. 컨트롤러(160)가 조립선 데이터(ALD)를 그대로 이용하여 용접을 수행하기 위한 신호를 생성함으로써, 컨트롤러(160)의 컴퓨팅 파워가 절감될 수 있고, 이에 따라 공정의 연속성 및 신뢰성이 제고될 수 있다
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

Claims (16)

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