KR20150141412A

KR20150141412A - 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법 및 이차전지용 압연롤의 교체 시기 판단 방법

Info

Publication number: KR20150141412A
Application number: KR1020140070102A
Authority: KR
Inventors: 송원준; 이범혁; 양정민; 오준영; 손영웅; 강성모
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2015-12-18
Also published as: KR101686292B1

Abstract

본 발명은 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법 및 이차전지용 압연롤의 교체 시기 판단 방법에 관한 것으로서, 전극 활물질층이 길이방향으로 연속하여 도포된 전극시트를 압연하는 이차전지용 압연롤(20)의 마모 측정 방법에 있어서, 전극 활물질층이 슬러리 형태로 도포된 측정 전극시트(10)를 상기 압연롤(20)로 이송하는 측정 전극시트 이송 단계(S1); 상기 압연롤(20)을 통과한 상기 측정 전극시트(10)에 상기 압연롤(20)의 마모부(22)에 의해 형성되는 단차(11) 높이를 측정하는 단차 확인 단계(S2)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 압연롤의 마모를 측정하고, 측정을 바탕으로 마모된 압연롤을 교체하여 전극 불량을 방지할 수 있다.

Description

이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법 및 이차전지용 압연롤의 교체 시기 판단 방법{Rolling Apparatus For Secondary Battery Wear Measuring Method And Rolling Apparatus For Secondary Battery Exchange Time Detacting Method}

본 발명은 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법 및 이차전지용 압연롤의 교체 시기 판단 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압연롤의 마모를 측정하고, 측정을 바탕으로 마모된 압연롤을 교체하여 전극 불량을 방지할 수 있는 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법 및 이차전지용 압연롤의 교체 시기 판단 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC 등의 휴대용 무선 기기제품과 전기 자전거, 전기자동차, 전동공구 등의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동용 전원으로서 사용되는 전지에 대해서 중요성이 증가되고 있고, 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히, 충방전이 가능한 이차전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소전지, 니켈-아연전지 등과 비교하여 단위 중량당 에너지 밀도가 3배 정도 높고 급속 충전이 가능하기 때문에 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이러한 이차전지는 전해질 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속전지와 리튬 이온 전지, 그리고 고분자 고체 전해질을 사용하는 폴리머 전지로 구분할 수 있다.

이러한 이차전지의 전극은 베이스가 되는 시트 상에 전극 활물질층을 슬러리 형태로 도포한 후, 이를 압연하는 공정을 통하여 제조된다. 도 1은 이러한 압연 공정을 위한 압연 장치의 모습을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 활물질층이 도포된 전극시트(30)가 압연을 위하여 상하로 구비되어 회전하는 두 개의 압연롤(20) 사이를 통과함으로써 압연된다. 전극 활물질층은 베이스가 되는 시트 상에 전극 활물질층이 도포된 코팅부(31)와, 전극 탭 형성을 위하여 전극 활물질 층이 도포되지 않는 무지부(33)가 교대로 배치되도록 도포된다. 이와 같은 전극시트를 스트라이프 전극시트(30)라 한다. 이러한 압연 공정을 통하여 전극 활물질층의 밀도 상승을 통한 전지 용량을 최대화 시킬 수 있다.

그러나 전극 생산량이 증가함에 따라 압연롤(20)에는 코팅부(31)와 무지부(33)에 의한 표면에 마모가 발생한다. 즉, 스트라이프 전극시트(30)에는 코팅부(31)와 무지부(32)의 전극 활물질층에 의한 두께차가 발생하는데, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 압연롤(30)이 코팅부(31)를 반복적으로 압연하고, 무지부(32)는 접촉하지 않음에 따라, 압연롤(20)의 외표면에는 코팅부(31)를 압연하는 부분만 마모가 발생하는 마모부(22)가 형성된다. 이러한 마모부(22)의 마모는 그 정도가 심할 경우 스트라이프 전극시트(10) 상의 전극 활물질층을 충분히 압연하지 못하고, 그에 따라 전극 불량을 야기시킨다. 종래에는 이러한 압연롤(20)이 스트라이프 전극시트(30)를 200m 압연하였을 때 마모되었다고 판단하여 교체하거나, 2달 주기로 교체하였다. 그러나, 이는 정확한 마모 정도에 따른 교체가 아니므로, 마모가 진행되었음에도 교체되지 않은 압연롤(20)로 압연하는 스트라이프 전극시트(30)는 충분히 압연되지 못함에 따라 전극 불량이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압연롤의 마모를 측정하고, 측정을 바탕으로 마모된 압연롤을 교체하여 전극 불량을 방지할 수 있는 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법 및 이차전지용 압연롤의 교체 시기 판단 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법은, 전극 활물질층이 길이방향으로 연속하여 도포된 전극시트를 압연하는 이차전지용 압연롤(20)의 마모 측정 방법에 있어서, 전극 활물질층이 슬러리 형태로 도포된 측정 전극시트(10)를 상기 압연롤(20)로 이송하는 측정 전극시트 이송 단계(S1); 상기 압연롤(20)을 통과한 상기 측정 전극시트(10)에 상기 압연롤(20)의 마모부(22)에 의해 형성되는 단차(11) 높이를 측정하는 단차 확인 단계(S2)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 측정 전극시트(10)는 금속 호일 전체면에 균일하게 전극 활물질층이 도포된 시트인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 압연롤(20)은 전극 활물질층이 도포된 코팅부(31)와 전극 활물질층이 도포되지 않은 무지부(33)가 교대로 배치되어 있는 스트라이프 전극시트(30)를 압연하기 위한 압연롤(20)인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 단차 확인 단계(S2)는 높이 측정 센서를 이용하여 상기 압연롤(20)을 통과한 상기 측정 전극시트(10)의 단차(11) 높이를 측정하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법 및 이차전지용 압연롤의 교체 시기 판단 방법에 따르면, 압연롤의 마모를 측정하고, 측정을 바탕으로 마모된 압연롤을 교체하여 전극 불량을 방지할 수 있다.

도 1은 이차전지 압연 공정을 위한 압연 장치를 도시한 도면.
도 2는 압연 장치의 압연롤이 스트라이프 전극시트를 압연하는 단면을 도시한 도면.
도 3은 압연 장치의 압연롤에 마모가 발생한 모습을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법의 순서를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 이차전지용 압연롤로 측정 전극시트가 통과하는 모습을 도시한 도면.
도 6은 압연 장치의 압연롤이 측정 전극시트를 압연하는 단면을 도시한 도면.
도 7은 마모가 발생한 압연롤이 측정 전극시트를 압연하는 단면을 도시한 도면.
도 8은 마모가 발생한 압연롤에 의하여 측정 전극시트에 단차가 생성된 모습을 도시한 도면.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법 및 이차전지용 압연롤의 교체 시기 판단 방법에 관한 것이다. 압연롤(20)은 전극 활물질층이 도포된 코팅부(31)와, 이차전지 전극 탭을 형성하기 위하여 전극활물질층이 도포되지 않은 무지부(32)가 교대로 배치되어 있는 스트라이프 전극시트(30)를 압연하기 위한 압연롤(20)이다. 스트라이프 전극시트(30)에는 코팅부(31)와 무지부(32)의 전극 활물질층에 의한 두께차가 발생한다. 이에, 압연롤(30)의 외표면에는 스트라이프 전극시트(30)의 코팅부(31)를 반복적으로 압연하고, 무지부(32)는 접촉하지 않음에 따라, 코팅부(31)를 압연하는 부분에만 마모된 마모부(22)가 형성된다. 또한, 압연롤(30)의 외표면에는 스트라이프 전극시트(30)의 무지부(32)에 해당하며 마모가 발생되지 않는 부분인 미마모부(21)가 형성된다.

본 발명은 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법을 통하여 마모부(22)의 마모된 정도를 측정한 후, 이를 바탕으로 이차전지용 압연롤(20)의 교체 시기를 판단하므로, 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법을 설명한 후, 이차전지용 압연롤의 교체 시기 판단 방법을 설명한다.

<이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법>

도 4에 도시된 바와 같이, 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법은, 측정 전극시트 이송 단계(S1)와, 단차 확인 단계(S2)를 포함한다.

전극시트 이송 단계(S1)는 전극 활물질층이 슬러리 형태로 도포된 측정 전극시트(10)를 압연롤(20)로 이송하는 단계이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 측정 전극시트(10)는 스트라이프 전극시트(30)와는 다르게, 베이스가 되는 금속 호일 전체면에 균일하게 전극 활물질층이 슬러리 형태로 도포된 시트이다. 이러한 측정 전극시트(10)는 롤러를 통하여 측정 전극시트(10)의 이송방향과 연직하게 상하로 구비되는 압연롤(20) 사이를 통과한다.

단차 확인 단계(S2)는 압연롤(20)을 통과한 측정 전극시트(10)에 압연롤(20)의 미마모부(21)에 의해 형성되는 단차(11) 높이를 측정하는 단계이다. 측정 전극시트(10)는 금속 호일 전체면에 균일하게 전극 활물질층이 도포된 시트이므로, 도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 압연롤(20)의 마모에 따른 단차(11)가 발생된다. 즉, 압연롤(20)의 외표면에 마모부(22)가 형성된 경우, 측정 전극시트(10)와 마모가 형성되지 않은 미마모부(21)와 접촉하는 부분은 마모부(22)와 접촉하는 부분 보다 더 눌리게 되므로, 더 깊은 자국, 단차(11)를 형성한다. 이에, 측정 전극시트(10) 상의 미마모부(21)와 접촉하는 부분에 형성되는 단차(11)의 높이는 압연롤(20)의 마모부(22)가 마모된 정도로 추정할 수 있다. 이러한 측정 전극시트(10) 상의 단차(11) 높이를 높이 측정 센서를 이용하여 측정하여 마모를 측정할 수 있다.

<이차전지용 압연롤의 교체 시기 판단 방법>

이차전지용 압연롤의 교체 시기 판단 방법은, 앞서 설명한 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법을 통하여 측정된 단차 높이에 따라 압연롤을 교체하는 것을 특징으로 한다. 즉, 측정 전극시트 이송 단계(S1)와, 측정 전극시트(10) 상에 압연롤(20)의 미마모부(21)에 의해 형성되는 단차(11)의 높이를 측정하는 단차 확인 단계(S2)를 포함하고, 단차 확인 단계(S2)를 통하여 측정된 단차(11) 높이가 기준 이상일 때 압연롤을 교체한다.

단차(11)의 높이는 2mm 이상일 때 교체하는 것이 바람직하다. 즉, 단차 확인 단계(S2)에서 높이 측정 센서를 이용하여 측정한 단차(11)의 높이가 2mm 이상일 경우, 압연롤(20)의 마모에 따른 전극 불량이 발생할 수 있으므로 압연롤(20)을 교체한다.

한편, 이러한 압연롤(20)의 마모를 측정하기 위하여 측정 전극시트(10)를 압연롤(20)로 이송하는 측정 전극시트 이송 단계(S1)는, 압연롤(20)이 스트라이프 전극시트(30)를 150 ~ 200m 압연한 후 실시하는 것이 바람직하다. 이는 종래 일반적으로 200m의 스트라이프 전극시트(30)를 압연한 후 압연롤(20)을 교체함에 따른 것으로, 150m의 스트라이프 전극시트(30)를 압연한 후부터는 전극 불량을 일으킬 수 있는 마모가 진행되었을 가능성이 높은 것으로 볼 수 있기 때문이다.

전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 측정 전극시트
11: 단차
20: 압연롤

Claims

전극 활물질층이 길이방향으로 연속하여 도포된 전극시트를 압연하는 이차전지용 압연롤(20)의 마모 측정 방법에 있어서,
전극 활물질층이 슬러리 형태로 도포된 측정 전극시트(10)를 상기 압연롤(20)로 이송하는 측정 전극시트 이송 단계(S1);
상기 압연롤(20)을 통과한 상기 측정 전극시트(10)에 상기 압연롤(20)의 마모부(22)에 의해 형성되는 단차(11) 높이를 측정하는 단차 확인 단계(S2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 측정 전극시트(10)는 금속 호일 전체면에 균일하게 전극 활물질층이 도포된 시트인 것을 특징으로 하는 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 압연롤(20)은 전극 활물질층이 도포된 코팅부(31)와 전극 활물질층이 도포되지 않은 무지부(33)가 교대로 배치되어 있는 스트라이프 전극시트(30)를 압연하기 위한 압연롤(20)인 것을 특징으로 하는 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단차 확인 단계(S2)는 높이 측정 센서를 이용하여 상기 압연롤(20)을 통과한 상기 측정 전극시트(10)의 단차(11) 높이를 측정하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 압연롤의 마모 측정 방법.
전극 활물질층이 길이방향으로 연속하여 도포된 전극시트를 압연하는 이차전지용 압연롤(20)의 교체 시기 판단 방법에 있어서,
전극 활물질층이 슬러리 형태로 도포된 측정 전극시트(10)를 상기 압연롤(20)로 이송하는 측정 전극시트 이송 단계(S1);
상기 압연롤(20)을 통과한 상기 측정 전극시트(10)에 상기 압연롤(20)의 마모부(22)에 의해 형성되는 단차(11) 높이를 측정하는 단차 확인 단계(S2)를 포함하고,
상기 단차 확인 단계(S2)를 통하여 측정된 단차(11) 높이가 2mm 이상일 때 상기 압연롤(20)을 교체하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 압연롤의 교체 시기 판단 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 측정 전극시트(10)는 금속 호일 전체면에 균일하게 전극 활물질층이 도포된 시트인 것을 특징으로 하는 이차전지용 압연롤의 교체 시기 판단 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 압연롤(20)은 전극 활물질층이 도포된 코팅부(31)와 전극 활물질층이 도포되지 않은 무지부(33)가 교대로 배치되어 있는 스트라이프 전극시트(30)를 압연하기 위한 압연롤(20)인 것을 특징으로 하는 이차전지용 압연롤의 교체 시기 판단 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 단차 확인 단계(S2)는 높이 측정 센서를 이용하여 상기 압연롤(20)을 통과한 상기 측정 전극시트(10)의 단차(11) 높이를 측정하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 압연롤의 교체 시기 판단 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 압연롤(20)이 상기 스트라이프 전극시트(30)를 150 ~ 200m 압연한 후 상기 측정 전극시트(10)를 상기 압연롤(20)로 이송하는 측정 전극시트 이송 단계(S1)를 수행하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 압연롤의 교체 시기 판단 방법.