KR20240098556A

KR20240098556A - Apparutus and methode for measuring property of seperator for secondary battery

Info

Publication number: KR20240098556A
Application number: KR1020220180415A
Authority: KR
Inventors: 박은지; 이관수; 최현
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2022-12-21
Filing date: 2022-12-21
Publication date: 2024-06-28

Abstract

실시예에 따른 이차 전지용 분리막의 물성을 측정하기 위한 장치는, 비평면의 표면을 포함하고 상기 비평면의 표면에 상기 분리막이 안착되도록 구성되는 안착부와, 상기 안착부 상에 승강 가능하게 설치되고, 상기 분리막에 접촉되어 상기 분리막의 물성을 측정하는 측정부, 및 상기 측정부의 운전을 제어하고 상기 측정부에서 측정된 측정값을 표시부에 표시하도록 하는 제어부를 포함한다. An apparatus for measuring the physical properties of a separator for a secondary battery according to an embodiment includes a seating portion that includes a non-planar surface and is configured to seat the separator on the non-planar surface, and is installed on the seating portion to be capable of being raised and lowered. , a measuring unit that contacts the separator to measure the physical properties of the separator, and a control unit that controls the operation of the measuring unit and displays the measured value measured by the measuring unit on a display unit.

Description

Apparatus and method for measuring physical properties of separators for secondary batteries {APPARUTUS AND METHODE FOR MEASURING PROPERTY OF SEPERATOR FOR SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차 전지용 분리막의 물성을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring the physical properties of a separator for a secondary battery.

일반적으로 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.Generally, depending on the shape of the battery case, secondary batteries are divided into cylindrical batteries and prismatic batteries in which the electrode assembly is built into a cylindrical or square metal can, and pouch-type batteries in which the electrode assembly is built in a pouch-shaped case of aluminum laminate sheet. are classified.

또한, 이차 전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 한다.In addition, secondary batteries are classified according to the structure of the electrode assembly, which consists of a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.

대표적으로는 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리롤(Jelly Roll)형(또는 권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(또는 적층형) 전극 조립체 등을 들 수 있다. Representative examples include a jelly roll-type (or wound-type) electrode assembly in which long sheet-shaped anodes and cathodes are wound with a separator interposed between them, and a plurality of anodes and cathodes cut into units of a predetermined size are separated by a separator. A stacked (or stacked) electrode assembly that is sequentially stacked with interposed electrodes may be included.

젤리롤형 전극 조립체는 양극과 음극이 권취되어 형성되고, 이 때 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 상태로 권취되어 형성될 수 있다. A jelly roll-type electrode assembly is formed by winding an anode and a cathode, and can be formed by winding the anode and a cathode with a separator interposed between the anode and the cathode.

여기서 분리막은 양극과 음극을 격리시켜 물질적 접촉에 의한 전기적 단락을 차단하는 반면, 미세 기공 내에 담지된 전해액을 통해 이온이 양극과 음극 사이로 이동할 수 있는 통로를 제공하는 역할을 한다.Here, the separator isolates the anode and cathode to block electrical short-circuiting due to material contact, while providing a passage for ions to move between the anode and cathode through the electrolyte contained in micropores.

이러한 분리막은 이차 전지가 지속적으로(예: 수백 내지 수천 회) 충방전되는 과정에서 쉽게 피로도가 쌓여 열화되지 않도록 적정의 물리적 특성(예: 강도)을 지니는 것이 필요하다.These separators need to have appropriate physical properties (e.g., strength) so that they do not easily fatigue and deteriorate during the process of charging and discharging the secondary battery continuously (e.g., hundreds to thousands of times).

따라서, 분리막에 대한 피로도를 별도로 측정하고 그 결과에 따라 분리막이 최적의 강도를 지니도록 하여 이를 이차 전지 제조 공정에 투입하고 있다.Therefore, the fatigue of the separator is measured separately, and according to the results, the separator is made to have optimal strength and is used in the secondary battery manufacturing process.

그런데, 분리막은 전술한 바와 같이 전극 조립체의 구조에 따라 형상이 다르므로, 이에 강도 특성도 전극 조립체의 구조에 따라 맞추어 측정될 필요가 있는데, 지금까지는 통상적으로 분리막을 평탄한 상태로 배치하고 측정하고 있어 적용될 전극 조립체 다시 말해, 이차 전지의 구조적 조건을 충분히 반영하지 못하고 있는 실정이다.However, as described above, the separator has a different shape depending on the structure of the electrode assembly, so the strength characteristics need to be measured according to the structure of the electrode assembly. Until now, the separator has been generally placed in a flat state and measured. In other words, the electrode assembly to be applied does not sufficiently reflect the structural conditions of the secondary battery.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 분리막에 대한 물성 측정이 적용될 이차 전지의 형상에 부합하는 환경에서 이루어질 수 있도록 하는 것이다. The problem that the present invention aims to solve is to ensure that the physical properties of the separator can be measured in an environment that matches the shape of the secondary battery to which it will be applied.

그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.However, the problems to be solved by the embodiments of the present invention are not limited to the above-described problems and can be expanded in various ways within the scope of the technical idea included in the present invention.

본 발명의 일 측면은, 이차 전지용 분리막의 물성을 측정하기 위한 장치로서, 비평면의 표면을 포함하고 상기 비평면의 표면에 상기 분리막이 안착되도록 구성되는 안착부와, 상기 안착부 상에 승강 가능하게 설치되고, 상기 분리막에 접촉되어 상기 분리막의 물성을 측정하는 측정부, 및 상기 측정부의 운전을 제어하고 상기 측정부에서 측정된 측정값을 표시부에 표시하도록 하는 제어부를 포함하는 측정 장치를 제공한다.One aspect of the present invention is an apparatus for measuring the physical properties of a separator for a secondary battery, comprising a seating portion that includes a non-planar surface and is configured to seat the separator on the non-planar surface, and is capable of being raised and lowered on the seating portion. A measuring device is provided that is installed and includes a measuring unit that contacts the separator to measure the physical properties of the separator, and a control unit that controls the operation of the measuring unit and displays the measured value measured by the measuring unit on a display. .

상기 안착부의 비평면의 표면은 상기 측정부를 향하는 방향으로 볼록할 수 있다. The non-planar surface of the seating portion may be convex in a direction toward the measuring portion.

상기 측정부는 상기 안착부가 배치되는 테이블에 설치되는 지지부에 승강 가능하게 장착되는 로드, 및 상기 로드의 선단부에 설치되어 있는 측정 탭을 포함할 수 있다. The measuring unit may include a rod that is mounted to be lifted up and down on a support unit installed on a table on which the seating unit is placed, and a measuring tab installed on a distal end of the rod.

상기 안착부는 제1 방향에 따른 폭과 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 따른 길이와 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 대해 수직한 제3 방향에 따른 두께를 갖는 구조체로 이루어지며, 상기 제1 방향에 따른 단면이 반구형 또는 원호형으로 이루어질 수 있다. The seating portion is made of a structure having a width along a first direction, a length along a second direction perpendicular to the first direction, and a thickness along a third direction perpendicular to the first and second directions, The cross-section along the first direction may be hemispherical or arc-shaped.

상기 측정 탭은 상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 제3 방향을 따라 상기 분리막에 접촉될 수 있다. The measurement tab may contact the separator along the first direction, the second direction, and the third direction.

상기 안착부의 비평면이 갖는 곡률은 상기 이차 전지의 전극 어셈블리의 중심부에서의 곡률을 모사한 것일 수 있다. The curvature of the non-flat surface of the seating portion may mimic the curvature at the center of the electrode assembly of the secondary battery.

상기 분리막에 접촉되는 상기 측정 탭의 접촉면은 상기 이차 전지의 전극 어셈블리의 중심부에서의 전극 단부를 모사한 것일 수 있다. The contact surface of the measurement tab in contact with the separator may be a replica of the electrode end at the center of the electrode assembly of the secondary battery.

상기 안착부는 상기 분리막이 안착되는 표면에 단차부를 더욱 포함할 수 있다.The seating portion may further include a step portion on the surface on which the separator is mounted.

상기 단차부를 포함하는 상기 안착부는, 상기 단차부를 포함하지 않는 상기 안착부와 교체 가능하게 구성될 수 있다.The seating part including the step portion may be configured to be replaceable with the seating portion not including the step portion.

상기 분리막에 전해액을 분사하는 적하부를 더욱 포함할 수 있다.It may further include a dropping portion that sprays the electrolyte solution onto the separator.

본 발명의 다른 측면은 전술한 측정 장치로 이차 전지용 분리막의 물성을 측정하는 방법으로서, 상기 분리막을 상기 안착부에 안착시켜 상기 분리막이 상기 안착부의 비평면에 대응하는 비평면을 갖도록 하는 분리막 셋팅 단계, 및 상기 측정부가 상기 분리막에 접촉되도록 상기 측정부를 하강시켜 상기 분리막의 물성을 측정하는 단계를 포함하는 측정 방법을 제공한다.Another aspect of the present invention is a method of measuring the physical properties of a separator for a secondary battery using the above-described measuring device, which includes a separator setting step of seating the separator on the seating portion so that the separator has a non-plane corresponding to the non-plane of the seating portion. , and measuring the physical properties of the separator by lowering the measuring unit so that the measuring unit contacts the separator.

상기 분리막의 물성을 측정하는 단계는, 상기 분리막에 하중을 가하는 단계를 포함할 수 있다.Measuring the physical properties of the separator may include applying a load to the separator.

상기 하중은 하나 이상의 방향으로 동시에 가해질 수 있다.The load may be applied simultaneously in more than one direction.

본 발명의 실시예들에 따르면, 분리막에 대한 물성 측정이 적용될 이차 전지(예: 원통형 이차 전지)의 형상에 부합하게 이루어질 수 있다. According to embodiments of the present invention, physical properties of the separator can be measured in accordance with the shape of the secondary battery to which it will be applied (eg, cylindrical secondary battery).

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 이차 전지용 분리막의 물성 측정 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 측정 장치의 동작 상태를 설명하기 위해 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정 장치의 동작 상태를 설명하기 위해 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장치의 측정 동작 상태를 설명하기 위해 도시한 개략도이다.Figure 1 is a perspective view schematically showing an apparatus for measuring physical properties of a separator for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the operating state of the measuring device of FIG. 1.
Figure 3 is a schematic diagram illustrating the operating state of a measuring device according to another embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram illustrating the measurement operation state of a device according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, various embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. The invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts that are not relevant to the description are omitted, and identical or similar components are given the same reference numerals throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In addition, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, so the present invention is not necessarily limited to what is shown. In the drawing, the thickness is enlarged to clearly express various layers and areas. And in the drawings, for convenience of explanation, the thicknesses of some layers and regions are exaggerated.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.Additionally, when a part of a layer, membrane, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, this includes not only cases where it is “directly above” another part, but also cases where there is another part in between. . Conversely, when a part is said to be “right on top” of another part, it means that there is no other part in between. In addition, being “on” or “on” a standard part means being located above or below the standard part, and it necessarily means being “on” or “on” the direction opposite to gravity. no.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.

또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.In addition, throughout the specification, when referring to “on a plane,” this means when the target portion is viewed from above, and when referring to “in cross-section,” this means when a cross section of the target portion is cut vertically and viewed from the side.

도 1은 이차 전지용 분리막의 물성 측정 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.Figure 1 is a perspective view schematically showing a device for measuring physical properties of a separator for a secondary battery.

도 1을 참조하면 측정 장치는, 분리막(1)이 안착되는 안착부(3)를 포함한다. 본 실시에서 안착부(3)는 테이블(5) 상에 배치되며 테이블(5)에는 분리막(1)의 위에서 승강 가능한 측정부(7)가 장착되는 지지부(9)가 연결되 설치되어 있다.Referring to FIG. 1, the measuring device includes a seating portion 3 on which the separator 1 is seated. In this embodiment, the seating part 3 is placed on the table 5, and a support part 9 on which a measuring part 7 that can be raised and lowered on the separator 1 is mounted is connected to the table 5.

분리막(1)은 이차 전지, 예를 들어 원통형 이차 전지를 위한 것이다. 즉, 분리막(1)은 원통형 이차 전지에 있어 양극 및 음극과 함께 젤리롤형의 전극 어셈블리을 구성하는 분리막이다. 분리막(1)은 적용될 원통형 이차 전지의 분리막의 시료로서 구비될 수 있고, 실제 적용되는 분리막 자체로도 구비될 수 있다.The separator 1 is for a secondary battery, for example, a cylindrical secondary battery. That is, the separator 1 is a separator that constitutes a jelly roll-type electrode assembly together with the anode and cathode in a cylindrical secondary battery. The separator 1 may be provided as a sample of the separator of the cylindrical secondary battery to be applied, or may be provided as the separator itself to be actually applied.

안착부(3)는 제1 방향(x)을 따라 일정 크기의 폭(w)을 가지고 제1 방향(x)에 수직한 제2 방향(y)을 따라 일정 크기의 길이(l)를 가지며, 제1 방향(x) 및 제2 방향(y)에 수직한 제3 방향(z)으로 일정 두께(t)를 가지는 구조체로 이루어진다.The seating portion 3 has a width (w) of a certain size along the first direction (x) and a length (l) of a certain size along the second direction (y) perpendicular to the first direction (x), It consists of a structure having a constant thickness (t) in a third direction (z) perpendicular to the first direction (x) and the second direction (y).

또한, 안착부(3)는 분리막(1)과 접촉되는 표면이 비평면, 예를 들어 측정부(7)를 마주하는 표면이 볼록한 면으로 이루어지도록 구성된다. 이에 따라 본 실시예에서 안착부(3)는 제1 방향(x)에 따른 단면이 반구형으로 이루어지도록 구성되는데, 이의 단면은 원호형으로도 이루어질 수 있다. 다시 말해 안착부(3)는 분리막(1)에 대한 접촉면 즉, 비평면의 표면이 곡률지게 구성된 그 형상은 특별히 한정되지 않는다. 여기서, 안착부(3)의 표면이 갖는 곡률은 분리막(1)이 적용될 원통형 이차 전지의 젤리롤형 전극 어셈블리에 포함되는 분리막의 곡률을 모사한 것으로 이루어질 수 있다.In addition, the seating part 3 is configured so that the surface in contact with the separator 1 is non-planar, for example, the surface facing the measuring part 7 is a convex surface. Accordingly, in this embodiment, the seating portion 3 is configured to have a hemispherical cross section along the first direction (x), but its cross section may also have an arc shape. In other words, the shape of the seating portion 3, in which the contact surface with respect to the separator 1, that is, the non-planar surface, is curved, is not particularly limited. Here, the curvature of the surface of the seating portion 3 may mimic the curvature of the separator included in the jelly roll-type electrode assembly of the cylindrical secondary battery to which the separator 1 will be applied.

본 실시예에서 안착부(3)는 폭(w)의 크기보다 길이(l)의 크기가 큰 구조로 이루어진다.In this embodiment, the seating portion 3 has a structure in which the length (l) is larger than the width (w).

측정부(7)는 지지부(9)가 승강 가능하게 설치되는 로드(70)와 이 로드(70)의 선단에 연결되는 측정 탭(72)을 포함한다. 로드(70)는 유압 실린더 등 승강 가능한 어떠한 구조를 통해 지지부(9)에 설치될 수 있으며, 측정 탭(72)은 제어부(20)에 의해 제어되는 로드(70)의 승강에 따라 분리막(1)에 접촉 또는 분리되어 분리막(1)의 물성에 대한 전기적 신호를 제어부(20)에 전송할 수 있도록 구성된다. 제어부(20)에 전송된 측정 신호는 표시부(30)로 이송되며, 작업자는 표시부(30)에서 표시되는 결과를 통해 분리막(1)의 물성 측정 결과를 알 수 있다.The measuring part 7 includes a rod 70 on which the support part 9 is installed to be able to move up and down, and a measuring tab 72 connected to the tip of the rod 70. The rod 70 can be installed on the support part 9 through any structure that can be lifted, such as a hydraulic cylinder, and the measuring tab 72 is connected to the separator 1 according to the lifting and lowering of the rod 70 controlled by the control unit 20. It is configured to contact or separate from and transmit an electrical signal about the physical properties of the separator 1 to the control unit 20. The measurement signal transmitted to the control unit 20 is transferred to the display unit 30, and the operator can know the physical property measurement results of the separator 1 through the results displayed on the display unit 30.

본 실시예에서 측정 탭(72)은 분리막(1)에 접촉되는 접촉면(72a)도 곡률지게 구성하고 있다. 전술한 바와 같이, 안착부(3)의 표면이 볼록지게 구성되므로 이 안착면에 안착되는 분리막(1)도 안착부(3)의 표면이 갖는 곡률에 맞추어 볼록진다. 이에 따라 분리막(1)에 접촉되는 측정 탭(72)의 접촉면(72a)은 함몰되어 오목한 형상으로 이루어진다. In this embodiment, the contact surface 72a of the measurement tab 72 that contacts the separator 1 is also curved. As described above, since the surface of the seating portion 3 is configured to be convex, the separator 1 mounted on this seating surface is also convex to match the curvature of the surface of the seating portion 3. Accordingly, the contact surface 72a of the measurement tab 72 in contact with the separator 1 is depressed and has a concave shape.

즉, 측정 탭(72)의 접촉면(72a)도 비평면으로 이루어지는데, 이때 접촉면(72a)은 분리막(1)이 적용될 원통형 이차 전지의 젤리롤형 전극 어셈블리의 단부, 즉 권취된 상태에서 원통형 이차 전지의 중심부에서의 단부를 모사한 것으로 이루어질 수 있다. That is, the contact surface 72a of the measurement tab 72 is also non-planar, and in this case, the contact surface 72a is the end of the jelly roll-type electrode assembly of the cylindrical secondary battery to which the separator 1 will be applied, that is, the cylindrical secondary battery in the wound state. It can be made by replicating the end at the center of .

상기와 같이 구성되는 측정 장치를 통해 분리막(1)에 대한 물성을 측정하기 위해서 준비된 분리막(1)이 안착부(3)의 표면에 제공되며, 이에 따라 분리막(1)은 안착부(3)의 표면이 갖는 곡률에 맞추어 곡률진 형상으로 안착부(3) 상에 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이, 안착부(3)의 표면이 젤리롤형 전극 어셈블리의 곡률을 모사한 곡률을 가짐에 따라 안착부(3) 상의 분리막(1)는 젤리롤형 전극 어셈블리의 분리막과 형상적인 측면에서 같은 환경에 놓인 것으로 볼 수 있다.A prepared separator (1) is provided on the surface of the seating portion (3) to measure the physical properties of the separator (1) through a measuring device configured as described above. Accordingly, the separator (1) is attached to the seating portion (3). It can be placed on the seating portion 3 in a curved shape to match the curvature of the surface. As described above, since the surface of the seating portion 3 has a curvature that mimics the curvature of the jelly roll-type electrode assembly, the separator 1 on the seating portion 3 has the same shape as the separator of the jelly roll-type electrode assembly. It can be seen as being placed in the environment.

이러한 상태에서 제어부(20)의 제어에 의해 도 2에 도시된 바와 같이, 측정 탭(72)의 접촉면(72a)이 분리막(1)에 접촉되도록 로드(70)가 하강된다. 전술한 바와 같이, 측정 탭(72)의 접촉면(72a)도 젤리롤형 전극 어셈블리의 단부를 모사한 형상을 가짐에 따라 측정 탭(72)은 제3 방향(z)뿐만 아니라 제1 방향(x) 및 제2 방향(y)으로도 분리막(1)에 접촉될 수 있다. 즉, 종래에는 분리막(1)에 대한 로드를 가할 시, 단순히 평면 상태에서 테스트를 진행하였고, 이 경우 진행되어 두께 방향(제3 방향)으로만 하중(load)이 가해져서 해당 테스트 결과가 실제 원통형 전지에서 분리막(1)이 적용될 때의 환경을 충분히 반영하는 것이 불가능하였다. 이 때문에, 원통형 전지 어셈블리에서의 분리막(1)의 모사를 위해서는 실제 전지에 분리막을 전해하기 위하여 원통형 전지 어셈블리에 대한 장기 테스트 내지 파괴 분석이 필수로 필요하였다. 반면, 본 실시예에 의하면 원통형 전지의 형태를 모사하여 곡률을 갖는 안착부(3)에 분리막(1)을 배치시키고 테스트를 진행하기 때문에, 로드(70)에 의해 가해지는 하중이 실제 원통형 전지 어셈블리에서 분리막(1)에 가해지는 것과 유사하게, 제1 방향(x), 제2 방향(y) 및 제3 방향(z) 모두에서 가해질 수 있다. 따라서 보다 정확하게 분리막(1)에 대한 테스트의 진행이 가능하다.In this state, as shown in FIG. 2 under the control of the control unit 20, the rod 70 is lowered so that the contact surface 72a of the measurement tab 72 contacts the separator 1. As described above, the contact surface 72a of the measurement tab 72 also has a shape that mimics the end of a jelly roll-type electrode assembly, so that the measurement tab 72 moves not only in the third direction (z) but also in the first direction (x). And it can be contacted with the separator 1 also in the second direction (y). That is, conventionally, when applying a load to the separator 1, the test was simply conducted in a flat state. In this case, the load was applied only in the thickness direction (third direction), so that the test result was an actual cylindrical shape. It was impossible to sufficiently reflect the environment when the separator 1 was applied to the battery. For this reason, in order to simulate the separator 1 in the cylindrical battery assembly, long-term testing or destruction analysis of the cylindrical battery assembly was essential in order to electrolyte the separator in an actual battery. On the other hand, according to this embodiment, since the separator 1 is placed on the seating portion 3 having a curvature by simulating the shape of a cylindrical battery and the test is performed, the load applied by the rod 70 is similar to that of the actual cylindrical battery assembly. Similar to being applied to the separator 1, it may be applied in all of the first direction (x), second direction (y), and third direction (z). Therefore, it is possible to test the separator 1 more accurately.

이러한 상태에서 분리막(1)을 가압하거나 마찰을 일으키거나 전류를 인가하는 등으로 분리막(1)에 대한 해당 물성을 측정한다. 이와 관련된 측정은 통상적인 것으로 이루어질 수 있어 본 실시예에서 자세한 설명은 생략하도록 한다.In this state, the corresponding physical properties of the separator 1 are measured by pressurizing the separator 1, causing friction, or applying a current. Measurements related to this can be made in a typical way, so detailed description will be omitted in this embodiment.

이와 같이 본 실시예에서는 적용될 이차 전지(예: 원통형 이차 전지)에 적용되는 전극 어셈블리의 조건(예: 분리막의 곡률)에 맞추어 분리막(1)을 준비해 이의 물성을 측정하므로, 보다 부합한 조건에서 분리막의 물성을 측정할 수 있다. 특히, 이와 같이 실제 적용되는 전극 어셈블리의 조건에서 실험하기 위하여, 종래에는 실제 전지에 분리막을 적용하고 제작하여 장기 테스트 진행 및 파괴분석을 하였으나, 이러한 테스트 없이, 분리막 소재 자체에 대해서만 실험을 진행하더라도 장기 사용 리스크 예측 및 분석이 가능하다.In this way, in this embodiment, the separator 1 is prepared according to the conditions (e.g., curvature of the separator) of the electrode assembly applied to the secondary battery (e.g., cylindrical secondary battery) to be applied, and its physical properties are measured, so that the separator 1 is measured under more suitable conditions. The physical properties can be measured. In particular, in order to test under the conditions of an electrode assembly that is actually applied, conventionally, a separator was applied to an actual battery and manufactured to conduct long-term testing and destruction analysis. However, even if the experiment is conducted only on the separator material itself without such testing, the long-term Usage risks can be predicted and analyzed.

이에 따라 최적의 분리막을 이차 전지 제조에 제공할 수 있다.Accordingly, the optimal separator can be provided for secondary battery manufacturing.

이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명한다.Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정 장치의 동작 상태를 설명하기 위해 도시한 개략도이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장치의 측정 동작 상태를 설명하기 위해 도시한 개략도이다.FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the operating state of a measurement device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the measurement operating state of the device according to another embodiment of the present invention. .

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정 장치는, 안착부(3)의 표면에 단차부(31)를 포함한다. 즉, 분리막(1)이 배치되는 안착부(3)의 표면에, 원통형의 전극 어셈블리 중심부에 형성된 단차의 형상을 모사한 단차부(31)를 형성할 수 있다. 이에 의해, 실제 분리막(1)이, 원통형 전극 어셈블리 중심부에서 전극 단부에 의해 단차가 형성된 부분에 적용되는 경우도 동일하게 모사하는 것이 가능하여, 분리막(1)의 성능을 실제와 보다 부합된 조건에서 실험할 수 있다. 한편, 이와 같이 단차부(31)를 포함하는 안착부(3)는, 앞서 설명한 일 실시예의 안착부(3)와 교체 가능하도록 구비될 수 있다. 즉, 안착부(3) 전체를 교체하는 것도 가능하고, 필요에 따라 단차부(31)를 포함하는 표면 부분을 교체 가능하도록 형성하는 것도 가능하다. 아울러 단차부(31)의 형상 역시, 도시된 구성에 한정되는 것이 아니라, 실제 원통형 전극 어셈블리의 중심부를 모사하는 형상으로 다양하게 형성될 수 있다.As shown in FIG. 3, the measuring device according to another embodiment of the present invention includes a step portion 31 on the surface of the seating portion 3. That is, a step portion 31 that mimics the shape of the step formed at the center of the cylindrical electrode assembly can be formed on the surface of the seating portion 3 where the separator 1 is disposed. As a result, it is possible to simulate the case where the actual separator 1 is applied to the part where the step is formed by the end of the electrode in the center of the cylindrical electrode assembly, so that the performance of the separator 1 can be improved under conditions more consistent with reality. You can experiment. Meanwhile, the seating portion 3 including the step portion 31 may be provided to be replaceable with the seating portion 3 of the previously described embodiment. That is, it is possible to replace the entire seating portion 3, and, if necessary, it is also possible to form the surface portion including the step portion 31 to be replaceable. In addition, the shape of the step portion 31 is not limited to the configuration shown, and may be formed in various shapes that mimic the center of an actual cylindrical electrode assembly.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 측정 장치는, 측정 대상이 되는 분리막(1)에 전해액(2)을 적하할 수 있는 적하부(74)를 더 포함한다. 즉, 분리막(1)은 실제 이차 전지에 적용될 때 전해액(2)에 함침된 상태로 적용되는데, 이와 같은 환경을 모사할 수 있도록 분리막(1)에 대한 성능 측정시 전해액(2)이 분리막(1)을 적시도록 구성한 것이다. 이러한 적하부(74)는, 도 4에 도시한 바와 같이 측정부(7)에 인접하여 배치될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 분리막(1) 상에 전해액(2)을 분사할 수 있는 구성 및 위치라면 적절하게 적용 가능하다. 이와 같이 분리막(1)에 전해액(2)을 분사하는 적하부(74)를 구비하는 것에 의해, 실제 전해액(2)이 함침된 상태를 모사하여 분리막을 평가할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 4, the measuring device according to another embodiment of the present invention further includes a dropping portion 74 capable of dropping the electrolyte solution 2 onto the separator 1 to be measured. . That is, when the separator 1 is actually applied to a secondary battery, it is applied in a state impregnated with the electrolyte 2. In order to simulate this environment, when measuring the performance of the separator 1, the electrolyte 2 is applied to the separator 1. ) is configured to saturate. This dropping portion 74 may be disposed adjacent to the measuring portion 7 as shown in FIG. 4 . However, it is not limited to this, and any configuration and position where the electrolyte solution 2 can be sprayed on the separator 1 can be appropriately applied. By providing the dropper 74 for spraying the electrolyte 2 onto the separator 1 in this way, the separator can be evaluated by simulating the actual state in which the electrolyte 2 is impregnated.

본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.In this embodiment, terms indicating directions such as front, back, left, right, up, and down are used, but these terms are only for convenience of explanation and may vary depending on the location of the target object or the location of the observer. .

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. falls within the scope of rights.

1: 분리막
3: 안착부
5: 테이블
7: 측정부
9: 지지부
20: 제어부
30: 표시부
70: 로드
72: 측정 탭
100: 측정 장치1: Separator
3: Seating part
5: table
7: Measuring part
9: support part
20: control unit
30: display unit
70: load
72: Measurement tab
100: measuring device

Claims

A device for measuring the physical properties of a separator for secondary batteries,
a seating portion including a non-planar surface and configured to seat the separator on the non-planar surface;
a measuring unit installed on the seating unit to be able to lift and lower, and contacting the separator to measure physical properties of the separator; and
A control unit that controls the operation of the measuring unit and displays the measured values measured by the measuring unit on the display.
A measuring device comprising:

In paragraph 1:
A measuring device wherein the non-planar surface of the seating portion is convex in a direction toward the measuring portion.

In paragraph 1:
The measuring part
a rod mounted to be able to be lifted up and down on a support portion installed on the table on which the seating portion is disposed; and
Measuring tab installed at the tip of the rod
A measuring device comprising:

In paragraph 3,
The seating portion is made of a structure having a width along a first direction, a length along a second direction perpendicular to the first direction, and a thickness along a third direction perpendicular to the first and second directions. A measuring device having a hemispherical or arc-shaped cross-section along the first direction.

In paragraph 4,
The measuring tab is in contact with the separator along the first direction, the second direction, and the third direction.

In paragraph 3,
A measuring device wherein the curvature of the non-plane of the seating portion simulates the curvature at the center of the electrode assembly of the secondary battery.

In paragraph 3,
A measuring device wherein the contact surface of the measuring tab in contact with the separator simulates an electrode end at the center of the electrode assembly of the secondary battery.

In paragraph 1:
A measuring device wherein the seating portion further includes a step portion on a surface on which the separator is mounted.

In paragraph 8:
A measuring device wherein the seating portion including the step portion is configured to be replaceable with the seating portion not including the step portion.

In paragraph 1:
A measuring device further comprising a dropper that sprays electrolyte solution on the separator.

A method of measuring the physical properties of a separator for a secondary battery using the measuring device according to any one of claims 1 to 10, comprising:
A separator setting step of seating the separator on the seating portion so that the separator has a non-flat surface corresponding to a non-flat surface of the seating portion; and
Measuring the physical properties of the separator by lowering the measuring unit so that the measuring unit contacts the separator.
Measurement method including.

In paragraph 11:
Measuring the physical properties of the separator includes applying a load to the separator.

In paragraph 12:
A measurement method in which the load is applied simultaneously in more than one direction.