ES2975066T3 - Conjunto de plantilla que comprende una plantilla de doblado, y un aparato y método para medir la resistencia a la tracción por doblado usando el mismo - Google Patents

Abstract

Se proporciona un conjunto de plantilla para permitir medir la resistencia a la tracción del electrodo en una curva que tiene un radio similar al de un núcleo, un dispositivo de medición de la resistencia a la tracción de flexión que comprende el conjunto de plantilla, y un método de medición de la resistencia a la tracción de flexión para medir la resistencia a la tracción del electrodo en una curvatura que tiene un radio similar al de un núcleo utilizando el dispositivo de medición de la resistencia a la tracción de la curvatura. El conjunto de plantilla de la presente invención comprende: una pieza de fijación para fijar un extremo de una muestra; y una plantilla de curvatura en forma de placa para provocar una curvatura en un punto en la sección transversal longitudinal de la muestra cuyo extremo está fijo y para guiar el otro extremo de la muestra hacia la parte de carga de prueba de tracción. Según la presente invención, la resistencia a la tracción del electrodo se puede medir en condiciones similares a las de un proceso de bobinado antes de que se bobina realmente un electrodo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Conjunto de plantilla que comprende una plantilla de doblado, y un aparato y método para medir la resistencia a la tracción por doblado usando el mismo

Sector de la técnica

La presente divulgación se refiere a un aparato y método para medir la resistencia a la tracción y, más concretamente, a un conjunto de plantilla necesario para medir la resistencia a la tracción por doblado como un nuevo parámetro para evaluar un electrodo para una batería secundaria, un aparato para medir la resistencia a la tracción por doblado que incluye el mismo y un método para medir la resistencia a la tracción por doblado usando el mismo.

Estado de la técnica

En general, una batería secundaria puede clasificarse en un tipo de lata en el que un conjunto de electrodos está incrustado en una lata de metal cilíndrica o prismática, y un tipo de bolsa en el que un conjunto de electrodos está incrustado en un estuche de tipo bolsa de una lámina laminada de aluminio, y esta batería secundaria convencional utiliza un electrodo de tipo lámina. Entre ellas, por ejemplo, una batería secundaria que incluye un conjunto de electrodos de tipo devanado se fabrica al recibir un conjunto de electrodos devanados con un separador interpuesto entre un electrodo positivo de tipo lámina y un electrodo negativo de tipo lámina en un estuche de batería y al inyectar una solución de electrolito.

La figura 1 es una vista en sección transversal vertical de una batería secundaria cilíndrica general, que muestra la estructura principal de la batería secundaria cilíndrica general.

Haciendo referencia a la figura 1, la batería secundaria cilíndrica 1 incluye un estuche de batería cilíndrica 10, un conjunto de tapa 20 que está conectado herméticamente en la parte superior del estuche de batería, y un conjunto de electrodos de tipo devanado 30 que se recibe en el estuche de batería 10 con una solución electrolítica. El conjunto de electrodos 30 se forma al colocar un electrodo positivo 31 y un electrodo negativo 33 con un separador 32 interpuesto entre ellos y devanándolos hasta dar lugar a una forma redonda.

El electrodo positivo 31 se forma mediante el recubrimiento de un material activo de electrodo positivo que incluye óxido compuesto de litio y cobalto u óxido compuesto de litio y manganeso en capas sobre la superficie de una lámina colectora de corriente de electrodo positivo de una hoja de metal, por ejemplo, una hoja de aluminio o una hoja de acero inoxidable, seguido de compresión. El electrodo negativo 33 se forma mediante el recubrimiento de un material activo de electrodo negativo que incluye grafito o coques en capas sobre la superficie de una lámina colectora de corriente de electrodo negativo de una hoja de metal, por ejemplo, una lámina de cobre o una lámina de acero inoxidable, seguido de compresión. Una parte del electrodo positivo 31 tiene una región sin recubrir en la que no se forma el material activo de electrodo positivo y una pestaña de electrodo positivo 40 está conectada a la región sin recubrir. Una parte del electrodo negativo 33 también tiene una región sin recubrir en la que no se forma el material activo de electrodo negativo y una pestaña de electrodo negativo 50 está conectada a la región sin recubrir. La pestaña de electrodo positivo 40 y la pestaña de electrodo negativo 50 están soldadas, respectivamente, al conjunto de tapa 20 y el estuche de batería 10.

La figura 2 es un diagrama que ilustra un método para fabricar un conjunto de electrodos de tipo devanado. Como se muestra en la figura 2, el conjunto de electrodos 30 se fabrica al devanar una lámina laminada 35 sobre un núcleo 60 que gira mediante una máquina de devanado, en el que la lámina laminada 35 incluye un electrodo positivo de tipo lámina y un electrodo negativo de tipo lámina y un separador interpuesto entre ellos.

Sin embargo, el conjunto de electrodos 30 fabricado de esta manera tiene un radio de devanado pequeño, especialmente, alrededor del núcleo 60, por lo que existe el riesgo de que se produzca una grieta en el electrodo positivo 31 y el electrodo negativo 33. Aquí, la grieta incluye una grieta en la capa de material activo, una grieta en la lámina colectora de corriente e, incluso, la desconexión resultante (incluida la desconexión parcial) del electrodo. Entre ellas, la desconexión es fatal para el rendimiento de la batería y su gestión es importante. Por consiguiente, es necesario determinar el radio de devanado, en concreto, el radio R del núcleo 60 sin que se agriete y sin aumentar innecesariamente el volumen de la batería y, por consiguiente, también es necesario determinar la tensión de devanado.

Por consiguiente, es importante determinar el radio de devanado y la tensión de devanado precisos, pero no hay manera de identificar si el radio de devanado y la tensión de devanado eran adecuados o no a partir del conjunto de electrodos tras el devanado. Esto se debe a que, una vez que se desmonta el conjunto de electrodos devanados, se produce una grieta durante el desmontaje y es difícil distinguir una grieta de este tipo de una grieta que se produjo durante el devanado.

Por consiguiente, antes de devanar el conjunto de electrodos, es necesario identificar la resistencia a la tracción de cada electrodo, en concreto, la resistencia a la tracción en una doblez que tiene un radio similar al núcleo, y determinar el radio de devanado y la tensión de devanado adecuados. Sin embargo, no hubo ningún intento de medir la resistencia a la tracción mientras se doblaba el electrodo y no había ningún aparato o método de medición adecuado.

El electrodo que se va a evaluar en la presente divulgación tiene una capa de material activo recubierta sobre un colector de corriente. El método convencional para evaluar el estado de la capa de recubrimiento incluye un probador de dureza de lápiz, un nanoindentador y un análisis mecánico dinámico (DMA, por sus siglas en inglés), y se puede considerar su aplicación para la evaluación de electrodos.

Sin embargo, un probador de dureza de lápiz tiene un gran error incluso en aquellas pruebas que usan una misma capa de recubrimiento porque el ángulo del lápiz y la configuración de la superficie del lápiz los determina un medidor. Un nanoindentador mide la dureza o el módulo de elasticidad al indentar una capa de recubrimiento usando una nanopunta y, por tanto, cuando la nanopunta se dispone en las partes cóncavas y convexas de la superficie de la capa de recubrimiento, los resultados son contrarios, lo que da como resultado un gran error. En el caso de un DMA que mide el módulo de elasticidad al sujetar los dos extremos de una capa de recubrimiento y moverlos hacia arriba y hacia abajo, el módulo de elasticidad no representa las propiedades de la totalidad de la estructura, incluida la capa de recubrimiento e, incluso, una capa inferior, existe una gran diferencia en el valor del resultado en función del grosor, se necesita mucho tiempo para medir, hay un gran error incluso en la misma muestra, lo que dificulta habilitar su especificación, y el precio elevado del propio aparato dificulta su uso en un proceso real.

Principalmente, existe una limitación porque es difícil obtener los resultados que representan las propiedades del electrodo en su conjunto, incluidos no solo la capa de material activo sino también el colector de corriente, aunque se realice una prueba sobre la capa de material activo usando un probador de dureza de lápiz convencional, un nanoindentador y un DMA.

El artículo de A.V. Druker, A. Perotti, I. Esquivel y J. Malarita "A manufacturing process for shaft and pipe couplings of Fe-Mn-Si-Ni-Cr shape memory alloys" en Materials and Design, 56 (2014) 878-888 propuso una prueba de doblez para predecir el rendimiento de una aleación cuando se dobla sin tensión, donde una muestra se dobló alrededor de un troquel de 40 mm de diámetro.

El documento JP 2007078606 tiene por objeto un dispositivo de prueba de ruptura que está diseñado para realizar una evaluación sencilla y automática de la resistencia a la rotura, en donde se combinan el doblado y la tracción, con respecto a la resistencia a la rotura de una muestra similar a una cinta. En el dispositivo de prueba de ruptura del documento JP 2007078606 que tiene un cabezal de presurización que tiene un radio de curvatura, soportes para sujetar la muestra similar a una cinta a ambos lados de la muestra similar a una cinta sujeta a lo largo del cabezal de presurización, un dispositivo de tracción para aplicar tensión a la muestra similar a una cinta entre una parte de punta del cabezal de presurización y el soporte, y un cabezal de microscopio para observar la punta del cabezal de presurización, la medición de la tensión se realiza mediante una célula de carga conectada a cualquiera de los soportes y se puede especificar un tiempo de generación de una grieta fina generada sobre una parte periférica doblada de la muestra similar a una cinta por el cabezal de microscopio para observar la punta del cabezal de presurización.

El artículo de M. Katsumata, H. Yamanashi, H. Ushijima y M. Endo "EMI application of highly conductive plastic composite using vapor-grown carbon fibers (VGCF)" en Visual Communications and Image Processing, SPIE vol.

1916, 140-148 (1993), tiene por objeto investigar un compuesto plástico de fibra de carbono.

El artículo de L. Wan, Y. H. Sh. Lv y J. Feng "Fabrication and interfacial characterization of aluminum foam sandwich via fluxless soldering with surface abrasion" en Composite Structures, vol. 123, 366-373 (2015), tiene por objeto estructuras de tipo sándwich de espuma de aluminio fabricadas usando vibraciones, cuyos efectos se analizaron mediante observación microestructural, pruebas de tensión y pruebas estáticas de doblado de tres puntos.

El documento US4351176, en su resumen, establece que se refiere a un accesorio de doblado para su instalación en las mordazas de un freno de doblado portátil convencional para el doblado adicional de una pieza de trabajo de material de lámina previamente doblada parcialmente. El accesorio de doblado incluye una sección de base alargada orientada horizontalmente que se puede montar en las mordazas del freno de doblado portátil convencional. Una sección de sujeción de piezas de trabajo se eleva verticalmente desde el borde proximal de la sección de base y está en una sección transversal sustancialmente en forma de U invertida.

Objeto de la invención

Problema técnico

Un objeto de la presente divulgación es proporcionar un conjunto de plantilla para medir la resistencia a la tracción de un electrodo en una doblez que tiene un radio similar a un núcleo.

Otro objeto de la presente divulgación es proporcionar un aparato para medir la resistencia a la tracción por doblado que incluye el conjunto de plantilla.

Otro objeto más de la presente divulgación es proporcionar un método para medir la resistencia a la tracción por doblado para medir la resistencia a la tracción de un electrodo en una doblez que tiene un radio similar a un núcleo usando el aparato para medir la resistencia a la tracción por doblado.

Solución técnica

Para resolver el problema descrito anteriormente, se proporciona un aparato para medir la resistencia a la tracción por doblado de acuerdo con la reivindicación 1.

Un punto en la sección transversal en la dirección longitudinal de la muestra puede representar que, debido a la forma de una línea a lo largo de la dirección transversal perpendicular a la dirección longitudinal, la plantilla de doblado de acuerdo con la presente divulgación provoca una doblez sobre la base de la línea a lo largo de la dirección transversal de la muestra.

Aquí, un ángulo entre la muestra que desciende desde la base y la plantilla de doblado puede ser de 0 a 10°.

El conjunto de plantilla puede incluir, además, una plantilla de configuración central de ubicación de muestra que está dispuesta en la placa de fijación para configurar una ubicación central de la muestra.

El conjunto de plantilla puede incluir, además, una placa inferior que es una plataforma que tiene el soporte y la base. El soporte puede incluir un bloque que está instalado en la placa inferior, un bloque de fijación de plantilla que está instalado en el bloque y tiene una ranura en la que se inserta la plantilla de doblado en una superficie superior, y un perno de mariposa para fijar la plantilla de doblado montada en el bloque de fijación de plantilla.

La base puede estar provista en un lado opuesto al soporte y puede incluir un bloque de fijación vertical que se eleva verticalmente desde la placa inferior, y un bloque de fijación horizontal que se conecta y fija al bloque de fijación vertical en ángulo recto hacia la plantilla de doblado, y una parte de extremo de la muestra puede colocarse en el bloque de fijación horizontal de modo que una parte de extremo de la muestra quede dispuesta más alta que la cara inferior de la plantilla de doblado.

La placa de fijación puede incluir un bloque de abrazadera para presionar directamente una parte de extremo de la muestra contra la base y una abrazadera de interruptor de palanca que aplica una fuerza al bloque de abrazadera. De manera adicional, el conjunto de plantilla puede incluir, además, un tornillo que mueve el bloque de abrazadera hacia abajo para presionar una parte de extremo de la muestra de modo que una parte de extremo de la muestra quede fijada entre la base y el bloque de abrazadera para impedir que se mueva una parte de extremo de la muestra. La unidad de carga del dispositivo de medición de resistencia a la tracción puede tener una mesa, una cruceta inferior y una cruceta superior por encima de una cama, la mesa puede funcionar en sentido ascendente mediante un cilindro hidráulico, la cruceta inferior puede moverse hacia arriba y hacia abajo a lo largo de una barra de tornillo vertical que es hecha funcionar mediante un motor, y la cruceta superior puede ascender a lo largo del movimiento en sentido ascendente de la mesa, y el conjunto de plantilla puede instalarse entre la cruceta inferior y la cruceta superior o entre la mesa y la cruceta inferior.

Para resolver otro problema más, un método para medir la resistencia a la tracción por doblado es el método de la reivindicación 9 para medir la resistencia a la tracción por doblado usando el aparato para medir la resistencia a la tracción por doblado como se define en la reivindicación 1.

Efectos ventajosos

De acuerdo con la presente divulgación, es posible medir la resistencia a la tracción de un electrodo en una condición similar a un proceso de devanado antes de que el electrodo se use en aplicaciones de devanado reales.

De manera adicional, es posible identificar el momento en el que se produce una grieta de acuerdo con el nivel de doblado y, por consiguiente, permitir la especificación de las propiedades de los electrodos.

Por consiguiente, es posible reducir la aparición de grietas, así como ayudar a determinar el radio de devanado y la tensión de devanado para impedir cualquier aumento de volumen innecesario y permitir que los iones de litio se muevan con fluidez y, en última instancia, para proporcionar una batería secundaria de litio de tipo devanado que tenga un buen rendimiento.

En comparación con el método convencional, tal como un probador de dureza de lápiz, un nanoindentador y un DMA, el conjunto de plantilla de la presente divulgación, y el aparato para medir la resistencia a la tracción por doblado que incluye el mismo, garantiza la precisión, requiere poco tiempo para medir, permite su especificación fácilmente, funciona a bajo coste y puede medir la resistencia a la tracción por doblado que representa las propiedades del electrodo.

Descripción de las figuras

Los dibujos adjuntos ilustran realizaciones preferentes de la presente divulgación y, junto con la siguiente descripción detallada, sirven para proporcionar una mayor comprensión de los aspectos técnicos de la presente divulgación y, por tanto, la presente divulgación no debe interpretarse como limitada a los dibujos.

La figura 1 es una vista en sección transversal vertical de una batería secundaria cilíndrica general.

La figura 2 es un diagrama que ilustra un método para fabricar un conjunto de electrodos de tipo devanado. La figura 3 es un diagrama esquemático de un conjunto de plantilla de acuerdo con una realización de la presente divulgación y un aparato para medir la resistencia a la tracción por doblado que incluye el mismo.

La figura 4 es una vista en perspectiva de una plantilla de doblado que puede incluirse en el conjunto de plantilla de la figura 3.

La figura 5 es un diagrama esquemático de un dispositivo de medición de resistencia a la tracción que puede incluirse en el aparato de medición de la figura 3.

La figura 6 es una vista en perspectiva de un conjunto de plantilla de acuerdo con otra realización de la presente divulgación.

La figura 7 es una vista superior del conjunto de plantilla de la figura 6.

La figura 8 es una vista lateral del conjunto de plantilla de la figura 6.

La figura 9 es un diagrama esquemático de cada etapa de un método para medir la resistencia a la tracción por doblado usando el conjunto de plantilla de la figura 6.

Las figuras 10 y 11 son vistas en perspectiva después de configurar una muestra de electrodo en el conjunto de plantilla de la figura 6.

La figura 12 es una vista lateral de la figura 11, que muestra esquemáticamente el conjunto de plantilla de la figura 6 y el aparato para medir la resistencia a la tracción por doblado que incluye el mismo.

La figura 13 es un gráfico que muestra los resultados de la medición de la resistencia a la tracción por doblado de acuerdo con un ejemplo experimental.

Descripción detallada de la invención

En lo sucesivo en el presente documento, se describirán con detalle las implementaciones ilustrativas de la presente divulgación haciendo referencia a los dibujos adjuntos. No obstante, la invención está definida por las reivindicaciones adjuntas. Antes de la descripción, debe entenderse que las palabras o los términos usados en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a significados generales y de diccionario, sino que deben interpretarse en función de los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación considerando que el inventor puede definir los términos apropiadamente para una mejor explicación. Por lo tanto, las realizaciones descritas en el presente documento y las ilustraciones que se muestran en los dibujos son únicamente la realización más preferente de la presente divulgación, pero no pretenden describir completamente los aspectos técnicos de la presente divulgación, por lo que debe entenderse que podrían hacerse otros equivalentes y variaciones a esta en el momento en que se presentó la solicitud.

Un electrodo que se puede aplicar a un conjunto de plantilla de la presente divulgación, un aparato de medición que incluye el mismo y un método de medición que usa el mismo puede ser un electrodo negativo o un electrodo positivo, y no se limita a un tipo concreto. Sin embargo, el electrodo tiene un gran cambio en el estado de una capa de material activo en función de la condición de almacenamiento y, por tanto, los aspectos de agrietamiento también cambian. Por consiguiente, para mediciones precisas, es deseable realizar mediciones usando un electrodo almacenado en una condición constante. Por ejemplo, es deseable medir la resistencia a la tracción en un plazo de 1 día (24 horas) después de recubrir una pasta de material activo de electrodo sobre un colector de corriente, secarlo y prensarlo. De manera adicional, es deseable almacenar el electrodo a la humedad relativa de 0 a 10 % y temperatura ambiente (25 °C) hasta que se mida el electrodo.

En la memoria descriptiva, la "muestra" se refiere a un objetivo para la medición de la resistencia a la tracción después del doblado usando el conjunto de plantilla de la presente divulgación y, por ejemplo, puede ser una muestra de electrodo.

En general, al medir las propiedades mecánicas de un material, la resistencia a la tracción, la resistencia al doblado (resistencia a la flexión) y la resistencia a la compresión son conocidas.

En la prueba de tracción de un material, un valor obtenido al dividir la carga de tracción máxima hasta que una muestra se rompe por la sección transversal (o la longitud) de la muestra antes de la prueba es la resistencia a la tracción.

Al doblar el material mediante una carga, la doblez aumenta con la carga y un valor obtenido al dividir el estrés cuando el material se rompe en el extremo por la sección transversal es la resistencia al doblado. Este valor se puede obtener a partir de materiales frágiles como la cerámica. Sin embargo, cuando no se produce rotura a pesar de los intentos de doblar un material de metal que tiene ricas propiedades dúctiles y maleables, tal como el colector de corriente de electrodo, es imposible determinar el valor de la resistencia al doblado.

En la prueba de compresión de un material frágil, se puede producir rotura por grieta que describe un agrietamiento vertical, rotura por grano que describe una rotura en granos o rotura por cizallamiento que describe un agrietamiento oblicuo. En caso de rotura por compresión, un valor obtenido al dividir el estrés vertical en la sección transversal, es decir, la carga de compresión en ese momento por la sección transversal de la muestra es la resistencia a la compresión. No se puede calcular a partir de un material de metal que tenga ricas propiedades dúctiles y maleables, tal como el colector de corriente de electrodo.

Al medir las propiedades mecánicas del electrodo, incluido el colector de corriente de electrodo, la presente divulgación decidió medir la resistencia a la tracción teniendo esto en cuenta. De manera adicional, para simular una situación de devanado, la presente divulgación mide la resistencia a la tracción mientras se dobla el electrodo alrededor de un radio similar al radio de núcleo. Se tuvo en cuenta que, cuando se aplica una fuerza excesiva a la capa de material activo recubierta sobre el colector de corriente de electrodo y el colector de corriente de electrodo durante el devanado, puede producirse una grieta y esto puede afectar a la resistencia a la tracción del electrodo. Por consiguiente, la presente divulgación mide la resistencia a la tracción después de crear una situación en la que puede producirse una grieta al doblar el electrodo y, debido a que la resistencia a la tracción se mide cuando el electrodo está doblado, es importante la introducción de un nuevo parámetro "resistencia a la tracción por doblado" en la evaluación de las propiedades del electrodo.

Por consiguiente, la presente divulgación propone un nuevo aparato y método que es completamente diferente del aparato y método convencionales para medir simplemente la resistencia a la tracción, y el aparato y método convencionales para medir simplemente la resistencia al doblado, y no es su combinación. Debido a las características del material, por el motivo mencionado anteriormente, no tiene sentido medir la resistencia al doblado del electrodo que incluye el colector de corriente de electrodo y, por tanto, no es posible combinar la medición de la resistencia al doblado con la medición de la resistencia a la tracción. Cabe señalar que la presente divulgación no es una combinación de este tipo.

Por otra parte, al evaluar una capa de recubrimiento orgánico, se conoce un probador de doblez de mandril y el probador de doblez de mandril se usa para observar cuánto se rompe la capa de recubrimiento a simple vista después de colocar una muestra en un mandril cilíndrico y doblar la muestra. El probador de doblez de mandril no se usa para evaluar la capa de material activo del electrodo objeto de la presente divulgación. De manera adicional, la presente divulgación no observa simplemente cuánto se rompe la capa de recubrimiento y está diseñada para medir la resistencia a la tracción mientras se dobla el electrodo que tiene la capa de material activo como si se colocara en una situación de devanado real y, por tanto, es completamente diferente de un probador de doblez de mandril.

Como se destaca en la técnica convencional, el método convencional para evaluar el estado de la capa de recubrimiento incluye un probador de dureza de lápiz, un nanoindentador y un DMA. Sin embargo, debido a que el electrodo que se va a evaluar mediante la presente divulgación incluye la capa de material activo sobre el colector de corriente, aunque se realice una prueba sobre la capa de material activo usando el método convencional, tal como un probador de dureza de lápiz, un nanoindentador y un DMA, los resultados no representan las propiedades de los electrodos. El conjunto de plantilla de la presente divulgación, y el aparato para medir la resistencia a la tracción por doblado que incluye el mismo, garantiza la precisión, requiere poco tiempo para medir, permite su especificación fácilmente, funciona a bajo coste y puede medir la resistencia a la tracción por doblado que representa las propiedades del electrodo.

La figura 3 es un diagrama esquemático del conjunto de plantilla de acuerdo con una realización de la presente divulgación y el aparato para medir la resistencia a la tracción por doblado que incluye el mismo. La figura 4 es una vista en perspectiva de la plantilla de doblado que está incluida en el conjunto de plantilla de la figura 3. La figura 5 es un diagrama esquemático del dispositivo de medición de resistencia a la tracción que está incluido en el aparato de medición de la figura 3.

El conjunto de plantilla de acuerdo con una realización de la presente divulgación, el aparato para medir la resistencia a la tracción por doblado que incluye el mismo y el método para medir la resistencia a la tracción por doblado de un electrodo que usa el mismo se describirán haciendo referencia a las figuras 3 a 5.

Haciendo referencia, en primer lugar, a la figura 3, el aparato 100 para medir la resistencia a la tracción por doblado incluye un conjunto de plantilla 185 que incluye, básicamente, una plantilla de doblado 120 y una unidad de fijación 150. Además del conjunto de plantilla 185, el aparato 100 para medir la resistencia a la tracción por doblado incluye, además, un dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190.

Una muestra 110 tiene una parte de extremo 110a que está fijada mediante la unidad de fijación 150. El método de fijación no está limitado concretamente e incluye, por ejemplo, cinta, adhesivos, soldadura y tornillos. La plantilla de doblado 120 hace que la muestra 110 se doble entre una parte de extremo 110a y la otra parte de extremo 110b de la muestra 110. De manera adicional, la plantilla de doblado 120 guía la otra parte de extremo 110b de la muestra 110 hasta una unidad de carga de prueba de tracción. La otra parte de extremo 110b de la muestra 110 se conecta al dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 que es adecuado para proporcionar la unidad de carga de prueba de tracción y se somete a una fuerza de tracción en la dirección de la flecha mostrada en la figura 3.

La plantilla de doblado 120 es un miembro para provocar una doblez puntual en la sección transversal longitudinal de la muestra 110 que tiene una parte de extremo 110a fijada y, por ejemplo, simula una situación de devanado en la que un electrodo de tipo lámina se devana sobre el núcleo (véase el número de referencia 60 en la figura 2) para fabricar un conjunto de electrodos de tipo devanado.

Esta realización toma un ejemplo en el que la plantilla de doblado 120 tiene una forma de paralelepípedo rectangular plana, con un lado largo y estrecho que forma la cara inferior. La cara inferior es una superficie colocada en una dirección opuesta a una dirección en la que el dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 tira de la muestra 110 y se refiere a una parte que provoca directamente una doblez en la muestra 110. La plantilla de doblado 120 no está limitada a una forma concreta, pero, cuando la plantilla de doblado 120 se fabrica en forma de varilla como un mandril cilíndrico, puede doblarse cuando se mide la resistencia a la tracción debido a la baja resistencia y, para garantizar una resistencia predeterminada, es deseable fabricar la plantilla de doblado 120 en forma de placa que tenga un grosor T predeterminado como se muestra en la figura 4. La forma de una placa es adecuada para afianzar la muestra 110 a la placa y mover la otra parte de extremo 110b de la muestra 110 hasta la unidad de carga de prueba de tracción y, por tanto, es más adecuada para guiar la otra parte de extremo 110b de la muestra 110 que la forma de varilla.

La plantilla de doblado 120 tiene la forma de una placa con el grosor T menor que la anchura W y la longitud H. Es deseable preparar la plantilla de doblado 120 con la anchura W mayor que la anchura de la muestra 110. Por consiguiente, la muestra 110 se soporta en la totalidad de la anchura, y se dobla uniformemente a lo largo de la anchura de la muestra 110 y se somete a una fuerza. La plantilla de doblado 120 puede tener, por ejemplo, el grosor T variable de 0,5 mm a 1,0 mm.

La plantilla de doblado 120 está dispuesta con el lado largo y estrecho orientado hacia abajo, y el lado largo y estrecho de la plantilla de doblado 120, es decir, la parte de extremo frontal F de la cara inferior que provoca una doblez en la muestra 110, puede tener la forma de una semiesfera o un prisma semipoligonal. Por consiguiente, la parte de extremo frontal F es semicircular en la sección transversal en dirección longitudinal H de la plantilla de doblado 120. Cuando la parte de extremo frontal F se forma como un plano, la cara inferior de la plantilla de doblado 120 que se encuentra con los lados de la plantilla de doblado 120 está formada con la forma de los bordes de un rectángulo y, en este caso, se aplica una fuerza innecesaria a la muestra 110 debido a los bordes del rectángulo, lo que dificulta una medición con precisión de la resistencia a la tracción. Por consiguiente, la parte de extremo frontal F de la cara inferior de la plantilla de doblado 120 tendrá la forma de una semiesfera sin una parte angular y puede implementar la forma más cercana al núcleo y, en un ejemplo que no entra dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, siempre que no exista una influencia negativa sobre la precisión de la medición, puede estar formada con la forma de un prisma semipoligonal al achaflanar la semiesfera en muchos ángulos.

El radio o tamaño (la longitud más larga desde el centro del semicírculo hasta la periferia exterior del semicírculo) se fabrica preferentemente con una dimensión similar al núcleo para fabricar un conjunto de electrodos objetivo. Lo más preferentemente, se fabrica con la misma dimensión. Por ejemplo, esta realización muestra el caso en el que la sección transversal de la parte de extremo frontal F de la cara inferior de la plantilla de doblado 120 es semicircular con el mismo radio que el radio de núcleo R.

El radio o tamaño de la sección transversal de la parte de extremo frontal F puede ajustarse de manera diferente en función del grosor y el tipo de material activo de la muestra objetivo, pero varía de 0,25 mm a 0,5 mm. Cuando se indica sobre la base del diámetro, el intervalo puede encontrarse entre 0,5 mm y 1,0 mm. Cuando se mide la resistencia a la tracción mientras se dobla la muestra 110 usando la plantilla de doblado 120, la resistencia a la tracción se puede medir correctamente con un ruido minimizado en el valor medido. Cuando el radio o tamaño de la sección transversal de la parte de extremo frontal F es menor que 0,25 mm, el daño provocado al electrodo es grande y la precisión del valor medido es baja y, cuando el radio o tamaño de la sección transversal de la parte de extremo frontal F es mayor que 0,5 mm, es menos probable que el electrodo se rompa, lo que dificulta una medición de la resistencia a la tracción.

La plantilla de doblado 120 no se limita a un material concreto e incluye cualquier material que cumpla con el objetivo de la presente divulgación, pero, cuando se considera la dureza del electrodo que se va a medir, es deseable el anodizado del aluminio. De manera adicional, debido a que tiene una gran tenacidad y una alta resistencia al desgaste, además de ser ligero y resistente a la oxidación, es deseable el anodizado del aluminio para el uso duradero del conjunto de plantilla 185.

Como se propone en la presente divulgación, para medir la resistencia a la tracción mientras se dobla la muestra 110, una parte de extremo 110a de la muestra 110 se fija usando la unidad de fijación 150 del conjunto de plantilla 185, se puede permitir que la muestra 110 pase por debajo de la parte de extremo frontal F de la plantilla de doblado 120 del conjunto de plantilla 185, la otra parte de extremo 110b de la muestra 110 se conecta al dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 y, a continuación, se puede tirar de la muestra 110 lentamente. La muestra 110 se dobla por la parte de extremo frontal F mediante una tensión aplicada a la muestra 110 y, luego, se tira de la muestra 110 continuamente en contacto con una superficie de la plantilla de doblado 120. La resistencia a la tracción se calcula a partir de la fuerza cuando se rompe la muestra 110.

En su lugar, la muestra 110 puede doblarse con una parte de extremo 110a fijada a través de la unidad de fijación 150 y la parte restante en contacto con la parte de extremo frontal F de la cara inferior de la plantilla de doblado 120 y, luego, disponerse en contacto con una superficie de la plantilla de doblado 120, y la otra parte de extremo 110b de la muestra 110 puede conectarse al dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190. Posteriormente, se aplica una fuerza a la muestra 110 usando el dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 hasta el momento en el que se rompe la muestra 110 y la resistencia a la tracción se calcula a partir de la fuerza en el momento en el que se rompe la muestra 110. Es una prueba de tracción después de una especie de doblado por devanado.

El dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 se conecta a la otra parte de extremo 110b de la muestra 110 configurada para pasar a través de la cara inferior de la plantilla de doblado 120 del conjunto de plantilla 185 para proporcionar la unidad de carga de prueba de tracción en dirección vertical. Para este fin, el dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 puede ser, por ejemplo, un dispositivo de recocido por tensión (Ta , por sus siglas en inglés) o un probador de materiales universal, también conocido como máquina de ensayo universal (UTM, por sus siglas en inglés).

Entre estos, la UTM es un dispositivo universal ampliamente utilizado para medir las propiedades mecánicas y una típica es la UTM de INSTRON. La UTM puede realizar pruebas para cada tamaño al mismo tiempo que sustituye los agarres de fijación de muestra en función de las pruebas. La UTM puede probar diversas propiedades de la muestra y medir diversas propiedades, por ejemplo, diversos datos, incluidas la resistencia a la tracción, la resistencia al doblado y la resistencia a la compresión, así como la resistencia al desprendimiento, el COF (coeficiente estático de fricción, coeficiente dinámico de fricción), IFD (deflexión de fuerza de indentación), ILD (prueba de dureza) y doblado en W.

El dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 mostrado en la figura 5 es una especie de dispositivo de UTM. El dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 es una UTM hidráulica que puede aplicar una carga de prueba a la muestra. La UTM hidráulica puede ser un tipo de indicador analógico que indica un valor medido de carga aplicada a la muestra o un tipo de pantalla de dígitos que se visualiza en una pantalla de dígitos usando una celda de carga que es un dispositivo de detección electrónico y un potenciómetro.

El dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 puede incluir una unidad de carga 191 y una unidad de control y análisis 199.

La unidad de carga 191 tiene una mesa 193, una cruceta inferior 194 y una cruceta superior 195 por encima de una cama 192. La mesa 193 funciona en sentido ascendente mediante un cilindro hidráulico, la cruceta inferior 194 se mueve hacia arriba y hacia abajo a lo largo de una barra de tornillo vertical 196 que funciona mediante un motor, y la cruceta superior 195 asciende a lo largo del movimiento en sentido ascendente de la mesa 193. Se puede montar un agarre en las crucetas superior e inferior 194, 195 para fijar la muestra y, generalmente, se fija una muestra para la prueba de resistencia a la tracción entre las crucetas superior e inferior 194, 195 y se fija una muestra para la prueba de resistencia a la compresión o resistencia al doblado entre la mesa 193 y la cruceta inferior 194, y se usan para cada prueba.

La unidad de control y análisis 199 puede incluir diversos dispositivos para controlar el funcionamiento del cilindro hidráulico y el motor, así como un dispositivo informático para recibir entradas de datos relativas a la carga mediante la unidad de carga 10 y el desplazamiento de la muestra, llevando a cabo un análisis mediante el uso de un programa de análisis de prueba y visualizando los datos analizados en el monitor.

El dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 está diseñado para probar la tensión, la compresión y el doblado al aplicar una carga vertical a la muestra con el movimiento en sentido ascendente o en sentido descendente de las crucetas superior e inferior 194, 195.

El conjunto de plantilla 185 de acuerdo con una realización de la presente divulgación puede instalarse entre la cruceta inferior 194 y la cruceta superior 195 del dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 mostrado en la figura 5, o entre la mesa 193 y la cruceta inferior 194, para medir la resistencia a la tracción por doblado.

Por ejemplo, como se muestra en la figura 3, la presente divulgación fija el conjunto de plantilla 185 en la cruceta inferior 194 del dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 y conecta la otra parte de extremo 110b de la muestra 110 a la cruceta superior 195 de modo que la cruceta superior 195 asciende con el movimiento en sentido ascendente de la mesa 193 para tirar de la otra parte de extremo 110b de la muestra 110, mide una fuerza en el punto de rotura y obtiene la resistencia a la tracción a través de cálculos. Como alternativa, el conjunto de plantilla 185 se fija sobre la mesa 193 y la otra parte de extremo 110b de la muestra 110 se conecta a la cruceta inferior 194, la cruceta inferior 194 tira de la otra parte de extremo 110b de la muestra 110 mientras se mueve hacia arriba a lo largo de la barra de tornillo vertical 196, se mide una fuerza en el punto de rotura y se obtiene la resistencia a la tracción se obtiene a través de cálculos.

La unidad de control y análisis 199 del dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 calcula la resistencia a la tracción en el momento en el que se rompe la muestra 110 mientras se tira hacia arriba de la otra parte de extremo 110b de la muestra 110. En esta ocasión, una desviación del valor medido provocada por una pérdida de fuerza puede minimizarse al conectar la otra parte de extremo 110b de la muestra 110 al dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 con un agarre de caucho.

A continuación, se describirá secuencialmente el método para medir la resistencia a la tracción por doblado usando el aparato 100 para medir la resistencia a la tracción por doblado. Una parte de extremo 110a de la muestra 110 queda fijada a través de la unidad de fijación 150 del conjunto de plantilla 185 y la parte restante de la muestra 110 se coloca debajo de la plantilla de doblado 120 que tiene la parte de extremo frontal F que es similar al núcleo y asciende hacia la plantilla de doblado 120. Cuando la muestra 110 asciende como si la muestra 110 se devanara alrededor de la plantilla de doblado 120, la muestra 110 se dobla y se dispone en contacto con una superficie de la plantilla de doblado 120 a través de la parte de extremo frontal F de la cara inferior de la plantilla de doblado 120. Posteriormente, la otra parte de extremo 110b de la muestra 110 se conecta al dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190. Se tira de la muestra 110 mediante la aplicación de una fuerza en dirección vertical hasta el momento en el que se rompe la muestra 110 y la resistencia a la tracción se calcula a partir de la fuerza en el momento en el que se rompe la muestra 110. Por consiguiente, es posible medir la resistencia a la tracción del electrodo en una condición similar a una situación de devanado. La resistencia a la tracción medida, es decir, la resistencia a la tracción por doblado como un nuevo parámetro, puede usarse para identificar las propiedades de la muestra 110.

El método para medir la resistencia a la tracción por doblado de acuerdo con la presente divulgación puede usarse para verificar la idoneidad de uso del electrodo o la condición de devanado del conjunto de electrodos de antemano mediante la situación de devanado simulada.

Por ejemplo, para la simulación de una situación de la condición de devanado establecida, la sección transversal de la parte de extremo frontal F de la cara inferior de la plantilla de doblado 120 se configura para que tenga una forma semicircular con el mismo radio que el radio de núcleo R. De manera adicional, se configura la carga que el dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 aplica a la muestra 110 o la velocidad a la que el dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 tira de la muestra, teniendo en cuenta la tensión de devanado. Al medir la resistencia a la tracción por doblado en esta condición, en caso de que se determine que la resistencia a la tracción es insuficiente para el devanado, se determina que el electrodo no es adecuado para el uso de un conjunto de electrodos para su devanado. En este caso, se contempla que se cambie el procedimiento de fabricación de electrodos o se introduzca un electrodo de nueva especificación.

Se determina que la resistencia a la tracción es insuficiente para el devanado, pero, si el devanado se lleva a cabo sin un cambio en el procedimiento de fabricación de electrodos, es decir, usando el electrodo tal como está, es necesario cambiar la condición de devanado. La presente divulgación se usa para ajustar el radio de núcleo y/o la tensión de devanado. Al usar una plantilla de doblado diferente que tiene una parte de extremo frontal que tiene una dimensión correspondiente al radio de núcleo cambiado, la resistencia a la tracción por doblado se mide mientras se tira de la muestra 110 a una carga diferente y/o una velocidad diferente correspondiente a la tensión de devanado cambiada. La prueba puede repetirse en condiciones de medición variables hasta que se obtenga el nivel deseado de resultado, para determinar el radio de núcleo y/o la tensión de devanado finalmente adecuados.

Por otra parte, además del uso para la verificación por adelantado, la presente divulgación puede aplicarse para identificar el momento en el que se produce una grieta de acuerdo con el nivel de doblado. El ajuste de dimensión de la parte de extremo frontal de la plantilla de doblado puede proporcionar los niveles de doblado de diversas condiciones y, por consiguiente, identificar el momento en el que se produce una grieta.

De manera adicional, la presente divulgación puede usarse para permitir la especificación de las propiedades de los electrodos. Por ejemplo, es posible habilitar su especificación para determinar la resistencia a la tracción requerida para un electrodo adecuado para fabricar una batería secundaria cuando se mide la resistencia a la tracción por doblado en un radio de núcleo concreto. Un electrodo se fabrica a través de un proceso de fabricación de electrodos estándar establecido y se realiza el método de medición de acuerdo con la presente divulgación para determinar si el electrodo cumple o no la especificación para probar la calidad del electrodo fabricado. El electrodo que se encuentra fuera de la especificación se retira del proceso de ensamblaje posterior y se investiga la causa por la que el electrodo se encuentra fuera de la especificación. Por ejemplo, es posible identificar y corregir la causa al examinar una línea en la que se produjo una variable en el proceso de fabricación establecido. La presente divulgación puede usarse para habilitar su especificación y descartar el electrodo que se encuentre fuera de la especificación en la futura prueba.

De acuerdo con la presente divulgación, es posible cuantificar la resistencia a la tracción y las propiedades del electrodo. Puede usarse para identificar un riesgo de que se produzca una grieta en el electrodo antes del devanado. Es posible cuantificar las propiedades de los electrodos y permitir su especificación.

El aparato 100 para medir la resistencia a la tracción por doblado tiene una estructura sencilla, pero su aplicación va más allá de las expectativas de los expertos en la materia. Por consiguiente, el significado de la resistencia a la tracción por doblado como un nuevo parámetro para la evaluación de electrodos es especial.

Por otra parte, si bien la figura 3 con respecto a esta realización muestra que el ángulo entre la muestra 110 y la plantilla de doblado 120 es de 0°, de modo que la muestra 110 y la plantilla de doblado 120 están en estrecho contacto para que sea similar a una situación en la que el electrodo de tipo lámina está devanado en el conjunto de electrodos de tipo devanado cuando la muestra 110 se conecta al dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190, de modo que la muestra 110 que tiene una parte de extremo 110a fijada entra en contacto con una superficie de la plantilla de doblado 120 a través de la cara inferior de la plantilla de doblado 120, este ángulo puede cambiar en función del método de implementación y la disposición de la unidad de fijación 150 y la plantilla de doblado 120. Esto se describirá con más detalle en la siguiente realización.

Hay una variedad de realizaciones del conjunto de plantilla de la presente divulgación y el aparato para medir la resistencia a la tracción por doblado usando el mismo sobre la base de que se implementa para medir la resistencia a la tracción de la muestra cuando la muestra está doblada y, por ejemplo, también se contempla un tipo de conjunto de plantilla mostrado en las figuras 6 a 8. La figura 6 es una vista en perspectiva de un conjunto de plantilla de acuerdo con otra realización de la presente divulgación, la figura 7 es una vista superior y la figura 8 es una vista lateral.

El conjunto de plantilla 285 incluye una plantilla de doblado 120' que es casi similar a la plantilla de doblado 120 del conjunto de plantilla 185 en el aparato 100 para medir la resistencia a la tracción por doblado descrito anteriormente. Únicamente se modificó estructuralmente la superficie superior de la plantilla de doblado 120', teniendo en cuenta la relación estructural con otro miembro para fijar la plantilla de doblado 120'. La unidad de fijación 150 del conjunto de plantilla 185 se modificó a una unidad de fijación 250. Un nuevo aparato (número de referencia 200 en la figura 11, como se describe a continuación) para medir la resistencia a la tracción por doblado puede implementarse usando el conjunto de plantilla 285 junto con el dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 del aparato 100 para medir la resistencia a la tracción por doblado tal como está o incluyendo, además, su dispositivo de medición de resistencia a la tracción similar.

El conjunto de plantilla 285 incluye un troquel de fijación inferior 202. El troquel de fijación inferior 202 tiene la forma de una placa aproximadamente rectangular y tiene un surco 206 en el que se recibe una placa inferior 204, así como un orificio de fijación 208 en la parte inferior de la ranura 206. Se puede usar un perno de cabeza hueca hexagonal 209 para fijar el troquel de fijación inferior 202 y la placa inferior 204. La inclusión del troquel de fijación inferior 202 fija con firmeza el conjunto de plantilla 285 a una estación de trabajo, tal como la mesa 193 o la cruceta inferior 194 del dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 como se muestra en la figura 5, para determinar la ubicación estable del conjunto de plantilla 285 incluso en muchas repeticiones.

La placa inferior 204 es una plataforma donde se implementa sustancialmente la estructura mecánica de la plantilla. La placa inferior 204 tiene un soporte 230. El soporte 230 fija la plantilla de doblado 120' en dos extremos de la plantilla de doblado 120'. La plantilla de doblado 120' se fija mediante el soporte 230 colocado en dos lados y está diseñada de modo que la cara inferior de la plantilla de doblado 120' no toque la placa inferior 204. Es decir, la muestra se instala en una ubicación en la que la muestra atraviesa la cara inferior de la plantilla de doblado 120' y no genera ninguna fricción innecesaria.

El método mediante el que el soporte 230 fija la plantilla de doblado 120' no está limitado concretamente. En una realización, el soporte 230 puede incluir un bloque 232 que está instalado en la placa inferior 204, un bloque de fijación de plantilla 234 que está instalado en el bloque 232 y un perno de mariposa 236 para fijar la plantilla de doblado 120' después de que la plantilla de doblado 120' se haya montado en el bloque de fijación de plantilla 234. Se puede usar un perno de cabeza hueca hexagonal 238 para fijar el bloque 232 y el bloque de fijación de plantilla 234. Un par de bloques 232, un par de bloques de fijación de plantilla 234 y un par de pernos de mariposa 236 están provistos para soportar la plantilla de doblado 120' en dos lados. Una ranura 235 está formada en la superficie superior del bloque de fijación de plantilla 234 y la plantilla de doblado 120' puede insertarse en la ranura 235. Después de insertar la plantilla de doblado 120' en la ranura 235, la plantilla de doblado 120' puede fijarse con firmeza a la superficie interior de la ranura 235 al apretar el perno de mariposa 236.

Una base 251 está diseñada para fijar una parte de extremo de la muestra y está provista en el lado opuesto al soporte 230 en la placa inferior 204, además de que no existe una limitación concreta en términos de material. Sin embargo, para impedir que se aplique una fuerza innecesaria a la muestra debido a las esquinas de la base 251, la esquina de la base 251 que toca la muestra es preferentemente redondeada. La base 251 es un miembro sobre el que se coloca una parte de extremo de la muestra de modo que una parte de extremo de la muestra quede dispuesta más alta que la cara inferior de la plantilla de doblado 120'.

La base 251 puede incluir un bloque de fijación vertical 252 que se eleva verticalmente desde la placa inferior 204 y un bloque de fijación horizontal 254 conectado y fijado a esta en ángulo recto hacia la plantilla de doblado 120'. Se puede usar un perno de cabeza hueca hexagonal 256 para fijar el bloque de fijación vertical 252 y el bloque de fijación horizontal 254. La altura se ajusta de modo que una parte de extremo de la muestra quede colocada en el bloque de fijación horizontal 254 y una parte de extremo de la muestra quede dispuesta más alta que la cara inferior de la plantilla de doblado 120'.

Una placa de fijación 240 fija una parte de extremo de la muestra a la base 251. La placa de fijación 240 incluye, básicamente, un bloque de abrazadera 241 para presionar directamente una parte de extremo de la muestra y puede incluir una abrazadera de interruptor de palanca 245 para aplicar una fuerza a esta. La abrazadera de interruptor de palanca 245 es una herramienta que actúa como una gran fuerza mediante la aplicación de una pequeña fuerza para fijar el bloque de abrazadera 241. De manera adicional, una parte de conexión 242 está formada entre el bloque de abrazadera 241 y la abrazadera de interruptor de palanca 245. La parte de conexión 242 puede incluir un pasador de abrazadera, un resorte y un anillo de retención de tipo E. El anillo de retención de tipo E es un elemento de sujeción que se abre mediante una fuerza aplicada para su uso y se fija mediante un ajuste ceñido.

Unos tornillos 260, 260' están provistos en dos lados del bloque de abrazadera 241 de la placa de fijación 240 y, antes de que una parte de extremo de la muestra se coloque sobre la base 251, el bloque de abrazadera 241 de la placa de fijación 240 se separa de la base 251 al ascender la palanca de la abrazadera de interruptor de palanca 245. Posteriormente, después de que una parte de extremo de la muestra se coloque sobre la base 251, el bloque de abrazadera 241 de la placa de fijación 240 se coloca en una parte de extremo de la muestra al descender la palanca de la abrazadera de interruptor de palanca 245 y, entonces, los tornillos 260, 260' en dos lados de la placa de fijación 240 se ajustan para mover el bloque de abrazadera 241 de la placa de fijación 240 más hacia abajo de modo que una parte de extremo de la muestra quede presionada y una parte de extremo de la muestra no se mueva y quede fijada entre la base 251 y el bloque de abrazadera 241 de la placa de fijación 240. La base 251, la placa de fijación 240 y los tornillos 260, 260' son la unidad de fijación 250 de esta realización, que corresponde a la unidad de fijación 150 descrita en la realización anterior.

Preferentemente, el conjunto de plantilla 285 puede incluir, además, unas plantillas de configuración central de ubicación de muestra 270, 270' que están dispuestas en la placa de fijación 240 para configurar la ubicación central de la muestra. Cuando el grosor de la muestra es pequeño a nivel micrométrico, la muestra es tan susceptible de doblarse que se comba por su propia carga y puede ser difícil determinar la ubicación. De manera adicional, para mantener siempre la misma condición de prueba en experimentos repetidos, es necesaria una ubicación de fijación de muestra uniforme. Para este fin, la presente divulgación tiene las plantillas de configuración central de ubicación de muestra 270, 270'. Cuando la muestra se dispone entre las plantillas de configuración central de ubicación de muestra 270, 270', la ubicación central de la muestra siempre se mantiene uniformemente.

El conjunto de plantilla 285 puede incluir, además, un mango 280 para facilitar el movimiento. Por ejemplo, el mango 280 puede estar provisto en la base 251. En concreto, esta realización muestra un ejemplo en el que el mango 280 está provisto en el bloque de fijación vertical 252.

El método para medir la resistencia a la tracción por doblado usando el conjunto de plantilla 285 junto con el dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 no es tan diferente del método que usa el aparato 100 para medir la resistencia a la tracción por doblado descrito anteriormente y se describirá el uso del conjunto de plantilla 285 con más detalle a continuación haciendo referencia a las figuras 9 a 12.

La figura 9 es un diagrama esquemático de cada etapa del método para medir la resistencia a la tracción por doblado usando el conjunto de plantilla de la figura 6. Las figuras 10 y 11 son vistas en perspectiva después de configurar la muestra de electrodo en el conjunto de plantilla de la figura 6. La figura 12 es una vista lateral de la figura 11, que muestra esquemáticamente el conjunto de plantilla de la figura 6 y el aparato para medir la resistencia a la tracción por doblado que incluye el mismo.

En primer lugar, como se muestra en (a) de la figura 9, se prepara la muestra 110 que tiene una parte de extremo 110a y la otra parte de extremo 110b. Posteriormente, como se muestra en (b), una parte de extremo 110a de la muestra 110 queda fijada entre la base 251 y la placa de fijación 240 del conjunto de plantilla 285. Cuando asciende la palanca de la abrazadera de interruptor de palanca 245, el bloque de abrazadera 241 se mueve hacia arriba. Cuando una parte de extremo 110a de la muestra 110 se coloca sobre la base 251 y desciende la palanca de la abrazadera de interruptor de palanca 245, el bloque de abrazadera 241 se mueve hacia abajo y una parte de extremo 110a de la muestra 110 queda fijada. Posteriormente, como se muestra en (c), la muestra 110 se coloca debajo de la plantilla de doblado 120'. Posteriormente, como se muestra en (d), la muestra 110 se coloca en contacto con una superficie de la plantilla de doblado 120' a través de la cara inferior de la plantilla de doblado 120' y la otra parte de extremo 110b de la muestra 110 se conecta al dispositivo de medición de resistencia a la tracción (véase el número de referencia 190 en las figuras 5 y 12). La muestra 110 asciende como si se devanara sobre la plantilla de doblado 120' y se conecta al dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190.

Las figuras 10 y 11 muestran que se ha completado la configuración de la muestra 110. Si bien cada miembro se muestra brevemente y las plantillas de configuración central de ubicación de muestra 270, 270' se omiten en (b) a (d) de la figura 9 por conveniencia de ilustración, las plantillas de configuración central de ubicación de muestra 270, 270' están dispuestas y la muestra 110 se configura entre estas como se muestra en la figura 10. Por otra parte, incluso en caso de que la muestra 110 sea ancha, como se muestra en la figura 11, la configuración puede realizarse usando el método mostrado en la figura 9.

Posteriormente, como se muestra en la figura 12, se aplica una fuerza a la muestra 110 al sujetar la otra parte de extremo 110b de la muestra 110 usando el dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 hasta el momento en el que se rompe la muestra 110 y se identifican las propiedades del electrodo al medir la resistencia a la tracción.

Como se ha descrito anteriormente, la superficie superior del bloque de fijación horizontal 254 de la base 251 está dispuesta más alta que la cara inferior de la plantilla de doblado 120'. Por consiguiente, como se muestra en la figura 12 en detalle, cuando la muestra 110 se conecta al dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 de modo que la muestra 110 que tiene una parte de extremo 110a fijada entre la base 251 y la placa de fijación 240 entre en contacto con una superficie de la plantilla de doblado 120' a través de la cara inferior de la plantilla de doblado 120', se forma un ángulo uniforme (a) entre la muestra 110 que desciende desde la base 251 y una superficie de la plantilla de doblado 120'. El ángulo es lo más preferentemente 0° como se toma como ejemplo en la realización anterior y sobre la base de la teoría, pero, al considerar el intervalo de error permitido y los costes, el ángulo se encuentra preferentemente en el intervalo entre 0 y 10°. Cuando el ángulo es mayor que 10°, es imposible obtener un valor medido con precisión.

En lo sucesivo en el presente documento, la presente divulgación se describirá con más detalle mediante el ejemplo experimental.

<Ejemplo experimentad

Se preparó una suspensión de material activo de electrodo positivo mezclando LiCoO2 como material activo de electrodo positivo, negro de carbón como material conductor, PVdF como aglutinante y Li2Co2 como aditivo en una proporción en peso de 97,2:0,9: 1,5:0,4 y añadiéndolos a N-metil-2-pirrolidona (NMP). La suspensión preparada se recubrió sobre una superficie de una lámina de aluminio, se secó y se prensó con rodillo para preparar un primer electrodo. Se aplicó una fuerza excesiva al primer electrodo, lo que provocó de manera intencionada una grieta, para preparar un segundo electrodo.

Por ejemplo, cuando el grosor de recubrimiento de la suspensión de material activo de electrodo positivo es de 200 um, el primer y el segundo electrodo pueden prepararse mediante prensado con rodillo de modo que el primer electrodo tenga un grosor de 150 um y mediante la aplicación de una fuerza mayor de modo que el segundo electrodo tenga un grosor de 140 um.

Las muestras se fabricaron mediante el punzado del primer electrodo y el segundo electrodo hasta lograr un tamaño predeterminado usando un punzón de muestra de prueba de tracción. La muestra central 1 se punzó desde la parte central del primer electrodo, con ocho punzones de un tamaño de 20 mm x 100 mm. La muestra lateral 1 se punzó desde la parte de borde del primer electrodo, con ocho punzones de un tamaño de 20 mm x 100 mm. La muestra central 2 se punzó desde la parte central del segundo electrodo, con ocho punzones de un tamaño de 20 mm x 100 mm. La muestra lateral 2 se punzó desde la parte de borde del segundo electrodo, con ocho punzones de un tamaño de 20 mm x 100 mm.

La resistencia a la tracción por doblado de las muestras se midió usando el aparato 200 para medir la resistencia a la tracción por doblado de la presente divulgación. El diámetro de la parte de extremo frontal F de la plantilla de doblado 120' se configuró en 0,96 mm. Tiene un radio de 0,48 mm, cuando se indica, y este es un valor en la condición de intervalo de radio entre 0,25 y 0,5 mm. Se usó la máquina UTM de INSTRON para el dispositivo de medición de resistencia a la tracción 190 y, después de montar la muestra en la máquina UTM, se midió una fuerza aplicada al tirar en la condición de recocido por tensión (TA): velocidad de 50 mm/min y, por tanto, se midió la fuerza en el punto de rotura y se obtuvo a través de cálculos. El ángulo a entre la muestra que discurre hacia abajo desde la base 251 y una superficie de la plantilla de doblado 120' se configuró en 5°. Este es un valor en la condición de intervalo entre 0 y 10°.

En lo sucesivo en el presente documento, la presente divulgación se describirá mediante el ejemplo experimental con más detalle.

Los resultados medidos se obtuvieron como se muestra en la tabla 1 y el gráfico de la figura 13. Los valores de la tabla 1 indican la resistencia a la tracción (gf/mm), se calcularon los promedios de ocho muestras y se muestran en la figura 13.

T l 11

continuación

Haciendo referencia a la tabla 1 y la figura 13, la resistencia a la tracción de la muestra central 2 y la muestra lateral 2 obtenida a partir del segundo electrodo, en el que se produjeron grietas de manera intencionada, se midió como que era menor en un 16 a un 24 % que la de la muestra central 1 y la muestra lateral 1 obtenida a partir del primer electrodo normal, en el que no se produjeron grietas. El primer electrodo normal es un electrodo que cumple con la especificación y el segundo electrodo agrietado es un electrodo que se encuentra fuera de la especificación. El resultado revela que el dispositivo de medición de resistencia a la tracción por doblado de acuerdo con la presente divulgación puede destacar significativamente los dos electrodos.

Por otra parte, la resistencia a la tracción de las muestras laterales se midió como que era menor que la de las muestras centrales. Debido a que los bordes del electrodo están más sometidos a una fuerza por los rodillos que el medio del electrodo cuando se prensa por rodillo, los bordes son más débiles que el medio. El resultado muestra que el aparato para medir la resistencia a la tracción por doblado de acuerdo con la presente divulgación puede destacar significativamente esta diferencia.

Con los criterios de especificación, este resultado experimental puede usarse para clasificar un electrodo defectuoso en el que es probable que se produzca una grieta por adelantado. Haciendo referencia a los resultados experimentales anteriores, una resistencia a la tracción arbitraria correspondiente a un valor entre la resistencia a la tracción del segundo electrodo agrietado de manera intencionada y la resistencia a la tracción del primer electrodo normal puede configurarse como especificación. Por ejemplo, se pueden configurar 65 gf/mm como especificación. Al probar el electrodo en el futuro, si la resistencia a la tracción de un electrodo es igual a, o mayor que, 65 gf/mm, se determina que el electrodo es normal. Cuando la resistencia a la tracción del electrodo es inferior a 65 gf/mm, existe la probabilidad de que se produzca una grieta en un proceso de devanado real y se determina que el electrodo es defectuoso.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato (100, 200) para medir la resistencia a la tracción por doblado de una muestra (110) de electrodo para la fabricación de un conjunto de electrodos de tipo devanado, en donde la muestra comprende una primera parte de extremo (110a) y una segunda parte de extremo (110b), comprendiendo el aparato (100, 200) un conjunto de plantilla (185, 285) que comprende:

una unidad de fijación (150, 250) que está configurada para fijar la primera parte de extremo (110a) de la muestra y una plantilla de doblado (120, 120') configurada para provocar, cuando el aparato está en uso, una doblez puntual en una sección transversal en la dirección longitudinal de la muestra que tiene la primera parte de extremo (110a) fijada a la unidad de fijación (150, 250) y configurada para guiar la segunda parte de extremo (110b) de la muestra hacia una unidad de carga de prueba de tracción;

en donde la plantilla de doblado (120, 120') tiene una forma de placa de paralelepípedo rectangular plana con un lado largo y estrecho, en donde, cuando el aparato (100, 200) está en uso, la plantilla de doblado (120, 120') queda dispuesta con el lado largo y estrecho orientado hacia abajo y el lado largo y estrecho forma una cara inferior, y en donde la cara inferior es una parte que provoca la doblez puntual en la muestra (110) y tiene una parte de extremo frontal (F),

en donde la sección transversal de la parte de extremo frontal (F) tiene una forma semicircular con un radio de 0,25 a 0,5 mm,

en donde el conjunto de plantilla (285) comprende, además, un soporte (230) que fija la plantilla de doblado (120') en dos extremos de la plantilla de doblado (120'),

en donde la unidad de fijación (250) comprende una base (251) sobre la que se coloca la primera parte de extremo (110a) de la muestra (110) de modo que la primera parte de extremo (110a) de la muestra (110) quede dispuesta más alta que la cara inferior de la plantilla de doblado (120') y un lugar de fijación que fija la primera parte de extremo (110a) de la muestra (110) a la base (251);

en donde el conjunto de plantilla (285) comprende, además, una placa inferior (204) que es una plataforma que tiene el soporte (230) y la base (251), y un dispositivo de medición de resistencia a la tracción (190) que se puede conectar a la segunda parte de extremo (110b) de la muestra (110), estando la muestra configurada para atravesar la cara inferior de la plantilla de doblado (120') del conjunto de plantilla,

comprendiendo el dispositivo de medición de resistencia a la tracción (190) la unidad de carga de prueba de tracción (191) provista en dirección vertical para someter, cuando el aparato está en uso, la segunda parte de extremo (110b) de la muestra a una fuerza de tracción en la dirección vertical, con el fin de medir la resistencia a la tracción mientras se dobla la muestra.

2. El aparato (200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el conjunto de plantilla (285) está adaptado para proporcionar un ángulo entre la muestra que desciende desde la base (251) y la plantilla de doblado (120') de 0 a 10°.

3. El aparato (200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el conjunto de plantilla (285) comprende, además: una plantilla de configuración central de ubicación de muestra (270, 270') que está dispuesta en la placa de fijación para configurar una ubicación central de la muestra.

4. El aparato (200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el conjunto de plantilla (285) comprende, además:

una placa (204) que es una plataforma que tiene el soporte (230) y la base (251),

en donde el soporte (230) comprende:

un bloque (232) que está instalado en la placa (204);

un bloque de fijación de plantilla (234) que está instalado en el bloque (232) y tiene una ranura en la que se inserta la plantilla de doblado (120') en una superficie superior; y

un perno de mariposa (236) para fijar la plantilla de doblado (120') montada en el bloque de fijación de plantilla (234).

5. El aparato (200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el conjunto de plantilla (285) comprende, además:

una placa (204) que es una plataforma que tiene el soporte (230) y la base (251),

en donde la base (251) está provista en un lado opuesto al soporte (230) y comprende:

un bloque de fijación vertical (252) que se eleva verticalmente desde la placa (204); y

un bloque de fijación horizontal (254) que está conectado y fijado al bloque de fijación vertical (252) en ángulo recto hacia la plantilla de doblado (120').

6. El aparato (200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde, en el conjunto de plantilla (285), la placa de fijación (240) comprende:

un bloque de abrazadera (241) para presionar directamente la primera parte de extremo (110a) de la muestra contra la base (251); y

una abrazadera de interruptor de palanca (245) que aplica una fuerza al bloque de abrazadera (241).

7. El aparato (200) de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el conjunto de plantilla (285) comprende, además: un tornillo (260, 260') que mueve el bloque de abrazadera (241) hacia abajo para presionar la primera parte de extremo (110a) de la muestra de modo que la primera parte de extremo (110a) de la muestra quede fijada entre la base (251) y el bloque de abrazadera (241) para impedir que se mueva la primera parte de extremo (110a) de la muestra.

8. El aparato (100) para medir la resistencia a la tracción por doblado de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad de carga de prueba de tracción (191) del dispositivo de medición de resistencia a la tracción (190) tiene una mesa (193), una cruceta inferior (194) y una cruceta superior (195) por encima de una cama (192), estando la mesa (193) adaptada para funcionar en sentido ascendente mediante un cilindro hidráulico, estando la cruceta inferior (194) adaptada para moverse hacia arriba y hacia abajo a lo largo de una barra de tornillo vertical (196) que es hecha funcionar mediante un motor, y estando la cruceta superior (195) adaptada para ascender junto con el movimiento en sentido ascendente de la mesa (193), y

el conjunto de plantilla (185, 285) está instalado entre la cruceta inferior (194) y la cruceta superior (195), o entre la mesa (193) y la cruceta inferior (194).

9. Un método para medir la resistencia a la tracción por doblado usando el aparato para medir la resistencia a la tracción por doblado (100, 200) definido en la reivindicación 1, comprendiendo el método:

fijar la primera parte de extremo (110a) de una muestra usando la unidad de fijación (150, 250) del conjunto de plantilla (185, 285);

colocar la muestra debajo de la plantilla de doblado (120, 120') y doblar hacia arriba la muestra mientras se devana sobre la plantilla de doblado (120, 120');

conectar la segunda parte de extremo (110b) de la muestra al dispositivo de medición de resistencia a la tracción (100, 200); y

aplicar una fuerza a la segunda parte de extremo (110b) de la muestra y calcular la resistencia a la tracción a partir de una fuerza en un momento en el que se rompe la muestra.