WO2024039057A1 - 배터리 제조 공정 관리 시스템 및 이의 동작 방법 - Google Patents

배터리 제조 공정 관리 시스템 및 이의 동작 방법 Download PDF

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WO2024039057A1
WO2024039057A1 PCT/KR2023/009170 KR2023009170W WO2024039057A1 WO 2024039057 A1 WO2024039057 A1 WO 2024039057A1 KR 2023009170 W KR2023009170 W KR 2023009170W WO 2024039057 A1 WO2024039057 A1 WO 2024039057A1
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battery
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송현진
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • Embodiments disclosed in this document relate to a battery manufacturing process management system and a method of operating the same.
  • Secondary batteries are batteries that can be charged and discharged, and include both conventional Ni/Cd batteries, Ni/MH batteries, and recent lithium-ion batteries.
  • lithium-ion batteries have the advantage of having much higher energy density than conventional Ni/Cd batteries, Ni/MH batteries, etc.
  • Lithium-ion batteries can be made small and lightweight, so they are widely used as a power source for mobile devices. Recently, their range of use has expanded to a power source for electric vehicles, and they are attracting attention as a next-generation energy storage medium.
  • a battery cell the basic unit of a battery pack and/or module, consists of an anode, a cathode, and a separator.
  • Each battery cell is manufactured through an electrode assembly process, degassing process, activation process, charging and discharging process, and aging process.
  • the performance or completeness of battery cells may vary depending on process variables such as the period of neglect. In the past, the setting of these process variables was largely dependent on the technician's experience, so it was difficult to determine in advance the impact on the performance or completeness of the battery cell product when manufacturing equipment was replaced or equipment settings or conditions were changed.
  • One purpose of the embodiments disclosed in this document is to provide a battery manufacturing process management system that can appropriately control process variables by obtaining data on the battery manufacturing process using a battery cell stack equipped with a sensor.
  • One purpose of the embodiments disclosed in this document is to improve performance degradation and defects in battery cells and reduce risks due to defects by providing feedback to users based on a database constructed regarding the battery manufacturing process.
  • a battery manufacturing process management system of one embodiment includes a battery cell stack for obtaining data about the battery manufacturing process; and a controller that controls at least one process variable related to the battery manufacturing process based on data related to the battery manufacturing process obtained using the battery cell dummy.
  • the data regarding the battery manufacturing process includes pressure applied to the battery cell stack, internal or external temperature of the battery cell stack, internal gas amount of the battery cell stack, and the battery. It may include at least one degree of deformation of the cell dummy.
  • the battery cell stack includes: a pressure sensor for measuring pressure applied to the battery cell stack; a temperature sensor for detecting the internal or external temperature of the battery cell stack; A gas amount sensor for measuring the amount of gas inside the battery cell stack; And it may include at least one of a strain gauge for detecting deformation of the battery cell stack.
  • the pressure sensor and the temperature sensor are pad-type sensors built into the battery cell stack, and the strain gauge may be a film-type sensor attached to the surface of the battery cell stack. .
  • the controller may be configured to optimize the at least one process variable based on data obtained using the battery cell dummy.
  • the at least one process variable may include at least one of settings of pressurization equipment, chamber internal temperature, battery storage period, and battery charge/discharge conditions.
  • the controller may transmit a warning message to the user based on the difference between data obtained using the battery cell dummy and the pre-stored reference data.
  • a battery manufacturing process management method of one embodiment includes obtaining data on the battery manufacturing process using a stack of battery cells; and controlling at least one process variable related to the battery manufacturing process based on data regarding the battery manufacturing process obtained using the battery cell dummy.
  • the data regarding the battery manufacturing process includes pressure applied to the battery cell stack, internal or external temperature of the battery cell stack, internal gas amount of the battery cell stack, and the battery. It may include at least one degree of deformation of the cell dummy.
  • obtaining data regarding the battery manufacturing process using a battery cell stack includes: measuring pressure applied to the battery cell stack; detecting the internal or external temperature of the battery cell stack; Measuring the amount of gas inside the battery cell stack; and detecting deformation of the battery cell stack.
  • At least one of measuring the pressure, detecting the temperature, and measuring the amount of internal gas is performed using a pad-type sensor embedded in the battery cell stack.
  • the step of detecting deformation of the battery cell stack may be performed using a film-type sensor attached to the surface of the battery cell stack.
  • controlling the at least one process variable may include optimizing the at least one process variable based on data obtained using the battery cell dummy. there is.
  • the at least one process variable may include at least one of settings of pressurizing equipment, chamber internal temperature, battery storage period, and battery charging and discharging conditions.
  • the battery manufacturing process management method of one embodiment may further include transmitting a warning message to a user based on a difference between data obtained using the battery cell dummy and the pre-stored reference data.
  • a stack of battery cells equipped with a sensor is pre-injected into the battery manufacturing process to obtain process-related data (e.g., pressure, temperature, amount of gas, degree of deformation, etc. applied to the cell) and create a process database based on this. can be built.
  • process-related data e.g., pressure, temperature, amount of gas, degree of deformation, etc. applied to the cell
  • optimal process variables e.g., settings of pressurization equipment, chamber temperature, charge/discharge conditions, etc.
  • the process variables are controlled, thereby reducing the risk of replacement of equipment or installation of a new process line. Risk can be minimized.
  • Figure 1 shows the configuration of a battery manufacturing process management system according to an embodiment.
  • Figure 2A shows a side view of a stack of battery cells according to one embodiment.
  • Figure 2b shows a top view of a battery cell stack according to one embodiment.
  • Figure 3 shows the flow of a battery manufacturing process management method according to one embodiment.
  • Figure 4 shows in detail the steps of acquiring data in the battery manufacturing process management method according to one embodiment.
  • Figure 5 shows the flow of a battery manufacturing process management method according to another embodiment.
  • FIG. 6 illustrates a computing system implementing another battery manufacturing process management method, according to one embodiment.
  • each block does not necessarily have to be implemented as independent hardware or software.
  • separate components may actually be implemented as one device or program, or one component may be implemented as a combination of several devices and programs.
  • Figure 1 shows the configuration of a battery manufacturing process management system according to an embodiment.
  • a battery manufacturing process management system uses a battery cell stack (10, 11, 12, ...) and the battery cell stack to obtain data related to the battery manufacturing process. and a controller 20 that controls at least one process variable related to the battery manufacturing process based on the acquired data.
  • the battery cell dummies (10, 11, 12, ...) are counterfeit products manufactured with the same specifications (size, specifications, etc.) as actual battery cell products, and are input into the battery cell manufacturing process 30 to collect data on the manufacturing process. It is used to obtain.
  • the battery cell referred to in this specification is the basic unit that constitutes a battery pack or battery module.
  • Individual battery cells are manufactured through an electrode assembly process, degassing process, activation process, charge/discharge process, and aging process, depending on process variables (e.g., pressure applied to the battery cell, temperature inside the chamber, charge/discharge conditions, etc.)
  • process variables e.g., pressure applied to the battery cell, temperature inside the chamber, charge/discharge conditions, etc.
  • the performance or completeness of the product may vary.
  • the setting of these process variables was largely dependent on the experience of engineers, making it difficult to determine in advance the impact on the performance or completeness of battery cell products when manufacturing equipment is replaced or equipment settings or conditions are changed.
  • the battery cell stack (10, 11, 12, ...) is input into the battery cell manufacturing process 30 and goes through the same process as the actual battery cell, for example, pressure applied to the battery cell stack, the inside of the battery cell stack, or Data on the battery manufacturing process, such as external temperature, internal gas amount of the battery cell stack, and degree of deformation of the battery cell stack, are obtained, and the data is transmitted to the controller 20.
  • the battery cell stacks 10, 11, 12, ... may each be equipped with at least one sensor to acquire the process-related data.
  • a pressure sensor for measuring the pressure applied to the battery cell stack
  • a temperature sensor for detecting the internal or external temperature of the battery cell stack
  • a gas quantity sensor for measuring the amount of gas inside the battery cell stack
  • a deformation sensor for the battery cell stack.
  • Strain gauges for detection may be embedded in the battery cell stack or installed on the surface.
  • Figure 2A shows a side view of a stack of battery cells according to one embodiment.
  • At least one pad-type sensor 110, 120, and 130 may be embedded in the battery cell stack 10.
  • Sensors 110, 120, and 130 may each correspond to a pressure sensor, temperature sensor, or gas amount sensor.
  • the pressure sensor 110 can measure the pressure applied to the battery cell stack 10 from external equipment during the manufacturing process, the pressure applied from the inside due to expansion or deformation of the battery cell stack 10, and the temperature sensor 120 can measure the internal temperature of the battery cell stack 10 or the temperature of the external environment, and the gas amount sensor 130 can detect the amount of gas generated inside the battery cell stack 10.
  • Figure 2b shows a top view of a battery cell stack according to one embodiment.
  • the battery cell dummy 10 may include at least one strain gauge 141 to 145 for detecting deformation of the battery cell dummy 10.
  • the strain gauge is a device configured to detect a slight mechanical change as an electrical signal, and may be a film-type sensor attached to the upper surface of the battery cell stack 10.
  • the sensors 110, 120, and 130 and the strain gauges 141 to 145 are each controlled by a controller through a communication unit capable of wireless communication (Bluetooth, Wi-Fi, optical communication, RF communication, etc.) with an external device. Measurement data can be transmitted to (20).
  • a storage device included in the battery cell stack 10 may collect data obtained from a sensor and transmit the measurement data to the controller 20 through a communication unit.
  • the sensors and strain gauges may transmit the acquired data to an external device (e.g., cloud PC, etc.) other than the controller 20, and the controller 20 may transmit the acquired data to the battery manufacturing process from the external device through separate communication. You can also obtain relevant data.
  • the configuration and location of the battery cell stack 10 and the sensors included therein shown in FIGS. 2A and 2B are merely examples, and various sensors not specifically mentioned in this specification (e.g., image sensor, magnetic field sensor, current sensor) etc.) can be used to obtain data related to this process.
  • the battery cell stacks 10, 11, 12, ... are sequentially input into the battery cell manufacturing process 30, each containing data (pressure, temperature, gas amount, deformation) related to the battery manufacturing process. degree, etc.).
  • Data obtained using a plurality of battery cell stacks can be labeled and stored in a process database, and can be used to calculate optimal values of process variables of the controller 20 and control process variables.
  • the controller 20 may control at least one process variable based on battery manufacturing process data obtained using the battery cell stacks 10, 11, 12, ...
  • Process variables are variables that can be set by the manufacturer in the battery manufacturing process and can affect the performance and quality of the battery.
  • process variables may include settings of pressurization equipment, internal temperature of the chamber, battery storage period/temperature, battery charge/discharge conditions, etc. These process variables affect the condition of the manufactured battery cell.
  • the settings of the pressurization equipment affect the pressure applied to the battery cell, and the internal temperature of the chamber or battery storage temperature affects the internal/external temperature of the battery.
  • the battery's charging and discharging conditions (charging current/voltage, number of cycles, duration, etc.) can affect the battery's internal gas volume or temperature.
  • the controller 20 may optimize at least one process variable based on data obtained using the battery cell stacks 10, 11, 12, ....
  • the environment equipment settings, chamber temperature, charging and discharging conditions, etc.
  • the process for manufacturing batteries of specific specifications can be optimized to manufacture batteries with desired performance and completeness.
  • the process environment changes due to the introduction of new equipment, installation of additional lines, changes in external temperature/humidity, etc., conventionally, the same process variables were applied despite the environment change, or some changes were made depending on the technician's experience. Although adjustments may be possible, it is difficult to achieve optimal results as before.
  • data is obtained by inputting a stack of battery cells into the manufacturing process after a change in the process environment, and compared with existing process data, optimal process variables (i.e., the same as before the environmental change) are obtained.
  • optimal process variables i.e., the same as before the environmental change
  • the controller 20 may transmit a warning message to the user based on the difference between data obtained using the battery cell stacks 10, 11, 12, ... and pre-stored reference data. For example, by referring to the set value of the pressurizing equipment, if the pressure value applied to the battery cell stack exceeds the allowable pressure value, a warning message (“allowable pressure exceeded”) is output to the user in advance, thereby preventing the occurrence of actual battery cell manufacturing. Possible losses can be prevented.
  • the internal gas amount, temperature, and degree of deformation of the battery cell dummy are compared with the allowable gas amount, temperature, and deformation values, and a warning message is output to the user in advance when the permissible values are exceeded, thereby preventing the occurrence of problems that may occur during the actual manufacturing of battery cells. Losses can be prevented.
  • This warning message may be output by a display device connected to the controller 20.
  • Figure 3 shows the flow of a battery manufacturing process management method according to one embodiment.
  • step S310 data regarding the battery manufacturing process can be obtained using a battery cell dummy.
  • Battery cell dummies are imitations manufactured with the same specifications (size, specifications, etc.) as actual battery cell products, and are used to obtain data on the manufacturing process by being used in the battery cell manufacturing process.
  • the data regarding the battery manufacturing process includes at least one of the pressure applied to the battery cell pile, the internal or external temperature of the battery cell pile, the amount of gas inside the battery cell pile, and the degree of deformation of the battery cell pile. It can be included.
  • Figure 4 shows in detail the steps of acquiring data in the battery manufacturing process management method according to one embodiment.
  • the step of acquiring data about the battery manufacturing process includes measuring the pressure applied to the battery cell stack (S311), and detecting the internal or external temperature of the battery cell stack (S312). ), measuring the amount of gas inside the battery cell stack (S313), and detecting deformation of the battery cell stack (S314).
  • steps S311 to S314 do not need to be performed simultaneously or sequentially, and only some of the steps may be performed or may be performed in an order different from that shown.
  • At least one of the steps S311 to S313 is a pad-type sensor (e.g., the pressure sensor 110, temperature sensor 120, and gas amount sensor 130 of FIG. 2A) embedded in the battery cell stack. etc.), and step S314 may be performed by a film-type sensor (eg, strain gauges 141 to 145 in FIG. 2B, etc.) attached to the surface of the battery cell stack.
  • a pad-type sensor e.g., the pressure sensor 110, temperature sensor 120, and gas amount sensor 130 of FIG. 2A
  • step S314 may be performed by a film-type sensor (eg, strain gauges 141 to 145 in FIG. 2B, etc.) attached to the surface of the battery cell stack.
  • process variables are variables that can be set by the manufacturer in the battery manufacturing process and can affect the performance and quality of the battery.
  • process variables may include settings of pressurization equipment, internal temperature of the chamber, battery storage period/temperature, battery charge/discharge conditions, etc. These process variables affect the condition of the manufactured battery cell.
  • the settings of the pressurization equipment affect the pressure applied to the battery cell, and the internal temperature of the chamber or battery storage temperature affects the internal/external temperature of the battery.
  • the battery's charging and discharging conditions (charging current/voltage, number of cycles, duration, etc.) can affect the battery's internal gas volume or temperature.
  • controlling the at least one process variable (S320) may include optimizing the at least one process variable based on data obtained using a battery cell dummy. For example, if the process environment changes due to the introduction of new equipment, installation of additional lines, changes in external temperature/humidity, etc., data is obtained by inserting a stack of battery cells into the manufacturing process and compared with existing process data to determine the optimal By calculating and applying process variables (i.e., settings for manufacturing the same product as before the environmental change), the same process results as before can be obtained.
  • process variables i.e., settings for manufacturing the same product as before the environmental change
  • Figure 5 shows the flow of a battery manufacturing process management method according to another embodiment.
  • step S410 data regarding the battery manufacturing process can be obtained using a battery cell dummy. Since step S410 is similar to step S310 of FIG. 3, detailed description is omitted.
  • a warning message may be transmitted to the user based on the difference between data obtained using a battery cell dummy and the pre-stored reference data. For example, by referring to the set value of the pressurizing equipment, if the pressure value applied to the battery cell stack exceeds the allowable pressure value, a warning message (“allowable pressure exceeded”) is output to the user in advance, thereby preventing the occurrence of actual battery cell manufacturing. Possible losses can be prevented.
  • the internal gas amount, temperature, and degree of deformation of the battery cell dummy are compared with the allowable gas amount, temperature, and deformation values, and a warning message is output to the user in advance when the permissible values are exceeded, thereby preventing the occurrence of problems that may occur during the actual manufacturing of battery cells. Losses can be prevented.
  • the battery manufacturing process management method described above with reference to FIGS. 3 to 5 may be performed by the battery manufacturing process management system described above, but is not limited thereto and may be performed by a device or system having a different configuration.
  • FIG. 6 illustrates a computing system implementing another battery manufacturing process management method, according to one embodiment.
  • the computing device 60 may include an MCU 610, a memory 620, an input/output I/F 630, and a communication I/F 640. there is.
  • the MCU 610 may be a processor that executes various programs stored in the memory 620 and executes the antenna structure inspection method described above through these programs.
  • the memory 620 can store various programs related to battery diagnosis. Additionally, a plurality of such memories 620 may be provided as needed.
  • Memory 620 may be volatile memory or non-volatile memory.
  • the memory 620 as volatile memory may be RAM, DRAM, SRAM, etc.
  • the memory 620 as a non-volatile memory may be ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, flash memory, etc.
  • the examples of memories 620 listed above are merely examples and are not limited to these examples.
  • the input/output I/F 630 is an interface that connects input devices such as a keyboard, mouse, and touch panel (not shown) and output devices such as a display (not shown) and the MCU 610 to transmit and receive data. can be provided.
  • the communication I/F 630 is a component that can transmit and receive various data with a server, and may be various devices that can support wired or wireless communication. For example, a program for predicting the remaining life of a battery or learning an artificial neural network, or various data can be transmitted and received from a separately prepared external server through the communication I/F 630.
  • the battery manufacturing process management method may be implemented as an application or in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded on a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination.
  • a stack of battery cells equipped with a sensor are pre-injected into the battery manufacturing process to collect data on the process (e.g., pressure, temperature, amount of gas, degree of deformation applied to the cell). etc.) and build a process database based on this.
  • data on the process e.g., pressure, temperature, amount of gas, degree of deformation applied to the cell. etc.
  • the optimal process variables e.g., settings of pressurization equipment, chamber temperature, charge/discharge conditions, etc.
  • risks due to replacement of equipment or installation of new process lines can be minimized. You can.
  • by providing feedback to users based on the constructed database performance degradation and defects in battery cells depending on process variables can be prevented and improved.

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Abstract

일 실시예의 배터리 제조 공정 관리 시스템은, 배터리 제조 공정에 관한 데이터를 획득하기 위한 배터리 셀 더미; 및 상기 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 상기 배터리 제조 공정에 관한 데이터에 기초하여, 상기 배터리 제조 공정과 관련된 적어도 하나의 공정 변수를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

배터리 제조 공정 관리 시스템 및 이의 동작 방법
관련출원과의 상호인용
본 발명은 2022.8.17.에 출원된 한국 특허 출원 제 10-2022-0102999호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용을 본 명세서의 일부로서 포함한다.
기술분야
본 문서에 개시된 실시예들은 배터리 제조 공정 관리 시스템 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등과 최근의 리튬 이온 배터리를 모두 포함하는 의미이다. 이 중에서도 리튬 이온 배터리는 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다. 리튬 이온 배터리는 소형, 경량으로 제작할 수 있어 이동 기기의 전원으로 널리 사용되며, 최근에는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
배터리 팩 및/또는 모듈을 구성하는 기본 단위인 배터리 셀은 양극과 음극, 분리막으로 구성된다. 배터리 셀 각각은 전극 조립 공정, 디가싱 공정, 활성화 공정, 충방전 공정 및 에이징 공정 등을 거쳐 제조되는데, 가압 장비에 의해 배터리 셀에 가해지는 압력, 챔버 내부 온도, 배터리 셀의 충방전 조건, 방치 기간 등 공정 변수에 따라 배터리 셀의 성능이나 완성도가 달라질 수 있다. 종래에는 이러한 공정 변수의 설정을 기술자의 경험에 의존하는 측면이 강했기에, 제조 장비가 교체되거나 장비의 설정 또는 조건이 변경될 시 배터리 셀 제품의 성능이나 완성도에 미치는 영향을 미리 파악하기 어려웠다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은, 센서를 구비한 배터리 셀 더미를 이용해 배터리 제조 공정에 관한 데이터를 획득함으로써, 공정 변수를 적절하게 제어할 수 있는 배터리 제조 공정 관리 시스템을 제공하는데 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은, 배터리의 제조 공정에 관하여 구축된 데이터베이스에 기초하여 사용자에게 피드백을 제공함으로써, 배터리 셀의 성능 저하와 결함을 개선하고 불량으로 인한 리스크를 감소시키는데 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예의 배터리 제조 공정 관리 시스템은, 배터리 제조 공정에 관한 데이터를 획득하기 위한 배터리 셀 더미; 및 상기 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 상기 배터리 제조 공정에 관한 데이터에 기초하여, 상기 배터리 제조 공정과 관련된 적어도 하나의 공정 변수를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
일 실시예의 배터리 제조 공정 관리 시스템에 있어서, 상기 배터리 제조 공정에 관한 데이터는, 상기 배터리 셀 더미에 가해지는 압력, 상기 배터리 셀 더미의 내부 또는 외부 온도, 상기 배터리 셀 더미의 내부 가스량, 및 상기 배터리 셀 더미의 변형 정도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예의 배터리 제조 공정 관리 시스템에 있어서, 상기 배터리 셀 더미는, 상기 배터리 셀 더미에 가해지는 압력을 측정하기 위한 압력 센서; 상기 배터리 셀 더미의 내부 또는 외부 온도를 감지하기 위한 온도 센서; 상기 배터리 셀 더미의 내부 가스량을 측정하기 위한 가스량 센서; 및 상기 배터리 셀 더미의 변형을 감지하기 위한 스트레인 게이지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예의 배터리 제조 공정 관리 시스템에 있어서, 상기 압력 센서 및 상기 온도 센서는 상기 배터리 셀 더미에 내장되는 패드 타입 센서이고, 상기 스트레인 게이지는 상기 배터리 셀 더미의 표면에 부착되는 필름 타입 센서일 수 있다.
일 실시예의 배터리 제조 공정 관리 시스템에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 공정 변수를 최적화하도록 구성될 수 있다.
일 실시예의 배터리 제조 공정 관리 시스템에 있어서, 상기 적어도 하나의 공정 변수는, 가압 장비의 설정, 챔버 내부 온도, 배터리 저장 기간, 및 배터리 충방전 조건 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예의 배터리 제조 공정 관리 시스템에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 데이터와 상기 미리 저장된 기준 데이터의 차이에 기초하여 사용자에게 경고 메시지를 전송할 수 있다.
일 실시예의 배터리 제조 공정 관리 방법은, 배터리 셀 더미를 이용하여 배터리 제조 공정에 관한 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 상기 배터리 제조 공정에 관한 데이터에 기초하여, 상기 배터리 제조 공정과 관련된 적어도 하나의 공정 변수를 제어하는 단계를 포함한다.
일 실시예의 배터리 제조 공정 관리 방법에 있어서, 상기 배터리 제조 공정에 관한 데이터는, 상기 배터리 셀 더미에 가해지는 압력, 상기 배터리 셀 더미의 내부 또는 외부 온도, 상기 배터리 셀 더미의 내부 가스량, 및 상기 배터리 셀 더미의 변형 정도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예의 배터리 제조 공정 관리 방법에 있어서, 배터리 셀 더미를 이용하여 배터리 제조 공정에 관한 데이터를 획득하는 단계는, 상기 배터리 셀 더미에 가해지는 압력을 측정하는 단계; 상기 배터리 셀 더미의 내부 또는 외부 온도를 감지하는 단계; 상기 배터리 셀 더미의 내부 가스량을 측정하는 단계; 및 상기 배터리 셀 더미의 변형을 감지하는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예의 배터리 제조 공정 관리 방법에 있어서, 상기 압력을 측정하는 단계, 상기 온도를 감지하는 단계 및 상기 내부 가스량을 측정하는 단계 중 적어도 하나는, 상기 배터리 셀 더미에 내장된 패드 타입 센서를 이용하여 수행되고, 상기 배터리 셀 더미의 변형을 감지하는 단계는, 상기 배터리 셀 더미의 표면에 부착되는 필름 타입 센서를 이용하여 수행될 수 있다.
일 실시예의 배터리 제조 공정 관리 방법에 있어서, 상기 적어도 하나의 공정 변수를 제어하는 단계는, 상기 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 공정 변수를 최적화하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예의 배터리 제조 공정 관리 방법에 있어서, 상기 적어도 하나의 공정 변수는, 가압 장비의 설정, 챔버 내부 온도, 배터리 저장 기간, 및 배터리 충방전 조건 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예의 배터리 제조 공정 관리 방법은, 상기 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 데이터와 상기 미리 저장된 기준 데이터의 차이에 기초하여 사용자에게 경고 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센서를 구비한 배터리 셀 더미를 배터리 제조 공정에 미리 투입하여 공정에 관한 데이터(예컨대, 셀에 가해지는 압력, 온도, 가스량, 변형 정도 등)를 획득하고 이를 기초로 공정 데이터베이스를 구축할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 제조 공정에 있어서 최적의 공정 변수(예컨대, 가압 장비의 설정, 챔버 온도, 충방전 조건 등)를 산출하고 공정 변수를 제어함으로써, 장비의 교체나 신규 공정 라인 설치에 따른 리스크를 최소화할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 구축된 데이터베이스에 기초하여 사용자에게 피드백을 제공함으로써, 공정 변수에 따른 배터리 셀의 성능 저하와 결함을 예방하고 개선할 수 있다.
이 외에도 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
본 문서에 개시된 실시예 또는 종래 기술의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예에 대한 설명에서 필요한 도면이 아래에서 간단히 소개된다. 아래의 도면들은 본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 목적일 뿐 한정의 목적이 아니라는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 설명의 명료성을 위해 도면의 일부 구성요소들에 대한 표현이 과장되거나 생략될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 제조 공정 관리 시스템의 구성을 나타낸다.
도 2a는 일 실시예에 따른 배터리 셀 더미의 측면도를 나타낸다.
도 2b는 일 실시예에 따른 배터리 셀 더미의 평면도를 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 제조 공정 관리 방법의 흐름을 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 배터리 제조 공정 관리 방법의 데이터를 획득하는 단계를 상세하게 나타낸다.
도 5는 다른 실시예에 따른 배터리 제조 공정 관리 방법의 흐름을 나타낸다.
도 6은 일 실시예에 다른 배터리 제조 공정 관리 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 나타낸다.
이하, 본 문서에 개시된 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 문서에 개시된 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 문서에 개시된 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 문서에서 사용되는 용어는 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 명세서의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 문서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 문서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀 두고자 한다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한, 본 문서에서, "제1의", "제2의"와 같은 표현은 구성요소를 서로 구분하기 위해 사용한 것으로서 구성요소 간의 순위나 서열을 의미하는 것은 아니다.
이하에서, 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되나, 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 목적 범위 안에서라면 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 본 문서에 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 블록도에 도시된 구성요소들은 각각의 기능과 역할에 따라 구분된 것으로서, 각 블록이 반드시 독립된 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되어야 하는 것은 아니다. 예컨대, 구분된 구성요소들이 실제로는 하나의 장치 또는 프로그램으로 구현될 수 있으며, 또는 하나의 구성요소가 여러 장치 및 프로그램이 결합된 것으로 구현될 수도 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 배터리 진단 장치 및 이의 동작 방법의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 제조 공정 관리 시스템의 구성을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 배터리 제조 공정 관리 시스템은, 배터리 제조 공정에 관한 데이터를 획득하기 위한 배터리 셀 더미(10, 11, 12, ...) 및 상기 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 데이터에 기초하여, 배터리 제조 공정과 관련된 적어도 하나의 공정 변수를 제어하는 컨트롤러(20)를 포함한다.
배터리 셀 더미(10, 11, 12, ...)는 실제 배터리 셀 제품과 동일한 사양(크기, 규격 등)으로 제조된 모조품으로, 배터리 셀 제조 공정(30)에 투입되어 제조 공정에 관한 데이터를 획득하기 위해 활용된다.
본 명세서에서 언급되는 배터리 셀은 배터리 팩 또는 배터리 모듈을 구성하는 기본 단위이다. 개별 배터리 셀들은 전극 조립 공정, 디가싱 공정, 활성화 공정, 충방전 공정 및 에이징 공정 등을 거쳐 제조되는데, 공정 변수(예컨대, 배터리 셀에 가해지는 압력, 챔버 내부 온도, 충방전 조건 등)에 따라 제품의 성능이나 완성도가 달라질 수 있다. 종래에는 이러한 공정 변수의 설정을 기술자의 경험에 의존하는 측면이 강했기에, 제조 장비가 교체되거나 장비의 설정 또는 조건 변경 시 배터리 셀 제품의 성능이나 완성도에 미치는 영향을 미리 파악하기 어려웠다.
배터리 셀 더미(10, 11, 12, ...)는 배터리 셀 제조 공정(30)에 투입되어 실제 배터리 셀과 동일한 공정을 거치면서, 예컨대 배터리 셀 더미에 가해지는 압력, 배터리 셀 더미의 내부 또는 외부 온도, 배터리 셀 더미의 내부 가스량, 배터리 셀 더미의 변형 정도 등 배터리 제조 공정에 관한 데이터를 획득하고, 상기 데이터는 컨트롤러(20)에 전송된다.
일 실시예에 따르면, 배터리 셀 더미(10, 11, 12, ...)는 각각 상기 공정 관련 데이터를 획득하기 위해 적어도 하나의 센서를 구비할 수 있다. 예컨대, 배터리 셀 더미에 가해지는 압력을 측정하기 위한 압력 센서, 배터리 셀 더미의 내부 또는 외부 온도를 감지하기 위한 온도 센서, 배터리 셀 더미의 내부 가스량을 측정하기 위한 가스량 센서, 배터리 셀 더미의 변형을 감지하기 위한 스트레인 게이지 등이 배터리 셀 더미에 내장되거나 표면에 설치될 수 있다.
도 2a는 일 실시예에 따른 배터리 셀 더미의 측면도를 나타낸다.
도시된 것처럼, 배터리 셀 더미(10)에는 적어도 하나의 패드 타입의 센서(110, 120, 130)가 내장될 수 있다. 센서(110, 120, 130)는 각각 압력 센서, 온도 센서, 가스량 센서 등에 해당할 수 있다. 예컨대, 압력 센서(110)는 제조 공정 중에 외부 장비로부터 배터리 셀 더미(10)에 가해지는 압력, 배터리 셀 더미(10)의 팽창이나 변형에 의해 내부로부터 가해지는 압력을 측정할 수 있고, 온도 센서(120)는 배터리 셀 더미(10)의 내부 온도 또는 외부 환경의 온도를 측정할 수 있고, 가스량 센서(130)는 배터리 셀 더미(10)의 내부에서 발생한 가스량을 감지할 수 있다.
도 2b는 일 실시예에 따른 배터리 셀 더미의 평면도를 나타낸다.
도시된 것처럼, 배터리 셀 더미(10)는 배터리 셀 더미(10)의 변형을 감지하기 위한 적어도 하나의 스트레인 게이지(141 내지 145)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 스트레인 게이지는 기계적인 미세한 변화를 전기 신호로서 검출하도록 구성된 장치로서, 배터리 셀 더미(10)의 상부 표면에 부착되는 필름 타입 센서일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센서들(110, 120, 130) 및 스트레인 게이지(141 내지 145)는 각각 외부 장치와 무선 통신(블루투스, Wi-Fi, 광통신, RF 통신 등)이 가능한 통신 유닛을 통해 컨트롤러(20)에 측정 데이터를 전송할 수 있다. 또는, 배터리 셀 더미(10)에 포함된 저장 장치가 센서에서 획득한 데이터를 취합하고, 통신 유닛을 통해 컨트롤러(20)에 측정 데이터를 전송할 수 있다. 또는, 센서들 및 스트레인 게이지는 획득한 데이터를 컨트롤러(20)가 아닌 외부 장치(예컨대, 클라우드 PC 등)에 전송할 수 있고, 컨트롤러(20)가 별도의 통신을 통해 상기 외부 장치로부터 배터리 제조 공정에 관한 데이터를 획득할 수도 있다.
도 2a 및 2b에 도시된 배터리 셀 더미(10)와 이에 포함된 센서의 구성과 위치는 예시에 불과하며, 본 명세서에서 구체적으로 언급되지 않은 다양한 센서들(예컨대, 이미지 센서, 자기장 센서, 전류 센서 등)이 공정과 관련된 데이터를 획득하기 위해 활용될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 배터리 셀 더미(10, 11, 12, ...)는 순차적으로 배터리 셀 제조 공정(30)에 투입되며, 각각 배터리 제조 공정에 관한 데이터(압력, 온도, 가스량, 변형 정도 등)를 획득한다. 복수의 배터리 셀 더미를 이용해 획득한 데이터는 라벨링을 거쳐 공정 데이터베이스에 저장될 수 있고, 컨트롤러(20)의 공정 변수의 최적값 산출 및 공정 변수의 제어에 사용될 수 있다.
컨트롤러(20)는 상기 배터리 셀 더미(10, 11, 12, ...)를 이용하여 획득한 배터리의 제조 공정 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 공정 변수를 제어할 수 있다.
공정 변수(또는 설계 변수)는 배터리 제조 공정에서 제조자가 설정 가능한 변수로서, 배터리의 성능, 품질 등에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 공정 변수는 가압 장비의 설정, 챔버의 내부 온도, 배터리 저장 기간/온도, 배터리 충방전 조건 등을 포함할 수 있다. 이러한 공정 변수는 제조된 배터리 셀의 상태에 영향을 미치는데, 구체적으로 가압 장비의 설정은 배터리 셀에 가해지는 압력에 영향을 미치고, 챔버의 내부 온도나 배터리 저장 온도는 배터리의 내부/외부 온도에 영향을 미치고, 배터리의 충방전 조건(충전 전류/전압, 사이클 횟수, 기간 등)은 배터리의 내부 가스량 또는 온도에 영향을 미칠 수 있다.
일 실시예에 따르면, 컨트롤러(20)는 배터리 셀 더미(10, 11, 12, ...)를 이용하여 획득한 데이터에 기초하여 적어도 하나의 공정 변수를 최적화할 수 있다. 예를 들어, 특정 사양의 배터리를 제조하는 공정의 환경(장비의 설정, 챔버 온도, 충방전 조건 등)은 원하는 성능 및 완성도의 배터리가 제조되도록 최적화될 수 있다. 이 상태에서 예컨대, 신규 장비의 도입, 추가 라인 설치, 외부 온도/습도 변화 등으로 인해 공정 환경이 변하는 경우, 종래에는 환경이 변하였음에도 불구하고 동일한 공정 변수를 적용하거나, 기술자의 경험에 따라 약간의 조정이 가능할 수는 있지만 이전처럼 최적의 결과를 얻기는 어려웠다.
반면, 실시예의 배터리 제조 공정 관리 시스템에 따르면, 공정 환경의 변화 이후 배터리 셀 더미를 제조 공정에 투입하여 데이터를 획득하고, 기존의 공정 데이터와 비교하여 최적의 공정 변수(즉, 환경 변화 이전과 같은 제품을 제조하기 위한 설정)를 산출 및 적용함으로써 이전과 동일한 공정 결과를 얻을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 컨트롤러(20)는 배터리 셀 더미(10, 11, 12, ...)를 이용하여 획득한 데이터와 미리 저장된 기준 데이터의 차이에 기초하여 사용자에게 경고 메시지를 전송할 수 있다. 예컨대, 가압 장비의 설정 값을 참고하여, 배터리 셀 더미에 가해지는 압력 값이 허용 압력 값을 초과하는 경우 사용자에게 미리 경고 메시지("허용 압력 초과")를 출력함으로써, 실제 배터리 셀의 제조 시 발생할 수 있는 손실을 예방할 수 있다. 또 다른 예로, 배터리 셀 더미의 내부 가스량 또는 온도, 변형 정도를 각각 허용 가스량, 온도, 변형 값과 비교하여 허용치를 초과하는 경우 사용자에게 미리 경고 메시지를 출력함으로써, 실제 배터리 셀의 제조 시 발생할 수 있는 손실을 예방할 수 있다. 이러한 경고 메시지는 컨트롤러(20)와 연결된 디스플레이 장치에 의해 출력될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 제조 공정 관리 방법의 흐름을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 단계(S310)에서, 배터리 셀 더미를 이용하여 배터리 제조 공정에 관한 데이터를 획득할 수 있다. 배터리 셀 더미는 실제 배터리 셀 제품과 동일한 사양(크기, 규격 등)으로 제조된 모조품으로, 배터리 셀 제조 공정에 투입되어 제조 공정에 관한 데이터를 획득하기 위해 활용된다.
일 실시예에 따르면, 상기 배터리 제조 공정에 관한 데이터는, 배터리 셀 더미에 가해지는 압력, 배터리 셀 더미의 내부 또는 외부 온도, 배터리 셀 더미의 내부 가스량, 및 배터리 셀 더미의 변형 정도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 배터리 제조 공정 관리 방법의 데이터를 획득하는 단계를 상세하게 나타낸다.
도 4를 참조하면, 배터리 제조 공정에 관한 데이터를 획득하는 단계(S310)는, 배터리 셀 더미에 가해지는 압력을 측정하는 단계(S311), 배터리 셀 더미의 내부 또는 외부 온도를 감지하는 단계(S312), 배터리 셀 더미의 내부 가스량을 측정하는 단계(S313), 배터리 셀 더미의 변형을 감지하는 단계(S314)를 포함할 수 있다. 그러나 단계들(S311 내지 S314)이 동시에 또는 순차적으로 수행될 필요는 없으며, 단계들 중 일부만이 수행되거나 도시된 것과 다른 순서로 수행되어도 무방하다.
일 실시예에 따르면, 단계(S311 내지 S313) 중 적어도 하나의 단계는 배터리 셀 더미에 내장된 패드 타입 센서(예컨대, 도 2a의 압력 센서(110), 온도 센서(120), 가스량 센서(130) 등)에 의해 수행될 수 있고, 단계(S314)는 배터리 셀 더미의 표면에 부착되는 필름 타입 센서(예컨대, 도 2b의 스트레인 게이지(141 내지 145) 등)에 의해 수행될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 단계(S320)에서는, 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 제조 공정 데이터에 기초하여, 배터리 제조 공정과 관련된 적어도 하나의 공정 변수를 제어할 수 있다. 공정 변수는 배터리 제조 공정에서 제조자가 설정 가능한 변수로서, 배터리의 성능, 품질 등에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 공정 변수는 가압 장비의 설정, 챔버의 내부 온도, 배터리 저장 기간/온도, 배터리 충방전 조건 등을 포함할 수 있다. 이러한 공정 변수는 제조된 배터리 셀의 상태에 영향을 미치는데, 구체적으로 가압 장비의 설정은 배터리 셀에 가해지는 압력에 영향을 미치고, 챔버의 내부 온도나 배터리 저장 온도는 배터리의 내부/외부 온도에 영향을 미치고, 배터리의 충방전 조건(충전 전류/전압, 사이클 횟수, 기간 등)은 배터리의 내부 가스량 또는 온도에 영향을 미칠 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 공정 변수를 제어하는 단계(S320)는, 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 데이터에 기초하여 적어도 하나의 공정 변수를 최적화하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 신규 장비의 도입, 추가 라인 설치, 외부 온도/습도 변화 등으로 인해 공정 환경이 변하는 경우, 배터리 셀 더미를 제조 공정에 투입하여 데이터를 획득하고, 기존의 공정 데이터와 비교하여 최적의 공정 변수(즉, 환경 변화 이전과 같은 제품을 제조하기 위한 설정)를 산출 및 적용함으로써 이전과 동일한 공정 결과를 얻을 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따른 배터리 제조 공정 관리 방법의 흐름을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 단계(S410)에서는, 배터리 셀 더미를 이용하여 배터리 제조 공정에 관한 데이터를 획득할 수 있다. 단계(S410)는 도 3의 단계(S310)와 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
단계(S420)에서는, 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 데이터와 상기 미리 저장된 기준 데이터의 차이에 기초하여 사용자에게 경고 메시지를 전송할 수 있다. 예컨대, 가압 장비의 설정 값을 참고하여, 배터리 셀 더미에 가해지는 압력 값이 허용 압력 값을 초과하는 경우 사용자에게 미리 경고 메시지("허용 압력 초과")를 출력함으로써, 실제 배터리 셀의 제조 시 발생할 수 있는 손실을 예방할 수 있다. 또 다른 예로, 배터리 셀 더미의 내부 가스량 또는 온도, 변형 정도를 각각 허용 가스량, 온도, 변형 값과 비교하여 허용치를 초과하는 경우 사용자에게 미리 경고 메시지를 출력함으로써, 실제 배터리 셀의 제조 시 발생할 수 있는 손실을 예방할 수 있다.
이상에서 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한 배터리 제조 공정 관리 방법은, 상술한 배터리 제조 공정 관리 시스템에 의하여 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 아니하며 다른 구성을 갖는 장치 또는 시스템에 의해 수행될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 다른 배터리 제조 공정 관리 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(60)는 MCU(610), 메모리(620), 입출력 I/F(630) 및 통신 I/F(640)를 포함할 수 있다.
MCU(610)는 메모리(620)에 저장되어 있는 각종 프로그램을 실행시키고, 이러한 프로그램들을 통해 전술한 안테나 구조체 검사 방법을 실행하는 프로세서일 수 있다.
메모리(620)는 배터리의 진단과 관련된 각종 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 이러한 메모리(620)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리(620)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(620)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(620)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리(620)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
입출력 I/F(630)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(610) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
통신 I/F(630)는 서버와 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다. 예를 들면, 통신 I/F(630)를 통해 별도로 마련된 외부 서버로부터 배터리의 잔존 수명 예측이나 인공 신경망 학습을 위한 프로그램 또는 각종 데이터 등을 송수신할 수 있다.
상기한 실시예에 따른 배터리 제조 공정 관리 방법은, 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 배터리 제조 공정 관리 시스템 및 방법의 실시예에 따르면, 센서를 구비한 배터리 셀 더미를 배터리 제조 공정에 미리 투입하여 공정에 관한 데이터(예컨대, 셀에 가해지는 압력, 온도, 가스량, 변형 정도 등)를 획득하고 이를 기초로 공정 데이터베이스를 구축할 수 있다. 또한, 배터리 제조 공정에 있어서 최적의 공정 변수(예컨대, 가압 장비의 설정, 챔버 온도, 충방전 조건 등)를 산출하고 공정 변수를 제어함으로써, 장비의 교체나 신규 공정 라인 설치에 따른 리스크를 최소화할 수 있다. 나아가, 구축된 데이터베이스에 기초하여 사용자에게 피드백을 제공함으로써, 공정 변수에 따른 배터리 셀의 성능 저하와 결함을 예방하고 개선할 수 있다.
이상의 설명은 본 문서에 개시된 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 문서에 개시된 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 문서에 개시된 실시예들은 본 문서에 개시된 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 문서에 개시된 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 문서에 개시된 기술 사상의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 문서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 배터리 제조 공정에 관한 데이터를 획득하기 위한 배터리 셀 더미; 및
    상기 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 상기 배터리 제조 공정에 관한 데이터에 기초하여, 상기 배터리 제조 공정과 관련된 적어도 하나의 공정 변수를 제어하는 컨트롤러를 포함하는, 배터리 제조 공정 관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 제조 공정에 관한 데이터는, 상기 배터리 셀 더미에 가해지는 압력, 상기 배터리 셀 더미의 내부 또는 외부 온도, 상기 배터리 셀 더미의 내부 가스량, 및 상기 배터리 셀 더미의 변형 정도 중 적어도 하나를 포함하는, 배터리 제조 공정 관리 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 배터리 셀 더미는,
    상기 배터리 셀 더미에 가해지는 압력을 측정하기 위한 압력 센서;
    상기 배터리 셀 더미의 내부 또는 외부 온도를 감지하기 위한 온도 센서;
    상기 배터리 셀 더미의 내부 가스량을 측정하기 위한 가스량 센서; 및
    상기 배터리 셀 더미의 변형을 감지하기 위한 스트레인 게이지 중 적어도 하나를 포함하는, 배터리 제조 공정 관리 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 압력 센서 및 상기 온도 센서는 상기 배터리 셀 더미에 내장되는 패드 타입 센서이고,
    상기 스트레인 게이지는 상기 배터리 셀 더미의 표면에 부착되는 필름 타입 센서인, 배터리 제조 공정 관리 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 공정 변수를 최적화하는, 배터리 제조 공정 관리 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 적어도 하나의 공정 변수는, 가압 장비의 설정, 챔버 내부 온도, 배터리 저장 기간, 및 배터리 충방전 조건 중 적어도 하나를 포함하는, 배터리 제조 공정 관리 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 데이터와 상기 미리 저장된 기준 데이터의 차이에 기초하여 사용자에게 경고 메시지를 전송하는, 배터리 제조 공정 관리 시스템.
  8. 배터리 셀 더미를 이용하여 배터리 제조 공정에 관한 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 상기 배터리 제조 공정에 관한 데이터에 기초하여, 상기 배터리 제조 공정과 관련된 적어도 하나의 공정 변수를 제어하는 단계를 포함하는, 배터리 제조 공정 관리 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 배터리 제조 공정에 관한 데이터는, 상기 배터리 셀 더미에 가해지는 압력, 상기 배터리 셀 더미의 내부 또는 외부 온도, 상기 배터리 셀 더미의 내부 가스량, 및 상기 배터리 셀 더미의 변형 정도 중 적어도 하나를 포함하는, 배터리 제조 공정 관리 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    배터리 셀 더미를 이용하여 배터리 제조 공정에 관한 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 배터리 셀 더미에 가해지는 압력을 측정하는 단계;
    상기 배터리 셀 더미의 내부 또는 외부 온도를 감지하는 단계;
    상기 배터리 셀 더미의 내부 가스량을 측정하는 단계; 및
    상기 배터리 셀 더미의 변형을 감지하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 배터리 제조 공정 관리 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 압력을 측정하는 단계, 상기 온도를 감지하는 단계 및 상기 내부 가스량을 측정하는 단계 중 적어도 하나는, 상기 배터리 셀 더미에 내장된 패드 타입 센서를 이용하여 수행되고,
    상기 배터리 셀 더미의 변형을 감지하는 단계는, 상기 배터리 셀 더미의 표면에 부착되는 필름 타입 센서를 이용하여 수행되는, 배터리 제조 공정 관리 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 적어도 하나의 공정 변수를 제어하는 단계는, 상기 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 공정 변수를 최적화하는 단계를 포함하는, 배터리 제조 공정 관리 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 적어도 하나의 공정 변수는, 가압 장비의 설정, 챔버 내부 온도, 배터리 저장 기간, 및 배터리 충방전 조건 중 적어도 하나를 포함하는, 배터리 제조 공정 관리 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 배터리 셀 더미를 이용하여 획득한 데이터와 상기 미리 저장된 기준 데이터의 차이에 기초하여 사용자에게 경고 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는, 배터리 제조 공정 관리 방법.
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