KR20250036591A

KR20250036591A - 이차 전지 제조 시스템 및 이차 전지를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20250036591A
Application number: KR1020230119245A
Authority: KR
Inventors: 조은지; 김민수; 박종석; 허승; 김준희; 심민규
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2023-09-07
Filing date: 2023-09-07
Publication date: 2025-03-14
Also published as: WO2025053582A1

Abstract

예시적인 실시예들에 따르면, 이차 전지 제조 시스템이 제공된다. 상기 시스템은, 복수의 양극들을 제공하도록 양극 롤로부터 권출된 양극 시트를 재단하도록 구성된 양극 커터; 복수의 음극들을 제공하도록 음극 롤로부터 권출된 음극 시트를 재단하도록 구성된 음극 커터; 전극 아이디 감지 신호를 생성하도록 상기 복수의 음극들 각각의 음극 탭의 전극 아이디를 감지하도록 구성된 전극 아이디 리더; 및 상기 양극 시트의 제1 투입량, 상기 음극 시트의 제2 투입량 및 전극 아이디 감지 신호에 기초하여 좌표 연관된 전극 아이디 데이터를 수집하도록 구성된 컨트롤러를 포함한다.

Description

이차 전지 제조 시스템 및 이차 전지를 제조하는 방법{SECONDARY BATTERY MANUFACTURING SYSTEM AND METHOD OF MANUFCATURING SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차 전지 제조 시스템 및 이차 전지를 제조하는 방법에 관한 것이다.

이차 전지는 일차 전지와 달리 복수 번의 충방전이 가능하다. 이차 전지는 핸드셋, 노트북, 무선 청소기 등의 다양한 무선 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 최근, 에너지 밀도 개선 및 규모의 경제로 인해 이차 전지의 단위 용량당 제조 비용이 획기적으로 감소하고, BEV(battery electric vehicle)의 항속길이가 연료 차량과 동등한 수준으로 증가함에 따라, 이차 전지의 주요 쓰임새는 모바일 기기에서 모빌리티로 이동하고 있다.

이차 전지는 전극 공정, 조립 공정 및 활성화 공정을 통해 제조된다. 그 중에서도 전극 공정은 배터리 셀의 수율 및 성능을 결정하는데 가장 핵심적인 공정이다. 전극 공정은 코팅 공정, 롤프레스 공정 및 슬리팅 공정을 포함할 수 있다. 코팅 공정에서, 집전체의 표면 상에 활물질 및 절연물질이 도포될 수 있다. 롤프레스 공정에서, 전극은 가압 롤들에 의해 가압될 수 있다. 롤프레스 공정은 전극의 밀도와 성능 및 표면 품질을 결정할 수 있다. 슬리팅 공정에서, 전극은 배터리 셀 디자인에 따라 복수의 전극들로 재단될 수 있다.

한국공개특허 제10-2022-0025288호

본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 전극 제조의 히스토릭 데이터에 대한 검색이 가능한 이차 전지 제조 시스템 및 이차 전지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 이차 전지 제조 시스템이 제공된다. 상기 시스템은, 복수의 양극들을 제공하도록 양극 롤로부터 권출된 양극 시트를 재단하도록 구성된 양극 커터; 복수의 음극들을 제공하도록 음극 롤로부터 권출된 음극 시트를 재단하도록 구성된 음극 커터; 전극 아이디 감지 신호를 생성하도록 상기 복수의 음극들 각각의 음극 탭의 전극 아이디를 감지하도록 구성된 전극 아이디 리더; 및 상기 양극 시트의 제1 투입량, 상기 음극 시트의 제2 투입량 및 전극 아이디 감지 신호에 기초하여 좌표 연관된 전극 아이디 데이터를 수집하도록 구성된 컨트롤러를 포함한다.

상기 양극 시트의 상기 제1 투입량은 상기 양극 커터의 컷 카운트에 기초하여 결정되고, 및 상기 음극 시트의 상기 제2 투입량은 상기 음극 커터의 컷 카운트에 기초하여 결정된다.

상기 양극 시트의 상기 제1 투입량은 상기 복수의 양극들의 피치와 상기 양극 커터의 상기 컷 카운트에 기초하여 산출되고, 및 상기 음극 시트의 상기 제2 투입량은 상기 복수의 음극들의 피치와 상기 음극 커터의 상기 컷 카운트에 기초하여 산출된다.

상기 시스템은 상기 양극 시트의 상기 제1 투입량을 나타내는 제1 투입량 신호를 생성하도록 구성된 제1 로터리 엔코더; 및 상기 음극 시트의 상기 제2 투입량을 나타내는 제2 투입량 신호를 생성하도록 구성된 제2 로터리 엔코더를 더 포함한다.

상기 좌표 연관된 전극 아이디 데이터는, 상기 전극 아이디 및 상기 전극 아이디에 매칭된 상기 양극의 좌표를 포함한다.

상기 좌표 연관된 전극 아이디 데이터는, 상기 전극 아이디 및 상기 전극 아이디에 매칭된 상기 음극의 좌표를 포함한다.

상기 좌표 연관된 전극 아이디 데이터를 저장하도록 구성된 서버를 더 포함한다.

상기 서버는 상기 양극 롤을 제조하기 위한 상기 양극 롤의 롤 맵 및 상기 음극 롤을 제조하기 위한 상기 음극 롤의 롤 맵을 저장하도록 구성된다.

상기 서버는 상기 전극 아이디와 상기 양극 롤의 상기 롤 맵 및 상기 음극 롤의 상기 롤 맵을 매칭하도록 구성된다.

예시적인 실시예들에 따르면, 이차 전지를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 복수의 양극들 및 복수의 음극들을 형성하도록 양극 시트 및 음극 시트를 재단하는 단계; 상기 복수의 양극들 및 상기 복수의 음극들을 결합하는 단계; 및 좌표 연관된 전극 아이디 데이터를 수집하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 음극들 각각은 전극 아이디를 포함하는 음극 탭을 포함하고, 및 상기 좌표 연관된 전극 아이디 데이터는, 상기 전극 아이디 및 상기 전극 아이디에 매칭된 상기 양극의 좌표를 포함한다.

상기 좌표 연관된 전극 아이디 데이터는 상기 양극 시트의 제1 투입량, 상기 음극 시트의 제2 투입량 및 전극 아이디 감지 신호에 기초하여 수집되고, 및 상기 전극 아이디 감지 신호는 상기 전극 아이디의 감지에 기초하여 생성된다.

상기 양극 시트의 상기 제1 투입량은 상기 양극 시트를 재단하도록 구성된 양극 커터의 컷 카운트에 기초하여 결정되고, 및 상기 음극 시트의 상기 제2 투입량은 상기 음극 시트를 재단하도록 음극 커터의 컷 카운트에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.

상기 양극 시트의 상기 제1 투입량은 상기 양극 시트를 권출하도록 구성된 양극 언와인더의 회전량을 감지하도록 구성된 제1 로터리 엔코더에 의해 생성된 제1 투입량 신호에 의해 결정되고, 및 상기 음극 시트의 상기 제2 투입량은 상기 음극 시트를 권출하도록 구성된 음극 언와인더의 회전량을 감지하도록 구성된 제2 로터리 엔코더에 의해 생성된 제2 투입량 신호에 의해 결정된다.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 전극 공정에서 생성된 롤 맵과 모노셀 등과 같은 반제품 사이의 추적성이 제고될 수 있다. 이에 따라, 이차 전지 제조의 신뢰성이 제고될 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 다른 효과들은 이하의 설명으로부터 본 개시의 예시적인 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적인 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 개시의 예시적인 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지 제조 시스템을 나타낸다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지 제조 시스템을 나타낸다.
도 3은 양극 시트(ESP)에 대한 요소들의 상대적인 위치를 나타낸다.
도 4는 음극 시트(ESN)에 대한 요소들의 상대적인 위치를 나타낸다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

(제1 실시예)

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지 제조 시스템(100)을 나타낸다.

도 2는 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지 제조 시스템(100)을 나타낸다.

도 3은 양극 시트(ESP)에 대한 요소들의 상대적인 위치를 나타낸다.

도 4는 음극 시트(ESN)에 대한 요소들의 상대적인 위치를 나타낸다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 이차 전지 제조 시스템(100)은 양극 언와인더(111P), 음극 언와인더(111N), 및 분리막 언와인더들(111S1, 111S2), 전극 커터들(113P, 113N), 가이드 롤들(115), 분리막 커터(117), 로터리 엔코더들(121P, 121N), 이음매 센서들(123P, 123N), 전극 간격 센서(125), 전극 아이디 리더(127), 컨트롤러(130), 및 서버들(140, 150, 160)을 포함할 수 있다.

이차 전지 제조 시스템(100)은 예컨대, 라미네이션 앤드 스태킹 공정을 수행하도록 구성될 수 있다. 라미네이션 공정의 결과로서, 모노 셀들(MC)이 제공될 수 있다. 모노 셀들(MC) 각각은 양극(EPP), 음극(EPN) 및 분리막들을 포함할 수 있다. 스태킹 공정에서, 모노 셀들(MC) 및 추가적인 하프 셀들은 수직 방향으로 적층될 수 있고, 이에 따라 전극 어셈블리가 제공될 수 있다.

언와인더들(111P, 111N, 111S1, 111S2)은 롤 형 재료들을 이차 전지 제조 시스템(100)에 투입하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 언와인더(111P)는 양극 롤(ERP)로부터 양극 시트(ESP)를 권출하도록 구성될 수 있고, 언와인더(111N)는 음극 롤(ERN)로부터 음극 시트(ESN)를 권출하도록 구성될 수 있으며, 및 언와인더들(111S1, 111S2)은 분리막 롤들(SR1, SR2)로부터 분리막 시트들(SS1, SS2)을 권출하도록 구성될 수 있다.

양극 롤(ERP) 및 음극 롤(ERN)은, 이차 전지 제조를 위한 일련의 공정을 통해 제공될 수 있다. 예컨대, 코팅 공정, 롤 프레싱 공정, 선택적 슬리팅 공정 및 노칭 공정에 의해 양극 롤(ERP) 및 음극 롤(ERN)이 제공될 수 있다.

코팅 공정은 전극 시트 상에 전극 슬러리와 같은 코팅 물질을 적용하는 공정이다. 전극 슬러리는 전극 활물질, 도전제, 바인더 및 용매를 포함할 수 있다. 전극 활물질, 도전재 및 바인더 등을 용매에 용해시킴으로써, 전극 슬러리가 제공될 수 있다.

롤 프레싱 공정은 전극 슬러리가 코팅된 전극 시트를 서로 마주하는 가압 롤들 사이로 통과시키는 공정이다. 가압 롤들에 의해 전극 표면이 평탄화될 수 있고, 활물질과 집전체의 결합력을 제고될 수 있다.

이차 전지 생산 설비의 라인당 생산량(예컨대, GWh)을 제고하기 위해 광폭의 전극 시트에 코팅 공정 및 롤 프레싱 공정이 수행된다. 이후 슬리팅 공정에서, 광폭의 전극 시트는 배터리 셀의 규격에 따라 재단될 수 있다. 배터리 셀의 규격에 따라 슬리팅 공정은 생략될 수도 있다.

노칭 공정은 전극 시트에 탭을 형성하고, 필요에 따라, 전극 시트의 재단을 위한 V 형상 홈(V-shaped groove)을 형성할 수 있다. 노칭 공정에서, 양극 탭들(TP) 및 음극 탭들(TN)이 형성될 수 있다. 노칭 공정에서, 음극 탭들(TN)에 전극 아이디(CID)가 형성될 수 있다. 전극 아이디(CID)는 레이저 프린팅 및 잉크 프린팅 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 이에 따라, 음극 탭들(TN) 각각은 전극 아이디(CID)를 포함할 수 있다. 음극 탭들(TN)과 달리, 양극 탭들(TP)은 불량의 방지를 위해 전극 아이디(CID)를 포함하지 않을 수 있다.

하지만 이에 제한되는 것은 아니고, 전극 아이디(CID)는 음극 탭들(TN)의 순번을 나타내는 기호를 포함할 수도 있다. 전극 아이디(CID)의 기호는 아라비아 숫자를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 전극 아이디(CID)의 기호는 음극 탭들(TN)의 순번에 대한 정보를 제공할 수 있는 임의의 문자를 포함할 수 있다.

양극 커터(113P)는 양극 시트(ESP)를 재단하도록 구성될 수 있다. 양극 시트(ESP)의 재단에 의해 복수의 양극들(EPP)이 제공될 수 있다. 음극 커터(113N)는 음극 시트(ESN)를 재단하도록 구성될 수 있다. 음극 시트(ESN)의 재단에 의해 복수의 음극들(EPN)이 제공될 수 있다.

컨트롤러(130)는 후술하는 것과 같이 양극 커터(113P) 및 음극 커터(113N)의 동작을 제어할 수 있고, 이에 따라, 양극 커터(113P)에 의한 양극 시트(ESP)의 컷 및 음극 커터(113N)에 의한 음극 시트(ESN)의 컷을 카운팅하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(130)는 양극 커터(113P)로부터 제1 컷 카운트 신호(CSSP)를 수신하도록 구성되고, 및 음극 커터(113N)로부터 제2 컷 카운트 신호(CSSN)를 수신하도록 구성될 수 있다.

가이드 롤들(115)은 분리막 시트들(SS1, SS2)의 경로를 정의하도록 구성될 수 있다. 분리막 시트들(SS1, SS2)은 가이드 롤들(115)에 의해 나란히 정렬될 수 있다. 분리막 시트들(SS1, SS2) 상에 양극들(EPP) 및 음극들(EPN)이 놓여질 수 있다. 예컨대, 분리막 시트(SS2) 상에 음극들(EPN)이 놓여질 수 있고, 분리막 시트(SS1) 상에 양극들(EPP)이 놓여질 수 있다. 양극들(EPP) 및 음극들(EPN)은 분리막 시트(SS1)에 의해 전기적으로, 그리고 물리적으로 분리될 수 있다.

분리막 커터(117)는 분리막 시트들(SS1, SS2)을 재단하도록 구성될 수 있다. 분리막 커터(117)에 의한 분리막 시트들(SS1, SS2)의 재단 전 분리막 시트들(SS1, SS2), 양극들(EPP) 및 음극들(EPN)의 적층 구조는 닙 롤(미도시) 등에 의해 가압될 수 있다. 분리막 시트들(SS1, SS2)의 재단에 의해, 양극들(EPP), 음극들(EPN) 및 분리막들을 포함하는 모노 셀(MC)이 제공될 수 있다.

로터리 엔코더(121P)는 언와인더(111P)의 회전량을 감지하도록 구성될 수 있다. 로터리 엔코더(121P)는 언와인더(111P)에 의해 양극 롤(ERP)로부터 권출된 양극 시트(ESP)의 양을 감지하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 로터리 엔코더(121P)는 언와인더(111P)에 의해 권출된 양극 시트(ESP)의 길이(즉, 양극 시트(ESP)의 투입량)를 나타내는 제1 투입량 신호(UWSP)를 생성하도록 구성될 수 있다. 로터리 엔코더(121P)는 제1 투입량 신호(UWSP)를 컨트롤러(130)에 전송하도록 구성될 수 있다.

로터리 엔코더(121N)는 언와인더(111N)의 회전량을 감지하도록 구성될 수 있다. 로터리 엔코더(121N)는 언와인더(111N)에 의해 음극 롤(ERN)로부터 권출된 음극 시트(ESN)의 양을 감지하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 로터리 엔코더(121N)는 언와인더(111N)에 의해 권출된 음극 시트(ESN)의 길이(즉, 음극 시트(ESN)의 투입량)를 나타내는 제2 투입량 신호(UWSN)를 생성하도록 구성될 수 있다. 로터리 엔코더(121N)는 제2 투입량 신호(UWSN)를 컨트롤러(130)에 전송하도록 구성될 수 있다.

제1 이음매 감지 센서(123P)는 양극 시트(ESP)의 이음매를 감지하도록 구성될 수 있다. 여기서 양극 롤(ERP)이 교체된 경우(즉, 후속하는 양극 롤(ERP)이 언와인더(111P)에 로딩된 경우), 자공정(즉, 이차 전지 제조 시스템(100)에 의한 양극 시트(ESP)의 처리)에서 전극의 파단이 일어난 경우, 및 전공정(즉, 언와인더(111P)에 로딩되기 전의 양극 롤(ERP)의 처리)에서 전극의 파단이 일어난 경우, 양극 시트(ESP)는 이음매를 포함할 수 있다.

제1 이음매 감지 센서(123P)는 예컨대, 컬러센서일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 이음매 감지 센서(123P)는 제1 이음매 감지 신호(JSSP)를 생성하도록 구성될 수 있다. 제1 이음매 감지 신호(JSSP)는 컨트롤러(130)에 전송될 수 있다.

제2 이음매 감지 센서(123N)는 음극 시트(ESN)의 이음매를 감지하도록 구성될 수 있다. 여기서 음극 롤(ERN)이 교체된 경우(즉, 후속하는 음극 롤(ERN)이 언와인더(111N)에 로딩된 경우), 자공정(즉, 이차 전지 제조 시스템(100)에 의한 음극 시트(ESN)의 처리)에서 전극의 파단이 일어난 경우, 및 전공정(즉, 언와인더(111N)에 로딩되기 전의 음극 롤(ERN)의 처리)에서 전극의 파단이 일어난 경우, 음극 시트(ESN)는 이음매를 포함할 수 있다.

제2 이음매 감지 센서(123N)는 예컨대, 컬러센서일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 제2 이음매 감지 센서(123N)는 제2 이음매 감지 신호(JSSN)를 생성하도록 구성될 수 있다. 제2 이음매 감지 신호(JSSN)는 컨트롤러(130)에 전송될 수 있다.

전극 간격 센서(125)는 양극들(EPP) 및 음극들(EPN)의 간격을 감지하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 전극 간격 센서(125)는 양극들(EPP) 사이의 간격들을 감지하도록 구성될 수 있다. 다른 예로, 전극 간격 센서(125)는 음극들(EPN) 사이의 간격들을 감지하도록 구성될 수 있다. 다른 예로, 전극 간격 센서(125)는 양극(EPP) 사이의 간격들 및 음극들(EPN) 사이의 간격들 각각을 감지하도록 구성될 수 있다.

전극 간격 센서(125)는 간격 감지 신호(ISS)를 생성하도록 구성될 수 있다. 전극 간격 센서(125)는 간격 감지 신호(ISS)를 컨트롤러(130)에 전달하도록 구성될 수 있다.

전극 아이디 리더(127)는 전극 아이디(CID)를 감지하도록 구성될 수 있다. 전극 아이디 리더(127)는 전극 아이디(CID)가 지시하는 순번을 독출하도록 구성될 수 있다. 전극 아이디 리더(127)는 예컨대, BCR(Bar Code Reader)일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 전극 아이디 리더(127)는 OCR(Optical Character Reader)일 수도 있다. 전극 아이디 리더(127)는 전극 아이디(CID)의 감지에 기초하여 전극 아이디 감지 신호(CIDS)를 생성하도록 구성될 수 있다. 전극 아이디 리더(127)는 전극 아이디 감지 신호(CIDS)를 컨트롤러(130)에 전달하도록 구성될 수 있다.

컨트롤러(130)는 예컨대, 언와인더들(111P, 111N, 111S1, 111S2), 양극 커터(113P), 음극 커터(113N) 및 분리막 커터(117)와 같이, 이차 전지 제조 시스템(100)의 요소들을 제어하도록 구성될 수 있다.

컨트롤러(130)는 로터리 엔코더들(121P, 121N), 이음매 감지 센서들(123P, 123N), 전극 간격 센서(125) 및 전극 아이디 리더(127)와 유선 또는 무선의 데이터 네트워크를 통해 동작적 통신(in operative communication)에 있을 수 있다. 데이터 네트워크는 단방향 또는 양방향일 수 있다. 데이터 네트워크는 물리적 채널, WiFi, 블루투스 및/또는 다른 주파수 대역을 이용한 공공망 및/또는 특화망에 의해 구현될 수 있다. 로터리 엔코더들(121P, 121N), 이음매 감지 센서들(123P, 123N), 전극 간격 센서(125) 및 전극 아이디 리더(127)는 이차 전지 제조 시스템(100) 내의 설비, 작업물, 반제품 및 제품으로부터 데이터를 수집하거나, 데이터의 수집을 위한 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.

비제한적 예시로서, 컨트롤러(130)는 PLC(Programmable Logic Controller)일 수 있다. PLC는 프로그램 가능한 메모리를 사용하여 명령을 저장하고 논리, 시퀀싱, 타이밍, 카운팅 및 산술과 같은 기능을 구현하여 기계 및 프로세스를 제어하는 특수한 형태의 마이크로 프로세서 기반 컨트롤러이다. PLC는 동작 및 프로그래밍이 용이하다.

컨트롤러(130)는 파워 서플라이, CPU, 입력 인터페이스, 출력 인터페이스, 통신 인터페이스 및 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 컨트롤러(130)의 동작을 위해, CPU, 입력 인터페이스, 출력 인터페이스, 통신 인터페이스 및 메모리 장치들과 같이 컨트롤러(130)의 다른 요소들에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 메모리 장치들은, 운영 체제와 같은 시스템 프로그램을 저장하도록 구성된 ROM(Read Only Memory) 및 사용자 프로그램 및 입력 및 출력 장치의 상태 정보, 타이머, 카운터 및 기타 내부 장치의 값들과 같은 데이터를 저장하도록 구성된 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다. CPU는 로직을 구현하고 입력 신호를 출력 동작 신호로 변환하는 모듈 간의 통신을 제어하도록 구성될 수 있다. CPU는 메모리 장치들에 저장된 시스템 프로그램 및 사용자 프로그램에 기초하여 동작할 수 있다. CPU는 시스템 프로그램 및 사용자 프로그램에 기초하여 메모리 장치들의 데이터 영역에 검사 데이터 및 계측 데이터를 기록(Write)하거나 독출(Read)하도록 구성될 수 있다. 입력 모듈을 통해 산업용 장치 및 생산 프로세스의 조건이나 데이터가 CPU로 전송될 수 있다. CPU에 의해 처리된 결과는 출력 모듈을 통해 액추에이터로 전송될 수 있다. 통신 인터페이스는 컨트롤러(130)와 서버(140) 사이의 데이터의 송수신을 수행하도록 구성될 수 있다.

하지만 이에 제한되는 것은 아니고, 컨트롤러(130)는 단순 컨트롤러, 마이크로 프로세서, CPU, GPU 등과 같은 복잡한 프로세서, 소프트웨어에 의해 구성된 프로세서, 전용 하드웨어 및 펌웨어 중 어느 하나를 포함할 수도 있다. 컨트롤러(130)는 예를 들어, 범용 컴퓨터 또는 DSP(Digital Signal Process), FPGA(Field Programmable Gate Array) 및 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 애플리케이션 특정 하드웨어에 의해 구현될 수도 있다.

양극 커터(113P) 및 음극 커터(113N)의 커팅은 일정한 반복 유닛인 피치를 기준으로 수행될 수 있다. 피치는 이웃한 양극들(EEP)의 양극 탭들(TP) 사이의 주행 방향 길이와 같이, 동일한 형상 및 구조가 반복되는 최소 단위 길이일 수 있다. 양극 시트(ESP)는 실질적으로 동일한 타겟 길이로 커팅되는바, 양극 시트(ESP)의 투입량은 양극 커터(113P)의 컷 카운트(예컨대, 컷 카운트 신호(CCSP))에 비례할 수 있다. 마찬가지로, 음극 시트(ESN)는 실질적으로 동일한 타겟 길이로 커팅되는바, 음극 시트(ESN)의 투입량은 음극 커터(113N)의 컷 카운트(예컨대, 컷 카운트 신호(CCSN))에 비례할 수 있다.

보다 구체적으로, 양극 시트(ESP)의 투입량은, 식 1에서와 같이, 컷 카운트 Cutcount_P와 피치 Pitch_P의 곱과 오프셋 길이(OLP1)의 합일 수 있다. 여기서 오프셋 길이(OLP2)는 언와인더(111P)와 양극 커터(113P) 사이의 양극 시트(ESP)의 길이일 수 있다.

[식 1]

마찬가지로, 음극 시트(ESN)의 투입량은, 식 2에서와 같이, 컷 카운트 Cutcount_N과 피치 Pitch_N의 곱과 오프셋 길이(OLN2)의 합일 수 있다. 여기서 오프셋 길이(OLN2)는 언와인더(111N)와 음극 커터(113N) 사이의 음극 시트(ESN)의 길이일 수 있다.

[식 2]

다른 예에서, 양극 시트(ESP)의 투입량은 로터리 엔코더(121P)의 제1 투입량 신호(UWSP)로부터 결정될 수 있고, 음극 시트(ESN)의 투입량은 로터리 엔코더(121N)의 제2 투입량 신호(UWSN)로부터 결정될 수 있다.

양극 시트(ESP)의 투입량은 언와인더(111P)에 의해 권출된 양극 시트(ESP)의 부분의 양극 시트(ESP) 내에서의 상대적인 위치를 나타낼 수 있다. 컨트롤러는 양극 시트(ESP)의 투입량 및 오프셋 길이들(OLP1, OLP2, OLP3)에 기초하여 양극 시트(ESP)에 발생한 이벤트의 좌표를 결정하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러는 음극 시트(ESN)의 투입량 및 오프셋 길이들(OLN1, OLN2, OLN3)에 기초하여 음극 시트(ESN)에 발생한 이벤트의 좌표를 결정하도록 구성될 수 있다.

예컨대, 양극 시트(ESP)의 투입량과 오프셋 길이(OLP1)의 연산(예컨대, 가산 또는 감산)에 의해 이음매 센서(121P)에 의해 감지되는 양극 시트(ESP)의 부분의 좌표(즉, 이음매 감지 신호(JSSP)가 유래한 양극 시트(ESP)의 좌표)가 결정될 수 있다. 오프셋 길이(OLP1)는 언와인더(111P)와 이음매 센서(121P)에 의해 감지되는 양극 시트(ESP)의 부분 사이의 양극 시트(ESP)의 길이일 수 있다.

예컨대, 양극 시트(ESP)의 투입량과 오프셋 길이(OLP2)의 연산(예컨대, 가산 또는 감산)에 의해 양극 커터(113P)에 의해 재단되는 양극 시트(ESP)의 부분의 좌표가 결정될 수 있다. 오프셋 길이(OLP2)는 언와인더(111P)와 양극 커터(133P)에 의해 재단되는 양극 시트(ESP)의 부분 사이의 양극 시트(ESP)의 길이일 수 있다.

예컨대, 양극 시트(ESP)의 투입량과 오프셋 길이(OLP3)의 연산(예컨대, 가산 또는 감산)에 의해 전극 아이디 리더(127)에 의해 감지되는 음극(EPN)과 결합된 양극(EPP)의 좌표(예컨대, 환산 좌표 내지 등가 좌표)가 결정될 수 있다. 오프셋 길이(OLP3)는 언와인더(111P)와 전극 아이디 리더(127)에 의해 감지되는 음극(EPN)과 결합된 양극(EPP) 사이의 양극 시트(ESP)의 길이(예컨대, 환산 길이 내지 등가 길이)일 수 있다.

이때, 양극 커터(113P)와 전극 아이디 리더(127)의 사이에는 양극 시트(ESP)가 아닌 양극들(EPP)이 있다. 따라서, 오프셋 길이(OLP3)는 실물 양극 시트(ESP)의 길이는 아니고, 양극 커터(113P)의 컷 카운트에 기반하여 산출되거나 또는 제1 투입량 신호(UWSP)로부터 결정된 등가 길이일 수 있다.

음극 시트(ESN)의 투입량은 언와인더(111N)에 의해 권출된 음극 시트(ESN)의 부분의 음극 시트(ESN) 내에서의 상대적인 위치를 나타낼 수 있다. 음극 시트(ESN)의 투입량에 기초하여 음극 시트(ESN)에 발생한 이벤트의 좌표가 결정될 수 있다.

예컨대, 음극 시트(ESN)의 투입량과 오프셋 길이(OLN1)의 연산(예컨대, 가산 또는 감산)에 의해 이음매 센서(121N)에 의해 감지되는 음극 시트(ESN)의 부분의 좌표(즉, 이음매 감지 신호(JSSN)가 유래한 음극 시트(ESN)의 좌표)가 결정될 수 있다. 오프셋 길이(OLN1)는 언와인더(111N)와 이음매 센서(121N)에 의해 감지되는 음극 시트(ESN)의 부분 사이의 음극 시트(ESN)의 길이일 수 있다.

예컨대, 음극 시트(ESN)의 투입량과 오프셋 길이(OLN2)의 연산(예컨대, 가산 또는 감산)에 의해 음극 커터(113N)에 의해 재단되는 음극 시트(ESN)의 부분의 좌표가 결정될 수 있다. 오프셋 길이(OLN2)는 언와인더(111N)와 음극 커터(133N)에 의해 재단되는 음극 시트(ESN)의 부분 사이의 음극 시트(ESN)의 길이일 수 있다.

예컨대, 음극 시트(ESN)의 투입량과 오프셋 길이(OLN3)의 연산(예컨대, 가산 또는 감산)에 의해 전극 아이디 리더(127)에 의해 감지되는 음극(EPN)의 좌표(예컨대, 환산 좌표 내지 등가 좌표)가 결정될 수 있다. 오프셋 길이(OLN3)는 언와인더(111N)와 전극 아이디 리더(127)에 의해 감지되는 음극(EPN) 사이의 음극 시트(ESN)의 길이(예컨대, 환산 길이 내지 등가 길이)일 수 있다.

이때, 음극 커터(113N)와 전극 아이디 리더(127)의 사이에는 음극 시트(ESN)가 아닌 음극들(EPN)이 있다. 따라서, 오프셋 길이(OLN3)는 실물 음극 시트(ESP)의 길이는 아니고, 음극 커터(113N)의 컷 카운트에 기반하여 산출되거나 또는 제2 투입량 신호(UWSN)로부터 결정된 등가 길이일 수 있다.

양극 시트(ESP)의 좌표들은 양극 시트(ESP)의 각 부분에 매칭될 수 있다. 즉, 양극 시트(ESP) 상의 임의의 포인트들 각각은 좌표를 가질 수 있다. 상기 좌표는 시트 재료(SM)의 주행 방향(MD)(또는 길이 방향)의 1차원 양일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 좌표는 주행 방향(MD) 및 양극 시트(ESP)의 횡 방향(또는 폭 방향)의 2차원 양일 수도 있다.

음극 시트(ESN)의 좌표들은 음극 시트(ESN)의 각 부분에 매칭될 수 있다. 즉, 음극 시트(ESN) 상의 임의의 포인트들 각각은 좌표를 가질 수 있다. 상기 좌표는 시트 재료(SM)의 주행 방향(MD)(또는 길이 방향)의 1차원 양일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 좌표는 주행 방향(MD) 및 음극 시트(ESN)의 횡 방향(또는 폭 방향)의 2차원 양일 수도 있다.

컨트롤러(130)는 전극 아이디 감지 신호(CIDS), 양극 시트(ESP)의 투입량 및 음극 시트(ESN)의 투입량에 기초하여 좌표 연관된 전극 아이디 데이터(CIDD)를 수집하도록 구성될 수 있다. 양극 시트(ESP)의 투입량은 전술한 것과 같이, 양극 커터(113P)의 컷 카운트에 기초하여 산출되거나, 또는 제1 투입량 신호(UWSP)에 의해 결정될 수 있다. 음극 시트(ESN)의 투입량은 전술한 것과 같이, 음극 커터(113N)의 컷 카운트에 기초하여 산출되거나, 또는 제2 투입량 신호(UWSN)에 의해 결정될 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 컨트롤러(130)는 양극 시트(ESP)의 투입량과 오프셋 길이(OLP3)의 연산을 통해, 전극 아이디 리더(127)에 의해 감지되는 음극(EPN)과 결합된 양극(EPP)의 좌표를 결정하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(130)는 전극 아이디 리더(127)에 의해 감지되는 음극(EPN)과 결합된 양극(EPP)의 좌표를 전극 아이디 감지 신호(CIDS)와 매칭시키도록 구성될 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 컨트롤러(130)는 음극 시트(ESN)의 투입량과 오프셋 길이(OLN3)의 연산을 통해, 전극 아이디 리더(127)에 의해 감지되는 음극(EPN)의 좌표를 결정할 수 있다. 컨트롤러(130)는 전극 아이디 리더(127)에 의해 감지되는 음극(EPN)의 좌표를 전극 아이디 감지 신호(CIDS)와 매칭시키도록 구성될 수 있다.

여기서 음극(EPN)의 좌표는, 음극(EPN)의 시작 좌표, 끝 좌표 및 음극 탭(TN)의 좌표 중 어느 하나일 수 있다. 음극(EPN)의 좌표는, 음극(EPN)의 시작 좌표, 끝 좌표 및 음극 탭(TN)의 좌표 중 둘 이상을 포함할 수도 있다. 또한, 양극(EPP)의 좌표는, 양극(EPP)의 시작 좌표, 끝 좌표 및 음극 탭(TN)과 중첩되는 양극(EPP)의 부분의 좌표 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 양극(EPP)의 좌표는, 양극(EPP)의 시작 좌표, 끝 좌표 및 음극 탭(TN)과 중첩되는 양극(EPP)의 부분의 좌표 중 둘 이상을 포함할 수 있다.

전극 아이디(CID)와 양극 시트(ESP)의 좌표 및 음극 시트(ESN)의 좌표의 매칭을 위해, 양극 시트(ESP)가 권출되는 양극 롤(ERP)의 로트 번호 및 음극 시트(ESN)가 권출되는 양극 롤(ERN)의 로트 번호가 결정되어야 한다. 이음매 감지 신호(JSSP) 및 이음매 감지 신호(JSSN)는 로트의 구분에 사용될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 컨트롤러(130)는 이음매 감지 신호(JSSP) 및 이음매 감지 신호(JSSN)에 기초하여 양극 롤(ERP) 및 음극 롤(ERN)의 로트 번호를 업데이트할 수 있다. 이에 따라, 음극 시트(ESN)의 좌표 및 양극 시트(ESP)의 좌표는 이음매 감지 신호(JSSP) 및 이음매 감지 신호(JSSN)에 기초하여 리셋될 수 있다.

로트 번호의 업데이트 및 음극 시트(ESN)의 좌표 및 양극 시트(ESP)의 좌표의 리셋을 위해 오프셋 길이(OLP1) 및 오프셋 길이(OLN1)가 사용될 수 있다. 여기서 오프셋 길이(OLP1)는 언와인더(111P)와 이음매 센서(121P) 사이의 양극 시트(ESP)의 길이일 수 있다. 여기서 오프셋 길이(OLN1)는 언와인더(111N)와 이음매 센서(121N) 사이의 음극 시트(ESN)의 길이일 수 있다.

보다 구체적으로, 새로운 양극 롤(ERP)이 언와인더(111P)에 로딩된 경우, 롤투롤 공정의 속행을 위해, 양극 롤(ERP)은 이음매를 이용하여 잔존하는 이전 로트의 양극 시트(ESP)와 연결되어야 한다. 예컨대, 새로운 로트의 양극 롤(ERP)을 언와인더(111P)에 로딩한 이후에 처음으로 센싱되는 양극 시트(ESP)의 이음매에 후속하는 양극 시트(ESP)의 부분은 새로 로딩된 양극 롤(ERP)로부터 권출된 것으로 결정될 수 있다. 이에 따라, 새로운 양극 롤(ERP)을 로딩한 후 이음매 감지 신호(JSSP)가 생성되는 경우, 컨트롤러(130)는 전극 아이디(CID)를 후속하는 로트의 양극 시트(ESP)의 좌표에 매칭시키도록 구성될 수 있다. 양극들(EPP)과 결합된 음극들(EPN) 각각의 전극 아이디(CID)는 양극 롤(ERP)의 로딩 및 이음매의 감지에 기초하여 다른 로트에 귀속될 수 있다.

유사하게, 새로운 음극 롤(ERN)이 언와인더(111N)에 로딩된 경우, 롤투롤 공정의 속행을 위해, 음극 롤(ERN)은 이음매를 이용하여 잔존하는 이전 로트의 음극 시트(ESN)와 연결되어야 한다. 예컨대, 새로운 로트의 음극 롤(ERN)을 언와인더(111N)에 로딩한 이후에 처음으로 센싱되는 음극 시트(ESN)의 이음매에 후속하는 음극 시트(ESN)의 부분은 새로 로딩된 음극 롤(ERN)로부터 권출된 것으로 결정될 수 있다. 이에 따라, 새로운 음극 롤(ERN)을 로딩한 후 이음매 감지 신호(JSSN)가 생성되는 경우, 컨트롤러(130)는 전극 아이디(CID)를 후속하는 로트의 음극 시트(ESN)의 좌표에 매칭시키도록 구성될 수 있다. 음극들(EPN) 각각의 전극 아이디(CID)는 음극 롤(ERN)의 로딩 및 이음매의 감지에 기초하여 다른 로트에 귀속될 수 있다.

좌표 연관된 전극 아이디 데이터(CIDD)는 음극(EPN)의 전극 아이디(CID) 및 음극(EPN)의 전극 아이디(CID)에 매칭된 양극 시트(ESP)의 좌표 및 음극 시트(ESN)의 좌표를 포함할 수 있다.

서버(140)는 컨트롤러(130)와 서버(150) 사이의 통신을 중계하도록 구성될 수 있다. 서버(140)는 예컨대, 통신 서버일 수 있다. 서버(150)의 언어 및 프로토콜은 컨트롤러(130)의 언어와 프로토콜과 다를 수 있다. 예컨대, 서버(150)의 언어는 SQL일 수 있고, 및 컨트롤러(130)의 언어는 래더(ladder) 다이어그램일 수 있다. 또한, 서버(140)는 좌표 연관된 전극 아이디 데이터(CIDD)와 같이 컨트롤러(130)에 의해 수집된 데이터를 서버(150)의 언어로 변환하고, 변환된 데이터를 서버(150)의 데이터 베이스에 기록하도록 구성될 수 있다.

서버(150)는 좌표 연관된 전극 아이디 데이터(CIDD)를 저장하도록 구성될 수 있다. 좌표 연관된 전극 아이디 데이터(CIDD)를 처리하도록 구성될 수 있다. 서버(150)는 좌표 연관된 전극 아이디 데이터(CIDD)를 서버(160)에 전송하도록 구성될 수 있다. 서버(160)는 예컨대, 데이터 웨어하우스일 수 있고, 제품의 품질 보증 기간 등에 기초하여 좌표 연관된 전극 아이디 데이터(CIDD)를 장기간 저장할 수 있다. 이에 따라, 제품의 라이프 사이클에 따른 제조 공정의 추적이 제공될 수 있다.

나아가 서버(160)는 양극 롤(ERP)의 앞선 공정의 롤 맵들 및 음극 롤(ERN)의 앞선 공정(예컨대, 전극 공정)의 롤 맵들과 전극 아이디(CID) 사이의 매칭을 제공할 수 있다. 서버(160)는 데이터 웨어하우스이므로, 양극 롤(ERP)의 제조를 위한 히스토릭 데이터(즉, 롤 맵들)를 포함할 수 있고, 음극 롤(ERN)의 제조를 위한 히스토릭 데이터(즉, 롤 맵들)를 포함할 수 있다.

여기서, 롤 맵은 양극 시트(ESP) 및 음극 시트(ESN) 상의 위치를 나타내는 좌표들에 기초하여 양극 시트(ESP) 및 음극 시트(ESN)의 공정 이벤트를 나타낼 수 있다. 양극 시트(ESP) 및 음극 시트(ESN)에, 전술한 것과 같이, 이차 전지의 제조를 위한 공정이 수행될 수 있다.

롤 맵은 전극 시트들(ESP, ESN)의 롤투롤 공정의 이벤트들을 나타내는 이벤트 데이터를 포함할 수 있다. 이벤트 데이터는 일반적으로 공정의 진행에 따라 발생하므로 시계열 데이터이다. 이에 따라, 공정 이벤트들의 데이터는 이벤트를 나타내는 값 및 이에 매칭된 시간 값을 포함할 수 있다. 시계열 데이터는 시간적으로 정렬될 수 있다. 시간 정렬(temporal ordering)은 시계열 데이터의 주요 특성으로서, 이벤트들을 그들이 발생하고 처리를 위해 도착하는 순서로 구성하는 것이다. 즉, 시계열 데이터는 이벤트가 발생한 시점(즉, 검사 및 계측이 수행되거나, 공정의 액션이 수행된 시점)에 기초하여 저장될 수 있고, 이벤트는 시간 값들과 매칭될 수 있다.

롤 맵은 양극 시트(ESP) 및 음극 시트(ESN) 상에 수행된 공정의 이력을 나타내고 좌표와 연관된 데이터를 포함할 수 있다. 이에 따라, 롤 맵은 피드백, 피드 포워드 및 이차 전지의 제조 공정 추적을 가능하게 한다.

이차 전지의 제조는 서로 상이한 일련의 공정들을 포함하며, 앞선 공정(leading process)은 후속 공정(following process)에 영향을 미친다. 피드 포워드는, 이하에서는 앞선 공정의 결과에 따라 생성된 데이터에 기초한 후속 공정의 보정하는 것이다. 이때 앞선 공정의 시계열 데이터는, 실제 세상(Real World)의 작업물, 반제품 및 제품과 직접 매칭되지 않는 경우, 앞선 공정의 시계열 데이터를 후속 공정의 반영하는데 어려움이 있다. 여기서 작업물은, 코팅 공정, 롤 프레스 공정 및 슬리팅 공정이 수행된 양극 시트(ESP) 및 음극 시트(ESN)와 같이 각 공정의 결과물로서 제공되는 물품을 의미한다. 반제품은 재단된 분리막들, 전극들 및 이들의 어셈블리 중 하나를 지칭할 수 있다. 반제품은 하우징 및 하우징에 내장된 전극 어셈블리를 포함하는 구조(경우에 따라, 상기 구조는 전해액을 더 포함한다)일 수도 있다. 제품은 활성화 공정을 통해 이차 전지로서 동작 가능하게 처리된 물품을 의미한다. 상술된 작업물, 반제품 및 제품에 대한 정의는 이들의 일 측면에 대한 것으로서 이들에 대한 통상적인 정의를 배제하는 것은 아니다.

피드 포워드를 위해서, 시계열 데이터가 실제 세상의 작업물들, 부품들, 반제품들 및 제품들의 상의 위치에 연관될 필요가 있다. 롤 맵에서, 계측 데이터와 같은 시계열 데이터는 양극 시트(ESP) 및 음극 시트(ESN)의 이동량(즉, 투입량 및 소진량 중 어느 하나)에 기초한 좌표 데이터와 연관될 수 있다. 롤 맵은 시계열 데이터를 실제 세상의 작업물들, 부품들, 반제품들 및 제품들의 상의 위치를 나타내는 좌표들을 포함하는 좌표 데이터에 연관시킬 수 있다. 이에 따라, 롤 맵의 생성 및 롤 맵에 기초한 피드 포워드는 작업자의 임의에 의존하던 공정의 국면들을 수치화하고 객관화함으로써, 생산의 효율성 및 품질 제고를 달성할 수 있다.

나아가 롤 맵은, 후술하는 것과 같이, 단위 공정들의 작업물들, 부품, 반제품들 및 제품들에 대해 누적적으로 생성됨으로써, 출하된 제품(예컨대, 배터리 셀, 배터리 모듈 또는 배터리 팩)에 대한 공정 히스토리의 추적을 가능하게 한다. 모노 셀들(MC)은, 음극 탭들(TN)에 형성된 전극 아이디(CID)를 포함하고, 서버(150)는 전극 아이디(CID)에 매칭된 모노 셀들에 포함된 양극들 및 음극들의 로트 번호 및 좌표를 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 전극 아이디(CID)에 의해 상기 배터리 셀에 포함된 양극들(EPP) 및 음극들(EPN)은 롤 맵에 연관될 수 있다. 이에 따라, 이미 출하된 모노 셀들(MC)(또는 모노 셀들(MC)을 포함하는 배터리 셀)에 품질 이슈 등의 이벤트가 발생한 경우, 전극 아이디에 기초하여 해당 모노 셀들(MC)의 제조의 집합적인 데이터의 히스토리를 검색(Retrieve)할 수 있다.

롤 맵은 로트 단위로 생성될 수 있다. 로트는 롤투롤 공정의 생산 단위로서, 언와인더들(111P, 111N)에 로딩된 양극 롤(ERP) 및 음극 롤(ERN)은 로트의 예시들이다. 이에 따라, 서버(160)는 양극 롤(ERP) 및 음극 롤(ERN)의 롤 맵을 저장하도록 구성될 수 있다.

서버들(140, 150, 160)은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 및 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예컨대, 서버들(140, 150, 160)은 워크 스테이션 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 랩 탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. 서버들(140, 150, 160)은 단순 컨트롤러, 마이크로 프로세서, CPU, GPU 등과 같은 복잡한 프로세서, 소프트웨어에 의해 구성된 프로세서, 전용 하드웨어 및 펌웨어 중 어느 하나를 포함할 수도 있다. 서버들(140, 150, 160)은, 예를 들어, 범용 컴퓨터 또는 DSP(Digital Signal Process), FPGA(Field Programmable Gate Array) 및 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 애플리케이션 특정 하드웨어에 의해 구현될 수 있다.

서버들(140, 150, 160)은 물리적 서버 또는 클라우드 서버를 포함할 수 있다. 서버들(140, 150, 160)은 데이터 및 분석 결과를 다양한 프레임워크를 통해 작업자에 제공할 수 있다. 프레임워크는 클라이언트 기기가 사용자 인터페이스를 통해 데이터를 시각화하고, 새 데이터가 서버들(220, 230)에 의해 계산될 때 업데이트된 시각화를 제공할 수 있도록 데이터 전송을 지원하는 프로토콜을 포함할 수 있다. 상기 데이터 전송을 지원하는 프로토콜은 HTML, JavaScript 및/또는 JSON을 사용할 수 있다.

서버들(140, 150, 160)은 데이터를 데이터베이스 및 다른 데이터 관리 도구에 저장하기 위한 다양한 API(Application Programming Interface)를 포함할 수 있다. API는, 또한, 다양한 데이터 관리 시스템의 데이터베이스에서의 데이터의 검색에 사용될 수 있다. 데이터 관리 시스템은, 데이터베이스에 대한 액세스를 제공하고, 데이터베이스에서 데이터를 가져오거나(pull), 데이터를 검색하고(retrieve) 및 메트릭을 생성할 수 있다. 여기서 메트릭은 데이터를 시각화하는 툴이다. 메트릭은 시계열적으로 생성된 측정값을 포함하며, 애플리케이션의 모니터링 및 상태 경고의 생성에 사용될 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 서버들(140, 150, 160)의 동작은 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는 기계 판독 가능 매체 상에 저장된 명령들로서 구현될 수 있다. 여기서, 기계 판독 가능 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨팅 장치)에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장 및/또는 전송하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계 판독 가능 매체는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 디스크 저장 매체, 광학 저장 매체, 플래시 메모리, 전기적, 광학적, 음향적 또는 다른 형태의 전파 신호(예컨대, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 및 기타 임의의 신호를 포함할 수 있다.

서버들(140, 150, 160)은 전술한 동작, 또는 이하에서 설명하는 임의의 공정을 수행하기 위한 펌웨어, 소프트웨어, 루틴 및 명령어들로 구성될 수 있다. 예컨대, 서버들(140, 150, 160)은 메모리 내에서 구현될(instantiated) 수 있다.

하지만 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 상술된 서버들(140, 150, 160)의 동작은 컴퓨팅 장치, 분산 컴퓨팅 장치, 프로세서, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴 및 명령어 등을 실행하는 다른 장치들로부터 야기될 수도 있다.

이차 전지 제조 시스템(10)은 로터리 엔코더들(121P, 121N), 이음매 감지 센서들(123P, 123N), 전극 간격 센서(125) 및 전극 아이디 리더(127)의 플러그 앤 플레이 연결을 제공하기 위해 데이터 획득을 위한 API와 함께 플러그인 아키텍처를 구현할 수 있다. 이에 따라, 특정 공정 스텝 및 특정 사이트에서의 리소스가 다른 공정 및 다른 사이트로 용이하게 이설되거나, 또는 각 공정 스텝 및 사이트에 신규 리소스가 용이하게 도입될 수 있다.

이차 전지 제조 시스템(10)의 요소들 사이의 데이터 네트워크는 단방향, 양방향 유선 및 무선 통신을 포함하는 다양한 유형의 통신 채널을 포함할 수 있다. 일 예로, 데이터 네트워크는 OPC, Modbus, ProfiNet 등과 같은 산업용 프로토콜 네트워크를 포함할 수 있다. 통신 채널은 USB(Universal Serial Bus), IEEE 802(Ethernet), IEEE 1394(FireWire) 또는 기타 고속 데이터 통신 표준과 같은 전용 도관(Conduit) 통신일 수 있다. 또한, 당업계의 통상의 기술자는 여기에 설명된 바에 기초하여, 서버(150) 및 서버(160) 각각의 기능을 수행하는 통합된 서버를 포함하는 이차 전지 제조 시스템(100)에 용이하게 도달할 수 있을 것이다.

(제2 실시예: 방법)

도 5는 예시적인 실시예들에 따른, 이차 전지 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, P110에서, 복수의 양극들(EPP) 및 복수의 음극들(EPN)을 형성하도록 양극 시트(EPS) 및 음극 시트(EPS)를 재단할 수 있다. 복수의 양극들(EPP)은 양극 커터(113P)에 의해 실질적으로 일정한 피치로 재단될 수 있다. 및 복수의 음극들(EPN)은 음극 커터(113N)에 의해 실질적으로 일정한 피치로 재단될 수 있다. 복수의 양극들(EPP) 각각은 양극 탭(TP)을 포함할 수 있고, 및 복수의 음극들(EPN) 각각은 음극 탭(TN)을 포함할 수 있다.

이어서 P120에서, 복수의 양극들(EPP) 및 복수의 음극들(EPN)을 결합시킬 수 있다. 복수의 양극들(EPP) 및 복수의 음극들(EPN)은 단락의 방지를 위해 분리막 시트들(SS1, SS2)과 함께 결합될 수 있다. 복수의 양극들(EPP) 및 복수의 음극들(EPN) 및 분리막 시트들(SS1, SS2)은 닙 롤에 의해 가압될 수 있다. 분리막 시트들(SS1, SS2)을 분리막 커터(117)로 재단함으로써, 모노 셀(MC)이 제공될 수 있다.

이어서, P130에서, 좌표 연관된 전극 아이디 데이터(CIDD)를 수집할 수 있다. 복수의 양극들(EPP)의 좌표 및 복수의 음극들(EPN)의 좌표를 전극 아이디(CID)에 매칭함으로써, 좌표 연관된 전극 아이디 데이터(CIDD)가 수집될 수 있다. 좌표 연관된 전극 아이디 데이터(CIDD)는 컨트롤러(130)에 의해 수집될 수 있고, 서버(150) 및 서버(160)에 저장될 수 있다.

이어서, P140에서, 롤 맵들을 음극들의 전극 아이디와 연관시킬 수 있다. 롤 맵들은 양극 롤(ERP) 및 음극 롤(ERN)의 제조를 위한 전극 공정(즉, 코팅, 롤프레싱, 선택적 슬리팅) 및 노칭 공정에서 생성될 수 있다. 전극 아이디(CID)는 양극 시트(ESP)의 좌표와 매칭될 수 있고, 음극 시트(ESN)의 좌표와 매칭될 수 있다. 롤 맵들은 좌표 기반의 검색(Retrieving)을 허용하는 바, 모노 셀(MC)을 이용한 후속하는 배터리 셀의 조립 공정, 활성 공정 및 출하된 배터리 셀에 대해서, 전극 아이디(CID)에 기반한 전극 공정 및 조립 공정에 대한 추적이 제공될 수 있다.

이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100: 이차 전지 제조 시스템
111P, 111N, 111S1, 111S2: 언와인더
113P: 양극 커터, 113N: 음극 커터
115: 가이드 롤
117: 분리막 커터
121P, 121N: 로터리 엔코더
123P, 123N: 이음매 센서
125: 전극 간격 센서
127: 전극 아이디 리더
130: 컨트롤러
140, 150, 160: 서버

Claims

복수의 양극들을 제공하도록 양극 롤로부터 권출된 양극 시트를 재단하도록 구성된 양극 커터;
복수의 음극들을 제공하도록 음극 롤로부터 권출된 음극 시트를 재단하도록 구성된 음극 커터;
전극 아이디 감지 신호를 생성하도록 상기 복수의 음극들 각각의 음극 탭의 전극 아이디를 감지하도록 구성된 전극 아이디 리더; 및
상기 양극 시트의 제1 투입량, 상기 음극 시트의 제2 투입량 및 전극 아이디 감지 신호에 기초하여 좌표 연관된 전극 아이디 데이터를 수집하도록 구성된 컨트롤러를 포함하는 이차 전지 제조 시스템.
제1항에 있어서,
상기 양극 시트의 상기 제1 투입량은 상기 양극 커터의 컷 카운트에 기초하여 결정되고, 및
상기 음극 시트의 상기 제2 투입량은 상기 음극 커터의 컷 카운트에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 시스템.
제2항에 있어서,
상기 양극 시트의 상기 제1 투입량은 상기 복수의 양극들의 피치와 상기 양극 커터의 상기 컷 카운트에 기초하여 산출되고, 및
상기 음극 시트의 상기 제2 투입량은 상기 복수의 음극들의 피치와 상기 음극 커터의 상기 컷 카운트에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 시스템.
제1항에 있어서,
상기 양극 시트의 상기 제1 투입량을 나타내는 제1 투입량 신호를 생성하도록 구성된 제1 로터리 엔코더; 및
상기 음극 시트의 상기 제2 투입량을 나타내는 제2 투입량 신호를 생성하도록 구성된 제2 로터리 엔코더를 더 포함하는 이차 전지 제조 시스템.
제1항에 있어서,
상기 좌표 연관된 전극 아이디 데이터는, 상기 전극 아이디 및 상기 전극 아이디에 매칭된 상기 양극의 좌표를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 시스템.
제1항에 있어서,
상기 좌표 연관된 전극 아이디 데이터는, 상기 전극 아이디 및 상기 전극 아이디에 매칭된 상기 음극의 좌표를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 시스템.
제1항에 있어서,
상기 좌표 연관된 전극 아이디 데이터를 저장하도록 구성된 서버를 더 포함하는 이차 전지 제조 시스템.
제7항에 있어서,
상기 서버는 상기 양극 롤을 제조하기 위한 상기 양극 롤의 롤 맵 및 상기 음극 롤을 제조하기 위한 상기 음극 롤의 롤 맵을 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 시스템.
제8항에 있어서,
상기 서버는 상기 전극 아이디와 상기 양극 롤의 상기 롤 맵 및 상기 음극 롤의 상기 롤 맵을 매칭하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 시스템.
복수의 양극들 및 복수의 음극들을 형성하도록 양극 시트 및 음극 시트를 재단하는 단계;
상기 복수의 양극들 및 상기 복수의 음극들을 결합하는 단계; 및
좌표 연관된 전극 아이디 데이터를 수집하는 단계를 포함하되,
상기 복수의 음극들 각각은 전극 아이디를 포함하는 음극 탭을 포함하고, 및
상기 좌표 연관된 전극 아이디 데이터는, 상기 전극 아이디 및 상기 전극 아이디에 매칭된 상기 양극의 좌표를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
제10항에 있어서,
상기 좌표 연관된 전극 아이디 데이터는, 상기 전극 아이디 및 상기 전극 아이디에 매칭된 상기 음극의 좌표를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
제10항에 있어서,
상기 좌표 연관된 전극 아이디 데이터는 상기 양극 시트의 제1 투입량, 상기 음극 시트의 제2 투입량 및 전극 아이디 감지 신호에 기초하여 수집되고, 및
상기 전극 아이디 감지 신호는 상기 전극 아이디의 감지에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법..
제12항에 있어서,
상기 양극 시트의 상기 제1 투입량은 상기 양극 시트를 재단하도록 구성된 양극 커터의 컷 카운트에 기초하여 결정되고, 및
상기 음극 시트의 상기 제2 투입량은 상기 음극 시트를 재단하도록 음극 커터의 컷 카운트에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
제13항에 있어서,
상기 양극 시트의 상기 제1 투입량은 상기 복수의 양극들의 피치와 상기 양극 커터의 상기 컷 카운트에 기초하여 산출되고, 및
상기 음극 시트의 상기 제2 투입량은 상기 복수의 음극들의 피치와 상기 음극 커터의 상기 컷 카운트에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 양극 시트의 상기 제1 투입량은 상기 양극 시트를 권출하도록 구성된 양극 언와인더의 회전량을 감지하도록 구성된 제1 로터리 엔코더에 의해 생성된 제1 투입량 신호에 의해 결정되고, 및
상기 음극 시트의 상기 제2 투입량은 상기 음극 시트를 권출하도록 구성된 음극 언와인더의 회전량을 감지하도록 구성된 제2 로터리 엔코더에 의해 생성된 제2 투입량 신호에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.