배터리 부재의 두께를 비접촉으로 측정 분리막·전극을 1대로 인라인 계측

분리막·전극·도공층의 두께를 멀티 컬러 공초점 방식의 동축 변위 센서로 비접촉 측정. 양면 협지·단면 측정 모두에 대응하여 도공 직후나 프레스 후의 두께 관리를 인라인으로 실현합니다.

배터리 부재의 두께 측정이 어려운 3가지 이유

분리막·전극의 두께 편차는 배터리의 용량·안전성·수율에 직결됩니다. 측정 방법의 선택을 그르치면 불량과 손실을 초래합니다.

두께 편차가 용량 편차·내부 단락에 직결

전극의 도공 두께에 편차가 생기면 활물질량이 불균일해져 셀 간의 용량 차이나 충방전 편차를 유발합니다. 분리막이 얇은 곳에서는 양극과 음극이 접근하여 내부 단락이나 발열·발화의 리스크가 높아집니다. 전극의 두께 공차는 일반적으로 프레스 후 ±2~5µm로 관리되며, 반복 정도 0.1µm급의 측정이 요구됩니다. 두께를 안정적으로 관리하지 못하면 불량품 유출과 폐기 손실이 증가합니다.

접촉식·β선 방식에는 현장에서의 한계

마이크로미터 등 접촉식은 주행 중인 연속 측정이 어렵고, 부드러운 도공층에 누르면 변형이나 흠집이 생깁니다. β선 방식은 비접촉이지만 방사선원 관리·자격증 소지자·관리 구역이 필요하여 도입과 운용의 장벽이 높은 것이 실정입니다. 생산 속도에 추종하면서 규제나 접촉의 영향을 받지 않고 측정할 수 있는 수단이 요구되고 있습니다.

투명·다층·동박 공정은 측정하기 어려움

분리막이나 도공층은 반투명하여 일반적인 변위 센서로는 표면과 이면의 반사를 분리하지 못해 오차가 발생합니다. 집전체에는 동박·알루미늄박의 다층 구성도 있어 층별 두께를 나누어 측정해야 합니다. 또한 배터리 공정에서는 구리·구리 합금 지그를 피하고자 하는 요구와 드라이룸·도공 직후의 방폭 환경 등 설치 환경의 제약도 측정을 어렵게 만들고 있습니다.

배터리 부재 제조의 각 공정과 두께 측정 포인트

도공부터 스택까지의 각 공정에서 두께를 파악함으로써 편차와 불량을 조기에 감지할 수 있습니다.

1 도공(코팅) – 두께 측정 ①. 집전박에 활물질 슬러리를 도포. 도공 직후·건조 전의 총 두께를 측정하여 도포량을 즉시 피드백. 방폭 대응 헤드라면 용제 분위기의 건조 공정 전이라도 측정할 수 있습니다.
2 건조 – 용제를 휘발시켜 도공층을 고정합니다. 건조 후의 전극 두께를 측정하여 평량·밀도의 기준값을 관리합니다.
3 롤 프레스 – 두께 측정 ②. 전극을 가압하여 밀도를 높입니다. 프레스 후의 두께를 양면 협지 방식으로 측정하여 한쪽 롤의 편마모나 두께 편차를 감지합니다.
4 슬릿·권취/스택 – 두께 측정 ③. 전극과 분리막을 소정의 폭으로 재단하여 적층합니다. 분리막 두께·스택 후의 폭을 비접촉으로 확인하여 조립 전의 최종 품질을 보증합니다.

배터리 부재의 두께 측정 방식 비교

측정 방식에 따라 비접촉성·법적 규제·투명체 대응·인라인 적합성에 큰 차이가 있습니다.

비교 항목	CL-3000 시리즈(멀티 컬러 공초점·동축)	β선 방식	접촉식(마이크로미터 등)
비접촉·대상에 미치는 영향	CL-3000 시리즈(멀티 컬러 공초점·동축) ○ 비접촉으로 대상물에 흠집을 내지 않음	β선 방식 ○ 비접촉	접촉식(마이크로미터 등) × 눌러서 변형·스크래치 발생
방사선·법적 규제 관리	CL-3000 시리즈(멀티 컬러 공초점·동축) ○ 불필요	β선 방식 × 선원 관리·유자격자·관리 구역 필요	접촉식(마이크로미터 등) ○ 불필요
투명·반투명체 측정	CL-3000 시리즈(멀티 컬러 공초점·동축) ○ 앞뒷면 분리 측정(15µm~)	β선 방식 △ 밀도·재질에 의존	접촉식(마이크로미터 등) × 곤란
단면·협지(양면) 측정	CL-3000 시리즈(멀티 컬러 공초점·동축) ○ 단면/협지 방식 모두 대응	β선 방식 △ 투과 배치 필요	접촉식(마이크로미터 등) △ 단면 접촉만
다층(층별) 두께 측정	CL-3000 시리즈(멀티 컬러 공초점·동축) ○ 앞뒷면의 반사를 분리	β선 방식 × 합계 두께만	접촉식(마이크로미터 등) × 불가
인라인 연속 측정	CL-3000 시리즈(멀티 컬러 공초점·동축) ○ 고속 샘플링으로 주행 중에도 측정	β선 방식 ○ 가능	접촉식(마이크로미터 등) × 정지 필요
구리·구리 합금 회피/도공 직후 대응	CL-3000 시리즈(멀티 컬러 공초점·동축) ○ 풀 SUS 지그·방폭 헤드 대응	β선 방식 △ 구성에 따름	접촉식(마이크로미터 등) △ 구성에 따름

CL-3000 시리즈를 선택하는 이유

CL-3000 시리즈는 방사선 관리가 필요 없는 멀티 컬러 공초점 방식으로, 분리막이나 도공층과 같은 투명·다층의 배터리 부재를 비접촉으로 고정도 측정합니다. 단면·양면 협지 측정에 모두 대응하여 도공 직후의 방폭 환경이나 구리를 피하고 싶은 공정에도 적합합니다. β선·접촉식의 제약을 해소하면서 인라인 두께 관리를 실현합니다.

배터리 부재의 두께 측정에 대응하는 CL-3000 시리즈

멀티 컬러 공초점 방식을 채택하여 투명·다층·동박 공정 등 배터리 부재의 두께 측정에 적합한 동축 변위 센서입니다.

배터리 부재의 두께 측정에 대응 - CL-3000 시리즈

멀티 컬러 레이저 동축 변위 센서

멀티 컬러 공초점 방식과 Quad 처리 시스템을 통해 투명·조면·다층 등 다양한 측정 대상을 1대로 고정도 측정합니다. 두께 측정 타입 CL-S015는 분해능 0.003µm, 직선성 ±0.1µm(고정도 영역)입니다. 전용 조정 지그 OP-88864는 풀 SUS 사양으로, 구리·구리 합금을 피하고 싶은 배터리 공정이나 드라이 클린룸에 대응합니다. 광축 정렬 기능을 통해 양면 협지 측정 시에도 광축 어긋남으로 인한 오차를 억제합니다. 방폭 타입 CL-S015EX(Zone 0/Division 1 대응)는 도공 직후·건조 전의 총 두께 측정이 가능합니다. 컨트롤러 CL-3050은 최대 6개 헤드를 동기 측정할 수 있어 다점·양면의 두께 관리를 일괄적으로 수행할 수 있습니다.

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배터리 부재의 두께 측정에 관한 문의

배터리 부재·두께 측정 활용 사례

분리막·전극·도공층 등 다양한 배터리 부재의 두께 측정에 CL-3000 시리즈가 활용되고 있습니다.

분리막·전극의 협지 두께 측정

2개 헤드로 측정 대상을 양쪽에서 협지하고, 광축 정렬 기능으로 광축 어긋남으로 인한 오차를 억제합니다. 프레스 후의 전극이나 분리막의 두께를 고정도로 비접촉 측정합니다.

프레스 후의 전극 두께 측정

롤이나 전극의 발열 영향을 받지 않고 측정 가능. 프레스 롤을 제어하여 수율 향상에 도움이 됩니다.

배터리 스택 후의 폭·케이스 높이 측정

대형 버니어 캘리퍼스로는 측정하기 어려운 스택 후의 폭이나 전해액 주입 전의 케이스 높이를 동축으로 비접촉 측정하여 조립 전의 품질을 확인합니다.

배터리 부재의 두께 측정(CL-3000 시리즈)에 관한 자주 묻는 질문

Q 반투명한 분리막의 두께도 측정할 수 있습니까?

측정할 수 있습니다. 멀티 컬러 공초점 방식은 표면과 이면의 반사광을 분리할 수 있기 때문에 15µm 정도부터의 투명·반투명체의 두께를 비접촉으로 측정할 수 있습니다.

Q 전극을 협지하지 않고 단면만으로 두께를 측정할 수 있습니까?

측정할 수 있습니다. 단면 측정과 2개 헤드로 협지하는 양면 측정 모두에 대응합니다. 협지 시에는 광축 정렬 기능으로 광축 어긋남으로 인한 오차를 억제합니다.

Q β선 방식에서 교체할 수 있습니까?

교체할 수 있습니다. 멀티 컬러 공초점 방식은 방사선원을 사용하지 않기 때문에 관리 구역이나 유자격자가 필요하지 않습니다. 비접촉 상태로 고정도 인라인 측정을 계속할 수 있습니다.

Q 도공 직후·건조 전에도 측정할 수 있습니까?

가능합니다. 방폭 타입 CL-S015EX(Zone 0/Division 1 대응)라면 용제 분위기의 건조 공정 전이라도 도공층의 총 두께를 측정할 수 있습니다.

Q 동박·동합금을 취급하는 공정에서도 사용할 수 있습니까?

사용할 수 있습니다. 전용 조정 지그 OP-88864는 풀 SUS 사양으로 구리·구리 합금을 피하고 싶은 배터리 공정이나 드라이 클린룸에서도 안심하고 사용할 수 있습니다.

Q 여러 곳을 동시에 측정할 수 있습니까?

측정할 수 있습니다. 컨트롤러 CL-3050은 최대 6개 헤드를 동기 측정할 수 있어 다점·양면의 두께를 일괄 관리할 수 있습니다.