用于模拟电极片的热褶皱的装置和使用该装置的模拟方法与流程

本技术要求享有于2021年11月11日提交的申请号为2021-0154371的韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。本发明涉及一种用于模拟电极片的热褶皱的装置以及使用该装置的模拟方法，更具体地，涉及一种能够在与电极干燥装置相同的条件下执行测试，以密切检查热褶皱现象的原因并建立最佳干燥条件的用于模拟电极片的热褶皱的装置以及使用该装置的模拟方法。

背景技术：

1、随着诸如智能手机、膝上型计算机和数码相机等移动设备的技术发展及其需求的增加，已经积极地进行了对能够充电和放电的二次电池的研究。此外，作为替代引起空气污染的化石燃料的能源的二次电池已经应用于电动车辆(ev)、混合动力电动车辆(hev)、插电式混合动力电动车辆(p-hev)和能量存储系统(ess)。

2、目前广泛使用的二次电池有锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢化物电池和镍锌电池。

3、通常，这样的二次电池被配置为使得电极组件和电解液被容纳在电池外壳中。

4、电极组件通常可以是果冻卷型组件、堆叠型组件、堆叠/折叠型组件、或者层压/堆叠型组件，所述果冻卷型组件被配置为具有长片型正极和长片型负极在隔板插入其间的状态下卷绕的结构，所述堆叠型组件被配置为具有矩形正极和矩形负极在隔板插入其间的状态下堆叠的结构，所述堆叠/折叠型组件被配置为具有使用长分离膜卷绕单元电池的结构，所述层压/堆叠型组件被配置为具有电池单元在隔板插入其间的状态堆叠然后彼此附接的结构。

5、此外，除了常用的液体电解质之外，所述电解质可以被固体电解质或通过向固体电解质中添加添加剂而获得的凝胶型准固体电解质代替，凝胶型准固体电解质具有在液体和固体之间的中间相。

6、电极组件容纳在电池外壳内，并且基于电池外壳的种类，二次电池可被分类为具有安装在圆柱形金属罐中的电极组件的圆柱形电池、具有安装在棱柱形金属罐中的电极组件的棱柱形电池、或具有安装在由铝层压片制成的袋形外壳内的电极组件的袋形电池。

7、同时，制造二次电池的电极的方法包括将活性材料、导电剂和粘合剂分散在溶剂中以制造浆料，将浆料涂敷到电极集电器并干燥浆料的处理。

8、此时，可以使用将片型电极以卷绕在辊上的状态引入干燥装置中并干燥电极的方法来干燥电极。然而，在这种情况下，当干燥处理在重叠状态下执行时，在电极的内部和外部之间存在干燥度的差异。

9、图1是示意性地示出常规电极片干燥装置的结构的正视图，图2是示出使用常规电极片干燥装置将电极片引入腔室之前(a)和之后(b)的未涂覆部分的状态的视图。

10、如图1所示，常规电极片干燥装置包括具有空的内部的腔室11、加热工具12和导向辊13，并且电极片20在通过常规电极片干燥装置的同时被干燥。

11、该装置的优点在于可以均匀地干燥电极片20。然而，由于整个电极片20被加热，因此如图2的(b)所示，在未涂覆部分中产生热褶皱，所述未涂覆部分是没有涂敷活性材料并且电极集电器暴露的部分。

12、为了使这种热褶皱现象的发生降到最小或防止其发生，已经进行了另外的研究。特别地，已经尝试在与电极干燥装置相同的条件下执行测试，以便密切检查热褶皱现象的原因。

13、作为示例，在常温下将涂敷有活性材料的电极片拉伸至预定长度以测量此时所需的拉伸载荷，并且在与干燥条件相同的状态下施加热量以测量拉伸载荷。随后，在保持常温状态的情形下测量拉伸载荷。以这种方式，在与实际电极的干燥条件相同的条件下评估拉伸载荷，并且基于该结果设计干燥处理或装置的最佳改进。

14、然而，在高温状态下测量拉伸载荷是不容易的。通常，通用测试机(utm)用于测量拉伸载荷；然而，将utm加热到预定温度范围是不容易的。当然，可以使用足够大以容纳utm的腔室。然而，在这种情况下，安装到utm的各种传感器不能承受高温，因此不可能在腔室中容纳整个utm。此外，当执行模拟电极片的热褶皱现象的测试时，拉伸范围仅为几微米，因此如果可能的话，必须在抑制utm的移动的同时执行测试，以便获得准确的结果。

15、(现有技术文献)

16、(专利文献1)韩国注册专利公开第2167118号

技术实现思路

1、[技术问题]

2、本发明是鉴于上述问题而做出的，并且本发明的目的是提供一种用于模拟电极片的热褶皱的装置，该装置能够模拟在电极片的未涂覆部分中发生的热褶皱现象。

3、本发明的另一个目的是提供一种能够模拟在电极片的未涂覆部分中发生的热褶皱现象的热褶皱模拟方法。

4、[技术方案]

5、为了实现上述目的，根据本发明的用于模拟电极片的热褶皱的装置是一种用于模拟在涂敷有活性材料的电极片的干燥期间产生的电极片的热褶皱的装置，所述装置包括：电极片固定单元(100)，被配置为在电极片(s)的相对端被固定的状态下向电极片施加拉伸载荷，以使电极片被拉伸预定长度；温度调整单元(200)，被配置为在覆盖所述电极片固定单元(100)的同时将所述电极片固定单元加热到预定温度；以及轨道(300)，被配置为移动所述温度调整单元(200)。

6、此外，在根据本发明的用于模拟电极片的热褶皱的装置中，所述电极片固定单元(100)可以包括：保持部(110)，包括第一保持部(111)和第二保持部(112)，所述第一保持部(111)设置有固定电极片(s)的上端的第一固定部(111')，所述第二保持部(112)位于所述第一保持部(111)下方，所述第二保持部(112)设置有固定电极片(s)的下端的第二固定部(112')；加载部(120)，包括连接到所述第一保持部(111)的第一加载杆(121)和支撑所述第二保持部(112)的第二加载部(122)；驱动部(130)，被配置为上下移动所述第一加载杆(121)；支撑框架(140)，包括在延伸预定长度的状态下竖直定位的竖直杆(141)和被配置为能够沿着所述竖直杆(141)上下移动的水平杆(142)，所述水平杆的一侧连接到所述驱动部(130)；控制器(150)，连接到所述支撑框架(150)，所述控制器被配置为控制和测量电极片(s)的拉伸长度和拉伸载荷；以及支撑模具(160)，被配置为支撑所述第二保持部(112)的下端和所述竖直杆(141)的下端。

7、此外，在根据本发明的用于模拟电极片的热褶皱的装置中，所述温度调整单元(200)可以由位于所述电极片固定单元(100)的相对侧表面的第一构件(210)和第二构件(220)构成，所述第一构件(210)可以包括作为矩形板的第一盖部(211)和安装到所述第一盖部(211)的下端使得所述第一盖部(211)可移动的第一轮(213)，所述第二构件(220)可以包括作为矩形板的第二盖部(221)和安装到所述第二盖部(221)的下端使得所述第二盖部(221)可移动的第二轮(223)，在第一盖部(211)和/或第二盖部(221)的内表面可以设置有加热部，所述加热部被配置为将所述电极片固定单元(100)保持在预定温度。

8、此外，在根据本发明的用于模拟电极片的热褶皱的装置中，所述第一盖部(211)的上部可以是面向所述电极片固定单元(100)的拱形。

9、此外，在根据本发明的用于模拟电极片的热褶皱的装置中，所述第二盖部(221)的上部可以是面向所述电极片固定单元(100)的拱形。

10、此外，在根据本发明的用于模拟电极片的热褶皱的装置中，在第一盖部(211)的相对侧或一侧可以设置有延伸部，所述延伸部在朝向所述电极片固定单元(100)的方向上延伸。

11、此外，在根据本发明的用于模拟电极片的热褶皱的装置中，在第二盖部(221)的相对侧或一侧可以设置有延伸部，所述延伸部在朝向所述电极片固定单元(100)的方向上延伸。

12、此外，在根据本发明的用于模拟电极片的热褶皱的装置中，可以在第一盖部(211)和/或第二盖部(221)的内表面的边缘设置多个喷嘴，所述多个喷嘴被配置为形成气帘以将所述电极片固定单元(100)保持在预定温度。

13、此外，根据本发明的模拟电极片的热褶皱的方法包括：(a)在常温下将电极片固定到电极片固定单元(100)；(b)设定拉伸长度并施加载荷以测量拉伸力；(c)移动温度调整单元(200)以覆盖所述电极片固定单元(100)的相对侧表面，并测量拉伸力；以及(d)移动所述温度调整单元(200)使得所述电极片固定单元(100)暴露于常温，并测量拉伸力。

14、此外，在根据本发明的模拟电极片的热褶皱的方法中，在步骤(c)中，可以预先将所述温度调整单元(200)加热到预定温度。

15、此外，在根据本发明的模拟电极片的热褶皱的方法中，步骤(c)还可以包括在将所述温度调整单元(200)定位在电极片固定单元(100)的相对侧表面之后，将所述温度调整单元(200)加热到预定温度。

16、此外，在根据本发明的模拟电极片的热褶皱的方法中，在步骤(c)和步骤(d)中，所述温度调整单元(200)可以沿着轨道(300)移动。

17、此外，在根据本发明的模拟电极片的热褶皱的方法中，在步骤(c)中，可以通过沿着第一盖部(211)和/或第二盖部(221)的内表面的边缘定位的喷嘴形成气帘。

18、[有益效果]

19、根据本发明的用于模拟电极片的热褶皱的装置和使用该装置的模拟方法具有的优点在于：可以主要加热用于保持待测量的电极片的保持部，由此可以防止装置由于热而失效或故障。

20、另外，根据本发明的用于模拟电极片的热褶皱的装置和使用该装置的模拟方法具有的优点在于：在包括安装有待测量的电极片的保持部的电极片固定单元不移动的状态下，仅移动温度调整单元，由此可以提高测量结果的可靠性。