WO2026005168A1 - 전극탭의 절곡 위치 모니터링 방법 및 이를 적용한 전극조립체 와인딩 장치 - Google Patents

전극탭의 절곡 위치 모니터링 방법 및 이를 적용한 전극조립체 와인딩 장치

Info

Publication number
WO2026005168A1
WO2026005168A1 PCT/KR2025/000947 KR2025000947W WO2026005168A1 WO 2026005168 A1 WO2026005168 A1 WO 2026005168A1 KR 2025000947 W KR2025000947 W KR 2025000947W WO 2026005168 A1 WO2026005168 A1 WO 2026005168A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
camera
bending
light
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/KR2025/000947
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
고홍재
유종선
김태영
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Publication of WO2026005168A1 publication Critical patent/WO2026005168A1/ko
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a method for monitoring the bending position of an electrode tab, and more particularly, to a method for monitoring the bending position of a pre-bent electrode tab in real time prior to a process of winding an electrode assembly, and to an electrode assembly winding device that can correct the bending process of an electrode tab in real time by applying the method.
  • the electrode tabs are formed by allowing the uncoated portion of the first electrode and the uncoated portion of the second electrode to protrude from the axial first and second ends of the jelly-roll-shaped electrode assembly, respectively, and bending the uncoated portions in the radial direction.
  • the non-conductive portion is a current collector portion in the form of a thin metal foil
  • the electrode tabs can become unintentionally deformed during the process of processing the non-conductive portion to form the electrode tabs. Such deformation of the electrode tabs can cause product defects and deterioration of product performance.
  • the present invention has been devised to solve the above-described problem, and aims to provide a method capable of monitoring whether the non-conductive portion of an electrode assembly is bent at a designed position.
  • the purpose of the present invention is to provide a method capable of monitoring the bending position of the above-mentioned non-conductive portion in real time during an electrode assembly manufacturing process, and an electrode assembly winding device using the method.
  • the purpose of the present invention is to provide a monitoring method capable of correcting the bending position of the electrode tab in real time so that the bending position of the non-conductive portion does not deviate from the designed position, and an electrode assembly winding device using the method.
  • the present invention can be applied to an electrode assembly winding device that assembles a jelly-roll-shaped electrode assembly by winding a first electrode and a second electrode with a separator interposed therebetween.
  • the above electrode may be in the form of a current collector in which an active material is applied to the surface of the current collector in the form of a metal foil.
  • the electrode may include a holding portion in which the active material is applied to the surface of the current collector, and a non-conductive portion in which the active material is not applied to the surface of the current collector.
  • the above electrode can be extended in the longitudinal direction with a predetermined width.
  • the above-mentioned non-conductive portion may have a plurality of cut portions extending from the outer end in the width direction to the inner end in the width direction and spaced apart from each other along the length direction of the electrode.
  • the non-conductive portion between two adjacent cut portions in the length direction may form an electrode tab. That is, the plurality of cut portions may define a plurality of electrode tabs arranged along the length direction.
  • Such bending may be a preliminary bending performed before winding of the electrode.
  • the electrode tabs are pre-bent, the first electrode and the second electrode, and the separator interposed between them are wound to assemble a jelly-roll-shaped electrode assembly, and then the pre-bent electrode tabs can be finally bent.
  • the above electrode assembly winding device includes a forming unit that pre-bends the electrode tab based on the bending line.
  • the above forming unit may be provided with a first roller and a second roller that contact both sides of the electrode and cause the electrode to travel in the longitudinal direction.
  • a pressure roller section for pressing the electrode tab in the bending direction may be provided at the axial first end of the first roller.
  • a support roller section that limits the bending angle of the electrode tab that is pre-bent by the pressure roller section may be provided at the axial second end of the second roller.
  • the electrode tab of the above electrode can be pre-bent while passing through the forming unit.
  • the above electrode assembly winding device includes a distance measuring unit that measures the distance from the cut groove to the bending line of the pre-bent electrode tab in the width direction of the electrode.
  • the image acquisition device may include a camera that photographs the folded ungual area and a light that illuminates the folded ungual area.
  • the above lighting may be coaxial lighting that irradiates light to the non-photographic portion bent in a direction substantially parallel to the shooting direction.
  • the shooting direction of the above camera may be substantially perpendicular to the plane including the electrode.
  • the camera may be spaced apart from the upper surface of the folded non-conductive portion.
  • the above coaxial lighting may include a mirror portion arranged on the shooting direction line of the camera.
  • the mirror portion may be arranged between the surface of the folded non-fold portion and the camera, at a position spaced upward from the surface of the non-fold portion.
  • the above coaxial lighting may include a light emitting unit that emits light to the mirror unit in a direction intersecting the shooting direction.
  • the light emitting unit may be positioned laterally apart from the shooting direction line.
  • the camera may receive reflected light substantially parallel to the shooting direction from among the light reflected from the non-photographic area by the coaxial lighting.
  • the camera may detect the incident light and acquire the image.
  • light irradiated to the above-mentioned uneven portion light irradiated to the non-folded surface of the uneven portion may be reflected and incident on the camera.
  • light irradiated to the above-mentioned uneven portion light irradiated to the folded surface of the uneven portion may be reflected in a direction different from the shooting direction and may not be incident on the camera.
  • the above reflected light can pass through the mirror section and enter the camera.
  • the distance measuring unit may include a distance calculating device that calculates the distance from the incision bone portion to the bending line from an image acquired by the image acquiring device.
  • the above distance calculation device can recognize the position of the cut groove and the position of the bending line from the difference in contrast ratio distinguished by the incident light in the image acquired by the camera, and calculate the distance between the recognized position of the cut groove and the position of the bending line.
  • the above control unit can obtain an average value of a plurality of predetermined distances and determine whether the average value deviates from the above standard.
  • the above control unit can adjust the widthwise position of the forming unit to compensate for the average value being determined to be outside the above standard.
  • the method includes a step of acquiring an image by detecting reflected light reflected from the folded portion of the non-woven fabric in a direction substantially parallel to the shooting direction, with the camera positioned so that the shooting direction is substantially perpendicular to the plane including the electrode.
  • the method includes a step of measuring a distance from the incision bone to the bend line from an image acquired by the image acquisition device.
  • the image acquisition step light is irradiated to the mirror portion placed on the shooting direction line of the camera in a direction intersecting the shooting direction, and the irradiated light reflected from the mirror portion can be projected onto the non-photographic portion in parallel with the shooting direction.
  • the reflected light that is reflected substantially parallel to the shooting direction can pass through the mirror section and be incident on the camera.
  • the above measurement step may include a procedure for recognizing the position of the incision groove and the position of the bending line from the difference in contrast ratio distinguished by light reflected from the surface of the non-woven material and incident on the camera in the image acquired by the camera, and calculating the distance between the recognized position of the incision groove and the position of the bending line.
  • the above method may further include a step of calculating an average value of a plurality of predetermined distances produced, determining whether the average value deviates from the above standard, and adjusting the widthwise position of a forming unit that performs bending processing to correct the average value if it is determined that the average value deviates from the above standard.
  • the method for monitoring the bending position of an electrode tab it is possible to monitor in real time whether the electrode tab has been pre-bent at a designed position before assembling an electrode assembly, and based on this, it is possible to correct in real time so that the bending position of the electrode tab does not deviate from the designed position.
  • the electrode assembly winding device can monitor the bending position of the electrode tab in real time and correct the bending position in real time. Accordingly, defects occurring during the electrode assembly assembly process can be reduced.
  • Figure 1 is an exploded perspective view of the electrodes and separators that make up the electrode assembly.
  • Fig. 2 is a perspective view schematically illustrating a process of transferring an electrode to the forming unit of Fig. 1 and pre-bending an electrode tab.
  • Figure 3 is a perspective view schematically showing a process of stacking a first electrode and a second electrode with pre-bent electrode tabs and a separator interposed therebetween and winding them with a winding unit.
  • Fig. 4 is a perspective view showing the final bent state of the electrode tab of the electrode assembly wound by the winding process of Fig. 3.
  • Figure 5 is a side view of a forming unit that transports an electrode and pre-bends an electrode tab, and a control unit connected thereto.
  • FIG. 6 is a perspective view showing an image acquisition device that is arranged between the forming unit of FIG. 2 and the winding unit of FIG. 3 and photographs a pre-bent bending tab.
  • Fig. 7 is a perspective view showing an image acquisition device including the image acquisition device and distance calculation device of Fig. 6, and a control unit connected thereto.
  • Figure 8 is an enlarged view showing light irradiated onto a non-conductive area including a pre-folded electrode tab and light reflected from the irradiated light.
  • Figure 9 is a drawing showing an image acquired by the image acquisition device of Figure 6.
  • Figure 10 is a drawing showing a state in which the incision bone portion and the bend line are recognized in the image of Figure 9 and the distance between them is calculated.
  • Electrode assembly winding device 20 Electrode assembly 21: First electrode 22: Second electrode 23: Current collector 24: Active material 25: Supporting portion 26: Non-coated portion 27: Electrode tab 28: Separator 29: Core hollow portion 30: Cut portion 32: Cut groove portion 34: Bending line 35: Bending area 36: Unbending area 40: Forming unit 41: First roller 411: Pressing roller portion 42: Second roller 422: Support roller portion 50: Distance measuring unit 51: Image acquisition device 52: Camera 53: Coaxial lighting 531: Light emitting portion 532: Mirror portion 55: Distance calculation device 60: Control portion 70: Winding unit
  • first and second are used to describe various components, these components are not limited by these terms. These terms are used merely to distinguish one component from another, and unless otherwise specified, a “first” component may also be a “second” component.
  • any configuration is placed on (or below)” a component or “on (or below)” a component may mean that any configuration is placed in contact with the upper surface (or lower surface) of said component, and that other configurations may be interposed between said component and any configuration placed on (or below) said component.
  • the axial direction refers to the direction in which the axis forming the winding center of the jelly-roll type electrode assembly extends
  • the radial direction refers to the direction approaching or away from the axis
  • the circumferential direction refers to the direction surrounding the axis.
  • the axial direction corresponds to the width direction of the electrode
  • the circumferential direction corresponds to the length direction of the electrode.
  • the electrode assembly winding device () of the embodiment includes a forming unit (40) that transports electrodes (21, 22) and pre-bends electrode tabs (27), a winding unit (70) that winds the first electrode (21) and the second electrode (22) whose electrode tabs (27) are pre-bent and a separator (28) interposed therebetween, a distance measuring unit (50) that is disposed between the forming unit (40) and the winding unit (70) and measures a bending position of a portion of the bent electrode tab (27), and a control unit (60) that controls the forming unit (40) based on the bending position of the electrode tab (27) measured by the distance measuring unit (50) to correct the bending position.
  • a forming unit (40) that transports electrodes (21, 22) and pre-bends electrode tabs (27)
  • a winding unit (70) that winds the first electrode (21) and the second electrode (22) whose electrode tabs (27) are pre-bent and a separator (28)
  • the electrodes (21, 22) have a form in which an active material (24) is applied to the surface of a current collector (23) in the form of a metal foil.
  • the electrodes (21, 22) include a holding portion (25) in which the active material (24) is applied to the surface of the current collector (23), and a non-conductive portion (26) in which the active material (24) is not applied to the surface of the current collector (23).
  • the electrodes (21, 22) have a predetermined width and extend in the longitudinal direction.
  • the non-conductive portion (26) of the first electrode (21) is arranged at a first end in the width direction of the first electrode (21), and the non-conductive portion (26) of the second electrode (22) is arranged at a second end in the width direction of the second electrode (22).
  • a plurality of cut portions (30) extending from the outer end in the width direction to the inner end in the width direction are spaced apart from each other along the length direction of the electrodes (21, 22) in the non-coated portion (26) by laser notching.
  • the portion of the non-coated portion (26) between two adjacent cut portions (30) in the length direction constitutes an electrode tab (27). That is, the plurality of cut portions (30) define a plurality of electrode tabs (27) arranged along the length direction. In this way, notches can be formed at predetermined intervals in the non-coated portion (26) to form electrode tabs (27) in the shape of flags.
  • the electrode tabs (27) are exemplified as having an equilateral trapezoidal shape.
  • their shapes may be various, such as a semicircle, a semi-ellipse, a triangle, a rectangle, or a parallelogram.
  • the electrode tabs (27) arranged along the longitudinal direction have the same width
  • the width of the electrode tabs may be gradually or stepwise widened from the core side to the outer periphery side.
  • the height of the electrode tabs (27) gradually increases from the core side to the outer circumference side is exemplified.
  • the height of these electrode tabs may be implemented in a form in which they are constant or gradually decrease.
  • a structure is exemplified in which the electrode tab (27) is deleted in a predetermined section of the centripetal end of the non-conductive portion (26) and a predetermined section of the centrifugal end.
  • the electrode tab may not be deleted in the centripetal end of the non-conductive portion, or that the electrode tab may not be deleted in the centrifugal end of the non-conductive portion, or that neither may be deleted.
  • the electrode tabs (27) are arranged at a position spaced a first distance outward in the width direction from the cut grooves (32) defined by the width direction inner ends of the cut portions (30) and are pre-bent in a bending direction that intersects both the width direction and the length direction of the electrodes (21, 22) based on a bending line (34) parallel to the length direction of the electrodes (21, 22).
  • the position of the cut grooves (32) is arranged at a position spaced a second distance outward in the width direction from the boundary between the non-coated portion (26) and the holding portion (25) regardless of the height of the electrode tabs, and the position of the pre-bending can be arranged at a position spaced a first distance outward from the cut grooves (32) regardless of the height of the electrode tabs.
  • the forming unit (40) pre-bends the electrode tab (27) based on the bending line (34).
  • the forming unit (40) includes a first roller (41) and a second roller (42) which contact both sides of the electrodes (21, 22) and cause the electrodes (21, 22) to travel in the longitudinal direction.
  • a pressure roller part (411) which presses the electrode tab (27) in the bending direction
  • a support roller part (422) which limits the bending angle of the electrode tab (27) pre-bent by the pressure roller part (411) are respectively provided.
  • the electrode tab (27) of the above electrode (21, 22) passes through the forming unit and is pre-bent by the pressure roller unit (411) and the support roller unit (422).
  • control unit (60) can adjust the widthwise positions of the first roller (41) and the second roller (42).
  • first electrode (21) and the second electrode (22) with the electrode tab (27) preliminarily bent are wound in the longitudinal direction with a separator (28) interposed between them by a winding unit (70), as shown in Fig. 3. Accordingly, a jelly-roll-shaped electrode assembly (20) is manufactured.
  • the coiled electrode assembly (20) is formed by finally bending the pre-bent electrode tabs (27) to form surfaces of flat electrode tabs (27) that are substantially perpendicular to the axial direction of the electrode assembly.
  • the distance measuring unit (50) is disposed between the forming unit (40) and the winding unit (70), and measures the distance from the cut groove (32) to the bending line (34) of the pre-bent electrode tab (27) in the width direction of the electrode (21, 22).
  • the above distance measuring unit (50) includes an image acquisition device (51) that acquires an image including a portion of the non-woven part (26) bent by the forming unit, and a distance calculation device (55) that calculates the distance from the cut bone part (32) to the bending line (34) from the image acquired by the image acquisition device (51).
  • the above image acquisition device (51) is equipped with a camera (52) that photographs the folded plain portion (26) area, and a coaxial light (53) that irradiates light to the folded plain portion (26) area in a direction substantially parallel to the photographing direction.
  • the shooting direction of the above camera (52) is substantially perpendicular to the plane including the electrodes (21, 22).
  • the camera (52) is spaced apart from the upper surface of the folded non-conductive portion (26).
  • the above coaxial lighting (53) comprises a mirror portion (532) arranged on the photographing direction line of the camera (52), and a light emitting portion (531) that emits light to the mirror portion (532).
  • the mirror portion (532) is arranged between the surface of the folded non-coated portion (26) and the camera (52) at a position spaced upward from the surface of the non-coated portion (26).
  • the light emitting portion (531) is arranged spaced laterally from the photographing direction line, and emits light to the mirror portion (532) in a direction intersecting the photographing direction, more specifically, substantially perpendicularly.
  • the light irradiated to the non-folded area (35) of the light irradiated to the non-folded area (26) is vertically reflected back and incident on the camera (52).
  • the light irradiated to the folded area (35) is reflected in a different direction intersecting with the photographing direction and is not incident on the camera (52).
  • the camera (52) receives reflected light that is substantially parallel to the shooting direction among the light reflected by the coaxial light (53) on the non-photographic part (26).
  • the reflected light passes through the mirror part (532) and enters the camera (52). In this way, the camera (52) detects the incident light and acquires the image.
  • the area corresponding to the unbent area (35) of the plain part (26) becomes bright, and the area corresponding to the bent area (35) of the plain part (26) becomes dark.
  • the maintenance area (25) and the background (B) portion also become dark enough to be distinguishable from the area corresponding to the bent area (35) of the plain part (26).
  • the above distance calculation device (55) recognizes the position of the cut groove (32) and the position of the bending line (34) from the difference in contrast ratio distinguished by the incident light in the image acquired by the camera (52), as shown in FIG. 10, and calculates the distance between the recognized position of the cut groove (32) and the position of the bending line (34).
  • the control unit (60) monitors whether the distance measured by the distance measuring unit (50) deviates from a predetermined standard.
  • the control unit (60) calculates an average value of a plurality of predetermined distances and determines whether the average value deviates from the standard.
  • the distance values may differ individually, if the average value remains constant, there is no need to control the widthwise position of the forming unit (40). However, if the average value gradually moves away from the standard value, it is necessary to adjust the position of the forming unit (40). If the control unit (60) determines that the average value deviates from the standard, it adjusts the widthwise position of the forming unit as illustrated in FIG. 5 to compensate for this. This monitoring and position correction of the bending position can be performed in real time on the production line.
  • the camera (52) is positioned so that the shooting direction is substantially perpendicular to the plane including the electrodes (21, 22), and an image is acquired by detecting the reflected light reflected from the folded portion of the non-woven part (26) in a direction substantially parallel to the shooting direction.
  • the distance from the incision groove (32) to the bending line (34) is measured from the image acquired by the image acquisition device (51). Specifically, in the image, the position of the incision groove (32) and the position of the bending line (34) are recognized and displayed from the difference in contrast ratio distinguished by light reflected from the surface of the non-woven part (26) and incident on the camera (52), and the distance between the position of the incision groove (32) and the position of the bending line (34) thus displayed is calculated.
  • the average value of the multiple predetermined distances calculated as above is obtained and it is determined whether the average value falls outside the allowable standard range. If the average value is determined to be outside the standard, the widthwise position of the forming unit performing the bending process is adjusted to correct the bending position.
  • the preliminary bending of the electrode tab (27) can be inspected inline to enable overall quality control of the electrode assembly, and the possibility of the electrode tab (27) being deformed in an unintended direction, resulting in an internal short circuit, can be significantly reduced.
  • the image acquisition is performed by photographing the preliminary bending position while the electrode (21, 22) is moving and passing the forming unit (40), thereby preventing delays in production time.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

전극조립체를 권취하는 공정에 앞서 예비 절곡된 전극탭의 절곡 위치를 실시간으로 모니터링하는 방법을 제공한다. 모니터링 대상은 상기 전극탭이 절곡 가공된 위치이다. 촬영방향이 상기 전극을 포함하는 평면에 대해 실질적으로 수직을 이루도록 배치된 카메라로, 상기 촬영방향과 실질적으로 나란한 방향으로 조사되고 절곡 가공된 상기 무지부 부위로부터 반사된 반사광을 감지하여 이미지를 취득하는 단계; 및 상기 이미지 취득 장치에 의해 취득된 이미지로부터, 상기 폭방향으로 상기 절개부의 내측 단부인 절개 골부로부터 상기 절곡 라인까지의 거리를 측정하는 단계;를 포함한다.

Description

전극탭의 절곡 위치 모니터링 방법 및 이를 적용한 전극조립체 와인딩 장치
본 출원은 2024년 6월 27일자 대한민국 특허출원 제10-2024-0084453호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전극탭의 절곡 위치 모니터링 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극조립체를 권취하는 공정에 앞서 예비 절곡된 전극탭의 절곡 위치를 실시간으로 모니터링하는 방법과, 이를 적용하여 전극탭의 절곡 가공을 실시간으로 보정할 수 있는 전극조립체 와인딩 장치에 관한 것이다.
전기자동차의 보급에 따라, 원통형 전지 캔을 하우징으로 하여 제작되는 원통형 배터리 셀의 용량이 증가하고 있다. 차량에 탑재되는 배터리 셀은 차량의 공간 확보를 위해 에너지 밀도가 높고, 주행 효율을 높이기 위해 가벼운 것이 바람직하다. 이에, 원통형 배터리 셀을 더 크게 제작함은 물론, 배터리 셀의 내부 공간에 최대한 전극조립체를 채워 넣어 에너지 밀도를 높이는 설계가 진행되고 있다.
이러한 설계의 일환으로, 젤리-롤 형태의 전극조립체의 축방향 제1단부와 제2단부에 각각 제1전극의 무지부와 제2전극의 무지부가 돌출되도록 하고, 상기 무지부가 반경방향으로 절곡되도록 하여 전극탭을 구성하고 있다.
그러나, 무지부는 얇은 금속 포일 형태의 집전체 부위이기 때문에, 상기 무지부를 전극탭을 구성하기 위해 가공하는 과정에서 전극탭이 의도치 않게 변형되는 일이 발생한다. 이러한 전극탭의 변형은 제품의 불량과 제품의 성능 저하의 원인이 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전극조립체의 무지부가 설계된 위치에서 절곡 되었는지 모니터링할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 무지부의 절곡 위치를 전극조립체 제조 공정에서 실시간으로 모니터링할 수 있는 방법과, 이를 적용한 전극조립체 와인딩 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 무지부의 절곡 위치가 설계된 위치에서 벗어나지 않도록 상기 전극탭의 절곡 위치를 실시간으로 보정할 수 있는 모니터링 방법과 이를 적용한 전극조립체 와인딩 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 분리막을 개재하며 제1전극과 제2전극을 권취하여 젤리-롤 형태의 전극조립체를 조립하는 전극조립체 와인딩 장치에 적용될 수 있다.
상기 전극은, 금속 포일 형태의 집전체의 표면에 활물질이 도포된 형태일 수 있다. 상기 전극은, 집전체의 표면에 활물질이 도포된 유지부와, 집전체의 표면에 활물질이 도포되지 않은 무지부를 포함할 수 있다.
상기 전극은 소정의 폭을 가지고 길이방향으로 연장될 수 있다.
상기 무지부는 상기 전극의 폭방향 제1단부에 배치될 수 있다.
상기 무지부에는 폭방향 외측 단부로부터 폭방향 내측으로 연장된 복수 개의 절개부가 상기 전극의 길이방향을 따라 이격 배치될 수 있다. 상기 길이방향으로 이웃하는 두 절개부 사이의 무지부 부위는, 전극탭을 구성할 수 있다. 즉 복수 개의 상기 절개부는, 길이방향을 따라 배열되는 복수 개의 상기 전극탭을 규정할 수 있다.
상기 전극탭은 상기 절개부의 폭방향 내측 단부에 의해 규정되는 절개 골부로부터 폭방향 외측으로 소정 거리 이격된 위치에 배치되고 상기 전극의 길이방향과 나란한 절곡 라인을 기준으로 상기 전극의 폭방향과 길이방향에 모두 교차하는 절곡방향으로 절곡될 수 있다.
이러한 절곡은 전극의 권취 전에 이루어지는 예비 절곡일 수 있다.
이처럼 전극탭이 예비 절곡된 제1전극과 제2전극 및 이들 사이에 개재되는 분리막을 권취하여 젤리-롤 형태의 전극조립체를 조립한 뒤, 예비 절곡된 상기 전극탭이 최종 절곡될 수 있다.
상기 전극조립체 와인딩 장치는, 상기 절곡 라인을 기준으로 상기 전극탭을 예비 절곡하는 성형 유닛을 포함한다.
상기 성형 유닛은, 상기 전극의 양면에 각각 접하며 상기 전극을 상기 길이방향으로 주행시키는 제1롤러 및 제2롤러를 구비할 수 있다.
상기 제1롤러의 축방향 제1단부에는 상기 전극탭을 절곡방향으로 가압하는 가압롤러부가 마련될 수 있다.
상기 제2롤러의 축방향 제2단부에는 상기 가압롤러부에 의해 예비 절곡되는 전극탭의 절곡 각도를 제한하는 지지롤러부가 마련될 수 있다.
상기 전극의 전극탭은 상기 성형 유닛을 통과하며 예비 절곡될 수 있다.
상기 전극조립체 와인딩 장치는, 상기 전극의 폭방향으로, 상기 절개 골부로부터 예비 절곡된 상기 전극탭의 절곡 라인까지의 거리를 측정하는 거리 측정 유닛을 포함한다.
상기 전극조립체 와인딩 장치는, 전극조립체를 형성하기 위해 전극탭이 절곡된 상기 전극을 권취하는 귄취 유닛을 포함한다.
상기 거리 측정 유닛은, 상기 성형 유닛과 권취 유닛 사이에 배치될 수 있다.
상기 전극조립체 와인딩 장치는, 상기 거리 측정 유닛에 의해 측정된 거리가 소정의 기준을 벗어나는지 여부를 모니터링하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 거리 측정 유닛은, 상기 성형 유닛에 의해 절곡된 무지부 부위를 포함하는 이미지를 취득하는 이미지 취득 장치를 구비할 수 있다.
상기 이미지 취득 장치는, 절곡된 무지부 부위를 촬영하는 카메라와, 절곡된 무지부 부위에 광을 조사하는 조명을 포함할 수 있다.
상기 조명은, 상기 촬영방향과 실질적으로 나란한 방향으로 절곡된 상기 무지부 부위에 광을 조사하는 동축조명일 수 있다.
상기 카메라의 촬영방향은 상기 전극을 포함하는 평면에 대해 실질적으로 수직을 이룰 수 있다. 상기 카메라는 절곡된 상기 무지부 부위의 표면의 상부에 이격 배치될 수 있다.
상기 동축조명은 상기 카메라의 촬영방향 선 상에 배치되는 미러부를 구비할 수 있다. 상기 미러부는 절곡된 상기 무지부 부위의 표면으로부터 상부로 이격된 위치에서, 상기 무지부 부위의 표면과 상기 카메라 사이에 배치될 수 있다.
상기 동축조명은, 상기 촬영방향과 교차하는 방향으로 상기 미러부에 광을 출사하는 발광부를 구비할 수 있다. 상기 발광부는 상기 촬영방향 선으로부터 측방으로 이격 배치될 수 있다.
상기 카메라에는, 상기 동축조명에 의해 상기 무지부 부위에 조사된 광이 반사되는 광들 중 상기 촬영방향과 실질적으로 나란하게 반사되는 반사광이 입사될 수 있다. 상기 카메라는 상기 입사광을 감지하여 상기 이미지를 취득할 수 있다.
상기 무지부 부위에 조사된 광 중 절곡되지 않은 무지부 표면에 조사된 광은 반사되어 상기 카메라에 입사될 수 있다. 상기 무지부 부위에 조사된 광 중 절곡된 무지부 표면에 조사된 광은 상기 촬영방향과 교차하는 다른 방향으로 반사되어 상기 카메라에 입사되지 않을 수 있다.
상기 반사광은 상기 미러부를 투과하여 상기 카메라이 입사될 수 있다.
상기 거리 측정 유닛은, 상기 이미지 취득 장치에 의해 취득된 이미지로부터 상기 절개 골부와 상기 절곡 라인까지의 거리를 산출하는 거리 산출 장치를 포함할 수 있다.
상기 거리 산출 장치는, 상기 카메라가 취득한 이미지에서, 상기 입사광에 의해 구분되는 명암비의 차이로부터 상기 절개 골부의 위치와 상기 절곡 라인의 위치를 인지하고, 인지된 상기 절개 골부의 위치와 상기 절곡 라인의 위치 사이의 거리를 산출할 수 있다.
상기 제어부는, 산출된 복수의 소정 개수의 거리의 평균값을 구하고, 상기 평균값이 상기 기준을 벗어나는지 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 평균값이 상기 기준을 벗어난 것으로 판단된 경우, 이를 보정하기 위해 상기 성형 유닛의 폭방향 위치를 조정할 수 있다.
본 발명은 상기 전극탭의 절곡 위치 모니터링 방법을 제공한다.
상기 방법은, 촬영방향이 상기 전극을 포함하는 평면에 대해 실질적으로 수직을 이루도록 배치된 상기 카메라로, 상기 촬영방향과 실질적으로 나란한 방향으로 조사되고 절곡된 상기 무지부 부위로부터 반사된 반사광을 감지하여 이미지를 취득하는 단계를 포함한다.
상기 방법은, 상기 이미지 취득 장치에 의해 취득된 이미지로부터, 상기 절개 골부로부터 상기 절곡 라인까지의 거리를 측정하는 단계를 포함한다.
상기 이미지 취득 단계에서, 상기 카메라의 촬영방향 선 상에 배치된 미러부에 상기 촬영방향과 교차하는 방향으로 미러부에 광을 조사하고, 미러부에서 반사된 조사광이 상기 촬영방향과 나란하게 상기 무지부 부위에 투사될 수 있다.
상기 이미지 취득 단계에서, 상기 무지부 부위에 투사되어 반사된 광들 중 상기 촬영방향과 실질적으로 나란하게 반사된 반사광이 상기 미러부를 투과하여 상기 카메라로 입사될 수 있다.
상기 측정 단계는, 상기 카메라가 취득한 이미지에서, 무지부 표면으로부터 반사되어 상기 카메라에 입사된 광에 의해 구분되는 명암비의 차이로부터 상기 절개 골부의 위치와 상기 절곡 라인의 위치를 인지하고, 인지된 상기 절개 골부의 위치와 상기 절곡 라인의 위치 사이의 거리를 산출하는 절차를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 산출된 복수의 소정 개수의 거리의 평균값을 구하고 상기 평균값이 상기 기준을 벗어나는지 판단하고 상기 평균값이 상기 기준을 벗어난 것으로 판단된 경우 이를 보정하기 위해 절곡 가공을 실행하는 성형 유닛의 폭방향 위치를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전극탭의 절곡 위치 모니터링 방법에 따르면, 전극조립체의 조립 전 전극탭이 설계된 위치에서 예비 절곡 되었는지 실시간으로 모니터링할 수 있고, 이를 기초로 상기 전극탭의 절곡 위치가 설계된 위치에서 벗어나지 않도록 실시간으로 보정할 수 있다.
본 발명에 따른 전극조립체 와인딩 장치는, 전극탭의 절곡 위치를 실시간으로 모니터링하고 절곡 위치를 실시간으로 보정할 수 있다. 이에 따라 전극조립체의 조립 과정에서 발생하는 불량을 줄일 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 전극조립체를 구성할 전극들과 분리막들의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 성형 유닛으로 전극을 이송하며 전극탭을 예비 절곡하는 공정을 간략히 나타낸 사시도이다.
도 3은 전극탭이 예비 절곡된 제1전극과 제2전극, 및 이들 사이에 개재된 분리막을 적층하며 권취유닛으로 권취하는 공정을 간략히 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 권취 공정에 의해 권취된 전극조립체의 전극탭을 최종 절곡한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 전극을 이송하며 전극탭을 예비 절곡하는 성형 유닛과 여기에 연결된 제어부의 측면도이다.
도 6은 도 2의 성형 유닛과 도 3의 권취 유닛 사이에 배치되어 예비 절곡된 절곡탭을 촬영하는 이미지 취득 장치를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6의 이미지 취득 장치 및 거리 산출 장치를 포함하는 이미지 취득 장치와, 여기에 연결된 제어부를 나타낸 사시도이다.
도 8은 예비 절곡된 전극탭을 포함하는 무지부 부위에 조사된 광과, 조사된 광이 반사되는 광들을 표시한 확대도이다.
도 9는 도 6의 이미지 취득 장치에 의해 취득한 이미지를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 이미지에서 절개 골부와 절곡라인을 인지하고, 그 거리를 산출한 상태를 나타낸 도면이다.
[부호의 설명]
10: 전극조립체 와인딩 장치 20: 전극조립체 21: 제1전극 22: 제2전극 23: 집전체 24: 활물질 25: 유지부 26: 무지부 27: 전극탭 28: 분리막 29: 권심 중공부 30: 절개부 32: 절개 골부 34: 절곡라인 35: 절곡영역 36: 미절곡영역 40: 성형 유닛 41: 제1롤러 411: 가압롤러부 42: 제2롤러 422: 지지롤러부 50: 거리 측정 유닛 51: 이미지 취득 장치 52: 카메라 53: 동축조명 531: 발광부 532: 미러부 55: 거리 산출 장치 60: 제어부 70: 권취유닛
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
실시예를 설명함에 있어서 축방향이라 함은 젤리-롤 형태의 전극조립체의 권취 중심을 이루는 축이 연장되는 방향을 지칭하고, 방사방향(반경방향)이라 함은 상기 축에서 가까워지거나 축으로부터 멀어지는 방향을 지칭하고, 둘레방향(원주방향)이라 함은 상기 축을 둘러싸는 방향을 지칭한다. 상기 축방향은 전극의 폭방향과 대응하고, 상기 둘레방향은 전극의 길이방향과 대응한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 2, 도 3, 도 5 내지 7을 참조하면, 실시예의 전극조립체 와인딩 장치()는, 전극(21, 22)을 이송하며 전극탭(27)을 예비 절곡하는 성형 유닛(40), 전극탭(27)이 예비 절곡된 제1전극(21) 및 제2전극(22)과 이들 사이에 개재되는 분리막(28)을 권취하는 권취유닛(70), 상기 성형 유닛(40)과 권취 유닛(70) 사이에 배치되어 절곡된 전극탭(27) 부위의 절곡 위치를 측정하는 거리 측정 유닛(50), 및 상기 거리 측정 유닛(50)에 의해 측정된 전극탭(27)의 절곡 위치에 기초하여 상기 성형 유닛(40)을 제어하여 상기 절곡 위치를 보정하는 제어부(60)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 상기 전극(21, 22)은, 금속 포일 형태의 집전체(23)의 표면에 활물질(24)이 도포된 형태를 가진다. 상기 전극(21, 22)은, 집전체(23)의 표면에 활물질(24)이 도포된 유지부(25)와, 집전체(23)의 표면에 활물질(24)이 도포되지 않은 무지부(26)를 포함한다. 상기 전극(21, 22)은 소정의 폭을 가지고 길이방향으로 연장된다. 상기 제1전극(21)의 무지부(26)는 상기 제1전극(21)의 폭방향 제1단부에 배치되고, 상기 제2전극(22)의 무지부(26)는 상기 제2전극(22)의 폭방향 제2단부에 배치된다.
도 1과 도 2를 참조하면, 상기 무지부(26)에는 레이저 노칭 가공에 의해 폭방향 외측 단부로부터 폭방향 내측으로 연장된 복수 개의 절개부(30)가 상기 전극(21, 22)의 길이방향을 따라 이격 배치된다. 상기 길이방향으로 이웃하는 두 절개부(30) 사이의 무지부(26) 부위는, 전극탭(27)을 구성한다. 즉 복수 개의 상기 절개부(30)는, 길이방향을 따라 배열되는 복수 개의 상기 전극탭(27)을 규정한다. 이처럼 상기 무지부(26)에는 소정의 간격을 두고 노치를 형성하여 플래그(flag) 형태의 전극탭(27)들을 형성할 수 있다.
실시예에서는 상기 전극탭(27)들이 등변 사다리꼴 형태임이 예시된다. 그러나 이들의 형태는 반원형, 반타원형, 삼각형, 직사각형, 평행사변형 등 다양한 형태일 수 있다.
또한 실시예에서는 길이방향을 따라 배열되는 상기 전극탭(27)들이 동일한 너비를 가지는 형태가 예시된다. 그러나 전극탭들의 너비는, 권심 측에서 외주 측으로 갈수록 점진적으로 또는 단계적으로 넓어지는 형태일 수도 있다.
또한 실시예에서는 권심 측에서 외주 측으로 갈수록 상기 전극탭(27)들의 높이가 단계적으로 높아지는 형태가 예시된다. 그러나 이러한 전극탭들의 높이는 일정하거나 점차 낮아지는 형태로 구현될 수도 있다.
또한 실시예에서는 상기 무지부(26)의 구심측 단부의 소정 구간과 원심측 단부의 소정 구간에 전극탭(27)이 삭제된 구조가 예시된다. 그러나 무지부의 구심측 단부에서 전극탭이 삭제되지 않을 수도 있고, 무지부의 원심측 단부에서 전극탭이 삭제되지 않을 수도 있고, 둘 다 삭제되지 않을 수도 있음은 물론이다.
도 2 및 도 8을 참조하면, 전극(21, 22)의 권취 전에, 상기 전극탭(27)은 상기 절개부(30)의 폭방향 내측 단부에 의해 규정되는 절개 골부(32)로부터 폭방향 외측으로 제1거리 이격된 위치에 배치되고 상기 전극(21, 22)의 길이방향과 나란한 절곡라인(34)을 기준으로 상기 전극(21, 22)의 폭방향과 길이방향에 모두 교차하는 절곡방향으로 예비 절곡된다. 상기 절개 골부(32)의 위치는 상기 전극탭들의 높이와 관계없이 상기 무지부(26)와 유지부(25)의 경계 부위로부터 폭방향 외측으로 제2거리 이격된 위치에 배치되고, 상기 예비 절곡의 위치는 상기 전극탭들의 높이와 관계없이 절개 골부(32)로부터 상기 제1거리 이격된 위치에 배치될 수 있다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 성형 유닛(40)은, 상기 절곡라인(34)을 기준으로 상기 전극탭(27)을 예비 절곡한다. 상기 성형 유닛(40)은, 상기 전극(21, 22)의 양면에 각각 접하며 상기 전극(21, 22)을 상기 길이방향으로 주행시키는 제1롤러(41)와 제2롤러(42)를 포함한다. 상기 전극(21, 22)의 무지부(26)가 마련된 방향과 대응하는 상기 제1롤러(41) 및 제2롤러(42)의 축방향 단부에는, 상기 전극탭(27)을 절곡방향으로 가압하는 가압롤러부(411)와, 상기 가압롤러부(411)에 의해 예비 절곡되는 전극탭(27)의 절곡 각도를 제한하는 지지롤러부(422)가 각각 마련된다. 상기 전극(21, 22)의 전극탭(27)은 상기 성형 유닛을 통과하며 상기 가압롤러부(411)와 지지롤러부(422)에 의해 예비 절곡된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 절곡라인(34)의 위치를 제어하기 위해, 제어부(60)는 상기 제1롤러(41)와 제2롤러(42)의 폭방향 위치를 조절할 수 있다.
이처럼 전극탭(27)이 예비 절곡된 제1전극(21)과 제2전극(22)은, 권취유닛(70)으로, 도 3에 도시된 바와 같이 이들 사이에 분리막(28)을 개재하며 길이방향으로 권취한다. 이에 따라 젤리-롤 형태의 전극조립체(20)가 제작된다.
권취된 전극조립체(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 예비 절곡된 상기 전극탭(27)을 최종 절곡하여 전극조립체의 축방향에 실질적으로 수직한 평평한 전극탭(27)들의 표면을 형성하게 된다.
도 6과 도 7을 참조하면, 상기 거리 측정 유닛(50)은, 상기 성형 유닛(40)과 권취 유닛(70) 사이에 배치되고, 상기 전극(21, 22)의 폭방향으로, 상기 절개 골부(32)로부터 예비 절곡된 상기 전극탭(27)의 절곡라인(34)까지의 거리를 측정한다.
상기 거리 측정 유닛(50)은, 상기 성형 유닛에 의해 절곡된 무지부(26) 부위를 포함하는 이미지를 취득하는 이미지 취득 장치(51)와, 상기 이미지 취득 장치(51)에 의해 취득된 이미지로부터 상기 절개 골부(32)와 상기 절곡라인(34)까지의 거리를 산출하는 거리 산출 장치(55)를 포함한다.
상기 이미지 취득 장치(51)는, 절곡된 무지부(26) 부위를 촬영하는 카메라(52)와, 절곡된 무지부(26) 부위에 광을 조사하되, 상기 촬영방향과 실질적으로 나란한 방향으로 절곡된 상기 무지부(26) 부위에 광을 조사하는 동축조명(53)을 구비한다.
상기 카메라(52)의 촬영방향은 상기 전극(21, 22)을 포함하는 평면에 대해 실질적으로 수직을 이룬다. 이를 위해 상기 카메라(52)는 절곡된 상기 무지부(26) 부위의 표면의 상부에 이격 배치된다.
상기 동축조명(53)은 상기 카메라(52)의 촬영방향 선 상에 배치되는 미러부(532)와, 상기 미러부(532)에 광을 출사하는 발광부(531)를 구비한다. 상기 미러부(532)는 절곡된 상기 무지부(26) 부위의 표면으로부터 상부로 이격된 위치에서, 상기 무지부(26) 부위의 표면과 상기 카메라(52) 사이에 배치된다. 상기 발광부(531)는, 상기 촬영방향 선으로부터 측방으로 이격 배치되고, 상기 촬영방향과 교차하는 방향, 보다 구체적으로 실질적으로 수직으로 상기 미러부(532)에 광을 출사한다.
도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 무지부(26) 부위에 조사된 광 중 절곡되지 않은 미절곡영역(35)에 조사된 광은 수직으로 다시 반사되어 상기 카메라(52)에 입사된다. 반면, 상기 무지부(26) 부위에 조사된 광 중 절곡된 절곡영역(35)에 조사된 광은 상기 촬영방향과 교차하는 다른 방향으로 반사되어 상기 카메라(52)에 입사되지 않는다.
상기 카메라(52)에는, 상기 동축조명(53)에 의해 상기 무지부(26) 부위에 조사된 광이 반사되는 광들 중 상기 촬영방향과 실질적으로 나란하게 반사되는 반사광이 입사된다. 상기 반사광은 상기 미러부(532)를 투과하여 상기 카메라(52)이 입사된다. 이처럼 상기 카메라(52)는 상기 입사광을 감지하여 상기 이미지를 취득한다.
이렇게 취득한 이미지에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 무지부(26)의 미절곡영역(35)에 해당하는 부위는 밝게, 그리고, 무지부(26)의 절곡영역(35)에 해당하는 부위는 어둡게 된다. 물론 유지부(25)와 배경(B) 부분 역시, 상기 무지부(26)의 절곡영역(35)에 해당하는 부위와 구별될 수 있을 정도로 어둡게 된다.
상기 거리 산출 장치(55)는, 상기 카메라(52)가 취득한 이미지에서, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 입사광에 의해 구분되는 명암비의 차이로부터 상기 절개 골부(32)의 위치와 상기 절곡라인(34)의 위치를 인지하고, 인지된 상기 절개 골부(32)의 위치와 상기 절곡라인(34)의 위치 사이의 거리를 산출한다.
상기 제어부(60)는, 상기 거리 측정 유닛(50)에 의해 측정된 거리가 소정의 기준을 벗어나는지 여부를 모니터링한다. 상기 제어부(60)는, 산출된 복수의 소정 개수의 거리의 평균값을 구하고, 상기 평균값이 상기 기준을 벗어나는지 판단한다. 개별적으로는 상기 거리 값이 차이가 있을 수 있으나, 평균값이 일정하게 유지된다면, 성형 유닛(40)의 폭방향 위치를 제어할 필요는 없다. 그러나 평균값이 점차 기준값으로부터 멀어지게 되면, 성형 유닛(40)의 위치를 조절할 필요가 있다. 상기 제어부(60)는, 상기 평균값이 상기 기준을 벗어난 것으로 판단된 경우, 이를 보정하기 위해 도 5에 도시된 바와 같이 상기 성형 유닛의 폭방향 위치를 조정한다. 이러한 절곡 위치의 모니터링과 위치 보정은 실시간으로 생산 라인에서 이루어질 수 있다.
이하 상기 전극탭(27)의 절곡 위치 모니터링 방법을 설명한다.
먼저, 촬영방향이 상기 전극(21, 22)을 포함하는 평면에 대해 실질적으로 수직을 이루도록 배치된 상기 카메라(52)로, 상기 촬영방향과 실질적으로 나란한 방향으로 조사되고 절곡된 상기 무지부(26) 부위로부터 반사된 반사광을 감지하여 이미지를 취득한다.
이때, 상기 카메라(52)의 촬영방향 선 상에 배치된 미러부(532)에 상기 촬영방향과 교차하는 방향으로 미러부(532)에 광을 조사하고, 미러부(532)에서 반사된 조사광이 상기 촬영방향과 나란하게 상기 무지부(26) 부위에 투사되도록 한다. 그러면, 상기 무지부(26) 부위에 투사되어 반사된 광들 중 무지부(26)의 미절곡영역(35)에서 상기 촬영방향과 실질적으로 나란하게 반사된 반사광이 상기 미러부(532)를 투과하여 상기 카메라(52)로 입사된다.
다음으로, 상기 이미지 취득 장치(51)에 의해 취득된 이미지로부터, 상기 절개 골부(32)로부터 상기 절곡라인(34)까지의 거리를 측정한다. 구체적으로 상기 이미지에서, 무지부(26) 표면으로부터 반사되어 상기 카메라(52)에 입사된 광에 의해 구분되는 명암비의 차이로부터 상기 절개 골부(32)의 위치와 상기 절곡라인(34)의 위치를 인지하여 표시하고, 이렇게 표시된 상기 절개 골부(32)의 위치와 상기 절곡라인(34)의 위치 사이의 거리를 산출한다.
다음으로, 위와 같이 산출된 복수의 소정 개수의 거리의 평균값을 구하고 상기 평균값이 허용 기준 범위를 벗어나는지 판단한다. 이때 상기 평균값이 상기 기준을 벗어난 것으로 판단되면, 절곡 가공을 실행하는 성형 유닛의 폭방향 위치를 조절하여 상기 절곡 위치를 보정한다.
실시 형태에 따르면, 전극탭(27)의 예비 절곡을 인라인 검사하여 전극조립체의 총고 품질 관리가 가능하고, 전극탭(27)이 의도치 않은 방향으로 변형되어 내부 단락이 일어날 가능성을 크게 낮출 수 있다. 상기 이미지 획득은, 전극(21, 22)이 주행하며 성형 유닛(40)을 지나면서 예비 절곡된 위치를 주행 중에 촬영하여 검사하므로, 생산 시간이 지체되지 않는다.
또한 인-라인 전수 검사가 가능하고, 설비 자동 보정이 가능하므로, 설비 보정을 위해 설비의 가동을 중단할 필요가 없다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (12)

  1. 소정의 폭을 가지고 길이방향으로 연장되는 전극의 상기 폭방향 제1단부에 마련된 무지부의 상기 폭방향 외측 단부로부터 폭방향 내측으로 연장되고 전극의 길이방향을 따라 이격 배치된 복수 개의 절개부에 의해 규정되는 복수 개의 전극탭을, 상기 전극탭 상에 배치되는 소정의 절곡 라인에 대해 상기 폭방향과 길이방향에 대해 모두 교차하는 방향으로 절곡 가공하는 성형 유닛,
    전극조립체를 형성하기 위해 전극탭이 절곡된 상기 전극을 권취하는 귄취 유닛,
    상기 성형 유닛과 권취 유닛 사이에 배치되어, 상기 폭방향으로 상기 절개부의 내측 단부인 절개 골부로부터 상기 절곡 라인까지의 거리를 측정하는 거리 측정 유닛, 및
    상기 거리 측정 유닛에 의해 측정된 거리가 소정의 기준을 벗어나는지 여부를 모니터링하는 제어부를 포함하는, 전극조립체 와인딩 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 거리 측정 유닛은:
    상기 성형 유닛에 의해 절곡된 무지부 부위를 포함하는 이미지를 취득하는 이미지 취득 장치;
    상기 이미지 취득 장치에 의해 취득된 이미지로부터 상기 절개 골부와 상기 절곡 라인까지의 거리를 산출하는 거리 산출 장치;를 포함하는, 전극조립체 와인딩 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 이미지 취득 장치는,
    촬영방향이 상기 전극을 포함하는 평면에 대해 실질적으로 수직을 이루도록 배치되어 절곡된 무지부 부위를 촬영하는 카메라; 및
    상기 촬영방향과 실질적으로 나란한 방향으로 상기 무지부에 광을 조사하는 동축조명;을 포함하는, 전극조립체 와인딩 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 동축조명은:
    상기 촬영방향과 교차하는 방향으로 상기 카메라의 촬영방향 선 상으로 광을 조사하는 발광부; 및
    상기 카메라의 촬영방향 선 상에 배치되어 상기 동축조명에서 조사한 광을 이미지 취득을 위한 무지부 부위에 반사하는 미러부;을 더 포함하는, 전극조립체 와인딩 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 카메라는 상기 동축조명의 조사광이 상기 무지부 부위로부터 반사된 반사광을 감지하여 이미지를 취득하고,
    상기 반사광은 상기 미러부를 투과하는, 전극조립체 와인딩 장치.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 거리 산출 장치는,
    상기 카메라가 취득한 이미지에서, 무지부 표면으로부터 반사되어 상기 카메라에 입사된 광에 의해 구분되는 명암비의 차이로부터 상기 절개 골부의 위치와 상기 절곡 라인의 위치를 인지하고, 인지된 상기 절개 골부의 위치와 상기 절곡 라인의 위치 사이의 거리를 산출하는, 전극조립체 와인딩 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제어부는, 산출된 복수의 소정 개수의 거리의 평균값을 구하고, 상기 평균값이 상기 기준을 벗어나는지 판단하고, 상기 평균값이 상기 기준을 벗어난 것으로 판단된 경우, 이를 보정하기 위해 상기 성형 유닛의 폭방향 위치를 조정하는, 전극조립체 와인딩 장치.
  8. 소정의 폭을 가지고 길이방향으로 연장되는 전극의 상기 폭방향 제1단부에 마련된 무지부의 상기 폭방향 외측 단부로부터 폭방향 내측으로 연장되고 전극의 길이방향을 따라 이격 배치된 복수 개의 절개부에 의해 규정되는 복수 개의 전극탭이, 상기 전극탭 상에 배치되는 소정의 절곡 라인에 대해 상기 폭방향과 길이방향에 대해 모두 교차하는 방향으로 절곡 가공된 위치를 모니터링하는 방법으로서,
    촬영방향이 상기 전극을 포함하는 평면에 대해 실질적으로 수직을 이루도록 배치된 카메라로, 상기 촬영방향과 실질적으로 나란한 방향으로 조사되고 절곡 가공된 상기 무지부 부위로부터 반사된 반사광을 감지하여 이미지를 취득하는 단계; 및
    상기 이미지 취득 장치에 의해 취득된 이미지로부터, 상기 폭방향으로 상기 절개부의 내측 단부인 절개 골부로부터 상기 절곡 라인까지의 거리를 측정하는 단계;를 포함하는, 전극탭의 절곡 위치 모니터링 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 이미지 취득 단계에서, 상기 카메라의 촬영방향 선 상에 배치된 미러부에 상기 촬영방향과 교차하는 방향으로 미러부에 광을 조사하고, 미러부에서 반사된 조사광이 상기 촬영방향과 나란하게 상기 무지부 부위에 투사되는, 전극탭의 절곡 위치 모니터링 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 이미지 취득 단계에서, 상기 무지부 부위에 투사되어 반사된 반사광이 상기 미러부를 투과하여 상기 카메라로 입사되는, 전극탭의 절곡 위치 모니터링 방법.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 측정 단계는, 상기 카메라가 취득한 이미지에서, 무지부 표면으로부터 반사되어 상기 카메라에 입사된 광에 의해 구분되는 명암비의 차이로부터 상기 절개 골부의 위치와 상기 절곡 라인의 위치를 인지하고, 인지된 상기 절개 골부의 위치와 상기 절곡 라인의 위치 사이의 거리를 산출하는, 전극탭의 절곡 위치 모니터링 방법.
  12. 청구항 8에 있어서, 산출된 복수의 소정 개수의 거리의 평균값을 구하고, 상기 평균값이 상기 기준을 벗어나는지 판단하고, 상기 평균값이 상기 기준을 벗어난 것으로 판단된 경우, 이를 보정하기 위해 절곡 가공을 실행하는 성형 유닛의 폭방향 위치를 조정하는, 전극탭의 절곡 위치 모니터링 방법.
PCT/KR2025/000947 2024-06-27 2025-01-16 전극탭의 절곡 위치 모니터링 방법 및 이를 적용한 전극조립체 와인딩 장치 Pending WO2026005168A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2024-0084453 2024-06-27
KR1020240084453A KR20260001260A (ko) 2024-06-27 2024-06-27 전극탭의 절곡 위치 모니터링 방법 및 이를 적용한 전극조립체 와인딩 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2026005168A1 true WO2026005168A1 (ko) 2026-01-02

Family

ID=98222245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2025/000947 Pending WO2026005168A1 (ko) 2024-06-27 2025-01-16 전극탭의 절곡 위치 모니터링 방법 및 이를 적용한 전극조립체 와인딩 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20260001260A (ko)
WO (1) WO2026005168A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220140418A (ko) * 2021-04-09 2022-10-18 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체, 배터리 셀, 배터리 셀 가공장치, 이를 포함하는 배터리 팩 및 차량
WO2023146350A1 (ko) * 2022-01-27 2023-08-03 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 검사방법
CN114705140B (zh) * 2022-03-29 2023-08-22 广州超音速自动化科技股份有限公司 一种全极耳电芯卷绕检测方法、设备及介质
KR20240031047A (ko) * 2022-08-31 2024-03-07 주식회사 엘지에너지솔루션 경계선 검출 장치 및 방법
KR20240073513A (ko) * 2022-11-18 2024-05-27 (주)펨트론 리드탭의 검사 장치 및 검사 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220140418A (ko) * 2021-04-09 2022-10-18 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체, 배터리 셀, 배터리 셀 가공장치, 이를 포함하는 배터리 팩 및 차량
WO2023146350A1 (ko) * 2022-01-27 2023-08-03 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 검사방법
CN114705140B (zh) * 2022-03-29 2023-08-22 广州超音速自动化科技股份有限公司 一种全极耳电芯卷绕检测方法、设备及介质
KR20240031047A (ko) * 2022-08-31 2024-03-07 주식회사 엘지에너지솔루션 경계선 검출 장치 및 방법
KR20240073513A (ko) * 2022-11-18 2024-05-27 (주)펨트론 리드탭의 검사 장치 및 검사 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20260001260A (ko) 2026-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022145905A1 (ko) 전극시트의 불량 검출 시스템
WO2021040277A1 (ko) 단위셀의 두께측정장치 및 두께측정방법
US12501140B2 (en) Image acquisition apparatus and defect detection system of electrode plate
WO2019017619A1 (ko) 이차전지용 전극 제조시스템 및 제조방법
WO2023128374A1 (ko) 레이저 가공 장치 및 방법
WO2022177123A1 (ko) 전극 탭의 불량 검출 시스템 및 이를 이용한 전극 탭의 불량 검출 방법
WO2022108349A1 (ko) 전극 제조 장치
WO2026005168A1 (ko) 전극탭의 절곡 위치 모니터링 방법 및 이를 적용한 전극조립체 와인딩 장치
CN215066248U (zh) 极耳检测设备
US20260009735A1 (en) Apparatus for Inspecting Unit Cell
WO2022119283A1 (ko) 전극 압연 장치 및 전극 압연 방법
US20200341069A1 (en) Method for producing separator and apparatus for producing separator
WO2023068496A1 (ko) 전극 표면 검사 장치
US20200343505A1 (en) Method for producing separator and apparatus for producing separator
WO2023210924A1 (ko) 이차전지의 불량 검사 장치 및 불량 검사 방법
WO2023204455A1 (ko) 전극 제조 장치
WO2023113470A1 (ko) 전극조립체의 외경측정장치와 외경측정방법
US12401875B2 (en) Tab detection mechanism and tab detection device
KR20210071363A (ko) 젤리롤의 외경을 측정하는 권취 장치 및 외경 측정 방법
EP4431920B1 (en) WELDING INSPECTION DEVICE AND WELDING INSPECTION METHOD
WO2023048415A1 (ko) 충방전 시험에서 발생하는 원통형 배터리 변형량 측정 장치
EP4471410A1 (en) Detection method and system for battery production, and battery production method and system
WO2023101287A1 (ko) 본딩상태 검사장치 및 이를 이용한 본딩상태 검사방법
WO2023128661A1 (ko) 전극 조립체 정렬 검사 장치 및 방법
WO2022215879A1 (ko) 전극셀 검사장치 및 검사방법

Legal Events

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

Ref document number: 25827133

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2025827133

Country of ref document: EP