WO2021261980A1 - 금속 호일 피로 시험 장치 및 이를 사용한 방법 - Google Patents

금속 호일 피로 시험 장치 및 이를 사용한 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2021261980A1
WO2021261980A1 PCT/KR2021/095024 KR2021095024W WO2021261980A1 WO 2021261980 A1 WO2021261980 A1 WO 2021261980A1 KR 2021095024 W KR2021095024 W KR 2021095024W WO 2021261980 A1 WO2021261980 A1 WO 2021261980A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
metal foil
running
fatigue test
roll
tensile strength
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/095024
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김기태
유형균
팽기훈
이상면
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to CN202180006462.2A priority Critical patent/CN114729864A/zh
Priority to EP21827890.1A priority patent/EP4043858A4/en
Priority to US17/775,625 priority patent/US20220397502A1/en
Publication of WO2021261980A1 publication Critical patent/WO2021261980A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • G01N3/34—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces generated by mechanical means, e.g. hammer blows
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/16—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces applied through gearing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/24—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady shearing forces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285—Testing apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0017—Tensile
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003—Generation of the force
    • G01N2203/0032—Generation of the force using mechanical means
    • G01N2203/0037—Generation of the force using mechanical means involving a rotating movement, e.g. gearing, cam, eccentric, or centrifuge effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/0069—Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
    • G01N2203/0073—Fatigue
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/0202—Control of the test
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0262—Shape of the specimen
    • G01N2203/0278—Thin specimens
    • G01N2203/0282—Two dimensional, e.g. tapes, webs, sheets, strips, disks or membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a metal foil fatigue test apparatus and a metal foil fatigue test method using the same.
  • Ni-MH nickel-metal hydride
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • lithium secondary batteries with high energy density, high discharge voltage and output stability are used. Research is being actively conducted, and some have been commercialized.
  • Such a lithium secondary battery has a structure in which an electrode assembly of a positive electrode/separator/negative electrode is embedded in a sealed container together with an electrolyte.
  • an electrode mixture including an electrode active material is applied to an electrode current collector made of a long metal foil in one direction.
  • the roll-to-roll process refers to a system in which a web of a material having a very large width and transport length compared to its thickness passes through rollers and continuously performs various processes.
  • coating, printing, etc. may be performed while several bendable metal foils are moved between the rollers.
  • This roll-to-roll process has the advantage of being very convenient in terms of efficiency, storage space, and high-speed operation.
  • FIG. 1 schematically shows the form of a metal foil traveling device used in a roll-to-roll process.
  • the metal foil traveling device is composed of an unwinding roll, a guide roll and a winding roll. One end of the metal foil is fed toward the guide roll while being wound on the unwinding roll. The metal foil is transported by the rotation of each roll in a state supported by the guide roll, and is finally wound on a winding roll after undergoing necessary processing in the transport process.
  • the present invention relates to a metal foil that can be used as a substrate in a roll-to-roll process, a metal foil running fatigue test apparatus capable of predicting the degree of foil fatigue according to the running degree of the metal foil and the lifespan of the metal foil, and a metal foil fatigue test method using the same is intended to provide
  • the metal foil fatigue test apparatus includes an unwinding roll from which the metal foil is unwound, a plurality of guide rolls supporting and transferring the metal foil supplied from the unwinding roll, and a rewinding in which the metal foil transferred from the guide roll is wound. a metal foil running portion including a roll; and a tensile strength measuring unit for measuring the tensile strength of the metal foil.
  • the metal foil fatigue test apparatus includes a control unit for setting and changing the running conditions of the metal foil; And it further includes a storage unit for storing the tensile strength measurement result.
  • the metal foil fatigue test apparatus further includes a disconnection detection unit for detecting whether the metal foil is disconnected.
  • the disconnection detection unit may be located on the travel path of the metal foil.
  • the present invention provides a metal foil fatigue test method using the metal foil fatigue test apparatus as described above, wherein the metal foil fatigue test method is equipped with a metal foil in the metal foil running part of the metal foil fatigue test apparatus as described above to do; repeatedly running the metal foil in forward and reverse directions between the unwinding roll and the rewinding roll; and measuring the tensile strength of the repeatedly run metal foil; includes
  • the metal foil may be aluminum or copper.
  • the metal foil fatigue test method further comprises the step of setting a running condition of the metal foil.
  • the traveling condition of the metal foil may be any one or more of a winding direction and number of windings of the metal foil, a tensile force applied to the metal foil, and a traveling speed of the metal foil.
  • the step of setting the driving condition of the metal foil may be performed before the step of repeatedly driving the metal foil.
  • the step of setting the running condition of the metal foil may be performed during the step of repeatedly running the metal foil.
  • the metal foil fatigue test method further includes measuring the tensile strength of the metal foil before running, and calculating the tensile strength change according to the running conditions of the metal foil before and after running.
  • the metal foil fatigue test method further comprises the step of storing the running condition of the metal foil and the tensile strength of the metal foil according thereto in a storage unit.
  • the metal foil fatigue test method further comprises the step of detecting whether the metal foil disconnection occurs.
  • the step of detecting whether the disconnection has occurred may be performed during or after the driving step.
  • the metal foil running fatigue test apparatus and metal foil running fatigue test method according to the present invention set the running conditions of the metal foil appropriately in the roll-to-roll process and simulate the running of the metal foil accordingly, thereby reducing the fatigue and lifespan of the metal predictable.
  • the corresponding condition can be appropriately set in the actual roll-to-roll process, and defects of the metal foil can be reduced in the roll-to-roll process.
  • FIG. 1 schematically shows the form of a metal foil traveling device used in a roll-to-roll process.
  • FIG. 2 is a block diagram showing each configuration of the metal foil fatigue test apparatus according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a metal foil running part in the metal foil fatigue test apparatus according to the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a metal foil fatigue test method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a metal foil fatigue test method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a metal foil fatigue test method according to another embodiment of the present invention.
  • “under” another part it includes not only cases where it is “directly under” another part, but also cases where another part is in between.
  • “on” may include the case of being disposed not only on the upper part but also on the lower part.
  • FIG. 2 is a block diagram showing each configuration of the metal foil fatigue test apparatus according to the present invention.
  • the metal foil fatigue testing apparatus 100 includes a metal foil traveling unit 110 and a tensile strength measuring unit 120 .
  • the inventors of the present invention apply a constant stress while repeatedly driving the metal foil in a metal foil running part simulating a roll-to-roll device in order to predict the fatigue degree and lifespan of the metal foil, and then measure the tensile strength of the metal foil by measuring the foil. This is to devise a metal foil fatigue test device that can easily determine the degree of fatigue and the lifespan of the metal foil due to repeated driving.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the metal foil traveling unit 110 in the metal foil fatigue test apparatus according to the present invention.
  • the metal foil traveling unit 110 is implemented to accurately simulate the movement of a roll moving in an actual roll-to-roll process.
  • the metal foil traveling unit 110 includes an unwinding roll 111 from which the metal foil 114 is unwound, and a plurality of guide rolls supporting and transporting the metal foil 114 supplied from the unwinding roll 111 . and a rewinding roll 113 on which the metal foil 114 transferred from the 112 and the guide roll 112 is wound. This simulates the device configuration in the actual roll-to-roll process.
  • the metal foil 114 is repeatedly fed in the forward and reverse directions, and the process of winding and unwinding on the unwinding roll 111 and the rewinding roll 113 is repeated.
  • the forward direction refers to the traveling direction (A direction) from the unwinding roll 111 to the rewinding roll 113
  • the reverse direction refers to the traveling direction from the rewinding roll 113 to the unwinding roll 111 (B direction).
  • At least one guide roll 112 is positioned between the unwinding roll 111 and the rewinding roll 113 to support the metal foil so as not to be bent in the direction of gravity and transport the metal foil.
  • the metal foil fatigue test apparatus is to determine whether the fatigue degree of the metal foil is easily increased under which conditions by appropriately setting the running conditions of the metal foil running on the metal foil running part, or the breakage of the metal foil occurs when the metal foil is running It is possible to grasp the conditions and the like, and from this, it is possible to predict the degree of fatigue and lifespan according to driving.
  • the tensile strength measuring unit 120 measures the tensile strength of the metal foil repeatedly driven in the metal foil traveling unit 110 .
  • the tensile strength measuring unit 120 may be provided separately from the metal foil traveling unit 110 . In this case, the metal foil that has been driven is taken out from the metal foil traveling unit 110 and transferred to the tensile strength measuring unit 120 . After that, the tensile strength can be measured.
  • the metal foil fatigue test apparatus 100 further includes a control unit 130 for setting and changing the driving conditions of the metal foil.
  • the control unit 130 may serve to input the conditions of the driving fatigue test and to receive the test results.
  • control unit 130 may include an input tool (not shown) into which information on the metal foil as a fatigue test target is input, and the control unit may receive information on the metal foil as a fatigue test target through this.
  • the information on the metal foil may include information such as the type of the metal foil, tensile strength, and hardness.
  • the tensile strength of the metal foil is the tensile strength of the metal foil before running, and compared to the tensile strength of the metal foil measured after the repeated running of the metal foil, the fatigue level of the metal foil after running the metal foil is used as a criterion can be
  • the controller 130 may set the driving condition of the metal foil and input it to the metal foil driving unit.
  • the traveling conditions of the metal foil include a winding direction and number of windings of the metal foil, a tensile force applied to the metal foil, and a traveling speed of the metal foil.
  • the control unit may adjust the direction in which the stress acts on the metal foil by adjusting the position of each roll constituting the metal foil traveling unit 110 .
  • the control unit 130 may control the metal foil traveling unit 110 to operate according to the set driving conditions.
  • control unit 130 may include a receiving tool (not shown) that receives the results of the driving fatigue test. When the fatigue test is finished, the controller 130 may receive the fatigue test result and transmit it to the storage unit.
  • the storage unit 140 receives and stores the test result, in detail, the tensile strength measurement result from the control unit 130 .
  • the storage unit 140 may store the tensile strength measurement result and convert it into a database.
  • the types of metal foils are classified according to the material, thickness, hardness, etc. of the metal foil, and accordingly, the tensile strength measurement results for each driving condition can be summarized in a table or graph. Such measurement data can be used as a basis for predicting how much fatigue and lifespan of the metal foil will be when driving conditions are variously combined.
  • control unit 130 and the storage unit 140 it is possible for an operator to directly operate the control unit 130 and the storage unit 140 , but it is also possible to operate by an automated system.
  • the metal foil traveling unit 110 is operated under the set traveling condition, and upon completion, the metal foil is transferred to the tensile strength measuring unit 120 to measure the tensile strength.
  • the result may be received back to the control unit 130 and stored in the storage unit 140 .
  • the controller 130 may automatically change the driving condition and repeat the same process.
  • the present invention is provided with the disconnection detection unit 150 capable of detecting whether the metal foil is disconnected, so that it is possible to determine under which conditions the disconnection of the metal foil occurs.
  • the disconnection detection unit 150 may be located on a traveling path of the metal foil 114 . That is, the disconnection detection unit 150 may be located above or below the metal foil 114 repeatedly traveling on the travel path, and may detect whether disconnection of the metal foil 1140 occurs in real time. In addition, a plurality of disconnection detection units 150 may be located on the travel path of the metal foil. 3, the disconnection detection unit 150 is illustrated as being located on the travel path between the guide rolls 112, but between the unwinding roll 111 and the guide roll 112 or between the guide roll 112 and the rewinding roll ( 113) may be located on the driving path between the
  • disconnection detection may use an image camera, ultrasonic waves, or an eddy current detection method.
  • the eddy current detection method is a method of detecting whether there is a disconnection through the eddy current generated in the metal foil when a coil through which an alternating current flows is brought close to the metal foil. Since such a detection method is known to those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.
  • the present invention provides a metal foil fatigue test method using the metal foil fatigue test apparatus as described above.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a metal foil fatigue test method according to an embodiment of the present invention.
  • the metal foil fatigue test method includes the steps of mounting a metal foil to the metal foil traveling part of the metal foil fatigue testing apparatus (S10); Repeatedly running the metal foil in the forward and reverse directions between the unwinding roll and the rewinding roll (S20); and measuring the tensile strength of the repeatedly run metal foil (S30); includes
  • the metal foil is disposed on the travel path, and both sides of the metal foil are wound around an unwinding roll and a rewinding roll, respectively. At this time, the number of windings can be appropriately set according to the running conditions of the metal foil.
  • the metal foil is repeatedly driven in the forward and reverse directions under the set traveling conditions.
  • the forward direction refers to a traveling direction from the unwinding roll to the rewinding roll (direction A)
  • the reverse direction refers to a traveling direction from the rewinding roll to the unwinding roll (direction B).
  • the tensile strength is measured at a predetermined point of the repeatedly driven metal foil.
  • the tensile strength of the metal foil can be measured according to a conventionally known method. For example, a tensile force may be applied to the metal foil on both sides of a portion to be measured, and the force applied to the metal foil when fracture occurs may be measured. At this time, the value obtained by dividing the measured maximum tensile load by the cross-sectional area of the metal foil can be defined as the tensile strength.
  • the method for measuring tensile strength is known to those skilled in the art, detailed description thereof will be omitted.
  • the process returns to the step ( S10 ) of mounting the metal foil again, and after mounting the new metal foil on the metal foil mounting part, it can be tested under a new driving condition.
  • the metal foil is not particularly limited in its material, but may be an aluminum or copper material mainly used as an electrode current collector in a lithium secondary battery.
  • the metal foil fatigue test method according to the present invention further includes the step (S15) of setting the running conditions of the metal foil.
  • the metal foil fatigue test method according to the present invention simulates the running of a metal foil under various environments and conditions to which the metal foil may be exposed during the actual roll-to-roll process, thereby easily improving the degree of fatigue and the life of the metal foil due to repeated running of the foil. can figure out
  • the traveling condition of the metal foil may be any one or more of a winding direction and number of windings of the metal foil, a tensile force applied to the metal foil, and a traveling speed of the metal foil.
  • the winding direction of the metal foil means a direction in which the metal foil travels, and means winding in the forward or reverse direction.
  • the number of windings means the number of times the metal foil travels in the forward and reverse directions.
  • the metal foil may be completely wound on the unwinding roll or the rewinding roll during one running. It is also possible, for example, to run the metal foil in the opposite direction again with the metal foil partially wound on the unwinding roll or the rewinding roll.
  • the tensile force applied to the metal foil means the tension applied to the metal foil between the unwinding roll and the guide roll, between the guide rolls, or between the guide roll and the rewinding roll. That is, a large tensile force applied to the metal foil means that the metal foil is taut between the rolls.
  • the tensile force applied to the metal foil can be set, for example, by adjusting the torque of the roll.
  • the traveling speed of the metal foil is the speed at which the metal foil travels between rolls.
  • the traveling speed of the metal foil can be changed, for example, by adjusting the angular speed of the roll.
  • the running conditions of the metal foil may be set while appropriately adjusting the number and position of the guide rolls or the atmospheric environment to which the metal foil is exposed.
  • Setting the driving condition of the metal foil (S15) may be performed before the step (S20) of repeatedly driving the metal foil.
  • one driving condition can be set for each metal foil, and when the measurement is completed under one driving condition, a new metal foil can be mounted and different driving conditions can be set.
  • step (S15) of setting the driving condition of the metal foil may be performed during the step (S20) of repeatedly driving the metal foil.
  • the previously set driving conditions are changed during the driving of the metal foil. This makes it possible to predict the impact of changes that may occur during running of the metal foil.
  • the metal foil fatigue test method further includes measuring the tensile strength of the metal foil before running, and calculating a change in tensile strength according to running conditions of the metal foil before and after running.
  • the metal foil fatigue test method may further include the step of storing the driving condition of the metal foil and the tensile strength of the metal foil accordingly in a storage unit.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a metal foil fatigue test method according to another embodiment of the present invention.
  • the metal foil fatigue test method includes the steps of measuring the tensile strength of the metal foil before driving (not shown); Mounting the metal foil to the metal foil running part of the metal foil fatigue test apparatus (S10); Setting the driving conditions of the metal foil (S15); Repeatedly running the metal foil in the forward and reverse directions between the unwinding roll and the rewinding roll (S20); measuring the tensile strength of the repeatedly run metal foil (S30); Calculating the change in tensile strength according to the driving conditions of the metal foil before and after driving (S40); and storing the driving condition of the metal foil and thus the tensile strength of the metal foil in the storage unit (S50).
  • the process returns to the first step, and a test may be performed on a new metal foil under a new driving condition.
  • the step of measuring the tensile strength of the metal foil before driving may be performed before the metal foil is mounted on the driving unit, and the measured tensile strength data may be stored in advance in the storage unit.
  • the metal foil fatigue test method according to the present invention can measure the degree of fatigue of the metal by measuring the change in tensile strength of the metal foil before and after driving, and predict the lifespan of the metal foil.
  • the metal foil fatigue test method may further include the step of detecting whether disconnection of the metal foil occurs.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a metal foil fatigue test method according to another embodiment of the present invention.
  • the metal foil fatigue test method includes the steps of measuring the tensile strength of the metal foil before driving (not shown); Mounting the metal foil to the metal foil running part of the metal foil fatigue test apparatus (S10); Setting the driving conditions of the metal foil (S15); Repeatedly running the metal foil in the forward and reverse directions between the unwinding roll and the rewinding roll (S20); detecting whether a disconnection of the metal foil occurs (S25); measuring the tensile strength of the repeatedly run metal foil (S30); It consists of a step (S40) of calculating a change in tensile strength according to the driving conditions of the metal foil before and after driving (S40) and a step (S50) of storing the driving conditions of the metal foil and the tensile strength of the metal foil accordingly in the storage unit (S50).
  • the metal foil fatigue test method can determine under which conditions the metal foil is disconnected by detecting whether a disconnection phenomenon such as a crack occurs in the metal foil separately from the tensile strength measurement.
  • the disconnection detection may use an image camera, an ultrasonic wave, or an eddy current detection method, which is the same as described above.
  • the step of detecting whether the disconnection occurs may be performed during the driving step. That is, the detection of whether or not the disconnection occurs is performed in real time while the metal foil is being driven, so that it is possible to determine at what point in time the disconnection occurs under a specific driving condition.
  • the step of detecting whether the disconnection has occurred ( S25 ) may be performed after the driving step. In this case, it is preferable to check whether disconnection occurs before tensile strength measurement.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)

Abstract

본 발명은 금속 호일 피로 시험 장치 및 이를 사용한 금속 호일 피로 시험 방법에 관한 것으로, 상기 금속 호일 피로 시험 장치는 금속 호일이 권출되는 언와인딩 롤, 언와인딩 롤로부터 공급되는 금속 호일을 지지 및 이송하는 복수 개의 가이드 롤 및 가이드 롤로부터 이송된 금속 호일이 권취되는 리와인딩 롤을 포함하는 금속 호일 주행부; 및 상기 금속 호일의 인장 강도를 측정하는 인장 강도 측정부; 를 포함한다.

Description

금속 호일 피로 시험 장치 및 이를 사용한 방법
본 출원은 2020.6.23.자 한국 특허 출원 제10-2020-0076337호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 금속 호일 피로 시험 장치 및 이를 사용한 금속 호일 피로 시험 방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.
또한, 최근에는 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로는 주로 니켈 수소 금속(Ni-MH) 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 되어 있다.
이러한 리튬 이차전지는 양극/분리막/음극의 전극조립체가 전해질과 함께 밀폐된 용기에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다. 이렇게 양극 또는 음극을 제조하기 위해 한쪽 방향으로 긴 금속 호일로 이루어진 전극 집전체에 전극 활물질을 포함하는 전극 합제를 도포하게 된다.
이 때, 전극 제조를 위한 롤 프레스 공정, 슬리팅 공정, 노칭 공정, 라미네이션 공정, 또는 폴딩 공정 등은 대부분이 롤투롤 공정(Roll-to-roll processing)을 사용한다. 롤투롤 공정은 두께에 비하여 소재의 폭 및 이송 길이가 매우 큰 소재의 웹(Web)이 롤러들을 지나며 다양한 공정을 연속적으로 수행하는 시스템을 의미한다. 롤투롤 공정에서 여러 개의 휘어질 수 있는 금속 호일 등이 롤러와 롤러 사이로 이동하면서 코팅, 프린팅 등이 실시될 수 있다. 이러한 롤투롤 공정은 효율성, 저장공간, 고속 작업등에 있어서 매우 편리하다는 장점을 가지고 있다.
도 1은 롤투롤 공정에서 사용되는 금속 호일 주행 장치 형태를 모식적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 금속 호일 주행 장치는 언와인딩 롤, 가이드 롤 및 와인딩 롤로 구성된다. 금속 호일은 언와인딩 롤에 권취되어 있는 상태에서 일단부가 가이드 롤을 향하여 이송된다. 금속 호일은 가이드 롤에 의해 지지된 상태로 각 롤의 회전에 의해 이송되며, 이송 과정에서 필요한 공정 처리를 거친 후 최종적으로 와인딩 롤에 권취된다.
이와 같이 금속 호일과 같은 기재가 롤 상에서 반복하여 이송될 경우 금속 호일은 롤 사이에서 받는 장력 및 롤에 의해 권취될 때 받는 응력에 의해 피로도가 증가하게 된다. 이와 같은 현상이 발생할 경우 금속 호일에 크랙 또는 단선 현상이 발생할 수 있으며 이는 제품의 불량을 야기한다.
따라서 롤투롤 공정 중에 금속 호일의 주행 조건을 적절히 설정할 필요가 있으며, 이와 같은 주행 조건을 설정하기 위한 정확한 평가 방법 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 롤투롤 공정에서 기재로 사용될 수 있는 금속 호일에 있어서, 금속 호일의 주행 정도에 따른 호일 피로 정도 및 금속 호일의 수명을 예측할 수 있는 금속 호일 주행 피로 시험 장치 및 이를 이용한 금속 호일 피로 시험 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 금속 호일 피로 시험 장치는, 금속 호일이 권출되는 언와인딩 롤, 언와인딩 롤로부터 공급되는 금속 호일을 지지 및 이송하는 복수 개의 가이드 롤 및 가이드 롤로부터 이송된 금속 호일이 권취되는 리와인딩 롤을 포함하는 금속 호일 주행부; 및 상기 금속 호일의 인장 강도를 측정하는 인장 강도 측정부; 를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 금속 호일 피로 시험 장치는 금속 호일의 주행 조건을 설정 및 변경하는 제어부; 및 인장 강도 측정 결과를 저장하는 저장부를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 금속 호일 피로 시험 장치는 금속 호일의 단선 여부를 검출하는 단선 검출부를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 단선 검출부는 금속 호일의 주행 경로상에 위치할 수 있다.
또한 본 상기와 같은 금속 호일 피로 시험 장치를 사용하는 금속 호일 피로 시험 방법을 제공하는바, 상기 금속 호일 피로 시험 방법은, 앞서 설명한 바와 같은 금속 호일 피로 시험 장치의 금속 호일 주행부에 금속 호일을 장착하는 단계; 언와인딩 롤 및 리와인딩 롤 사이에서 금속 호일을 정방향 및 역방향으로 반복하여 주행시키는 단계; 및 반복 주행된 금속 호일의 인장 강도를 측정하는 단계; 를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 호일은 알루미늄 또는 구리일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 금속 호일 피로 시험 방법은 금속 호일의 주행 조건을 설정하는 단계를 더 포함한다.
이 때, 상기 금속 호일의 주행 조건은, 상기 금속 호일의 권취 방향 및 권취 횟수, 금속 호일에 걸리는 인장력 및 금속 호일의 주행 속도 중 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 호일의 주행 조건을 설정하는 단계는, 금속 호일을 반복하여 주행시키는 단계 전에 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 금속 호일의 주행 조건을 설정하는 단계는, 금속 호일을 반복하여 주행시키는 단계 중에 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 금속 호일 피로 시험 방법은 주행 전 금속 호일의 인장 강도를 측정하고, 주행 전후 금속 호일의 주행 조건에 따른 인장 강도 변화를 계산하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 금속 호일 피로 시험 방법은 상기 금속 호일의 주행 조건 및 이에 따른 금속 호일의 인장강도를 저장부에 저장하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 금속 호일 피로 시험 방법은 금속 호일의 단선 발생 여부를 검출하는 단계를 더 포함한다.
이 때, 상기 단선 발생 여부를 검출하는 단계는, 상기 주행 단계 중 또는 주행 단계 이후에 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 금속 호일 주행 피로 시험 장치 및 금속 호일 주행 피로 시험 방법은, 롤투롤 공정에서 금속 호일의 주행 조건들을 적절히 설정하고 이에 따른 금속 호일의 주행을 모사함으로써, 이에 따른 금속의 피로도 및 수명을 예측할 수 있다.
또한 금속 호일의 주행 조건에 따른 금속 호일의 피로도를 데이터베이스에 저장함으로써 실제 롤투롤 공정에서 해당 조건을 적절히 설정할 수 있고, 롤투롤 공정에서 금속 호일의 불량을 줄일 수 있다.
도 1은 롤투롤 공정에서 사용되는 금속 호일 주행 장치 형태를 모식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 금속 호일 피로 시험 장치의 각 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 금속 호일 피로 시험 장치에서, 금속 호일 주행부의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 호일 피로 시험 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 호일 피로 시험 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금속 호일 피로 시험 방법을 나타낸 흐름도이다.
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.
도 2는 본 발명에 따른 금속 호일 피로 시험 장치의 각 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 금속 호일 피로 시험 장치(100)는, 금속 호일 주행부(110) 및 인장 강도 측정부(120)를 포함한다.
전술한 바와 같이 롤투롤 공정에서는 금속 호일과 같은 기재가 롤 상에서 반복하여 이송될 경우 금속 호일은 롤 사이에서 받는 응력 및 롤에 의해 권출 및 권취될 때 받는 응력에 의해 피로도가 증가하게 된다. 이와 같은 현상이 발생할 경우 금속 호일에 크랙 또는 단선 현상이 발생할 수 있으며 이는 제품의 불량을 야기한다.
이에 본 발명의 발명자들은 금속 호일의 피로 정도 및 수명을 예측하기 위하여, 금속 호일을 롤투롤 장치를 모사한 금속 호일 주행부에서 반복 주행시키면서 일정한 응력을 가하고, 이후 금속 호일의 인장 강도를 측정함으로써 호일의 반복 주행에 따른 피로 정도 및 금속 호일의 수명을 용이하게 파악할 수 있는 금속 호일 피로 시험 장치를 고안하게 된 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 금속 호일 피로 시험 장치에서, 금속 호일 주행부(110)의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 3을 참조하면, 상기 금속 호일 피로 시험 장치에 있어서, 금속 호일 주행부(110)는 실제 롤투롤 공정에서 움직이는 롤의 움직임을 정확히 모사할 수 있도록 구현된다. 구체적으로 상기 금속 호일 주행부(110)는, 금속 호일(114)이 권출되는 언와인딩 롤(111), 언와인딩 롤(111)로부터 공급되는 금속 호일(114)을 지지 및 이송하는 복수 개의 가이드 롤(112) 및 가이드 롤(112)로부터 이송된 금속 호일(114)이 권취되는 리와인딩 롤(113)을 포함한다. 이는 실제 롤투롤 공정에서의 장치 구성을 모사한 것이다. 금속 호일(114)은 정방향 및 역방향으로 반복하여 이송되고, 언와인딩 롤(111) 및 리와인딩 롤(113) 상에서 권취 및 권출되는 과정을 반복하게 된다. 여기서 정방향이란 언와인딩 롤(111)에서 리와인딩 롤(113)로 향하는 주행 방향(A방향)을 의미하며, 역방향이란 리와인딩 롤(113)에서 언와인딩 롤(111)로 향하는 주행 방향(B방향)을 의미한다. 가이드 롤(112)은 언와인딩 롤(111)과 리와인딩 롤(113) 사이에 적어도 하나 이상 위치하여 금속 호일이 중력 방향으로 벤딩되지 않도록 지지하고 금속 호일을 이송한다.
본 발명에 따른 금속 호일 피로 시험 장치는 금속 호일 주행부 상을 주행하는 금속 호일의 주행 조건을 적절히 설정함으로써 어느 조건에서 금속 호일의 피로도가 쉽게 증가하는지 여부 또는 금속 호일 주행시 금속 호일의 파단이 발생하는 조건 등을 파악할 수 있고, 이로부터 주행에 따른 피로 정도 및 수명을 예측할 수 있다.
인장강도 측정부(120)는 금속 호일 주행부(110)에서 반복 주행된 금속 호일의 인장 강도를 측정한다. 인장 강도 측정부(120)는 금속 호일 주행부(110)와 별도로 구비될 수 있으며, 이 경우 금속 호일 주행부(110)에서 주행이 완료된 금속 호일이 취출되어 인장 강도 측정부(120)로 이송된 후 인장강도가 측정될 수 있다.
이를 위해 금속 호일 피로 시험 장치(100)는 금속 호일의 주행 조건을 설정 및 변경하는 제어부(130)를 더 포함한다. 제어부(130)는 주행 피로 시험의 조건을 입력하고, 시험 결과를 입력받는 역할을 할 수 있다.
구체적으로, 제어부(130)는 피로 시험 대상이 되는 금속 호일의 정보가 입력되는 입력 툴(미도시)을 포함할 수 있으며, 제어부는 이를 통해 피로 시험 대상이 되는 금속 호일의 정보를 입력받을 수 있다. 예를 들어, 금속 호일의 정보로는 금속 호일의 종류, 인장 강도 및 경도 등의 정보를 포함할 수 있다. 특히, 금속 호일의 인장 강도는 주행 전 금속 호일의 인장강도로서, 금속 호일의 반복 주행 후 측정되는 금속 호일의 인장 강도와 비교하여 금속 호일의 주행 후 금속 호일에 피로도가 얼마나 증가하였는지의 기준으로 삼을 수 있다.
또한 제어부(130)는 금속 호일의 주행 조건을 설정하고, 이를 금속 호일 주행부에 입력할 수 있다. 이러한 금속 호일의 주행 조건으로는 금속 호일의 권취 방향 및 권취 횟수, 금속 호일에 걸리는 인장력 및 금속 호일의 주행 속도 등이 있다. 또한 상기 제어부는 금속 호일 주행부(110)를 구성하는 각 롤의 위치를 조정함으로써, 금속 호일에 응력이 작용하는 방향을 조절할 수도 있다. 제어부(130)는 설정된 주행 조건에 따라 동작하도록 금속 호일 주행부(110)를 제어할 수 있다.
또한 제어부(130)는 주행 피로 시험의 결과를 입력받는 수신 툴(미도시)를 구비할 수 있다. 피로 시험이 종료되면 제어부(130)는 피로 시험의 결과를 입력받고 이를 저장부로 전송할 수 있다.
상기 저장부(140)는 제어부(130)로부터 시험 결과, 상세하게는 인장 강도 측정 결과를 전송받아 저장한다. 상기 저장부(140)는 인장 강도 측정 결과를 저장하여 이를 데이터베이스화할 수 있다. 구체적으로, 금속 호일의 재질 및 두께, 경도 등으로 금속 호일의 종류를 나누고, 이에 따라 각 주행 조건에 대한 인장강도 측정 결과를 표 또는 그래프로 정리할 수 있다. 이와 같은 측정 데이터들은 주행 조건들이 다양하게 조합되었을 때 금속 호일의 피로도 및 수명이 어느 정도일지 예측하는 근거로 사용될 수 있다.
이러한 제어부(130) 및 저장부(140)의 작동에 있어서, 작업자가 제어부(130) 및 저장부(140)를 직접 작동하는 것도 가능하나, 자동화된 시스템에 의해 작동하는 것도 가능하다. 예를 들어, 제어부(130)에 주행 조건이 입력되면 설정된 주행 조건으로 금속 호일 주행부(110)가 동작되고, 완료시 금속 호일이 인장강도 측정부(120)로 이송되어 인장 강도가 측정된다. 그 결과는 다시 제어부(130)로 수신되어 저장부(140)에 저장될 수 있다. 이 과정이 완료되면 자동으로 제어부(130)가 주행 조건을 변경하여 같은 과정을 반복할 수 있다.
한편, 금속 호일이 금속 호일 주행부(110) 상에서 반복하여 주행할 때, 금속 호일에 가해지는 응력이 심하면 금속 호일에 단선이 발생하는 경우가 있다. 이러한 단선 현상은 금속 호일에 발생한 크랙 등을 통해 확인할 수 있다. 본 발명은 이러한 금속 호일의 단선 여부를 검출할 수 있는 단선 검출부(150)를 구비하여, 어느 조건에서 금속 호일의 단선이 발생하였는지를 파악할 수 있다.
도 3을 참조하면, 단선 검출부(150)는 금속 호일(114)의 주행 경로 상에 위치할 수 있다. 즉 단선 검출부(150)는 주행 경로 상에서 반복 주행하는 금속 호일(114)의 상부 또는 하부에 위치할 수 있으며, 금속 호일(1140)의 단선 발생 여부를 실시간으로 검출할 수 있다. 또한 단선 검출부(150)는 금속 호일의 주행 경로 상에 다수 위치할 수 있다. 도 3에는 단선 검출부(150)가 가이드 롤(112) 사이의 주행 경로 상에 위치하는 것으로 도시하였으나, 언와인딩 롤(111)과 가이드롤(112) 사이 또는 가이드 롤(112)과 리와인딩 롤(113) 사이의 주행 경로 상에 위치할 수도 있다.
한편, 단선 검출부(150)에서, 단선 검출은 종래의 공지된 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 단선 검출은 화상 카메라를 사용하거나, 초음파를 사용하거나 또는 와전류 검출 방식을 사용할 수 있다.
화상 카메라의 경우, 롤 사이에서 주행하는 금속 호일에 발생한 크랙을 직접 촬영하여 검출할 수 있다. 초음파 검출 방법의 경우 초음파를 금속 호일에 발진시키고, 메아리 현상에 의해 되돌하오는 파를 감지하여 신호처리를 통해 단선 여부를 검출할 수 있다. 와전류 검출 방식은 교류 전류가 흐르는 코일을 금속 호일에 접근시킬 경우 금속 호일에 발생하는 와전류를 통해 단선 여부를 검출하는 방식이다. 이러한 검출 방법은 당업자에게 공지되어 있으므로 자세한 설명을 생략한다.
또한 본 발명은 상기와 같은 금속 호일 피로 시험 장치를 사용한 금속 호일 피로 시험 방법을 제공한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 호일 피로 시험 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 호일 피로 시험 방법은, 금속 호일 피로 시험 장치의 금속 호일 주행부에 금속 호일을 장착하는 단계(S10); 언와인딩 롤 및 리와인딩 롤 사이에서 금속 호일을 정방향 및 역방향으로 반복하여 주행시키는 단계(S20); 및 반복 주행된 금속 호일의 인장 강도를 측정하는 단계(S30); 를 포함한다.
상기 금속 호일을 장착하는 단계(S10)에서는, 금속 호일을 주행 경로 상에 배치하고, 금속 호일의 양 측을 각각 언와인딩 롤과 리와인딩 롤에 권취한다. 이 때 권취 횟수는 금속 호일의 주행 조건에 따라 적절히 설정할 수 있다.
상기 금속 호일을 반복하여 주행시키는 단계(S20)에서, 금속 호일은 설정된 주행 조건 상에서 정방향 및 역방향으로 반복 주행된다. 전술한 바와 같이, 정방향이란 언와인딩 롤에서 리와인딩 롤로 향하는 주행 방향(A방향)을 의미하며, 역방향이란 리와인딩 롤에서 언와인딩 롤로 향하는 주행 방향(B방향)을 의미한다.
상기 인장 강도 측정 단계(S30)에서는 반복 주행된 금속 호일의 소정의 지점에 대하여 인장 강도를 측정한다. 금속 호일의 인장 강도는 통상적인 공지의 방법에 따라 측정할 수 있다. 예를 들어, 측정하고자 하는 부분의 양측으로 금속 호일에 인장력을 가하고, 파단이 발생할 때 금속 호일에 가해지는 힘을 측정할 수 있다. 이 때 측정되는 최대 인장하중을 금속 호일의 단면적으로 나눈 값을 인장 강도로 정의할 수 있다. 이와 같이 인장 강도 측정 방법에 관한 것은 통상의 기술자에게 공지된 사항이므로 자세한 설명을 생략한다.
인장 강도 측정 단계(S30)가 완료되면, 다시 금속 호일을 장착하는 단계(S10)로 되돌아가서, 새로운 금속 호일을 금속 호일 장착부에 장착한 후 새로운 주행 조건에서 시험할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 호일은 그 소재에 특별한 제한은 없으나 리튬 이차전지에서 전극 집전체로 주로 사용되는 알루미늄 또는 구리 소재일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속 호일 피로 시험 방법은 금속 호일의 주행 조건을 설정하는 단계(S15)를 더 포함한다. 본 발명에 따른 금속 호일 피로 시험 방법은 실제 롤투롤 공정 중의 금속 호일이 노출될 수 있는 다양한 환경 및 조건 하에서 금속 호일의 주행을 모사함으로써 호일의 반복 주행에 따른 피로 정도 및 금속 호일의 수명을 용이하게 파악할 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 호일의 주행 조건은 금속 호일의 권취 방향 및 권취 횟수, 금속 호일에 걸리는 인장력 및 금속 호일의 주행 속도 중 어느 하나 이상일 수 있다.
여기서, 상기 금속 호일의 권취 방향이란 금속 호일이 주행하는 방향을 의미하며, 정방향 또는 역방향으로 권취하는 것을 의미한다. 권취 횟수란 정방향 및 역방향으로 금속 호일이 주행한 횟수를 의미한다. 이 때, 금속 호일이 한 번의 주행시 언와인딩 롤 또는 리와인딩 롤에 완전히 권취되도록 할 수 있다. 또한, 예를 들어, 금속 호일이 언와인딩 롤 또는 리와인딩 롤에 부분적으로 권취된 상태에서 다시 금속 호일을 반대방향으로 주행시키는 것도 가능하다.
다음으로, 금속 호일에 걸리는 인장력이란 언와인딩 롤과 가이드 롤 사이, 가이드 롤 사이 또는 가이드롤과 리와인딩 롤 사이에서 금속 호일에 걸리는 장력을 의미한다. 즉 금속 호일에 걸리는 인장력이 크다는 것은 금속 호일이 롤 사이에서 팽팽하게 당겨져 있다는 것을 의미한다. 금속 호일에 걸리는 인장력은, 예를 들어 롤의 토크를 조절함으로써 설정할 수 있다.
금속 호일의 주행 속도란 롤 사이에서 금속 호일이 주행하는 속도이다. 금속 호일의 주행 속도는, 예를 들어 롤의 각속도를 조절함으로써 변경할 수 있다.
이외에도, 가이드 롤의 개수 및 위치 또는 금속 호일이 노출되는 대기 환경 등을 적절히 조절하면서 금속 호일의 주행 조건을 설정할 수 있다.
상기 금속 호일의 주행 조건을 설정하는 단계(S15)는, 금속 호일을 반복하여 주행시키는 단계(S20) 전에 수행될 수 있다. 이 경우 하나의 금속 호일마다 하나의 주행 조건을 설정할 수 있으며, 하나의 주행 조건 하에서 측정이 완료되면 새로운 금속 호일을 장착하고 이전과 다른 주행 조건을 설정할 수 있다.
또한 상기 금속 호일의 주행 조건을 설정하는 단계(S15)는, 금속 호일을 반복하여 주행시키는 단계(S20) 중에 수행될 수 있다. 이 경우 금속 호일의 주행 도중에 기존에 설정되었던 주행 조건이 변경된다. 이는 금속 호일의 주행 시 발생할 수 있는 변화에 따른 영향을 예측할 수 있게 한다.
더욱 구체적인 예에 있어서, 금속 호일 피로 시험 방법은 주행 전 금속 호일의 인장 강도를 측정하고, 주행 전후 금속 호일의 주행 조건에 따른 인장 강도 변화를 계산하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 금속 호일 피로 시험 방법은 상기 금속 호일의 주행 조건 및 이에 따른 금속 호일의 인장강도를 저장부에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 호일 피로 시험 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 금속 호일 피로 시험 방법은 주행 전 금속 호일의 인장 강도를 측정하는 단계(미도시); 금속 호일 피로 시험 장치의 금속 호일 주행부에 금속 호일을 장착하는 단계(S10); 금속 호일의 주행 조건을 설정하는 단계(S15); 언와인딩 롤 및 리와인딩 롤 사이에서 금속 호일을 정방향 및 역방향으로 반복하여 주행시키는 단계(S20); 반복 주행된 금속 호일의 인장 강도를 측정하는 단계(S30); 주행 전후 금속 호일의 주행 조건에 따른 인장 강도 변화를 계산하는 단계(S40); 및 금속 호일의 주행 조건 및 이에 따른 금속 호일의 인장 강도를 저장부에 저장하는 단계(S50)로 구성된다.
이 경우 저장 단계(S50)가 종료되면 다시 첫 단계로 되돌아가서, 새로운 금속 호일에 대하여 새로운 주행 조건에서 시험을 진행할 수 있다.
한편 주행 전 금속 호일의 인장 강도를 측정하는 단계는 금속 호일을 주행부에 장착하기 전에 수행될 수 있으며, 여기서 측정된 인장 강도 데이터는 저장부에 미리 저장될 수 있다.
본 발명에 따른 금속 호일 피로 시험 방법은 주행 전후 금속 호일의 인장 강도 변화를 측정함으로써 금속의 피로 정도를 측정하고, 금속 호일의 수명을 예측할 수 있다.
아울러, 저장된 금속 호일의 주행 조건 및 이에 따른 인장 강도를 데이터베이스화함으로써 주행 조건들이 다양하게 조합되었을 때 금속 호일의 피로도 및 수명이 어느 정도일지 예측하는 근거로 사용될 수 있다.
또한, 상기 금속 호일 피로 시험 방법은 금속 호일의 단선 발생 여부를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금속 호일 피로 시험 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 금속 호일 피로 시험 방법은 주행 전 금속 호일의 인장 강도를 측정하는 단계(미도시); 금속 호일 피로 시험 장치의 금속 호일 주행부에 금속 호일을 장착하는 단계(S10); 금속 호일의 주행 조건을 설정하는 단계(S15); 언와인딩 롤 및 리와인딩 롤 사이에서 금속 호일을 정방향 및 역방향으로 반복하여 주행시키는 단계(S20); 금속 호일의 단선 발생 여부를 검출하는 단계(S25); 반복 주행된 금속 호일의 인장 강도를 측정하는 단계(S30); 주행 전후 금속 호일의 주행 조건에 따른 인장 강도 변화를 계산하는 단계(S40) 및 금속 호일의 주행 조건 및 이에 따른 금속 호일의 인장 강도를 저장부에 저장하는 단계(S50)로 구성된다.
본 발명에 따른 금속 호일 피로 시험 방법은, 인장 강도 측정과 별도로 금속 호일에 크랙 등의 단선 현상이 발생하는지 여부를 검출함으로써, 어느 조건에서 금속 호일이 단선되는지를 파악할 수 있다. 단선 검출은 화상 카메라를 사용하거나, 초음파를 사용하거나 또는 와전류 검출 방식을 사용할 수 있으며, 이는 전술한 바와 동일하다.
상기 단선 발생 여부를 검출하는 단계(S25)는 상기 주행 단계 중에 수행될 수 있다. 즉 단선 발생 여부 검출은 금속 호일의 주행 중에 실시간으로 수행됨으로써 특정 주행 조건에서 어느 시점에 단선이 발생하는지를 파악할 수 있다.
또한, 상기 단선 발생 여부를 검출하는 단계(S25)는 주행 단계 이후에 수행될 수도 있다. 이 경우 단선 발생 여부는 인장 강도 측정 전에 수행되는 것이 바람직하다.
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.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 자명하다.

Claims (14)

  1. 금속 호일이 권출되는 언와인딩 롤, 언와인딩 롤로부터 공급되는 금속 호일을 지지 및 이송하는 복수 개의 가이드 롤 및 가이드 롤로부터 이송된 금속 호일이 권취되는 리와인딩 롤을 포함하는 금속 호일 주행부; 및
    상기 금속 호일의 인장 강도를 측정하는 인장 강도 측정부; 를 포함하는 금속 호일 피로 시험 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 호일의 주행 조건을 설정 및 변경하는 제어부; 및
    인장 강도 측정 결과를 저장하는 저장부를 더 포함하는 금속 호일 피로 시험 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    금속 호일의 단선 여부를 검출하는 단선 검출부를 더 포함하는 금속 호일 피로 시험 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단선 검출부는 금속 호일의 주행 경로상에 위치하는 금속 호일 피로 시험 장치.
  5. 제1항에 따른 금속 호일 피로 시험 장치의 금속 호일 주행부에 금속 호일을 장착하는 단계;
    언와인딩 롤 및 리와인딩 롤 사이에서 금속 호일을 정방향 및 역방향으로 반복하여 주행시키는 단계; 및
    반복 주행된 금속 호일의 인장 강도를 측정하는 단계; 를 포함하는 금속 호일 피로 시험 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 금속 호일은 알루미늄 또는 구리인 금속 호일 피로 시험 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    금속 호일의 주행 조건을 설정하는 단계를 더 포함하는 금속 호일 피로 시험 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 금속 호일의 주행 조건은,
    상기 금속 호일의 권취 방향 및 권취 횟수, 금속 호일에 걸리는 인장력 및 금속 호일의 주행 속도 중 어느 하나 이상인 금속 호일 피로 시험 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 금속 호일의 주행 조건을 설정하는 단계는, 금속 호일을 반복하여 주행시키는 단계 전에 수행되는 금속 호일 피로 시험 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 금속 호일의 주행 조건을 설정하는 단계는, 금속 호일을 반복하여 주행시키는 단계 중에 수행되는 금속 호일 피로 시험 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    주행 전 금속 호일의 인장 강도를 측정하고, 주행 전후 금속 호일의 주행 조건에 따른 인장 강도 변화를 계산하는 단계를 더 포함하는 금속 호일 피로 시험 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 금속 호일의 주행 조건 및 이에 따른 금속 호일의 인장강도를 저장부에 저장하는 단계를 더 포함하는 금속 호일 피로 시험 방법.
  13. 제5항에 있어서,
    금속 호일의 단선 발생 여부를 검출하는 단계를 더 포함하는 금속 호일 피로 시험 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 단선 발생 여부를 검출하는 단계는,
    상기 주행 단계 중 또는 주행 단계 이후에 수행되는 금속 호일 피로 시험 방법.
PCT/KR2021/095024 2020-06-23 2021-01-20 금속 호일 피로 시험 장치 및 이를 사용한 방법 WO2021261980A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180006462.2A CN114729864A (zh) 2020-06-23 2021-01-20 用于金属箔的疲劳测试设备和使用所述疲劳测试设备的方法
EP21827890.1A EP4043858A4 (en) 2020-06-23 2021-01-20 METAL FOIL FATIGUE TESTING DEVICE AND METHODS USING THE SAME
US17/775,625 US20220397502A1 (en) 2020-06-23 2021-01-20 Fatigue testing apparatus for metallic foil and method using same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0076337 2020-06-23
KR1020200076337A KR20210158055A (ko) 2020-06-23 2020-06-23 금속 호일 피로 시험 장치 및 이를 사용한 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021261980A1 true WO2021261980A1 (ko) 2021-12-30

Family

ID=79178791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2021/095024 WO2021261980A1 (ko) 2020-06-23 2021-01-20 금속 호일 피로 시험 장치 및 이를 사용한 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220397502A1 (ko)
EP (1) EP4043858A4 (ko)
KR (1) KR20210158055A (ko)
CN (1) CN114729864A (ko)
WO (1) WO2021261980A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116929935B (zh) * 2023-09-18 2023-12-12 常州市武进广宇花辊机械有限公司 一种无纺布纺粘成网缺陷检测装置及检测方法
CN117367996B (zh) * 2023-12-08 2024-02-20 康利源科技（天津）股份有限公司 一种用于船舶止移块的包覆金属强度检测方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980017598U (ko) * 1996-09-24 1998-07-06 이형도 화성공정의 호일 권취용 모터
KR20100110671A (ko) * 2009-04-03 2010-10-13 엘지이노텍 주식회사 구동필름 자동 편집장치 및 그 제어방법
KR20140032659A (ko) * 2012-09-07 2014-03-17 삼성전기주식회사 기판 검사 장치 및 기판 검사 방법
KR101376160B1 (ko) * 2013-12-05 2014-03-21 엠에스티코리아(주) 롤투롤 필름 처리 시스템
US20190210388A1 (en) * 2016-09-26 2019-07-11 Ashok Chaturvedi Apparatus for registered foil stamping and a process therefor
KR20200076337A (ko) 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 티에스 체온에 따라 색상이 변하는 냉각 시트 및 그 제조방법

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01219609A (ja) * 1988-02-29 1989-09-01 Oji Paper Co Ltd 巻取製品の伸び率測定方法およびその装置
JPH05107165A (ja) * 1991-10-18 1993-04-27 Fujikura Ltd 光フアイバ線の耐張力試験装置
JP2000283885A (ja) * 1999-03-31 2000-10-13 Fujikura Ltd 光ファイバ耐張力試験装置
JP3521074B2 (ja) * 2000-01-06 2004-04-19 三井金属鉱業株式会社 電解銅箔の物性検査方法
US6993964B2 (en) * 2004-02-04 2006-02-07 The Procter & Gamble Company Method of determining a modulus of elasticity of a moving web material
JP5448156B2 (ja) * 2009-08-25 2014-03-19 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 電極合材塗工機および電極合剤の塗工方法
KR101447045B1 (ko) 2013-11-04 2014-10-08 건국대학교 산학협력단 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어방법
EP3275619A1 (en) * 2016-07-29 2018-01-31 Dow Global Technologies LLC Systems and methods for the online measurement of melt strength of polymeric multilayer and monolayer structures
CN207964482U (zh) * 2018-02-02 2018-10-12 河南科源电子铝箔有限公司 一种针对用户的高压电子铝箔板形模拟张力检测装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980017598U (ko) * 1996-09-24 1998-07-06 이형도 화성공정의 호일 권취용 모터
KR20100110671A (ko) * 2009-04-03 2010-10-13 엘지이노텍 주식회사 구동필름 자동 편집장치 및 그 제어방법
KR20140032659A (ko) * 2012-09-07 2014-03-17 삼성전기주식회사 기판 검사 장치 및 기판 검사 방법
KR101376160B1 (ko) * 2013-12-05 2014-03-21 엠에스티코리아(주) 롤투롤 필름 처리 시스템
US20190210388A1 (en) * 2016-09-26 2019-07-11 Ashok Chaturvedi Apparatus for registered foil stamping and a process therefor
KR20200076337A (ko) 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 티에스 체온에 따라 색상이 변하는 냉각 시트 및 그 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4043858A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP4043858A4 (en) 2022-11-09
CN114729864A (zh) 2022-07-08
EP4043858A1 (en) 2022-08-17
US20220397502A1 (en) 2022-12-15
KR20210158055A (ko) 2021-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021261980A1 (ko) 금속 호일 피로 시험 장치 및 이를 사용한 방법
WO2020213846A1 (ko) 와전류를 이용한 전지셀 내부의 균열 검사 방법 및 검사 장치
WO2017095066A1 (ko) 언노운 방전 전류에 의한 배터리 셀의 불량 검출 장치 및 방법
WO2022035133A1 (ko) 배터리 셀들의 등급 판정 및 배터리 모듈 조립 공정을 통합 수행하기 위한 공정 자동화 시스템
WO2016195451A1 (ko) 전지팩 기능 검사장치
WO2020130184A1 (ko) 이차전지의 셀 스택 제조장치
WO2020032343A1 (ko) 배터리 분리막 손상 검출장치 및 검출방법
WO2019212148A1 (ko) 이차 전지 테스트 장치 및 방법
WO2018182387A1 (ko) 이차전지의 리크검사시스템
WO2020085667A1 (ko) 이차 전지의 내부 가스 발생 가속 구간 판단 방법
CN109283479A (zh) 互感器检测校验设备
WO2022145830A1 (ko) 배터리 진단 장치, 배터리 진단 방법, 배터리 팩 및 전기 차량
WO2018147586A2 (ko) 초음파를 이용한 알루미늄 파우치 실링을 위한 비파괴검사 판정시스템
WO2019240443A1 (ko) 다수의 이차전지 셀파우치 동시 검사 장치
WO2019017619A1 (ko) 이차전지용 전극 제조시스템 및 제조방법
WO2022260245A1 (ko) 전극판 또는 단위셀 적층 검사 장치
US20200341069A1 (en) Method for producing separator and apparatus for producing separator
WO2018101725A1 (ko) 세정 롤이 구비되어 있는 전지셀 제조용 보호 필름의 세정 장치
WO2022065642A1 (ko) 위치 이동 가능한 아이들 롤러를 포함하는 전극 시트 리와인딩 장치
CN212780558U (zh) Ccd视频检测装置
WO2022097991A1 (ko) 전지 셀의 균열 검사를 위한 와전류 센서 및 이를 포함하는 전지 셀의 균열 검출 시스템
WO2023033522A1 (ko) Tdr을 이용한 전지셀의 내부 결함 검출장치 및 방법
WO2023101287A1 (ko) 본딩상태 검사장치 및 이를 이용한 본딩상태 검사방법
WO2021261700A1 (ko) 금속 호일 피로 시험 시스템 및 금속 호일 피로 시험 방법
KR102221782B1 (ko) 결함 검사 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21827890

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021827890

Country of ref document: EP

Effective date: 20220502

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE