KR102236815B1 - 이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치 - Google Patents

이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치 Download PDF

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Abstract

복수 개의 전극과 분리막이 교대로 적층되는 전극 조립체의 조립과정에서 발생할 수 있는 전극 탭의 누락이나 접힘을, 전극 용접을 위한 후속 공정의 투입 전에 적층 조립체에 X-ray를 경사지게 투사시켜 전극 탭의 누락 혹은 접힘이 발생한 부위를 정확하게 검출할 수 있도록 한 이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치에 관한 것으로서, 전극 조립체를 전후 방향으로 이송시키는 전극 조립체 이송장치, 전극 조립체 이송장치를 지지하는 지지 프레임, 고정 프레임에 회전 가능하게 설치되며, 전극 조립체의 전극 탭과 제1 경사각으로 전극 탭에 X-선을 조사하여 전극 탭의 상부 투사 영상을 획득하며, 전극 탭과 제2 경사각으로 전극 탭에 X-선을 조사하여 전극 탭의 하부 투사 영상을 획득하며, 획득한 상부 투사 영상 및 하부 투사 영상을 병합하여 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상을 생성하는 전극 탭 영상검출부를 포함하여, 이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치를 구현한다.

Description

이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치{Inspection device to detect missing or folding tab of battery electrode}
본 발명은 이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치에 관한 것으로, 특히 복수 개의 전극과 분리막이 교대로 적층되는 전극 조립체의 조립과정에서 발생할 수 있는 전극 탭의 누락이나 접힘을, 전극 용접을 위한 후속 공정의 투입 전에 적층 조립체에 X-ray를 경사지게 투사시켜 전극 탭의 누락 혹은 접힘이 발생한 부위를 정확하게 검출할 수 있도록 한 이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치에 관한 것이다.
이차전지는 양극, 분리막, 음극 구조의 전극 조립체가 조립되어 있는 구조에 따라, 긴 시트형의 양극과 음극 및 그 사이에 개재된 분리막 단위로 권취한 젤리-롤 전극 조립체, 임의 크기 단위로 절취한 양극과 음극 및 그 사이에 개재한 분리막을 순차적으로 적층시킨 적층형(스택형) 전극 조립체, 양극, 음극 및 이들 사이에 개재되는 분리막 상태로 적층한 바이셀 혹은 풀셀들을 권취한 구조의 스택/폴딩 전극 조립체 등이 있다.
그 중 적층형 전극조립체의 일반적인 구조도 도 1에 개시되어 있다.
일반적인 적층형 전극조립체는 도 1에 도시한 바와 같이, 양극의 전하가 집전되는 양극 집전체(11), 양극 집전체(11)를 연결시키기 위한 양극 전극 탭(12), 양극 활물질(13), 양극과 음극을 분리시키는 분리막(14), 음극 활물질(15), 음극 집전체(16), 그리고 음극 전극 탭(17)을 한 단위체로 한다. 이러한 단위체를 필요한 용량만큼 적층하여, 전극 조립체(10)를 완성한다.
완성된 전극 조립체(10)는 도 2에 도시한 바와 같이, 양극 전극 탭 및 음극 전극 탭이 각각 한쪽(위쪽 도면)으로 모이는 형태 또는 양쪽(아래 도면)으로 모이는 형태로 구현할 수 있다. 이후, 모인 전극 탭을 레이저 스팟 용접 또는 초음파 용접으로 각각 하나의 전극으로 만들어 전지 셀을 구현한다.
이때, 매우 얇은 전극 탭이 도 3과 같이 접혀(18)있거나 누락(19)되어 있는 상태로 스팟 용접이 되면, 전지 용량 및 성능에 악영향을 주기 때문에, 용접전 전극 탭의 상태를 확인하는 것은 매우 중요하다.
따라서 다수의 전극 탭을 단일 전극으로 형성시키기 위한 용접을 하기 전에 이러한 불량을 검출할 수 있다면 공정상 손실을 줄이고 또한 경제적 파급 효과도 매우 크다.
전극 탭은 그 두께가 약 10∼20㎛ 정도로 매우 얇으며, 전극마다 수십 장의 전극 탭이 모여 초음파 혹은 레이저 용접을 하게 되는데, 전극 탭 부위에서 초음파 검사나 일반적인 X-ray 두께 검사 방법에 의해서 한 두 장의 매우 얇은 전극 탭의 불량을 검출하는 것은 불가능하다. 일반적으로 얇은 한 장의 알루미늄 혹은 구리(foil)는 X-ray 두께 검사측정 장비로 측정할 수 있으나, 약 50매 정도의 박막을 적층시켜 전극을 형성할 때, 각 박막(전극 탭)의 두께 불균일 정도를 최소 5∼10%라고 하면, 50매의 총 두께는 최대 250 ∼ 500%의 측정 오차가 발생할 수 있어, 2 ∼ 5매의 전극 탭의 누락 혹은 접힘 불량은 검출이 불가능 하게 된다.
이를 해결하기 위해 최소 약 0.2mm ∼ 0.3mm 간격으로 적층된 전극 탭을 도 4에 도시한 바와 같이, X-선 발생기(30)를 경사지게 투사하여, 디지털 X-선 검출기(40)를 통해 획득한 전극 탭 단면의 투과 영상(41)에서 전극 탭(17)의 간격이 구분되게 하면, 획득한 투과 영상으로 전극 탭의 누락이나 접힘을 판단할 수 있다.
그러나 도 4에 도시한 바와 같이, X선 투과 선도에서 하부 전극 탭에 해당하는 부분에서 X선 투과 특성은 인접한 전극 탭 간의 구분이 어렵다. 이러한 현상은 전극 탭의 총 두께를 고려하여 최대의 검출 해상도를 가지도록 설정한 X선 관전압 및 관전류 조건에서 X선 투과 특성은 투과 깊이에 대해 지수함수적으로 감소하기 때문이다.
이를 수식으로 표현하면 아래의 <수학식 1> 과 같다.
Figure 112020109637776-pat00001
여기서, I o : X 선의 입사 강도, μ : 선형 흡수계수, t : 흡수체의 두께를 나타낸다.
예를 들어, 0.2mm 간격으로 적층된 50매의 전극 탭에 대해 X선을 경사지게 투사시켰을 때, 도 5에 도시한 바와 같이, X선 투사 영상에서 위쪽의 위치한 전극 탭들의 투과 영상은 인접한 전극 탭들 간의 투사 강도차이가 분명하게 나타나지만 하부에 위치한 전극 탭들은 투사된 X선 강도의 차이가 작아 전극 탭들의 구분이 어렵다. 전극 탭의 누락이나 겹침 등을 판별하기 위해서는 뚜렷하게 구분되는 투사 영상이 필요하나, 실제에서는 X선 발생장치에서의 관전압 및 관전류의 리플특성, X선 검출기의 노이즈 특성 등으로 더욱 구분이 쉽지 않게 된다.
도 5에서 참조부호 42는 전극 탭이 누락되었을 경우의 투사 영상이고, 43은 전극 탭의 내부 겹침(접힘)이 있을 경우의 투사 영상이다.
즉, 매우 얇은 박막의 적층 상태 검사를 위해 X-ray를 이용하기 위해서는 일반적으로 이용되는 40keV 이상의 hard X-ray를 적용하면, 10㎛ 정도의 얇은 알루미늄 박막은 X-ray 검출 시스템의 dynamic range를 고려하면 의미 있는 영상을 얻기 어렵다.
총 박막 적층 두께 대비 한 장 정도의 박막 두께에 대한 충분한 검출 정도를 가지기 위해서는 리플(ripple) 특성이 양호한 X-ray tube 및 전원 공급장치가 필요하며, X-ray detector 또한 소프트 X-ray에 민감한 것이 요구되며, 매우 균일한 X-ray를 조사하여 미세한 박막의 누락을 검출해야 하는 제약이 따른다.
한편, 전극 탭의 접힘 불량을 판별하기 위한 것으로 전지 셀의 용량을 측정하여 접힘 불량을 판별하는 방법이 <특허문헌 1> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 은 최종 조립을 하고 전지 셀을 활성화한 후 판별한 것으로, 단지 양부만 판별하여 불량일 경우 폐기하는 방법으로, 전극 탭이 용접되고 완전히 조립되기 전에 판별하여 소재의 낭비나 후공정에서 발생하는 공정손실은 감소시킬 수 없는 단점이 있다.
대한민국 공개특허 10-2020-0053784(전지 셀의 전극 탭 접힘 불량 판별 시스템 및 그 방법)
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 이차전지 전극 탭 누락 및 접힘 결함을 검출하는 장치 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 복수 개의 전극과 분리막이 교대로 적층되는 전극 조립체의 조립과정에서 발생할 수 있는 전극 탭의 누락이나 접힘을, 전극 용접을 위한 후속 공정의 투입 전에 적층 조립체에 X-ray를 경사지게 투사시켜 전극 탭의 누락 혹은 접힘이 발생한 부위를 정확하게 검출할 수 있도록 한 이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치"는,
전극 조립체를 전후 방향으로 이송시키는 전극 조립체 이송장치;
상기 전극 조립체 이송장치를 지지하는 지지 프레임;
고정 프레임에 회전 가능하게 설치되며, 상기 전극 조립체의 전극 탭과 제1 경사각으로 전극 탭에 X-선을 조사하여 전극 탭의 상부 투사 영상을 획득하며, 상기 전극 탭과 제2 경사각으로 전극 탭에 X-선을 조사하여 전극 탭의 하부 투사 영상을 획득하며, 획득한 상부 투사 영상 및 하부 투사 영상을 병합하여 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상을 생성하는 전극 탭 영상검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1경사각은 전극 탭의 상부 수평면을 기준으로 45°이고, 제2경사각은 상기 제1경사각 기준으로 90°회전된 경사각인 것을 특징으로 한다.
상기에서 전극 탭 영상검출부는,
고정 프레임에 회전 가능하게 설치된 본체;
상기 본체를 회전시키는 회전부;
상기 본체의 일단에 설치되어, 전극 탭에 X-선을 조사하는 X-선 발생기;
상기 본체에 설치되며, 상기 X-선 발생기에서 발생된 X-선을 부채꼴 형상의 팬 빔(fan beam)으로 변환하여 전극 탭에 조사하는 콜리메이터;
상기 전극 탭의 투사 영상을 획득하는 디지털 X-선 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 "이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치"는,
상기 전극 탭 영상검출부의 회전을 제어하며, 상기 전극 탭 영상검출부에서 획득한 전극 탭의 상부/하부 투사 영상을 병합하여 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상을 생성하고, 생성한 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상을 누락 및 접힘 검출 알고리즘으로 분석하여 결함 유무를 판정하며, 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상의 표시를 제어하는 제어기;
상기 제어기에서 출력되는 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상을 표시해주는 표시기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 전극 탭의 누락 및 접힘 검출 알고리즘은 생성한 전극 탭의 누락 및 접힘 결합 검출 영상에서 전극 탭 간의 간격을 검출하여 누락 및 접힘 결함 유무를 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 제어기는 상기 전극 탭의 누락 및 접힘 검출 알고리즘을 이용하여 전극 탭 간의 간격을 검출하고, 검출한 전극 탭 간의 간격을 기초로 누락 및 접힘 결함이 발생한 위치를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 전극 형성을 위해 전극 탭들을 용접을 하기 전, 전극 탭에 45°로 경사시켜 상부의 전극 탭에 대한 투사 영상을 획득하고, X-선 발생기와 검출기를 90°로 회전시켜 하부 전극 탭에 대한 투사 영상을 획득하여 전체적으로 판별 용이한 투사 영상을 획득하고, 이를 이용하여 전극 탭의 누락이나 접힘 불량을 검출함으로써, 전지 셀의 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상부 전극 탭의 투사 영상과 하부 전극 탭의 투사 영상을 결합한 전극 탭 영상을 분석하여 문제가 된 전극 탭의 결함 위치도 파악할 수 있어, 조치를 통한 자재의 재사용과 더불어 불량 선별 없이 후공정 투입에 따른 공정손실을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 전지 셀의 전극 조립체 구조도,
도 2는 일반적인 전지 셀의 양극과 음극 전극 탭의 예시도,
도 3은 일반적인 전지 셀의 전극 탭 접힘 및 누락 결함 예시도,
도 4는 전극 탭의 X-선을 경사 투사하는 개념도,
도 5는 전극 탭의 X선 투사 선량을 예시하는 그래프,
도 6은 본 발명에서 하부 전극 탭의 투사 선량을 증가시키기 위해 X-선을 90° 회전 시켜 투사한 개념도,
도 7은 본 발명에서 상부 및 하부 전극 탭에 대한 투사 선량 병합 그래프,
도 8은 본 발명에 따른 이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치의 구성도,
도 9는 본 발명에서 이차전지 전극 탭의 결함 검출 알고리즘의 순서도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치의 구성도로서, 전극 조립체(10)를 전후 방향으로 이송시키는 전극 조립체 이송장치(50), 상기 전극 조립체 이송장치(50)를 지지하는 지지 프레임(55)을 포함한다.
또한, 고정 프레임(90)에 회전 가능하게 설치되며, 상기 전극 조립체(10)의 전극 탭(11, 17)과 제1 경사각으로 전극 탭(11, 17)에 X-선을 조사하여 전극 탭의 상부 투사 영상을 획득하며, 상기 전극 탭(11, 17)과 제2 경사각으로 전극 탭에 X-선을 조사하여 전극 탭의 하부 투사 영상을 획득하며, 획득한 전극 탭의 상부/하부 투사 영상을 병합하여 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상을 생성하는 전극 탭 영상검출부(60)를 포함한다.
여기서 전극 탭 11은 양극 전극 탭(Al)을 의미하고, 전극 탭 17은 음극 전극 탭(Cu)을 의미한다.
본 발명의 이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치는 양극 전극 탭과 음극 전극 탭을 모두 검사하여 전극 탭의 결함을 검출하는 장치이며, 음극 전극 탭이나 양극 전극 탭은 모두 동일한 방식으로 결함을 검출한다.
따라서 이하에서는 설명의 편의를 위해, 음극 전극 탭(17)의 결함을 검출하는 예시만을 설명하기로 하며, 이하 전극 탭(17)이라 함은 음극 전극 탭(17)이라고할 수 있다.
상기 제1경사각은 전극 탭(17)의 상부 수평면을 기준으로 45°경사진 각을 의미하고, 제2경사각은 상기 제1경사각 기준으로 90°회전된 경사각을 의미한다.
상기 전극 탭 영상검출부(60)는 고정 프레임(90)에 회전 가능하게 설치된 본체(61), 상기 본체(61)를 회전시키는 회전부(62), 상기 본체(61)의 일단에 설치되어, 전극 탭(17)에 X-선을 조사하는 X-선 발생기(30), 상기 본체(30)에 설치되며, 상기 X-선 발생기(30)에서 발생된 X-선을 부채꼴 형상의 팬 빔(fan beam)으로 변환하여 전극 탭(17)에 조사하는 콜리메이터(31), 상기 전극 탭(17)의 투사 영상을 획득하는 디지털 X-선 검출기(40)를 포함할 수 있다.
여기서 X-선 발생기(30)와 디지털 X-선 검출기(40)는 서로 대향되는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 "이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치"는, 상기 전극 탭 영상검출부(60)의 회전을 제어하며, 상기 전극 탭 영상검출부(60)에서 획득한 전극 탭의 상부/하부 투사 영상을 병합하여 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상을 생성하고, 생성한 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상을 누락 및 접힘 검출 알고리즘으로 분석하여 결함 유무를 판정하며, 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상의 표시를 제어하는 제어기(70), 상기 제어기(70)에서 출력되는 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상을 표시해주는 표시기(80)를 포함할 수 있다.
여기서 표시기(80)는 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 시 결함 검출을 경보해주는 경보 기능도 포함할 수 있으며, 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 시 정상상태의 판정 정보를 표시해주는 정상 표시 기능도 포함할 수 있다.
상기 전극 탭의 누락 및 접힘 검출 알고리즘은 생성한 전극 탭의 누락 및 접힘 결합 검출 영상에서 전극 탭 간의 간격을 검출하여 누락 및 접힘 결함 유무를 판정할 수 있다. 전극 탭의 누락은 인접한 전극 탭의 간격이 약 2배로 나타나며, 전극 탭의 접힘은 해당 접힘 부분의 간격이 인접 전극 탭 간의 간격에 비하여 상대적으로 적어진 것으로 나타난다.
상기 제어기(70)는 상기 전극 탭(17)의 누락 및 접힘 검출 알고리즘을 이용하여 전극 탭 간의 간격을 검출하고, 검출한 전극 탭 간의 간격을 기초로 누락 및 접힘 결함이 발생한 위치를 판단한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 "이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치"의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
전극 탭의 누락이나 겹침 등을 판별하기 위해서는 뚜렷하게 구분되는 투사 영상이 필요하나 실제에서는 X선 발생장치에서의 관전압 및 관전류의 리플특성, X선 검출기의 노이즈 특성 등으로 더욱 구분이 쉽지 않게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 도 9에 도시한 바와 같이, 전극 탭(17)의 상부면을 기준으로 도 4와 같이, 45°경사지게 전극 탭 영상검출부(60)가 설치된 상태에서, 1차적으로 제어기(70)에서 X-선 발생기(30)의 관전압/관전류를 설정한다. 이때, 지지 프레임(55)에 의해 지지되는 전극 조립체 이송장치(50)에 의해 전극 조립체(10)가 검사 대상 위치로 이송된다.
전극 조립체(10)가 검사 대상 위치로 이송된 상태에서, 제어기(70)는 X-선 발생기(30)를 동작시켜 X-선을 발생하도록 한다.
X-선 발생기(30)에 의해 발생된 X-선은 콜리메이터(31)에 의해 부채꼴 형상의 팬 빔(fan beam)으로 변환되어, 전극 탭(17)에 조사된다.
이후, 디지털 X-선 검출기(40)는 전극 탭(17)을 투사한 투사 영상을 획득하고, 획득한 전극 탭(17)의 투사 영상을 제어기(70)에 전달한다.
여기서 전극 탭(17)과 45° 경사지게 하여 획득한 전극 탭의 투사 영상은 실제 전체 전극 탭(예를 들어, 50매의 전극 탭으로 이루어진 전극 탭)의 상부 전극 탭에 대한 스캔 영상으로서, 상부 투사영상이라고 한다.
여기서 투사 영상은 전극 탭(17)과 디지털 X-선 검출기(40) 사이의 거리를 조절하여 확대 영상을 얻게 한다. 예를 들어, X-선 발생기(30)로부터 전극 탭(17)을 100mm 거리에 두고 X-선 검출기(40)를 500mm에 배치하면 디지털 X-선 검출기(40)의 검출방향과 전극 탭(17)의 위치에 따라 전극 탭의 간격이 약 3 ∼ 5배로 확대된 영상을 얻을 수 있다. 전극 탭(17)의 간격이 0.3mm일 경우 약 최소 0.95 ∼ 1.5mm의 간격으로 검출되고, 약 50㎛의 검출 소자를 가지는 디지털 X-선 검출기(40)를 적용하여 전극 탭(17)의 폭 방향으로 스캔 영상을 얻어 영상처리를 하면 전극 탭(17)의 누락이나 접힘 불량을 용이하게 검출할 수 있다.
이러한 과정으로 전극 탭의 상부 투사 영상을 획득한 후, 다음으로, 제어기(70)의 제어에 따라 회전부(62)가 제어되어, 본체(61)를 현재 위치에서 90° 회전시킨다. 이렇게 X-선 발생기(30)를 제2 경사각인 현재 위치에서 90°회전시켜, 하부의 전극 탭이 X선 투과량이 많이 나타나도록 한다.
도 6은 본체(61)가 이전 위치에서 90° 회전된 상태의 X-선 조사 예시 도이다.
이후, 회전된 X-선 발생기(30)를 통해 발생된 X-선은 콜리메이터(31)에 의해 부채꼴 형상의 팬 빔(fan beam)으로 변환되어, 전극 탭(17)에 조사된다.
이후, 디지털 X-선 검출기(40)는 전극 탭(17)을 투사한 투사 영상을 획득하고, 획득한 전극 탭(17)의 하부 투사 영상을 제어기(70)에 전달한다.
여기서 제1경사각인 45°로부터 제2 경사각인 90° 회전한 후 획득한 전극 탭의 투사 영상은 실제 전체 전극 탭(예를 들어, 50매의 전극 탭으로 이루어진 전극 탭)의 하부 전극 탭에 대한 스캔 영상으로서, 하부 투사영상이라고 한다.
이와 같이 전극 탭(17)을 기준으로 제1 경사각인 45° 경사 위치에서 전극 탭의 상부 투사 영상을 획득하고, 제1 경사각 기준으로 90° 회전된 위치에서 전극 탭의 하부 투사 영상을 획득한다.
이후, 제어기(70)는 상기 획득한 상부 및 하부 투사 영상을 병합하여 도 7과 같은 전체 전극 탭의 투상 영상을 생성한다.
이렇게 생성되는 투사 영상을 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상이라고 한다. 이렇게 생성된 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상은 표시기(80)에 표시되어 검사자가 육안으로 전극 탭의 결함 유무를 판정하도록 할 수 있다. 다른 방법으로는 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 영상을 원격의 검사자가 확인할 수 있는 단말기로 전송하여, 원격에서 검사자가 실시간으로 전극 탭의 결함 유무를 판정하도록 한다.
다른 방법으로, 제어기(70)는 자체적으로 생성한 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상을 누락 및 접힘 검출 알고리즘으로 분석하여 결함 유무를 판정할 수 있다.
상기 전극 탭의 누락 및 접힘 검출 알고리즘은 도 7과 같이 생성한 전극 탭의 누락 및 접힘 결합 검출 영상에서, 전극 탭 간의 간격을 검출하여 누락 및 접힘 결함 유무를 판정할 수 있다. 전극 탭의 누락(42)은 인접한 전극 탭의 간격이 약 2배로 나타나며, 전극 탭의 접힘(43)은 해당 접힘 부분의 간격이 인접 전극 탭 간의 간격에 비하여 상대적으로 적어진 것으로 나타난다.
제어기(70)는 표시기(80)를 제어하여, 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상을 표시해줄 수도 있으며, 아울러 표시기(80)를 제어하여 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 시 결함 검출을 경보해주는 경보를 발생하도록 하거나, 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 시 정상상태의 판정 정보를 표시해주도록 제어할 수 있다.
이를 위해 표시기(80)는 경보장치와 정상상태 표시장치를 추가로 구현될 수 있다.
이상 상술한 본 발명은, 전극 형성을 위해 전극 탭들을 용접을 하기 전, 전극 탭에 45°로 경사시켜 상부의 전극 탭에 대한 투사 영상을 획득하고, X-선 발생기와 검출기를 90°로 회전시켜 하부 전극 탭에 대한 투사 영상을 획득하고, 이를 병합하여 전체적으로 판별 용이한 투사 영상을 획득하고, 이를 이용하여 전극 탭의 누락이나 접힘 불량을 검출함으로써, 전지 셀의 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상부 전극 탭의 투사 영상과 하부 전극 탭의 투사 영상을 결합한 전극 탭 영상을 분석하여 문제가 된 전극 탭의 결함 위치도 파악할 수 있어, 조치를 통한 자재의 재사용과 더불어 불량 선별 없이 후공정 투입에 따른 공정손실을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
10: 전극 조립체
11: 양극 전극 탭
12: 양극 집전체
13: 양극 활물질
14: 분리막
15: 음극 활물질
16: 음극 집전체
17: 음극 전극 탭
30: X-선 발생기
31: 콜리메이터
32: 팬 빔
40: 디지털 X선 검출기
60: 전극 탭 영상검출부
70: 제어기
80: 표시기

Claims (6)

  1. 전극 조립체를 전후 방향으로 이송시키는 전극 조립체 이송장치;
    상기 전극 조립체 이송장치를 지지하는 지지 프레임;
    고정 프레임에 회전 가능하게 설치되며, 상기 전극 조립체의 전극 탭과 제1 경사각으로 전극 탭에 X-선을 조사하여 전극 탭의 상부 투사 영상을 획득하며, 상기 전극 탭과 제2 경사각으로 전극 탭에 X-선을 조사하여 전극 탭의 하부 투사 영상을 획득하며, 획득한 상부 투사 영상 및 하부 투사 영상을 병합하여 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상을 생성하는 전극 탭 영상검출부;
    상기 전극 탭 영상검출부의 회전을 제어하며, 상기 전극 탭 영상검출부에서 획득한 전극 탭의 상부/하부 투사 영상을 병합하여 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상을 생성하고, 생성한 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상을 누락 및 접힘 검출 알고리즘으로 분석하여 결함 유무를 판정하며, 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상의 표시를 제어하는 제어기; 및
    상기 제어기에서 출력되는 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출 영상을 표시해주는 표시기를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 전극 탭의 누락 및 접힘 검출 알고리즘을 이용하여 전극 탭 간의 간격을 검출하고, 검출한 전극 탭 간의 간격이 인접한 전극 탭의 간격보다 2배 이상이면 전극 탭 누락 결함으로 판정하고, 검출한 전급 탭 간의 간격이 인접한 전극 탭 간의 간격보다 작으면 접힘 결함으로 판정하고, 상기 전극 탭 간의 간격을 기초로 누락 및 접힘 결함이 발생한 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치.
  2. 청구항 1에서, 상기 제1경사각은 전극 탭의 상부 수평면을 기준으로 45°경사된 상태의 경사각이고, 제2경사각은 상기 제1경사각 기준으로 90°회전된 경사각인 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치.
  3. 청구항 1에서, 상기 전극 탭 영상검출부는,
    고정 프레임에 회전 가능하게 설치된 본체;
    상기 본체를 회전시키는 회전부;
    상기 본체의 일단에 설치되어, 전극 탭에 X-선을 조사하는 X-선 발생기;
    상기 본체에 설치되며, 상기 X-선 발생기에서 발생된 X-선을 부채꼴 형상의 팬 빔(fan beam)으로 변환하여 전극 탭에 조사하는 콜리메이터;
    상기 전극 탭의 투사 영상을 획득하는 디지털 X-선 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 탭의 누락 및 접힘 결함 검출장치.




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