CN109155392A - 具有划痕测试仪的二次电池用电极制备系统 - Google Patents

Abstract

公开的是二次电池用电极制备系统，包含：活性物质干燥单元，构造为对涂敷在电极集电体上的活性物质进行干燥；以及测试仪单元，构造为通过对干燥的活性物质进行划痕测试，测定活性物质的干燥状态。

Description

具有划痕测试仪的二次电池用电极制备系统

技术领域

本公开内容涉及具有划痕测试仪的二次电池用电极制备系统，更特别而言涉及具有用于检查涂敷在电极集电体上的电极活性物质的干燥状态的划痕测试仪的二次电池用电极制备系统。

本申请主张2017年1月3日在韩国提交的韩国专利申请第10-2017-0000871号的优先权，所述申请的公开内容通过引用并入本文。

背景技术

用于二次电池的电极是通过用电极活性物质涂覆电极集电体，并且在干燥炉中对所述电极进行干燥而制备的。所涂敷的电极活性物质的干燥程度与之后进行的相应电极的加工过程中的不良发生与否，存在非常密切的关系。

即，如果干燥不充分进行，在以卷对卷(roll-to-roll)方式移送电极的同时可能会发生电极活性物质的污染和/或脱离导致的不良。相反，如果干燥过度进行，因易碎(brittle)特性而易于发生在电极的加工过程中无法柔软地变形并破碎的现象，即，引起脆性破裂(brittle fracture)现象的可能性高，

像这样，涂敷在电极集电体上的电极活性物质的干燥状态是确定后续工序中的不良发生与否的重要因素。然而，为了获知进行涂敷中的电极的干燥状态，只能中断制造设备的至少一部分的运行。

换句话说，现有技术中为了在电极的制备过程中获知电极活性物质的干燥状态，只能在中断设备的至少一部分运行后，操作人员通过肉眼及触感来判断，从而导致电极的整体生产率降低。另外由于难以对干燥程度适用一惯性的基准，因此可能无法维持固定的产品品质。

发明内容

技术问题

本公开内容是为解决现有技术的问题而设计的，因此，本公开内容旨在在电极的制备过程中无需中断电极制备设备的运行也可获知电极活性物质的干燥状态，并且还根据电极活性物质的干燥状态来适当改变干燥炉中适用的条件，从而提高产品的品质及生产率。

然而，本公开内容所要解决的技术问题并不局限于上述技术问题，本领域普通技术人员可从以下记载的本公开内容明确理解本文中未提及的其他技术问题。

技术方案

在本公开内容的一个方面中，提供一种二次电池用电极制备系统，包含：活性物质干燥单元，构造为对涂敷在电极集电体上的活性物质进行干燥；以及测试仪单元，构造为通过对干燥的活性物质进行划痕测试，测定活性物质的干燥状态。

上述测试仪单元可测定当在上述电极活性物质处产生划痕时对测试仪单元施加的力。

上述二次电池用电极制备系统还可包含控制单元，上述控制单元构造为根据通过上述测试仪单元而测定的力的变化来控制干燥单元的干燥温度。

上述二次电池用电极制备系统还可包含构造为移送上述电极集电体及电极的移送单元。

上述二次电池用电极制备系统还可包含构造为在上述电极集电体上涂敷电极活性物质的涂敷单元。

上述测试仪单元可包含划痕测试仪，上述划痕测试仪位于由上述干燥单元完成干燥的电极活性物质上，从而随着上述电极的移动来在上述电极活性物质上产生划痕。

上述测试仪单元还可包含旋转轴，上述旋转轴与上述划痕测试仪相连接，并安装为使得上述划痕测试仪能够在其上旋转。

上述测试仪单元还可包含构造为测定当产生上述划痕时对上述旋转轴施加的扭矩的扭矩传感器。

上述二次电池用电极制备系统还可包含构造为显示由上述测试仪单元测定的活性物质的干燥状态的显示单元。

有益效果

根据本公开内容的一个实施方式，在电极的制备过程中无需中断电极制备设备的运行也可获知电极活性物质的干燥状态，从而提高生产率。

另外，根据本公开内容的另一实施方式，可根据电极活性物质的干燥状态来适当改变干燥炉中适用的条件，从而提高产品的品质。

附图说明

附图例示了本公开内容的优选实施方式，并且与前述公开内容一起用于提供对本公开内容的技术特征的进一步理解，因此，本公开内容不解释为限于所述附图。

图1为示出本公开内容一实施方式的二次电池用电极制备系统的图。

图2为示出图1中的二次电池用电极的一实例的图。

图3为示出图1中的二次电池用电极的另一实例的图。

图4为示出本公开内容中所采用的划痕测试仪的一实例的图。

图5为示出在电极活性物质的干燥不够充分的情况下，在电极活性物质的表面上呈现的划痕的图。

图6为示出在产生如图5所示的划痕的情况下，通过划痕测试仪检测到的力的大小随着时间的经过而变化的图。

图7为示出电极活性物质被适当干燥的情况下，在电极活性物质的表面呈现的划痕的图。

图8为示出在产生如图7所示的划痕的情况下，通过划痕测试仪检测到的力的大小随着时间的经过而变化的图。

图9为示出在电极活性物质过度干燥的情况下，在电极活性物质的表面呈现的划痕的图。

图10为示出在产生如图9所示的划痕的情况下，通过划痕测试仪检测到的力的大小随着时间的经过而变化的图。

图11为示出本公开内容的另一实施方式的二次电池用电极制备系统的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开内容的优选实施方式进行详细说明。在说明之前，应理解在本文本及所附权利要求中所使用的术语不应以常规或词典上的含义来限定地进行解释，而是要立足于发明人为了以最佳的方法说明其发明而可以对术语的概念进行适当定义的原则，以符合本公开内容技术思想的含义和概念来进行解释。因此，本文中提出的说明只不过是仅用于例示目的的优选实例，而不旨在限制本公开内容的范围，因此应理解在不背离本公开内容的范围的情况下可以对其做出其它等价体和修改。

参照图1至图4，对根据本公开内容一实施方式的二次电池用电极制备系统进行详细说明。

图1为示出本公开内容一实施方式的二次电池用电极制备系统的图，图2为示出图1中的二次电池用电极的一实例的图，图3为示出图1中的二次电池用电极的另一实例的图，并且，图4为示出本公开内容中所采用的划痕测试仪的一实例的图。

首先，参照图1，本公开内容一实施方式的二次电池用电极制备系统包含：移送单元10、活性物质涂敷单元20、活性物质干燥单元30以及测试仪单元40，还可包含控制单元50。

上述移送单元10移送二次电池用电极1及对其适用的电极集电体2，例如，移送单元10可包含移送带11和多个移送辊12，所述移送辊12用于使移送带11沿着水平方向移动来使位于移送带11上的物体移动。

上述活性物质涂敷单元20在由移送单元10移送过来的电极集电体2上涂敷电极活性物质3。这种电极活性物质3可仅涂敷于电极集电体2的一面(参见图2)，也可涂敷于电极集电体2的两面(参加图3)。

上述活性物质干燥单元30对由活性物质涂敷单元20涂敷在电极集电体2上的电极活性物质3进行干燥，防止在利用二次电池用电极1的后续工序中电极活性物质3被污染或脱离。

上述活性物质干燥单元30根据所利用的电极活性物质3的种类在适当的温度及适当的时间条件下进行干燥。在对于电极活性物质3的干燥不足的情况下，移送过程中电极活性物质3可能污染或脱离。相反，在电极活性物质3过度干燥的情况下，电极活性物质3可能变得易碎(brittle)，并在电极1卷绕时引起脆性破裂(brittle fracture)。

上述测试仪单元40检查在通过活性物质干燥单元30的同时完成干燥的电极活性物质3的干燥状态。

测试仪单元40通过在电极活性物质3处产生划痕(scratch)，并测定在产生划痕时对测试仪单元40施加的力来进行干燥状态测定。

上述测试仪单元40的详细构造不受具体限制，只要其能够在电极活性物质3处产生划痕，并且能够测定当产生划痕时对测试仪单元40施加的力即可。

参照图4，示出了测试仪单元40的一例。

参照图4，本公开内容中所采用的测试仪单元40可包含划痕测试仪41，上述划痕测试仪41位于沿着箭头方向移送的电极1上，并具有尖锐的端部，以在电极活性物质3的表面产生划痕。另外，上述测试仪单元40可包含旋转轴42，上述旋转轴42与划痕测试仪41相连接，使划痕测试仪可以以其一侧端部为中心旋转，并可包含用于测定对旋转轴42施加的力的扭矩传感器43。

然而，图4所示的测试仪单元40的结构仅仅示出测试仪单元40的例示性结构，本公开内容中所采用的测试仪单元40的结构并不局限于此。即，本公开内容中所采用的测试仪单元40没有具体限制，只要具有划痕测试中能够测定测试仪单元40受到的力的结构即可。

接着，参照图5至图10，对通过测试仪单元40辨别干燥状态的工序进行说明。

图5为示出在电极活性物质的干燥不够充分的情况下，在电极活性物质的表面上呈现的划痕的实例的图，图6为示出在产生如图5所示的划痕的情况下，通过划痕测试仪检测到的力的大小随着时间的经过而变化的图。另外，图7为示出电极活性物质被适当干燥的情况下，在电极活性物质的表面上呈现的划痕的实例的图，图8为示出在产生如图7所示的划痕的情况下，通过划痕测试仪检测到的力的大小随着时间的经过而变化的图。另外，图9为示出在电极活性物质过度干燥的情况下，在电极活性物质的表面上呈现的划痕的实例的图，图10为示出在产生如图9所示的划痕的情况下，通过划痕测试仪检测到的力的大小随着时间的经过而变化的图。

首先，参照图5可确认，在对于电极活性物质3的干燥不充分的情况下，随着由测试仪单元40在电极活性物质3处产生划痕，活性物质沉积物可能堆积。像这样，随着在划痕测试中形成划痕线L而活性物质沉积物D堆积的情况下，随着划痕测试的进行，对测试仪单元40施加的力的大小也倾向于增加。

这种倾向可通过图6的图确认。参照图6的图可确认，在划痕测试的初期(经过t时间为止)，示出对于时间的力的变化率的倾斜度较大，但经过规定时间后，示出了与初期相比稍微降低的倾斜度。这种倾向是因为随着测试时间的经过，因划痕而堆积的沉积物的量变多而对测试仪单元40施加的抵抗力变大而导致的。

其次，参照图7可确认，在对于电极活性物质3的干燥被适当进行的情况下，不存在随着形成划痕线L，沉积物堆积或部分活性物质脱离的痕迹。

这种倾向可通过图8的图确认。即，参照图8的图可确认，除了划痕测试的初期阶段，随着测试时间的经过的力的变化大致相同，因此力的最大变化(△F)不大。

用于将电极活性物质3评价为被适当干燥的△F的范围可根据电极活性物质的种类而不同。即，操作人员根据电极活性物质的种类选择△F值的容许最大值，并仅在通过上述测试而得到的△F值小于容许最大值的情况下，判断为进行了正常的干燥。

再次，参照图9可确认，在电极活性物质3被过度干燥的情况下，随着形成划痕线L，在部分电极活性物质3处发生脆性破裂(brittle fracture)。因过度干燥的电极活性物质3而产生划痕需要越来越多的力。此外，若施加规定程度以上的力，则电极活性物质3部分地破裂，然后划痕的形成所需的力的大小减小。该过程重复出现。

这种倾向可通过图10的图确认。即，参照图10的图可确认重复如下过程，从划痕测试的初期阶段开始，随着测试进行，力的大小渐渐增加，增加到规定程度(A点)时发生电极活性物质3的破裂而力的大小大幅减少。之后随着划痕的生成而力的大小重新增加，随着发生电极活性物质的破裂而力的大小又大幅减少。

像这样，随着划痕测试的进行，在对测试仪单元40施加的力的变化非常大的情况下，可以判断为电极活性物质3过度干燥。

同时，重新参照图1，根据本公开内容一实施方式的二次电池用电极制备系统还可包含控制单元50。所述控制单元50可根据通过测试仪单元40测定的力的变化状态来控制干燥单元30，使干燥温度上升或下降。

换句话说，上述控制单元50可接收通过测试仪单元40测定的力的相关信息，分析根据时间的力的变化，若分析结果指示力随着时间的经过持续增加，则判断为干燥不充分，并输出使干燥温度上升的控制信号。

另外，当力随着时间的经过增加但经过规定时间后重复增减时，在力的增减最大幅度超过预设的基准值的情况下，控制单元50可以确定干燥过度，然后输出使干燥温度下降的控制信号。此外，在温度不超过所述基准值的情况下，控制单元50可不输出单独的控制信号，使得维持当前的干燥温度。

然后，参照图11，对本公开内容的另一实施方式的二次电池用电极制备系统进行说明。

图11为示出本公开内容的另一实施方式的二次电池用电极制备系统的图。

参照图11，根据本公开内容的另一实施方式的二次电池用电极制备系统与图1所示的电极制备系统相比，还包含显示单元60。

上述显示单元60显示由测试仪单元40测定的活性物质的干燥状态，使得使用人员可以获知活性物质的干燥状态，并由此控制活性物质干燥单元30的干燥温度。

同时，虽然未图示，也可同时适用上述显示单元60和控制单元50。这样，同时适用上述显示单元60和控制单元50的情况下，控制单元50可根据由测试仪单元40测定的结果来计算操作人员需要调节的温度量，并通过显示单元60显示该计算结果。

如上所述，如果使用根据本公开内容的二次电池用电极制备系统，则在电极的制备过程中无需中断设备的运行也可获知电极活性物质的干燥状态，并且可以根据电极活性物质的干燥状态来适当改变干燥炉中适用的条件，从而提高产品的品质及生产率。

已经详细描述了本公开内容。然而应理解，该详细说明和具体实施例在指示本公开内容的优选实施方式的同时，仅以例示方式给出，这是因为从该详细说明出发在本公开内容的范围内做出的各种变化和修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

Claims (9)

1.一种二次电池用电极制备系统，包含：

活性物质干燥单元，构造为对涂敷在电极集电体上的活性物质进行干燥；以及

测试仪单元，构造为通过对干燥的活性物质进行划痕测试，测定活性物质的干燥状态。

2.根据权利要求1所述的二次电池用电极制备系统，

其中所述测试仪单元测定当在所述电极活性物质处产生划痕时对测试仪单元施加的力。

3.根据权利要求2所述的二次电池用电极制备系统，还包含：

控制单元，该控制单元构造为根据通过所述测试仪单元而测定的力的变化来控制干燥单元的干燥温度。

4.根据权利要求1所述的二次电池用电极制备系统，还包含：

构造为移送所述电极集电体及电极的移送单元。

5.根据权利要求1所述的二次电池用电极制备系统，还包含：

构造为在所述电极集电体上涂敷电极活性物质的涂敷单元。

6.根据权利要求1所述的二次电池用电极制备系统，

其中所述测试仪单元包含划痕测试仪，该划痕测试仪位于由所述干燥单元完成干燥的电极活性物质上，从而随着电极的移动来在所述电极活性物质上产生划痕。

7.根据权利要求6所述的二次电池用电极制备系统，

其中所述测试仪单元还包含旋转轴，该旋转轴与所述划痕测试仪相连接，并安装为使得所述划痕测试仪能够在其上旋转。

8.根据权利要求7所述的二次电池用电极制备系统，

其中所述测试仪单元还包含构造为测定当产生所述划痕时对所述旋转轴施加的扭矩的扭矩传感器。

9.根据权利要求1所述的二次电池用电极制备系统，还包含：

构造为显示由所述测试仪单元测定的活性物质的干燥状态的显示单元。