检测电极接片的缺陷的系统和使用该系统来检测电极接片的缺陷的方法与流程

1.本技术要求于2021年2月17日提交的韩国专利申请第10-2021-0020860号的优先权的权益，通过引用将该韩国专利申请的全部公开内容并入本文。
2.本发明涉及检测电极接片的缺陷的系统以及使用该系统来检测电极接片的缺陷的方法。


背景技术：

3.能够充电和放电的二次电池已被广泛用作无线移动装置的能源或辅助电源装置。此外，二次电池作为解决使用化石燃料的现有汽油和柴油车辆造成的空气污染的解决方案的电动车辆(ev)、混合动力车辆(hev)、插电式混合动力车辆(plug-in hev)等的能源受到关注。
4.代表性的是，在电池的形状方面，对薄厚度、可应用于诸如移动电话之类的产品的棱柱形二次电池和袋型二次电池的需求量很大，而在电池的材料方面，对具有诸如高能量密度、放电电压、输出稳定性等优点的诸如锂离子电池、锂离子聚合物电池之类的锂二次电池的需求量很大。
5.二次电池根据具有正极/隔膜/负极结构的电极组件的结构类型进行分类。代表性地，二次电池可包括：具有其中长的片状正极和负极在它们之间插入有隔膜而被卷绕的结构的果冻卷(卷绕)型电极组件；具有其中以预定尺寸为单位切割的多个正极和负极在它们之间插入有隔膜而被顺序堆叠的结构的堆叠型(堆叠)电极组件；以及具有其中双电池(bi-cell)或全电池(full cell)被卷绕的堆叠/折叠型电极组件等，在双电池或全电池中正极和负极在它们之间插入有隔膜的情况下以规定单元被堆叠。
6.因此，在执行每个制造工艺操作和/或制造成品之后，应彻底检查二次电池。检查是二次电池生产工艺中最重要的工艺之一，并且在检查是否提供了所需的性能和稳定性的质量控制方面是很重要的。这里，质量控制的目的是通过确定二次电池是否具有适当的充电/放电性能来生产好的产品并过滤掉有缺陷的产品。当这种质量控制执行良好时，可以生产高质量的二次电池。
7.图1是示意性地图示单电池的一般结构的分解立体图，图2是示意性地图示图1的堆叠结构的立体图，并且图3是示例性地图示单电池的电极接片被折叠的现象的视图。
8.参考图1和图2，单电池1具有其中正极2和负极3在它们之间插入有隔膜4而被顺序堆叠的结构，所述正极2具有施加在正极集流体的两个表面上的正极活性材料，所述负极3具有施加在负极集流体的两个表面上的负极活性材料。此外，未涂布活性材料的、电连接到构成电池的电极端子的正极引线和负极引线的正极接片2-1和负极接片3-1形成为从正极集流体和负极集流体的端部突出。
9.正极接片2-1和负极接片3-1由箔材料制成，因此在二次电池的制造工艺期间可能发生电极接片折叠。当发生这种电极接片折叠时，二次电池的容量降低或导致内部短路
(short)。
10.另外，在二次电池的制造工艺期间，使用夹具5将单电池1传送到装载部分。如图3所示，夹具5吸附单电池1并将单电池1传送到装载部分。在此过程中，当单电池1的电极接片2-1和3-1被提起时，由于夹具5的干扰而发生电极接片折叠。此时，单电池1在被夹具5吸附时是被夹具5覆盖的，因此无法检查电极接片是否折叠。
11.特别地，在单电池1被堆叠的结构中，无法从外部检查发生在单电池1之间的电极接片折叠。


技术实现要素：

12.技术问题
13.本发明的一个目的在于解决上述问题，并提供一种在二次电池的制造工艺期间能够容易地检测电极接片是否被折叠的检测电极接片的缺陷的系统，以及使用该系统来检测电极接片的缺陷的方法。
14.技术方案
15.本发明涉及提供一种检测电极接片的缺陷的系统。在一个示例中，根据本发明的检测电极接片的缺陷的系统包括：夹具(gripper)，配置为吸附包括电极的单元电池并将所述单元电池传送到盒，其中所述夹具具有形成为使得面对所述电极的电极接片的区域的一部分被暴露的暴露区域；和视觉检验单元，配置为检查当所述单元电池被吸附时在所述夹具的暴露区域中是否检测到电极接片。
16.在另一示例中，根据本发明的检测电极接片的缺陷的系统可进一步包括数据处理单元，配置为根据由所述视觉检验单元检查的是否检测到所述电极接片来确定所述电极接片是否是有缺陷的。在具体示例中，当检查到在所述夹具的暴露区域中没有检测到所述电极接片时，所述数据处理单元可确定所述电极接片由于被折叠而有缺陷。此外，当检查到在所述夹具的暴露区域中检测到所述电极接片时，所述数据处理单元可确定所述电极接片是正常的。
17.在一个示例中，在检测电极片的缺陷的系统中，所述夹具的暴露区域可以以一个或多个切口的形状形成在与吸附到所述夹具的所述单元电池的电极接片重叠的部分处。
18.此外，所述夹具可进一步包括利用真空吸附所述单元电池的吸附单元。
19.在一个示例中，所述视觉检验单元可包括：相机，配置为捕获由所述夹具吸附的所述单元电池的图像；和照明装置，配置为用光照射所述单元电池以进行成像。
20.另外，所述单元电池可以是单电池(mono-cell)或半电池(half-cell)。
21.本发明还涉及一种使用上述检测电极接片的缺陷的系统来检测电极接片的缺陷的方法。在一个示例中，根据本发明的检测电极接片的缺陷的方法包括以下步骤：使用具有暴露区域的夹具吸附包括电极的单元电池，所述暴露区域形成为使得面对所述电极的电极接片的区域的一部分被暴露；和通过视觉检验单元检查当吸附单元电池时是否在所述夹具的暴露区域中检测到所述电极接片。
22.在另一示例中，根据本发明的检测电极接片的缺陷的方法可以进一步包括：根据是否在所述夹具的暴露区域中检测到所述电极接片来确定所述电极接片是否是有缺陷的。
23.在具体示例中，确定所述电极接片是否是有缺陷可包括：当检查到在所述夹具的
暴露区域中没有检测到所述电极接片时，确定所述电极接片由于被折叠而有缺陷。
24.此外，确定所述电极接片是否是有缺陷可包括：当检查到在所述夹具的暴露区域中检测到所述电极接片时，确定所述电极接片是正常的。
25.有益效果
26.根据本发明的用于检测电极接片的缺陷的系统和使用该系统来检测电极接片的缺陷的方法，可以容易地检测在二次电池的制造工艺期间电极接片是否被折叠。
附图说明
27.图1是示意性地图示单电池的一般结构的分解立体图。
28.图2是示意性地图示图1的堆叠结构的立体图。
29.图3是示例性地图示单电池的电极接片被折叠的现象的视图。
30.图4是根据本发明的实施方式的检测电极接片的缺陷的系统的示意图。
31.图5是图示在图4的区域a中检测电极接片的缺陷的工艺的示意图。
32.图6是示出在根据本发明的检测电极接片的缺陷的系统中当单元电池被夹具吸附时由视觉检验单元拍摄的照片的视图。
33.图7是图示根据本发明的另一实施方式的检测电极接片的缺陷的系统的示意图。
34.图8是图示根据本发明的实施方式的检测电极接片的缺陷的方法的流程图。
具体实施方式
35.在下文中，将参考附图详细描述本发明。本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解释为仅限于常用含义或字典中的含义，而应当基于发明人适当地定义术语的概念以便最好地描述本发明的原则，以与本发明的技术范围一致的含义和概念来解释。
36.本发明涉及一种检测电极接片的缺陷的系统和一种使用该系统来检测电极接片的缺陷的方法。
37.通常，在二次电池的制造工艺期间，使用夹具将单电池传送到装载部分。夹具吸附单电池并将单电池传送到装载部分。在这个过程中，当单电池的电极接片被提起时，由于夹具的干扰发生电极接片折叠。在这种情况下，单电池在被夹具吸附时是被夹具覆盖的，因此无法检查电极接片是否折叠。特别地，在单电池被堆叠的结构中，不可能从外部检验发生在单电池之间的电极接片折叠。
38.因此，在本发明中，提供在二次电池的制造工艺期间能够容易地检测电极接片是否被折叠的检测电极接片的缺陷的系统，以及使用该系统来检测电极接片的缺陷的方法。具体地，根据本发明的检测电极接片的缺陷的系统和使用该系统来检测电极接片的缺陷的方法，当夹具吸附包括电极的单元电池时，通过检查是否在夹具的暴露区域中检测到电极接片，可以很容易地检查电极接片是否有缺陷。
39.在本发明中，术语“包括电极的单元电池”可以指其中第一电极、隔膜和第二电极顺序堆叠的单电池或其中隔膜、第一电极、隔膜和第二电极顺序堆叠的单电池(mono-cell)，并且可以指其中隔膜、第一电极和隔膜顺序堆叠的半电池(half-cell)或其中隔膜、第二电极和隔膜顺序堆叠的半电池。另外，第一电极可以是正极或负极，第二电极可以是具有与第一电极不同极性的电极。例如，单元电池可以是其中隔膜、第一电极(负极)、隔膜和
第二电极(正极)顺序堆叠的单电池，并且第一电极和第二电极可以具有其中电极接片形成在相对的端部以从端部延伸的结构。
40.发明的方式
41.下文中，将参照附图详细描述根据本发明的检测电极接片的缺陷的系统和使用该系统来检测电极接片的缺陷的方法。
42.《第一实施方式》
43.图4是根据本发明的实施方式的检测电极接片的缺陷的系统的示意图，并且图5是图示在图4的区域a中检测电极接片的缺陷的工艺的示意图。
44.参考图4和图5，根据本发明的检测电极接片的缺陷的系统100包括：夹具(gripper)110，夹具110吸附包括电极的单元电池10并将单元电池10传送到盒(未示出)，其中夹具110具有暴露区域111，电极接片11的面对该暴露区域111的一部分通过该暴露区域111被暴露；和视觉检验单元120，检查当单元电池10被吸附时，在夹具110的暴露区域111中是否检测到电极接片11。在一个具体示例中，根据本发明的检测电极接片的缺陷的系统100可以通过检查当包括电极的单元电池10被吸附时，在夹具110的暴露区域111中是否检测到电极接片11来容易地检查电极接片11是否有缺陷。
45.首先，夹具110用于将单元电池10传送到盒，并且可以是在典型的二次电池堆叠工艺中将单电池传送到装载部分的夹具110。夹具110可以具有各种结构和形状。此外，夹具110可以包括利用真空吸附单元电池10的吸附单元(未示出)。例如，可以提供多个吸附单元并且这些吸附单元可以吸附单元电池10的上表面的多个区域。另外，允许利用真空将单元电池10吸附到夹具110的任何吸附单元都可以用作吸附单元，而没有限制。另外，盒可以是用于装载单元电池10以制造电极组件的装载部分，并且可以是用于堆叠电池的典型盒。
46.在一个示例中，在夹具110中形成暴露区域111。具体地，暴露区域111用于检查单元电池10的电极的电极接片11是否有缺陷，并且形成在夹具110的面向电极接片11的一部分区域中。在附图中，暴露区域111仅图示为夹具110的面向第一电极接片11的一部分区域，但本发明不限于此。暴露区域111可以形成在夹具110的面向第一电极接片11的全部区域中。
47.夹具110的面向电极接片11的任何区域都可以用作暴露区域111，而没有限制。在一个示例中，夹具110的暴露区域111可以以一个或多个切口的形状形成在与吸附到夹具110的单元电池10的电极接片11重叠的部分处。切口在夹具110的纵向上可以形成为弯曲的，并且在夹具110的纵向上可以形成为彼此对称。
48.在附图中，夹具110的暴露区域111被图示为弯曲成具有切口形状，但是夹具110的暴露区域111可以具有典型的孔形状而不是切口形状。在面对电极接片11的区域中形成为暴露的任何区域都可以用作夹具110的暴露区域111，而没有限制。
49.此外，在根据本发明的检测电极接片的缺陷的系统100中，在夹具110吸附单元电池10的状态下，视觉检验单元120可以执行对准视觉检验。在具体示例中，当视觉检验单元120执行对准视觉检验时，可以根据在夹具110的暴露区域111中是否检测到电极接片11来检查电极接片11是否是有缺陷的。
50.在一个示例中，视觉检验单元120可用于检验单元电池10的外部尺寸，并且包括捕捉由夹具110吸附的单元电池10的图像的相机(未图示)和用光照射单元电池10以进行成像
的照明装置(未图示)。
51.在特定示例中，当单元电池10被夹具110吸附时，位于单元电池10上方和下方的电荷耦合器件(ccd)相机可以拍摄单元电池10以测量单元电池的外部尺寸，同时位于单元电池10上方和下方的一对照明装置发光。此外，具有有助于相机准确测量单元电池10的外部尺寸的光源的任何照明装置都可以用作照明装置，而没有限制，并且照明装置可以是例如发光二极管(led)照明装置。然而，在相关技术中，为了位置校正，当单元电池10被装载时，通过测量8个点位置的尺寸来校正单元电池10的位置，而在本发明中，除了现有的8个点位置外，还可以额外测量面对电极接片11的位置的尺寸。
52.也就是说，根据本发明的检测电极接片的缺陷的系统100可以当单元电池10被吸附时通过检查在夹具110的暴露区域中是否检测到电极接片11来容易地检查电极接片11是否是有缺陷的。
53.图6是示出在根据本发明的检测电极接片的缺陷的系统中，当单元电池10被吸附到夹具110时由视觉检验单元拍摄的照片的视图。参考图6，可以确认，当单元电池10被夹具110吸附时，在夹具110的暴露区域111中检测到电极接片11。
54.《第二实施方式》
55.图7是图示根据本发明的另一实施方式的检测电极接片的缺陷的系统的示意图。
56.参考图7，根据本发明的检测电极接片的缺陷的系统200包括：夹具210，夹具210吸附包括电极的单元电池20并将单元电池20传送到盒(magazine)，其中夹具210具有形成为使得面对电极的电极接片21的区域的一部分被暴露的暴露区域211；和视觉检验单元220，检查当单元电池20被吸附时在夹具210的暴露区域211中是否检测到电极接片21。
57.另外，根据本发明的检测电极接片的缺陷的系统200进一步包括数据处理单元230，该数据处理单元230根据由视觉检验单元220检查的是否检测到电极接片21来确定电极接片是否是有缺陷的。
58.在具体示例中，数据处理单元230可以使用由视觉检验单元220的相机获得的数据来检查在夹具210的暴露区域211中是否检测到电极接片21，以确定电极接片21是否是有缺陷的。此外，数据处理单元230可以将数据与先前存储的参考数据进行比较，以检查数据是否具有大于或等于阈值的偏差值。
59.在具体示例中，当检查到在夹具210的暴露区域211中没有检测到电极接片21时，数据处理单元230可以确定电极接片21由于被折叠而有缺陷。此外，当检查到在夹具210的暴露区域211中检测到电极接片21时，数据处理单元230可以确定电极接片21是正常的。另外，对应的单元电池20根据由数据处理单元230确定的确定值被分类为正常或有缺陷的。此外，分类为正常的单元电池20可以被传送到盒并且可根据二次电池的制造工艺被制造为二次电池，并且分类为有缺陷的单元电池可以被丢弃。
60.此外，可进一步包括用于额外存储由数据处理单元230确定的确定值的存储单元。在具体示例中，存储单元可以接收并存储由视觉检验单元220捕获的图像和确定值。
61.《第三实施方式》
62.图8是图示根据本发明的实施方式的检测电极接片的缺陷的方法的流程图。参考图8，根据本发明的检测电极接片的缺陷的方法包括：操作s10，使用具有暴露区域的夹具吸附包括电极的单元电池，该暴露区域形成为使得面对电极的电极接片的区域的一部分暴
露；和操作s20，由视觉检验单元检查当单元电池被吸附时在夹具的暴露区域中是否检测到电极接片。
63.根据本发明的检测电极接片的缺陷的方法可以在吸附包括电极的单元电池并将单元电池传送到盒(magazine)的工艺中执行，或在使用夹具吸附单元电池的工艺中执行。特别地，在根据本发明的检测电极接片的缺陷的方法中，在吸附单元电池并将单元电池传送到盒的工艺中使用其中形成有上述暴露区域的夹具。夹具定位成当吸附单元电池时面对单元电池，并且具有形成为使得面对电极的电极接片的区域的一部分被暴露的暴露区域。
64.在具体示例中，视觉检验单元可以在夹具吸附单元电池的状态下执行对准视觉检验。此外，当视觉检验单元执行对准视觉检验时，可以根据在夹具的暴露区域中是否检测到电极接片来检查电极接片是否是有缺陷的。
65.使用上述检测电极接片的缺陷的系统来执行根据本发明的检测电极接片的缺陷的方法，并且将省略检测电极接片的缺陷的系统的配置的描述。
66.此外，根据本发明的检测电极接片的缺陷的方法进一步包括根据是否在夹具的暴露区域中检测到电极接片来确定电极接片是否是有缺陷的。
67.在具体示例中，确定电极接片是否是有缺陷的可以包括通过使用由视觉检验单元的相机获得的数据检查是否在夹具的暴露区域中检测到电极接片来确定电极接片是否是有缺陷的。此外，数据处理单元可以将数据与先前存储的参考数据进行比较，以检查数据是否具有大于或等于阈值的偏差值。
68.也就是说，电极接片是否是有缺陷的确定可以包括当检查到在夹具的暴露区域中没有检测到电极接片时，确定电极接片由于被折叠而有缺陷。此外，电极接片是否是有缺陷的确定可以包括当检查到在夹具的暴露区域中检测到电极接片时，确定电极接片是正常的。
69.另外，在确定电极接片是否是有缺陷的时，基于由视觉检验单元捕获的单元电池的图像信息，将相应的单元电池分类为正常或有缺陷的。然后，丢弃确定为有缺陷的单元电池。
70.此外，通过本发明的检测电极接片的缺陷的方法确定为正常的单元电池可以通过在如上所述将单元电池堆叠在盒上之后执行附加工艺来制造为电池单元。
71.特别地，在执行本发明的检测电极接片的缺陷的方法之后制造的电池单元可以是袋型电池单元。电池单元是袋型单元电池并且可以具有这样的结构，其中具有正极/隔膜/负极结构的电极组件在电极组件连接到形成在外部材料之外的电极引线的状态下嵌入外部层压片材中。在具体示例中，电池单元可以是袋型电池单元，具有电极引线从片材向外突出并沿相反方向延伸的结构。
72.已经参考附图和实施方式详细描述了本发明。然而，由于本说明书中描述的实施方式和附图中所示的配置仅是示例性实施方式，并不代表本发明的整体技术范围，因此应当理解，本发明涵盖在递交本本技术时的各种等同物和修改。
73.[参考数字]
[0074]
1：单电池
[0075]
2：正极
[0076]
2-1：正极接片
[0077]
3：负极
[0078]
3-1：负极接片
[0079]
4：隔膜
[0080]
5：夹具
[0081]
10、20：层压
[0082]
11、21：电极接片
[0083]
100、200：检测电极接片的缺陷的系统
[0084]
110、210：夹具
[0085]
111、211：暴露区域
[0086]
120、220：视觉检验单元
[0087]
230：数据处理单元。