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리튬 이온 배터리의 생산과 검사：절연저항검사

리튬 이온 배터리의 절연저항검사란?

리튬 이온 배터리의 셀 생산라인에서는 불량품을 검출하는 중요한 검사 중 하나로 절연저항을 측정합니다. 구조상, 리튬 이온 배터리의 양극과
음극 간, 전극과 외장（케이스）간은 절연을 유지해야 합니다. 절연이 유지되지 않으면, 즉 절연저항이 부족하면 발화 사고로 이어질 위험이 있습니다.

절연불량의 요인은 다양한데, 배터리셀의 생산공정에서는 특히 “내부 단락”을 요인으로 하는 불량을 검출합니다.

어느 타이밍에서 검사를 실시하는가?

배터리셀의 절연저항검사는 일반적으로 다음과 같이 실시합니다.*
· 배터리셀에 전해액을 주액하기 전 - 배터리셀의 “음극과 양극 간”에 직류전압을 인가해 절연저항을 측정합니다.
· 배터리셀에 전해액을 주액한 후 -배터리셀의 “전극과 외장 간”에 직류전압을 인가해 절연저항을 측정합니다.
*검사의 타이밍과 측정 위치는 제조사에 따라 다릅니다.

절연저항의 측정방법

배터리셀의 절연저항을 측정하는 경우, 고저항 측정에 특화된 절연저항계를 사용합니다. 절연저항계는 검사대상에 직류전압을 인가합니다. 전압을 인가했을 때 흐르는 미세한 전류를 검출해 저항값을 산출합니다. 절연저항계는 미소전류를 정확하게 검출하는 고감도 전류계를 내부에 탑재하고 있습니다.

절연저항계의 선정 포인트

절연저항계의 선정 포인트는 다음과 같습니다.
· 절연저항값의 측정범위와 정확도
· 시험전압
· 충전전류
· 자동 방전 기능
· 콘택트 체크 기능
절연저항값의 측정범위와 정확도
셀의 절연저항검사에서는 고저항 측정에 특화된 절연저항계를 사용합니다. 양품과 불량품을 선별하는 기준값(저항값)은 배터리에 따라 다릅니다. 검사대상의 기준값과 절연저항계의 측정범위를 확인합니다.
시험전압
시험전압은 절연저항계가 검사대상에 인가하는 전압의 레벨입니다. 적절한 시험전압은 배터리에 따라 다릅니다. 배터리셀의 절연저항검사에서는

일반적으로 100 V 에서 200 V의 직류전압을 인가합니다. 최근에는 5 V 나 50 V와 같은 저전압을 인가하는 케이스도 늘어나고 있습니다.

충전전류
검사시간을 단축하기 위해 충전전류가 중요합니다. 충전전류는 절연저항계가 출력하는 전류의 크기를 나타냅니다. 배터리셀은 구조상 용량성분을 포함하고 있습니다. 따라서 설정한 시험전압으로 승압되기까지 시간 (용량의 충전시간)이 걸립니다. 충전전류가 크면 클수록 충전시간도 빨라지기 때문에 검사시간을 단축할 수 있습니다.

자동 방전 기능
자동 방전 기능은 배터리에 축적된 전하를 방전시키는 기능입니다. 시험전압을 인가하면 배터리의 용량성분에 전하가 축적됩니다. 배터리에 전하가 남아 있는 상태에서 다음 공정의 검사설비 등에 연결한 경우, 설비가 고장날 우려가 있습니다. 절연저항계에 탑재되는 방전 기능에는 2가지 방식이 있습니다. “저항 방식”과 “정전류 방식”입니다. 배터리셀의 경우, “정전류 방식”이 더 빠르게 전하를 방전할 수 있어 검사시간을 단축할 수 있습니다.
콘택트 체크 기능
콘택트 체크 기능은 신뢰성이 높은 검사를 실시하기 위해 중요한 기능입니다. 측정 프로브와 검사대상의 접촉 상태를 확인합니다. 측정 프로브가 검사 대상에 접촉되지 않은 경우, 불량품을 양품으로 잘못 판정할 우려가 있습니다. (접촉되지 않은 경우, 절연저항값은 높아지기 때문입니다）

HIOKI 절연저항계

당사 절연저항계는 세계 각국의 배터리 제조사에서 널리 사용되고 있습니다.
배터리셀 생산공정의 절연저항검사에 채택된 모델은 다음과 같습니다.
제품 형명 BT5525 ST5520 SM7110 SM7120
측정범위 0.050 MΩ ~9999 MΩ 0.002 MΩ ~ 9990 MΩ 0.001 MΩ ~ 10000 PΩ 0.001 MΩ ~ 20000 PΩ
시험 전압 (DC) 25 V ~ 500 V 25 V ~ 1000 V 0.1 V ~ 1000.0 V 0.1 V ~ 2000.0 V
대표 정확도 ±1.5％ rdg. ±2 dgt. ± 5% rdg. ± 0.53% rdg. ±12 dgt. ± 0.53% rdg. ±12 dgt.
측정 전류 50 µA ~ 50 mA 1.8 mA 1.8 mA ~ 50 mA 1.8 mA ~ 50 mA
자동 방전 기능 정전류 방식 정전류 방식 정전류 방식 정전류 방식
콘택트 체크 기능 ○ ○ ○ ○