KR100537603B1 - 이차전지의 리크 검사장치 및 그를 이용한 이차전지의 제조방법 - Google Patents

Abstract

목적 : 본 발명은 케이스를 용접한 후 전해액을 주입하기 전 공정으로, 케이스의 밀봉 상태를 검사하는 이차전지의 리크 검사장치 및 그를 이용하여 이차전지를 제조하는 방법을 제공함에 목적이 있다.

구성 : 전극부(6)를 수납한 후 용접 결합된 케이스를 He 가스 분위기의 후드(22) 내부에 배치하고, 상기 케이스의 전해액 주입구(8a)에 진공 노즐(12)을 연결하며, 상기 노즐에서 인출된 파이프(14)에 진공 펌프(16)를 연결하여 케이스 내부의 공기를 배기하고, 이때 상기 파이프에 He 가스센서(20)를 설치하여서 He 가스의 누출 여부를 측정하므로 케이스의 실링 상태를 검사한다.

효과 : 간단한 설비를 통해 케이스의 실링 상태를 용이하게 검사할 수 있으며, 그 결과 이차전지의 제조 작업성과 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

이차전지의 리크 검사장치 및 그를 이용한 이차전지의 제조방법{Test device for leaking used in secondary battery and method for making secondary battery utilizing the same}

본 발명은 케이스를 용접한 후 전해액을 주입하기 전 공정으로, 케이스의 밀봉 상태를 검사하는 이차전지의 리크 검사장치 및 그를 이용하여 이차전지를 제조하는 방법에 관한 것이다.

이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로, 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 사용되고 있으며, 외관상으로는 원통형과 각형 전지로 구분되고 있다.

그 중에서 각형 이차전지는 통상 정극과 세퍼레이터 및 부극을 함께 권취한 후 압착하여서 된 전극부를 캔 내부에 수납하고, 그 캔의 상부에 안전 밴트(vent)와 전해액 주입구가 형성된 캡 플레이트를 용접하며, 상기 전해액 주입구를 통해 전해액을 주입한 후 밀봉하여 제조되어진다.

캡 플레이트는 전극부의 정극 혹은 부극과 연결된 인출 단자를 포함하며, 상기 전극부 중에서 나머지 부극 혹은 정극은 캔과 직접 접촉하거나 탭을 통하여 연결되어진다.

이렇게 구성된 종래의 이차전지는 정극과 부극의 사이에 주입된 전해액으로부터 이온이 발생하여 전극간에 이동하므로 기전력을 발생시키고, 그 작용에 의해 충·방전이 이루어지도록 한다.

따라서 종래의 이차전지는 충·방전 용량에 영향을 미치는 전해액의 손실을 방지하기 위해, 또한 내압 발생을 고려하여 기본적으로 밀폐 형성되는바, 케이스의 실링 불량에 의해 전해액이 누출될 때에는 제품 불량으로 처리되어진다.

이러한 점을 고려하여 종래에는 전극부가 수납된 캔의 개구에 캡 플레이트를 용접한 후 그 용접부를 X-ray 혹은 육안 검사하게 되는데, 이때 X-ray 검사는 공정 및 설비가 복잡하여 실현성이 부족하고, 육안 검사는 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.

앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 케이스의 실링 상태를 용이하고 정확하게 검사할 수 있도록 한 이차전지의 리크 검사장치 및 그 장치를 이용한 이차전지의 제조방법을 제공함에 목적을 두고 있다.

이를 위하여 본 발명에서는 전극부가 수납된 후 용접 결합된 케이스를 He 가스 분위기의 후드 내부에 배치하고, 상기 케이스의 전해액 주입구에 진공 노즐을 연결하며, 상기 노즐에서 인출된 파이프에 진공 펌프를 연결하여 케이스 내부의 공기를 배기하고, 이때 상기 파이프에 He 가스센서를 설치하여서 He 가스의 누출 여부를 측정하므로 케이스의 실링 상태를 검사하는 장치를 제안한다.

또 본 발명에서는 전극부가 수납된 캔의 개구에 캡 플레이트를 용접한 후, 상기 장치를 이용하여 케이스의 주변에 He 가스 분위기를 형성하고, 상기 케이스를 진공 배기하면서 He 가스의 누출 여부를 측정하므로 케이스의 실링 상태를 검사하며, 그 후 케이스의 전해액 주입구를 통해 전해액을 주입하고 밀봉하므로 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시 예를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 이차전지의 리크 검사장치 전체 구성을 보여주고 있다.

도면에서와 같이 본 발명은 각형 구조를 갖는 이차전지에 대하여 설명하고 있으며, 특히 정극 활물질로 리튬-천이금속산화물을 사용하고 부극 활물질로 탄소 및 탄소복합체를 사용하며, 유기용매에 리튬염을 녹인 전해액을 사용하는 리튬이차전지(2)에 대하여 설명하기로 한다.

이차전지(2)는 캔(4)의 내부에 전극부(6)를 수납하고, 그 캔(4)의 개구에 캡 플레이트(8)를 용접하므로 외장 케이스를 구성하게 되며, 전해액을 주입하기 전의 상태를 보여주고 있다. 이렇게 형성된 이차전지(2)는 트레이, 컨베이어 혹은 작업대(10)에 배치되며, 도시하지 않은 구동수단에 의해 승, 하강될 수 있다.

이차전지(2)의 캡 플레이트(8)에는 전해액 주입구(8a)가 형성되어 있으며, 여기에는 케이스 내부 공기를 배기하기 위한 진공 노즐(12)이 연결되어 밀착 설치되어진다. 진공 노즐(12)은 자체 구동수단을 구비하여 승, 하강될 수 있다.

진공 노즐(12)은 파이프(14)를 통하여 진공 펌프(16)에 연결되므로, 상기 진공 펌프(16)의 작동에 의해 케이스 내부를 진공 분위기로 만든다. 이러한 진공 공정을 제어하기 위해 파이프(14)에는 조절 밸브(18)가 설치되어 있으며, 아울러 파이프 상에는 He 가스센서(20)가 설치되어 있다.

진공 노즐(12)이 연결된 이차전지(2)의 주변에는 He 가스 분위기를 만들어, 상기 진공 펌프(16)의 작동에 의해 케이스 내부를 진공 배기할 때, 상기 He 가스가 케이스 내부로 유입 및 배기되는 것을 상기 He 가스센서(20)를 통하여 측정하므로 상기 케이스의 실링 상태를 검사하는 것이다.

이를 위하여 진공 노즐(12)을 포함하는 이차전지(2)의 주변에는 후드(22)가 설치되며, 그 후드(22)에는 He 가스 노즐(24)이 설치되어진다. He 가스 노즐(24)은 He 가스 공급수단(26)으로부터 공급된 He 가스를 후드(22)의 내부로 분사하게 된다.

He 가스는 공기 보다 가벼우므로 후드(22)는 아래쪽이 개방되어 있어도 무방하다. 또 상기 후드(22)는 별도의 구동수단에 의해 승, 하강될 수 있으며, 여기에 진공 노즐(12)을 일체로 설치하므로 함께 승, 하강되게 구성할 수 있다.

이와 같이 구성된 이차전지의 리크 검사장치에 의거하여, 본 발명은 캔의 내부에 전극부를 수납하고 그 캔의 내구에 캡 플레이트를 용접 결합한 후, 이렇게 용접된 케이스를 He 가스 분위기의 후드(22) 내부에 배치하고, 상기 케이스의 전해액 주입구(8a)에 진공 노즐(12)을 연결하며, 상기 노즐(12)에 연결된 진공 펌프(16)를 작동시켜 케이스 내부의 공기를 배기한다. 이때 배기 파이프(14)에 설치된 He 가스센서(20)를 통하여 He 가스의 누출 여부를 측정하여 궁극적으로 케이스의 리크 상태 즉, 캔과 캡 플레이트의 용접 상태를 검사하게 된다.

케이스의 리크 검사가 완료된 이차전지는 도시하지 않은 컨베이어에 의해 다음 공정으로 이송되고, 캡 플레이트(8)의 전해액 주입구(8a)를 통해 전해액을 주입한 후, 플러그를 막아 밀봉하므로 완제품으로 제조되어진다.

이상에서 설명한 구성 및 작용을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 He 가스 분위기에 전해액이 주입되기 전 상태의 이차전지를 투입하고, 전해액 주입구를 통해 상기 이차전지의 내부를 진공 배기하면서 He 가스의 리크를 센싱하므로, 간단한 장치를 이용해 이차전지의 실링 상태 및 리크 검사를 용이하게 실시하는 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 이차전지의 리크 검사 시간이 단축되므로 제조 작업성과 생산성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 이차전지의 리크 검사장치를 보인 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2-이차전지 4-캔

8-캡 플레이트 8a-전해액 주입구

12-진공 노즐 14-파이프

16-진공 펌프 18-조절 밸브

20-He 가스센서 22-후드

26-He 가스 공급수단

Claims (2)

1. 전극부가 수납된 케이스의 내부로 전해액을 주입하기 전에 그 내부의 밀봉 상태를 검사함에 있어서, 상기 케이스에 형성된 전해액 주입구에 설치되는 진공 노즐과, 상기 노즐에 연결된 파이프에 설치되는 진공 펌프와, 상기 파이프 상에 설치되는 He 가스센서 및 조절 밸브와, 상기 케이스와 진공 노즐을 감싸도록 설치되는 후드와, 상기 후드의 내부로 He 가스를 주입하는 He 공급수단을 포함하는 이차전지의 리크 검사장치.
2. 캔의 내부에 전극부를 수납하고 그 개구에 캡 플레이트를 용접하는 단계와; 이렇게 형성된 케이스를 He 가스 분위기에 투입하고, 상기 캡 플레이트에 형성된 전해액 주입구를 통해 케이스 내부의 공기를 배기하면서 He 가스의 누출여부를 측정하므로 리크 여부를 검사하는 단계와; 상기 전해액 주입구를 통해 케이스의 내부에 전해액을 주입하고 밀봉하는 단계를 포함하는 이차전지의 제조방법.