KR20220057713A - 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법 - Google Patents

전극 슬라이딩 영역의 관리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전극 슬라이딩 관리 방법에 관한 것으로, (a) 전극조립체로 제조될 관리 대상인 양극 및 음극이 서로 대면하는 영역을 확정하고, 상기 대면 영역 내에서 측정 위치를 설정하는 과정; (b) 상기 설정된 측정 위치에서, 양극 및 음극의 각 전극 합제층의 두께 및 로딩량을 측정하는 과정; (c) 양극 및 음극의 각 중앙부에서의 전극 합제층의 두께 및 로딩량을 각 측정하는 과정; 및 (d) 상기 과정 (b)에서 측정된 양극 및 음극의 전극 합제층의 두께와 상기 과정 (c)에서 측정된 중앙부의 두께의 비를 산출하는 과정을 포함한다.

Description

전극 슬라이딩 영역의 관리 방법{MANAGEMENT METHOD OF ELECTRODE SLIDING AREA}
본 발명은 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 양극과 음극이 대면하는 국부적인 위치에 따라 전극 합제층의 로딩량과 두께를 관리하여 NP-Ratio의 역전 현상을 방지하기 위한 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법에 관한 것이다.
모바일 기기, 자동차 및 에너지 저장장치 등 산업분야에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 이러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
아울러, 전지케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형(Jelly-roll type) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극, 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell) 들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
이러한 전극조립체는, 전극 집전체에 믹싱 공정에서 제조된 전극 활물질용 슬러리를 정해는 슬롯다이를 통해 정해진 패턴 및 일정한 두께로 코팅한 후, 건조시킨다. 그런데 전극 활물질용 슬러리는 유체이기 때문에, 코팅 후 흘러내리는 성질을 가지고 있고, 전극 활물질용 슬러리가 흘러내리는 것을 슬라이딩이라 한다. 이 같은 슬라이딩은 전극 활물질이 코팅된 유지부 폭방향의 양측 단부에서 빈번하게 발생할 수 있으며, 이 같은 전극 슬라이딩으로 인해 로딩 불균일이 일어난다.
특히, 음극과 양극의 슬라이딩 길이가 서로 다르게 나타날 수 있으며, 이는 에지(edge) 부분의 N/P Ratio의 불균형을 일으켜 음극에서 리튬이 석출되어 단락 등의 안전 사고를 야기할 수 있게 된다.
이와 같은 이유로, 특히 전극의 슬라이딩 부에서의 N/P Ratio를 정확하게 관리하기 위한 방법이 필요하나, 현재까지 전극 슬라이딩의 판정 기준이나 슬라이딩 측정의 표준화된 방법 슬라이딩 부에서 N/P Ratio를 계산해 전극조립체의 불량을 관리하는 방법이 없었다. 따라서 이에 대한 기술 개발이 필요한 실정이다.
중국공개특허 제111008478호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전극 슬라이딩 부에서의 NP-Ratio 역전을 방지하기 위한 전극 슬라이딩 영역을 관리하는 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법은, (a) 전극조립체로 제조될 관리 대상인 양극 및 음극이 서로 대면하는 영역을 확정하고, 상기 대면 영역 내에서 측정 위치를 설정하는 과정; (b) 상기 설정된 측정 위치에서, 양극 및 음극의 각 전극 합제층의 두께 및 로딩량을 측정하는 과정; (c) 양극 및 음극의 각 중앙부에서의 전극 합제층의 두께 및 로딩량을 각 측정하는 과정; 및 (d) 상기 과정 (b)에서 측정된 양극 및 음극의 전극 합제층의 두께와 상기 과정 (c)에서 측정된 중앙부의 두께의 비를 산출하는 과정을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 전극 슬라이딩 관리 방법은, 양극과 음극이 대면하는 상기 측정 위치에서 음극과 양극의 단위면적당 용량의 비율(NP-Ratio, 이하 NP-Ratio라 함)을 계산하는 과정 (e)를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 과정 (e)는, (e-1) 시편용 양극 및 음극에 대해 측정 위치를 변경해가면서, 제 1 항에 따른 과정을 반복하여, 양극 및 음극의 각 로딩량 및 양극 및 음극의 각 두께의 비와 NP-Ratio의 상관관계 데이터를 축적하는 과정; (e-2) 상기 축적된 데이터를 분석하여 상관관계 식을 도출하는 과정; (e-3) 관리 대상인 양극 및 음극에 대해, 상기 과정 (b)에서 측정된 로딩량 및 상기 과정 (d)에서 산출된 두께의 비를 상기 상관관계 식에 대입하여 NP-ratio를 계산하는 과정을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 과정 (a)는, 상기 대면 영역에서 전극의 길이 방향의 중심선상에서 폭 방향(x축)을 따라 등 간격으로 복수의 측정 위치(X1, X2...Xn)를 설정하는 것을 포함한다. 이 때 상기 측정 위치들(X1, X2...Xn)의 각 지점에서, 전극의 길이 방향(y축)을 따라 등 간격으로 복수의 측정 위치들을 더 설정하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 과정 (a)는, (a-1) 상기 대면 영역에서 전극의 폭 방향(x축)을 따라 등 간격으로 복수의 세로 선들을 이미지화 하는 과정; (a-2) 설정된 슬라이딩 영역에서 길이 방향(y축)을 따라 등 간격으로 복수의 가로 선들을 이미지화 하는 과정; 및 (a-3) 상기 세로 선들과 가로 선들이 교차하여 형성하는 복수의 장방형의 영역을 세분 영역으로 설정하는 과정; (a-4) 상기 설정된 세분 영역들 내의 각 임의의 지점들을 측정 위치로 설정하는 과정을 포함한다. 이 때 상기 과정 (a-1)의 복수의 세로 선들의 각 간격 및 상기 과정 (a-2)의 복수의 가로 선들의 각 간격은, 0.05 내지 0.2mm이다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 과정 (b) 및 과정 (c)는 로터리 캘리퍼(rotary calipers)를 이용하여 전극 합제층의 두께를 측정하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 과정 (b)는 웹 게이지(web-gauge)를 이용하여 전극 합제층의 로딩량을 측정하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 과정 (b)의 양극 및 음극은, 집전체에 전극 활물질을 포함하는 전극 슬러리가 도포된 후 건조된 전극이다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 과정 (b)의 양극 및 음극은 압연 단계를 거치기 이전의 전극이다.
본 발명은 전극 슬라이딩 영역을 포함하는 양극 및 음극에서, 전극 합제층의 두께 및 로딩량 측정을 통해 NP-Ratio를 용이하게 관리하는 방법을 제공한다.
도 1은 양극과 음극의 슬라이딩 길이 차이를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법의 순서도이다.
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법의 순서도이다.
도 4는 전극 슬라이딩 영역을 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 5는 전극 합제층의 두께를 측정하는 과정의 일부를 나타내는 모식도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 측정 위치를 설정하는 과정을 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
이하 본 발명에 대해 자세히 설명한다.
종래에는 전극의 NP-Ratio는, 전극의 중앙부에서의 두께나 로딩량을 통해 관리하였다. 이 같은 관리 방법은, 양극 합제층 및 음극 합제층이 각각 두께가 일정한 평탄부에서는 통용될 수 있는 방법이나, 슬라이딩이 발생한 양극 및 음극에 있어서, 양극 및 음극의 각 슬라이딩 길이가 서로 다르고, 양극과 음극의 각 슬라이딩 영역 내에서 양극 합제층의 두께 감소율과 음극 합제층의 두께 감소율이 서로 다른 경우, 종래의 관리 방법으로는 NP-Ratio의 역전 여부를 알 수가 없다.
도 1은 양극과 음극의 슬라이딩 영역의 길이 차이를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 전극조립체로 조립될 양극(10)의 양극 합제층(12)과 음극(20)의 음극 합제층(21)이 대면하고 있고, 양극 합제층(12) 및 음극 합제층(22)의 각 단부는 무지부를 향해 연장된 방향으로 두께가 점차적으로 감소하는 슬라이딩 영역(S,S')이 각각 나타나고 있다. 이는 전술한 바와 같이, 전극 슬러리가 유체이기 때문에, 코팅 후 흘러내리는 성질에 의해 코팅부와 무지부의 경계 영역에서 빈번하게 발생한다.
이 같은 슬라이딩 영역에서 NP-Ratio를 계산하기 위해서는, 관리 대상 양극 및 음극에 대해, 매번 대면 위치에서 양극 및 음극의 로딩량, 두께, 활물질의 용량, 공차 등을 고려해 NP-Ratio를 계산하는 것이 정확한 방법이겠지만, 대량 생산 시스템하에서 모든 제품에 대해 슬라이딩 영역에서 NP-Ratio를 계산해 관리하는 것은 현실적으로 어려운 측면이 있다.
이에 본 발명은, 양극 및 음극이 대면하는 대면 영역에서, 양극 및 음극 중 적어도 하나 이상이 슬라이딩 영역을 포함하고 있는 경우, 전극 합제층의 두께를 측정함으로써, NP-Ratio를 관리할 수 있는 신규한 방법을 제공하고자 하는 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법의 순서도로, 도 1을 참조하면, 상기 목적 달성을 위한 본 발명의 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법은, (a) 관리 대상인 전극조립체로 제조될 양극 및 음극이 서로 대면하는 영역을 확정하고, 상기 대면 영역 내에서 측정 위치를 설정하는 과정; (b) 상기 설정된 측정 위치에서 위치에서, 양극 및 음극의 각 전극 합제층의 두께 및 로딩량을 측정하는 과정; (c) 양극 및 음극의 각 중앙부에서의 전극 합제층의 두께 및 로딩량을 각 측정하는 과정; 및 (d) 상기 과정 (b)에서 측정된 양극 및 음극의 전극 합제층의 두께와 상기 과정 (c)에서 측정된 중앙부의 두께의 비를 산출하는 과정을 포함한다.
우선, 과정 (a)에 대해 설명하기로 한다. 상기 과정 (a)는 관리 대상인 양극 및 음극을 전극조립체로 조립할 경우에, 양극 및 음극이 서로 대면하는 영역을 확정하고, 상기 확정된 대면 영역 내에서 양극 합제층 및 음극 합제층의 각 두께나 로딩량을 측정하기 위한 측정 위치를 설정하는 과정이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 설정된 측정 위치를 나타내고 있다.
우선 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 과정 (a)는, 양극과 음극이 대면하는 대면 영역에서 전극의 길이 방향의 중앙에 위치한 중심선(a) 상에서, 폭 방향(x축 방향)을 따라 등 간격으로 복수의 측정 위치들(X1, X2, X3, X4....Xn)을 설정할 수 있다. 그리고 상기 설정된 측정 위치들에서 후술하는 과정 (b)를 수행하게 된다.
이때, 상기 복수의 측정 위치들 상호 간의 이격 거리는 0.05 내지 2mm 일 수 있고, 바람직하게는 0.07 내지 1mm 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.5mm 일 수 있다.
상기 측정 위치들 중의 일부는 슬라이딩 영역에 위치하게 되고, 나머지 측정 위치들은 슬라이딩 영역이 아닌 부위에 위치하게 된다. 본 발명에 있어서 슬라이딩 영역이란, 유지부와 무지부의 경계 부근에서, 전극 합제층의 평탄도가 감소된 부위 및 그 주변부를 포함하는 개념으로 이해되어야 할 것이다.
슬라이딩 영역은, 유지부의 중앙부 측으로부터 멀어질수록 전극 합제층의 두께가 얇아지고, 유지부의 중앙부 측으로부터 가까울수록 전극 합제층의 두께가 두꺼워지는 영역으로, 이들 영역 내에서는 측정 위치에 따라 전극 합제층의 두께가 계속적으로 변하게 된다. 따라서 보다 정확한 관리를 위해서는 상기 슬라이딩 영역 내에서는, 상기 과정 (a)에 의해 설정되는 측정 위치들의 간격이 상호간 상대적으로 가까운 것이 바람직하다. 한편, 도 4와 같이 슬라이딩 영역(S, S')을 제외한 부분(A)은, 측정 위치들이 변경되어도 해당 측정 위치들에서의 전극 합제층의 두께가 일정한 값을 가지게 될 것이다. 따라서 슬라이딩 영역(S,S')을 제외한 전극 합제층 영역(A)에서는 상기 측정 위치들의 상호간 간격이 상대적으로 멀어도 무방하다. 보다 신속하고 효율적인 관리를 위해서는 상기 슬라이딩 영역을 제외한 영역에서는, 측정 위치들 상호 간의 간격이, 슬라이딩 영역에서의 측정 위치들의 상호 간 간격 보다 큰 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 전술한 실시예에 따라 설정된 각 측정 위치들(X1, X2...Xn)의 각 지점에서, 전극의 길이 방향(y축 방향)을 따라 등 간격으로 복수의 측정 위치들을 더 설정하는 과정을 포함할 수 있다. 도 7을 참조하면, 전술한 바에 따라 설정된 측정 위치들 중 X1을 기준으로 하여, y축 방향으로 등 간격의 측정 위치들인 P1(X1,Y1), P2(X2,Y2), P3(X3,Y3),P4(X4,Y4)....를 설정할 수 있다. 도 7에서는 편의상 P1(X1,Y1), P2(X2,Y2), P3(X3,Y3),P4(X4,Y4)의 4개의 지점들만을 예시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 측정 위치들은 더 가감될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 과정 (a)는, (a-1) 상기 대면 부위에서 전극의 폭 방향(x축)을 따라 등 간격으로 복수의 세로 선들을 이미지화 하는 과정; (a-2) 설정된 슬라이딩 영역에서 길이 방향(y축)을 따라 등 간격으로 폭 방향으로 연장되는 가상의 가로 선들을 이미지화 하는 과정; 및 (a-3) 상기 세로 선들과 가로 선들이 교차하여 형성하는 복수의 장방형의 영역을 세분 영역으로 설정하는 과정; (a-4) 상기 설정된 세분 영역들 내의 각 임의의 지점들을 측정 위치로 설정하는 과정을 포함한다.
도 8을 참조하여 설명하면, 대면 영역에서의 전극의 폭 방향에 평행한 복수의 가로 선들 및 길이 방향에 평행한 복수의 세로 선들이 교차하면서, 상기 대면 영역은 수 개의 영역들로 세분될 수 있다. 그리고 이렇게 세분된 복수의 세분 영역들 중 임의의 세분 영역 내에서, 임의의 지점을 측정 위치로 설정할 수 있다.
이 때 상기 세로 선들 상호 간의 이격 거리 및 상기 가로 선들 상호 간의 이격 거리는, 0.05 내지 2mm 일 수 있고, 바람직하게는 0.07 내지 1mm 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.5mm 일 수 있다.
과정 (b)에 대해 설명하기로 한다. 본 발명의 과정 (b)는 전극의 NP-Ratio를 관리하기 위한 주요 인자인 양극 및 음극의 각 전극 합제층의 두께 및 로딩량을 측정하는 과정이다. 본 발명의 과정 (b)는, 과정 (a)에서 설정된 측정 위치에서 양극의 양극 합제층의 두께와 양극 로딩량 및 음극의 음극 합제층의 두께와 음극 로딩량을 측정한다.
또한 측정 대상이 되는 상기 양극은 양극 집전체에 양극 활물질을 포함하는 양극 슬러리가 도포된 후 건조된 전극이고, 상기 음극은 음극 집전체에 음극 활물질을 포함하는 음극 슬러리가 도포된 후 건조된 전극이다. 집전체에 전극 슬러리를 코팅한 직후에는, 전극 활물질층이 유체 상태이기 때문에, 두께 측정기를 이용해 두께를 측정하는 것이 까다롭다. 따라서 전극 활물질층이 어느 정도 건조된 후 두께를 측정하는 것이다.
그리고, 상기 양극 및 음극은 압연 단계를 거치기 이전의 전극이거나 압연 단계를 거친 전극일 수 있다. 다만, 압연 단계를 거친 전극에 대해 전극 합제층의 두께를 측정하게 되면, 압연 과정에서 슬라이딩 영역을 포함한 전극 합제층이 전체적으로 압착되어, 슬라이딩 영역에서의 두께 편차가 크지 않을 수 있어, 두께 측정기가 수 마이크로미터 단위로 두께를 측정할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 상과 과정 (b)는 로터리 캘리퍼(rotary calipers)를 이용하여 전극 합제층의 두께를 측정하는 것일 수 있다. 도 5를 참조하면 관리 대상인 양극 또는 음극 시트에서 도 5와 같이 절취한 후, 절취된 시트를 로터리 캘리퍼에 투입하여, 상기 설정된 측정 위치에서의 전극 합제층의 두께 및 후술하는 중앙부에서의 전극 합제층의 두께를 측정할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 과정 (b)는 웹 게이지(web-gauge)를 이용하여 전극 합제층의 로딩량을 측정하는 것일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 과정 (b)는 전극 로딩 설계값을 이용하여 전극 합제층의 로딩량을 계산하는 것일 수 있다.
과정 (c)에 대해 설명하기로 한다. 과정 (c)는 관리 대상 양극 및 음극의 각 중앙부에서의 전극 합제층의 두께를 각 측정하는 과정이다. 이는 과정 (d)의 두께의 비를 산출하기 위해 필요한 과정이다. 이때 중앙부에서의 전극 합제층의 두께 측정은, 상기 과정 (b)와 동일하게 로터리 캘리퍼(rotary calipers)를 이용하여 측정될 수 있다.
과정 (d)에 대해 설명하기로 한다. 과정 (d)는, 상기 과정 (b)에서 측정된 양극 및 음극의 전극 합제층의 두께와 상기 과정 (c)에서 측정된 중앙부의 두께의 비를 산출하는 과정이다. 전술한 과정 (c)에 의해 측정된 양극 합제층의 중앙부 두께 T(P-center)에 대한, 상기 설정된 위치에서 측정된 양극 합제층의 두께 T(P-n) 의 비(T(P-n)/ T(P-center))와 과정 (c)에 의해 측정된 음극 합제층의 중앙부 두께 T(N-center)에 대한, 상기 설정된 위치에서 측정된 양극 합제층의 두께 T(N-n) 의 비(T(N-center)/ T(N-n))를 이용하여, 국부적인 위치에서 NP-Ratio를 관리할 수 있게 된다. 여기서 중앙부의 두께란 슬라이딩이 없는 구간에서의 두께를 의미하고, 구체적으로 코팅부와 미코팅부의 경계로부터 20 내지 30mm가 이격된 지점의 평균 두께로 계산될 수 있으며, 이는 전극 슬라이딩의 대부분이 코팅부와 미코팅부의 경계로부터 20mm 이내 범위의 구간에서 발생하므로, 슬라이딩이 종료되는 지점으로부터 10mm 거리를 가지는 영역 구간의 평균값으로 계산할 수 있는 것이다. 그러나 본 발명의 중앙부의 두께 측정이 상기 방법에 제한되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 슬라이딩 관리 방법을 나타낸 순서도로, 도 3을 참조하면, 본 발명의 전극 슬라이딩 관리방법은, 양극과 음극이 대면하는 상기 측정 위치에서의 NP-Ratio를 계산하는 과정 (e)를 더 포함한다. 상기 과정 (e)는, 관리 대상인 양극 및 음극에 대해 전술한 과정 (a) 내지 과정 (d)를 수행하여 산출된 측정 위치별 두께의 비와 로딩량의 인자를 이용해 NP-Ratio를 계산하기 위해서, 빅 데이터를 이용하는 것이다.
하나의 구체적 예에서 상기 과정 (e)는, (e-1) 시편용 양극 및 음극에 대해 측정 위치를 변경해가면서, 전술한 (a) 내지 (d)의 과정을 반복하여, 양극 및 음극의 각 로딩량 및 양극 및 음극의 각 두께의 비와 NP-Ratio의 상관관계 데이터를 축적하는 과정; (e-2) 상기 축적된 데이터를 분석하여 상관관계 식을 도출하는 과정; (e-3) 관리 대상인 양극 및 음극에 대해, 상기 과정 (b)에서 측정된 로딩량 및 상기 과정 (d)에서 산출된 두께의 비를 상기 상관관계 식에 대입하여 NP-ratio를 계산하는 과정을 포함한다.
우선 과정 (e-1)에서는, 관리 대상인 양극 및 음극과 동일한 규격을 가지는 다수의 시편용 양극 및 음극을 준비하고, 이들 시편들에 대해 (a) 내지 (d)의 과정을 반복하여 양극 및 음극 각각에 대해 측정 위치 별 두께의 비와 로딩량을 산출하여 저장하고, 이와 매칭하여 측정 위치별로 공지된 방법에 따라 산출된 NP-Ratio를 저장하여 데이터를 축적한다. NP-Ratio의 계산은 1) 양극 충전량, 음극 방전량, 2) 양극 충전량, 음극 충전량, 3) 양극 방전량, 음극 방전량, 4) 양극 방전량, 음극 충전량의 4가지의 방식으로 계산할 수 있다.
그리고, 과정 (b-2)에서는, 상기 축적된 데이터를 분석하여, 양극 및 음극의 각 로딩량 및 양극 및 음극의 각 두께의 비와 NP-Ratio와의 상관관계 함수를 도출한다. 이 때 데이터를 분석하는 방법은 대표적으로 회귀분석 방법을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
과정 (e-3)에서는, 상기 (e-2)에서 도출된 상관관계 식에, 관리 대상인 양극 및 음극의 각 로딩량 및 두께의 비를 대입해, NP-Ratio를 계산하는 과정이다. 이에 따라 본 발명은 관리 대상인 양극 및 음극의 위치 별로 로딩량 및 두께의 비를 측정함으로써, NP-Ratio를 계산할 수 있게 됨에 따라, 관리가 어려운 슬라이딩 영역을 포함하는 영역에서도 NP-Ratio의 역전 현상의 발생 여부를 용이하게 파악할 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 양극
11: 양극 집전체
12: 양극 합제층
20: 음극
21: 음극 집전체
22: 음극 합제층
S, S': 슬라이딩 영역
A: 비-슬라이딩 영역

Claims (11)

  1. (a) 전극조립체로 제조될 관리 대상인 양극 및 음극이 서로 대면하는 영역을 확정하고, 상기 대면 영역 내에서 측정 위치를 설정하는 과정;
    (b) 상기 설정된 측정 위치에서, 양극 및 음극의 각 전극 합제층의 두께 및 로딩량을 측정하는 과정;
    (c) 양극 및 음극의 각 중앙부에서의 전극 합제층의 두께 및 로딩량을 각 측정하는 과정; 및
    (d) 상기 과정 (b)에서 측정된 양극 및 음극의 전극 합제층의 두께와 상기 과정 (c)에서 측정된 중앙부의 두께의 비를 산출하는 과정을 포함하는 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 양극과 음극이 대면하는 상기 측정 위치에서, 음극과 양극의 단위면적당 용량의 비율(NP-Ratio)을 계산하는 과정 (e)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 과정 (e)는,
    (e-1) 시편용 양극 및 음극에 대해 측정 위치를 변경해가면서, 제 1 항에 따른 과정을 반복하여, 양극 및 음극의 각 로딩량 및 양극 및 음극의 각 두께의 비와 NP-Ratio의 상관관계 데이터를 축적하는 과정;
    (e-2) 상기 축적된 데이터를 분석하여 상관관계 식을 도출하는 과정;
    (e-3) 관리 대상인 양극 및 음극에 대해, 상기 과정 (b)에서 측정된 로딩량 및 상기 과정 (d)에서 산출된 두께의 비를 상기 상관관계 식에 대입하여 NP-ratio를 계산하는 과정을 포함하는 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 과정 (a)는, 상기 대면 영역에서 전극의 길이 방향의 중심선상에서 폭 방향(x축)을 따라 등 간격으로 복수의 측정 위치(X1, X2...Xn)를 설정하는 것을 포함하는 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 측정 위치들(X1, X2...Xn)의 각 지점에서, 전극의 길이 방향(y축)을 따라 등 간격으로 복수의 측정 위치들을 더 설정하는 과정을 포함하는 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 과정 (a)는,
    (a-1) 상기 대면 영역에서 전극의 폭 방향(x축)을 따라 등 간격으로 복수의 세로 선들을 이미지화 하는 과정;
    (a-2) 설정된 슬라이딩 영역에서 길이 방향(y축)을 따라 등 간격으로 복수의 가로 선들을 이미지화 하는 과정; 및
    (a-3) 상기 세로 선들과 가로 선들이 교차하여 형성하는 복수의 장방형의 영역을 세분 영역으로 설정하는 과정;
    (a-4) 상기 설정된 세분 영역들 내의 각 임의의 지점들을 측정 위치로 설정하는 과정을 포함하는 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 과정 (a-1)의 복수의 세로 선들의 각 간격 및 상기 과정 (a-2)의 복수의 가로 선들의 각 간격은, 0.05 내지 0.2mm 인 것을 특징으로 하는 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 과정 (b) 및 과정 (c)는 로터리 캘리퍼(rotary calipers)를 이용하여 전극 합제층의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 과정 (b)는 웹 게이지(web-gauge)를 이용하여 전극 합제층의 로딩량을 측정하는 것을 특징으로 하는 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 과정 (b)의 양극 및 음극은, 집전체에 전극 활물질을 포함하는 전극 슬러리가 도포된 후 건조된 전극인 것을 특징으로 하는 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 과정 (b)의 양극 및 음극은 압연 단계를 거치기 이전의 전극인 것을 특징으로 하는 전극 슬라이딩 영역의 관리 방법.
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