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KR20230080090A - 이차 전지 생산 장치 및 방법 - Google Patents

이차 전지 생산 장치 및 방법 Download PDF

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KR20230080090A
KR20230080090A KR1020210167512A KR20210167512A KR20230080090A KR 20230080090 A KR20230080090 A KR 20230080090A KR 1020210167512 A KR1020210167512 A KR 1020210167512A KR 20210167512 A KR20210167512 A KR 20210167512A KR 20230080090 A KR20230080090 A KR 20230080090A
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secondary battery
semi
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sample
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배관홍
정영준
김민찬
장형준
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 출원은 이차 전지 생산 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

이차 전지 생산 장치 및 방법 {SECONDARY BATTERY PRODUCTION APPARATUS AND METHOD}
본 출원은 이차 전지 생산 장치 및 방법에 관한 것이다.
전기자동차, 모바일 기기 등 이차 전지의 수요는 급격히 확대되고 있으며, 이차 전지의 상태 진단 및 품질 안정성에 대한 요구가 커지고 있다.
이러한, 이차 전지는 생산 과정에서 불량을 방지하기 위해서 여러 검수 과정을 거치고 있다. 이 때, 검수 결과 오차가 발생할 수 있고, 이러한 오차는 계통 오차(calibration error), 우연 오차, 과실 오차가 있을 수 있다.
이 때, 계통 오차의 경우, 검수 설비 자체에 의해서 발생하는 것으로 제조사 또는 사용자가 경험에 의해 주기적으로 칼리브레이션 조정을 하여 오차를 줄이게 된다.
다만, 상기 칼리브레이션 조정을 위해서 설비 가동을 중단해야 하는 문제가 있고, 주기적으로 칼리브레이션 조정을 하여도 경험에 의해 조정하는 것이므로, 검수 설비로 인한 데이터의 신뢰성은 시간이 지날수록 감소하는 문제가 발생하였다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 계통 오차 조정 방법이 필요한 상황이다.
한국 특허 공개 제10- 2018-0079771호
본 출원은 제조의 공성의 효율성이 좋고 전극의 용량을 더 확보할 수 있는 이차전지 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시상태는, 1 이상의 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품을 생산하는 생산 라인(line); 상기 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품 중 일부를 샘플(sample)로 전달받는 이차 전지 샘플 라인; 상기 생산 라인에서 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품 또는 상기 이차 전지 샘플 라인에 전달된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품의 저항값을 측정하는 1 이상의 검수 설비 장치; 및 상기 측정된 저항값으로부터 상기 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품의 불량품 또는 양품 여부를 판단하는 불량 판정부를 포함하는 이차 전지 생산 장치에 관한 것으로, 상기 이차 전지 샘플 라인을 이용하여 검수 설비의 오차를 측정하고, 상기 검수 설비의 칼리브래이션(calibration)을 진행하는 것인 이차 전지 생산 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는, 이차 전지 생산 라인으로부터 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품을 생산하는 단계; 상기 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품 중 일부를 샘플로 이차 전지 샘플 라인으로 전달하는 단계; 상기 생산 라인에서 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품 또는 상기 이차 전지 샘플 라인에 전달된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품의 저항값을 측정하는 단계; 상기 이차 전지 샘플 라인을 이용하여 검수 설비의 오차를 측정하는 단계; 및 상기 검수 설비의 칼리브래이션(calibration)을 진행하는 단계를 포함하는 이차 전지 생산 방법을 제공한다.
본 출원의 실시상태에 따른 이차 전지 생산 장치 및 방법은 검수 설비의 칼리브레이션을 자동 관리할 수 있어서 생산성이 높아질 수 있다.
또한, 본 출원의 실시상태에 따른 이차 전지 생산 장치 및 방법은 설비의 가동을 중단할 필요가 없기 때문에 생산성이 높아질 수 있다.
마지막으로, 본 출원의 실시상태에 따른 이차 전지 생산 장치 및 방법은 검수 설비를 통해 신뢰도가 높은 데이터를 얻을 수 있다.
도 1은 본 출원의 이차전지 생산 장치 및 방법의 일 실시예를 나타낸 도이다.
도 2는 기존의 이차전지 생산 장치 및 방법의 일 실시예를 나타낸 도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구성에만 한정되지 않는다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 '라인(line)'이란, 구성 요소를 공정 순서에 따라 연속적으로 배치한 일정 경로를 의미한다.
본 명세서에서 '전달'이란, 특정 라인에 특정 요소를 공급하는 것을 의미한다. 즉, '샘플로 이차 전지 샘플 라인으로 전달'한다는 것을 이차 전지 샘플 라인에 샘플을 공급하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 어떠한 '부' 란, 특정 기능을 하는 인터페이스를 의미한다.
본 명세서에 있어서 '이차 전지의 반제품'이란 이차 전지가 완제품으로 제조되기 전의 이차 전지의 생산 과정에서 생산되는 모든 제품을 의미한다.
본 발명의 일 실시상태는, 1 이상의 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품을 생산하는 생산 라인(line); 상기 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품 중 일부를 샘플(sample)로 전달받는 이차 전지 샘플 라인; 상기 생산 라인에서 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품 또는 상기 이차 전지 샘플 라인에 전달된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품의 저항값을 측정하는 1 이상의 검수 설비 장치; 및 상기 측정된 저항값으로부터 상기 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품의 불량품 또는 양품 여부를 판단하는 불량 판정부를 포함하는 이차 전지 생산 장치에 관한 것으로, 상기 이차 전지 샘플 라인을 이용하여 검수 설비의 오차를 측정하고, 상기 검수 설비의 칼리브래이션(calibration)을 진행하는 것인 이차 전지 생산 장치를 제공한다.
본 명세서에서 '생산 라인'이란, 생산 구성 요소를 공정 순서에 따라 연속적으로 배치한 일정 경로를 의미한다. 특히 본 명세서에는 상기 생산 구성 요소는 이차 전지 기술 분야에서 이차 전지의 생산을 위해 통상적으로 사용되는 장비, 방법 등을 모두 포함한다.
본 명세서에서 '이차 전지 샘플 라인'이란, 이차 전지 샘플과 관련된 구성 요소를 공정 순서에 따라 연속적으로 배치한 일정 경로를 의미하며, '샘플 라인’이라고도 명칭한다.
본 출원의 이차 전지 생산 장치는 별도의 이차 전지 샘플 라인을 통해 검수 설비의 칼리브레이션을 진행하기 때문에 검수 설비의 칼리브레이션을 자동 관리할 수 있고, 검수 설비의 가동을 중단할 필요가 없기 때문에 생산성을 높일 수 있다. 또한, 검수 설비로부터 더욱 신뢰도가 높은 데이터를 얻을 수 있다.
즉, 도 2와 같은 기존의 방식에서는 오차(Y)가 평균 오차, 제품 편차에 의한 오차, 우연 오차, 과실 오차 및 계통 오차가 발생할 수 있으나, 도 1과 같이 본 출원의 이차 전지 생산 장치를 사용할 경우, 오차(Y)가 평균 오차, 제품 편차에 의한 오차, 우연 오차 및 과실 오차가 발생하게 된다. 즉 계통 오차가 발생할 가능성을 제거할 수 있다.
본 명세서에서 '검수 설비'는 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 불량 여부를 판단하는 모든 설비를 의한다. 여기서 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 불량 여부를 판단한다는 것은 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품이 불량품인지 양품인지가 판단되었음을 의미하는 것이다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 이차 전지 생산 장치는, 상기 검수 설비를 이용하여 불량으로 판단된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품을 분류하는 분류 라인을 더 포함할 수 있다.
본 명세서에서 '분류 라인'이란, 불량으로 판단된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품을 분류하는 공정과 관련된 모든 구성 요소를 공정 순서에 따라 연속적으로 배치한 일정 경로를 의미한다. 본 명세서에 상기 '분류'란 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품의 불량품과 양품을 구분한다는 것을 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 샘플은 양품으로 판단된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품일 수 있다. 이렇게 양품으로 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품은 검수 설비의 오차 여부의 판단 기준이 될 수 있으며, 상기 기준을 기초로 검수 설비의 칼리브레이션을 진행할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 샘플은 일정한 저항을 갖는 이차 전지일 수 있다. 여기서 일정한 저항을 갖는다는 의미는 본 발명에 따른 이차 전지 생산 장치 또는 방법을 사용하는 자가 상기 저항값에 대한 정보를 알고 있음을 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 검수 설비의 칼리브래이션 진행 여부 및 검수 설비의 칼리브래이션의 적합성을 판단하는 칼리브래이션 모니터링부를 더 포함할 수 있다. 상기 칼리브래이션 모니터링부는 검수 설비의 칼리브래이션(calibration)이 정상적으로 진행된 것인지를 판단하는 인터페이스를 의미한다. 칼리브래이션의 적합성이 부적합할 경우 경고 알람 또는 메시지를 제공할 수 있다. 본 명세서에서는 이러한 경고 알람 또는 메시지를 제공하는 인터페이스를 경고부라고 정의한다.
본 명세서에서 칼리브래이션의 적합성이 부적합하다는 것은 검수 설비를 통해 측정한 샘플의 저항값과 상기 일정한 저항값의 차이(오차)가 지속적으로 발생하는 경우를 의미한다. 이 때, 상기 모니터링부는 경고 알람 또는 메시지를 제공하게 된다. 이렇게 오차가 지속적으로 발생하는 것은 검수 설비의 고장 또는 샘플의 손상으로 인한 경우로, 상황에 따라서 검수 설비의 교체가 필요할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 이차 전지 생산 장치가 작동하는 동안 샘플 라인으로 일정한 저항값을 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품은 지속적으로 공급되는 것일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 이차 전지 생산 장치가 작동하는 동안 검수 설비의 칼리브레이션 및 칼리브래이션의 적합성의 판단은 지속적으로 진행되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는, 이차 전지 생산 라인으로부터 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품을 생산하는 단계; 상기 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품 중 일부를 샘플로 이차 전지 샘플 라인으로 전달하는 단계; 상기 생산 라인에서 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품 또는 상기 이차 전지 샘플 라인에 전달된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품의 저항값을 측정하는 단계; 상기 이차 전지 샘플 라인을 이용하여 검수 설비의 오차를 측정하는 단계; 및 상기 검수 설비의 칼리브래이션(calibration)을 진행하는 단계를 포함하는 이차 전지 생산 방법을 제공한다.본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 검수 설비를 이용하여 불량으로 판단된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품을 분류하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는, 상기 측정된 저항값으로부터 상기 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품의 불량품 또는 양품 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것이 수 있다.
여기서도 상기 샘플은 양품으로 판단된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품일 수 있으며, 상술한 바와 같이 일정한 저항값을 가질 수 있다.
즉, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 샘플은 일정한 저항값을 갖는 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품이고, 상기 측정된 저항값과 상기 일정한 저항값을 비교하여 검수 설비의 오차를 측정하는 단계; 상기 오차를 기준으로 상기 검수 설비의 칼리브래이션 진행 여부 및 검수 설비의 칼리브래이션의 적합성을 판단하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품 중 일부를 샘플로 이차 전지 샘플 라인으로 전달하는 단계; 상기 이차 전지 샘플 라인을 이용하여 검수 설비의 오차를 측정하는 단계; 및 상기 검수 설비의 칼리브래이션(calibration)을 진행하는 단계는 상기 상기 이차 전지 생산 방법을 시행하는 동안 지속적으로 반복되는 것일 수 있다.
본 출원의 일 실시 상태에 있어서, 이차 전지 샘플 라인을 이용하여 검수 설비의 오차를 측정하는 단계는 상기 검수 설비에 의해 샘플 라인에 전달된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품의 저항값을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 저항값과 샘플 라인에 전달된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품의 일정한 저항값을 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
즉, 상기 오차는 측정된 저항값과 일정한 저항값의 차이의 절대값을 의미한다.
본 출원의 일 실시 상태에 있어서, 상기 검수 설비의 칼리브래이션(calibration)을 진행하는 단계는 상기 오차가 상쇄되도록 상기 검수 설비의 설정을 조절하는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 검수 설비의 칼리브래이션(calibration)의 적합성을 판단하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 출원의 일 실시 상태에 있어서, 상기 이차 전지 생산 방법은 칼리브래이션의 적합성이 부적합할 경우, 경고 알람 또는 메시지를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 칼리브래이션의 적합성이 부적합하다는 것은 상술한 바와 같다.
도 1에 표시된 생산 라인이 3개인 경우를 예로 하여 본 발명의 구성을 설명하고자 한다. 구체적으로, 도 1에 나타난 바와 같이, 이차 전지 생산 장치 또는 방법은 생산 라인 1 내지 생산 라인 3(10, 20, 30)을 연속적으로 거치면서 이차 전지를 생산하게 된다. 이 과정에서 도 1에 나타난 바와 같이 이차 전지의 반제품이 생산 라인 1(10)에서 생산 라인 2(20)로 넘어가는 과정에서 검수 설비(40)를 통해 이차 전지 반제품(또는 제품)의 불량 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로 검수 설비에서 측정된 저항값과 반제품(또는 제품)이 가져야 하는 저항값을 비교하여, 불량 판정부(101)에서 불량여부를 판단하며, 불량품으로 판단된 반제품(또는 제품)은 분류라인(60)에 의해서 별도로 분류된다.
이 때 불량으로 판단되지 않은 이차 전지 반제품은 생산 라인 2(20)로 넘어가게 되고, 해당 라인에서 이차 전지 완제품을 생산하기 위한 공정을 진행하게 된다.
이 때, 이차 전지 샘플 라인(50)은 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품 중에서 양품으로 판단된 일부를 전달 받게 되고, 이를 기준으로 검수 설비(40)의 칼리브레이션을 진행하게 된다. 이 때 샘플 라인(50)에 전달된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품은 일정한 저항값을 가지고 있으며, 상기 일정한 저항값에 대한 정보는 이차 전지 생산 장치 또는 방법을 사용하는 자가 알고 있다. 또한, 상기 저항값에 대한 정보를 아는 방법은 특별히 제한하지 않는다. 본 명세서에서는 샘플 라인(50)이 전달 받는 일정한 저항값을 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품을 마스터 샘플(master sample)이라고 명칭하며, 상기 마스터 샘플은 본 발명에 따른 이차 전지 생산 장치의 작동 또는 이차 전지 생산 방법을 실행하는 동안 상기 샘플 라인으로 지속적으로 공급된다.
이 때, 상기 샘플 라인으로 공급된 마스터 샘플은 검수 설비에 의해 그 저항값을 측정하게 되고, 상기 검수 설비에 의해 측정된 저항값과 상기 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품의 일정한 저항값을 비교하게 된다. 이를 통해서 측정된 저항값과 일정한 저항값의 차이의 절대값인 오차를 구할 수 있다.
이처럼 오차가 구해지면 상기 오차가 상쇄되도록 상기 검수 설비의 설정을 조절하는 검수 설비의 칼리브래이션(calibration)을 진행하게 된다. 이 때, 칼리브레이션 모니터링부(102)가 칼리브래이션(calibration)을 진행 여부를 판단하게 된다.
상기 샘플 라인으로 공급된 마스터 샘플은 검수 설비에 의해 그 저항값을 측정하는 과정 및 설비의 칼리브래이션(calibration)은 이차 전지 생산 장치의 작동 또는 이차 전지 생산 방법을 실행하는 동안 지속적으로 진행하게 된다.
이러한 지속적인 과정 중에서 상기 오차가 지속적으로 발생하는 경우, 칼리브레이션 모니터링부(102)는 칼리브레이션 결과가 부적합하다고 판단하게 되며, 이러한 정보를 경고부(70)에 전달하고, 그에 따라서 경고 알람 또는 메시지가 사용자에게 전달되게 된다. 이는 경우에 따라서, 검수 설비의 교체가 필요함을 의미한다.
생산 라인 2에서 3으로 넘어 가는 경우에도 상술한 설명이 적용될 수 있으며, 추가적인 검수 설비 또는 생산 라인이 있을 수 있다(미도시).
도 2는 기존의 방식을 보여주는 것으로 도 1과 비교하면, 이차 전지 샘플 라인(50), 경고부(70) 및 칼리브레이션 모니터링부(102)가 없는 점을 제외하고 도 1의 경우와 동일하다.
이 때, 본 명세서에 있어서, 본 출원의 이차 전지 생산 장치에서 설명한 내용은 본 출원의 이차 전지 생산 방법에 적용할 수 있다. 그 반대로 마찬가지이며, 본 명세서에 기재된 방법을 제외하고, 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 재료 및 기술이 사용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 생산 라인 1
20: 생산 라인 2
30: 생산 라인 2
40: 검수 설비
50: 이차 전지 샘플 라인
60: 분류 라인
70: 경고부
101: 불량 판정부
102: 칼리브레이션 모니터링부

Claims (10)

1 이상의 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품을 생산하는 생산 라인(line);
상기 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품 중 일부를 샘플(sample)로 전달받는 이차 전지 샘플 라인;
상기 생산 라인에서 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품 또는 상기 이차 전지 샘플 라인에 전달된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품의 저항값을 측정하는 1 이상의 검수 설비 장치; 및
상기 측정된 저항값으로부터 상기 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품의 불량품 또는 양품 여부를 판단하는 불량 판정부를 포함하는 이차 전지 생산 장치에 관한 것으로,
상기 이차 전지 샘플 라인을 이용하여 검수 설비의 오차를 측정하고, 상기 검수 설비의 칼리브래이션(calibration)을 진행하는 것인 이차 전지 생산 장치.
제1항에 있어서,
상기 불량 판정부에서 불량품으로 판단된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품을 별도로 분류하는 분류 라인을 더 포함하는 것인 이차 전지 생산 장치.
제1항에 있어서,
상기 샘플은 양품으로 판단된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품인 것인 이차 전지 생산 장치.
제1항에 있어서,
상기 샘플은 일정한 저항값을 갖는 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품인 것인 이차 전지 생산 장치.
제1항에 있어서,
상기 검수 설비의 칼리브래이션 진행 여부 및 검수 설비의 칼리브래이션의 적합성을 판단하는 칼리브래이션 모니터링부를 더 포함하는 것인 이차 전지인 것인 이차 전지 생산 장치.
이차 전지 생산 라인으로부터 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품을 생산하는 단계;
상기 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품 중 일부를 샘플로 이차 전지 샘플 라인으로 전달하는 단계;
상기 생산 라인에서 생산된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품 또는 상기 이차 전지 샘플 라인에 전달된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품의 저항값을 측정하는 단계;
상기 이차 전지 샘플 라인을 이용하여 검수 설비의 오차를 측정하는 단계; 및
상기 검수 설비의 칼리브래이션을 진행하는 단계를 포함하는 이차 전지 생산 방법.
제6항에 있어서,
상기 측정된 저항값으로부터 상기 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품의 불량품 또는 양품 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것인 이차 전지 생산 방법.
제7항에 있어서,
상기 불량품으로 판단된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품을 분류하는 단계를 더 포함하는 것인 이차 전지 생산 방법.
제6항에 있어서,
상기 샘플은 양품으로 판단된 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품인 것인 이차 전지 생산 방법.
제6항에 있어서,
상기 샘플은 일정한 저항값을 갖는 이차 전지 또는 이차 전지의 반제품이고,
상기 측정된 저항값과 상기 일정한 저항값을 비교하여 검수 설비의 오차를 측정하는 단계;
상기 오차를 기준으로 상기 검수 설비의 칼리브래이션 진행 여부 및 검수 설비의 칼리브래이션의 적합성을 판단하는 단계를 더 포함하는 것인 이차 전지 생산 방법.
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