WO2023249269A1 - 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치 및 이를 사용하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 방법 - Google Patents

전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치 및 이를 사용하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2023249269A1
WO2023249269A1 PCT/KR2023/007041 KR2023007041W WO2023249269A1 WO 2023249269 A1 WO2023249269 A1 WO 2023249269A1 KR 2023007041 W KR2023007041 W KR 2023007041W WO 2023249269 A1 WO2023249269 A1 WO 2023249269A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
active material
material layer
guide panel
specimen
electrode active
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/007041
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
조대희
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 EP23827389.0A priority Critical patent/EP4446726A1/en
Publication of WO2023249269A1 publication Critical patent/WO2023249269A1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/36—Embedding or analogous mounting of samples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/04—Measuring adhesive force between materials, e.g. of sealing tape, of coating
    • 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
    • G01N2203/0298—Manufacturing or preparing specimens
    • 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 positive and negative electrodes are manufactured by coating or adhering an active material to a current collector to form an active material layer.
  • a slurry is prepared by mixing the active material, binder, and conductive material in a solvent, and then applied to a current collector, dried, and rolled.
  • the active material is prepared in advance in the form of a freestanding film by dry or wet processing. It is manufactured through a process of adhering to a current collector using an adhesive, etc.
  • a device used to produce a specimen for testing the adhesion between the active material layer of the electrode and the current collector
  • It includes an upper guide panel provided with a guide hole for guiding the adhesion position of the electrode active material layer to the fixed substrate accommodated in the guide groove,
  • a specimen manufacturing device for testing the adhesion of an electrode active material layer wherein at least one of the upper guide panel and the lower guide panel is provided with a coupling means between the upper guide panel and the lower guide panel.
  • the guide hole may be in the form of a square pillar with open upper and lower surfaces or a square pillar with open upper and lower surfaces and one side wall.
  • the open side wall of the guide groove and the guide hole may be formed in the same direction.
  • the step of attaching a double-sided tape to the fixing substrate or the active material layer may be further included.
  • the specimen manufacturing device for testing the adhesion of the electrode active material layer of the present invention accurately guides the adhesion position of the active material layer and the fixed substrate when manufacturing the specimen, enabling the easy and quick production of highly reliable specimens.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a specimen manufacturing device for testing the adhesion of an electrode active material layer as an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded view showing a specimen manufacturing device for testing the adhesion of an electrode active material layer according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a diagram schematically showing an embodiment of an electrode and a specimen for testing the adhesion of an electrode active material layer including the same;
  • Figure 4 is a diagram schematically showing a method of manufacturing a specimen for testing the adhesion of an electrode active material layer according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a diagram schematically showing a method of manufacturing a specimen for testing the adhesion of an electrode active material layer according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a diagram schematically showing a specimen manufacturing apparatus 100 for testing the adhesion of an electrode active material layer as an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a diagram showing a specimen manufacturing apparatus 100 for testing the adhesion of an electrode active material layer as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an embodiment of an electrode 10 and a specimen 20 for testing the adhesion of an electrode active material layer including the same.
  • the apparatus 100 for producing a specimen for testing the adhesion of an electrode active material layer of the present invention produces a specimen 20 for testing the adhesion between the active material layer 12 of the electrode 10 and the current collector 14 (see FIG. 3 (a)).
  • a device used for As a device used for,
  • a lower guide panel 30 provided on the upper surface with a guide groove 32 for guiding and receiving the fixing substrate 22 to which the active material layer 12 of the electrode is to be bonded, and
  • At least one of the upper guide panel 40 and the lower guide panel 30 is provided with a coupling means between the upper guide panel 40 and the lower guide panel 30.
  • the active material layer is not firmly adhered to the current collector in a lithium secondary battery, peeling of the active material layer may occur due to stress caused by expansion and decrease in the volume of the electrode during the charging and discharging process, and the moment of cutting during the electrode cutting process may occur. Problems can arise where the active material easily falls off due to pressure. Therefore, the adhesion state of the active material layer to the current collector is important to the performance of the battery, and tests are being conducted to evaluate the adhesion of the active material layer to confirm this.
  • the adhesion of the active material layer to the current collector is measured by adhering the active material layer of the electrode to a fixed substrate (e.g., a glass substrate) and measuring the adhesive strength while removing the current collector by pulling in the opposite direction. At this time, if the active material layer of the specimen electrode is not adhered to the exact position of the fixed substrate, accurate measurement results cannot be obtained.
  • a fixed substrate e.g., a glass substrate
  • the adhesion measurement is performed using a UTM device after producing a specimen 20 for testing the adhesion of the electrode active material layer as shown in FIG. 3, (c).
  • the electrode active material layer 12 is not accurately attached to the fixed substrate 22 constituting the specimen 20 for testing the adhesion of the electrode active material layer at the designated position with straightness and parallelism, such inaccurate attachment may cause A change occurs in the measured tensile force value. Therefore, accurately manufacturing the specimen 20 for testing the adhesion of the electrode active material layer is essential for accurately measuring the adhesion of the active material layer to the current collector.
  • the apparatus 100 for producing a specimen for testing the adhesion of an electrode active material layer of the present invention provides the effect of easily and conveniently meeting the conditions required for the specimen as described above. Therefore, according to the present invention, the occurrence of incorrectly manufactured specimens is fundamentally prevented, and specimens with accurate and uniform shapes can be manufactured in a simple manner, and thus the adhesion of the electrode active material layer to the current collector can be easily and accurately measured. there is.
  • the coupling means is not particularly limited, and any coupling means known in the field may be employed.
  • the upper guide panel 40 is in a form that can be coupled to the lower guide panel 30 when guiding the electrode active material layer 12, a specimen manufacturing device for testing the adhesion of the electrode active material layer ( 100), it does not matter in what form it is provided.
  • it exists in a form separated from the lower guide panel 30 and is coupled to the lower guide panel 30 when guiding the electrode active material layer 12; Alternatively, it may be provided partially or entirely fixed to the lower guide panel 30.
  • the detachable structure may be any structure known in the field without limitation.
  • a coupling fence for detachment of the upper guide panel 40 is provided on the outer periphery of the upper surface of the lower guide panel 30, or, conversely, the lower guide panel 30 is detachable on the outer periphery of the lower surface of the upper guide panel 40.
  • a combination fence may be provided for.
  • a coupling protrusion is provided on either the upper guide panel 40 or the lower guide panel 30, and the coupling protrusion can be accommodated on either the upper guide panel 40 or the lower guide panel 30.
  • a structure in which a coupling groove is provided is also possible.
  • the lower guide panel 30 of the guide groove 32 may be formed in a shape that allows the fixing substrate 22 to be inserted even when the upper guide panel 40 is fully fixed.
  • the fixing substrate 22 can be inserted through the open side wall of the guide groove 32.
  • At least one of the length or width of the guide hole 42 has a corresponding guide groove so as to hold the fixed substrate 22 accommodated in the guide groove 32. It may be formed to be smaller than the length or width of (42).
  • the guide groove 32 may be in the form of a square pillar with an open upper surface
  • the guide hole 42 may be in the form of a square pillar with open upper and lower surfaces.
  • the open one side wall of the guide groove 32 and the guide hole 42 may be formed in the same direction, as shown in FIG. 1. Additionally, the same direction of the open side wall may be a longitudinal side wall of the specimen manufacturing device for testing the adhesion of the electrode active material layer. Additionally, when the upper guide panel 40 is fixed to one side of the lower guide panel 30 by a white piece, the longitudinal side wall may be a side wall opposite to where the hinge is fixed.
  • acrylic resin may be used as the material for the upper guide panel 40, but is not limited thereto.
  • the upper guide panel 40 may be provided as a transparent panel.
  • the electrode 10 may have a current collector 14 and an active material layer 12 stacked on one or more surfaces of the current collector.
  • the electrode 10 may have an active material layer 12 formed on both sides of a current collector 14, as shown in (a) of FIG. 3.
  • the present invention provides a method of manufacturing a specimen for testing the adhesion of an electrode active material layer.
  • the upper guide panel 40 in step (c), before separating the specimen 20 for testing the adhesion of the electrode active material layer, is coupled to the upper part of the lower guide panel 30. It may further include a step of releasing (FIG. 4, (e)).
  • the adhesion when adhering the active material layer 12 of the electrode in step (b), the adhesion may be performed by a method known in the art. For example, it can be carried out by applying an adhesive to the fixed substrate 22 or the active material layer 12 and adhering it, or by attaching a double-sided tape to the fixed substrate 22 or the active material layer 12.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명은 전극의 활물질층과 집전체 사이의 접착력 테스트용 시편 제작에 사용되는 장치로서, 전극의 활물질층을 접착시킬 고정 기판을 가이드하여 수용하는 가이드 홈이 상부면에 구비된 하부 가이드 패널, 및 상기 가이드 홈에 수용되는 고정 기판에 대한 전극 활물질층의 접착 위치를 가이드하는 가이드 홀이 구비된 상부 가이드 패널을 포함하며, 상기 상부 가이드 패널에 하부 가이드 패널 상부에 대한 결합수단이 구비된 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치 및 이를 사용하는 시편 제작 방법을 제공한다.

Description

전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치 및 이를 사용하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 방법
본 출원은 2022년 6월 21일자 한국 특허 출원 제10-2022-0075353호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함한다.
본 발명은 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치 및 이를 사용하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 방법에 관한 것이다.
모바일 기기, 전기 자동차 등에 대한 수요가 증가함에 따라 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지는 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 충방전이 가능한 전극조립체를 전지케이스에 장착한 구조로 이루어진다.
상기 양극 및 음극은 집전체에 활물질을 코팅 또는 접착시켜서 활물질층을 형성하는 방식으로 제조된다. 예를 들어, 활물질, 바인더 및 도전재를 용매에 혼합하여 슬러리를 제조하고, 집전체에 도포, 건조, 및 압연하는 방식으로 제조되거나, 건식 또는 습식에 의해 프리스탠딩 필름 형태로 미리 제조된 활물질을 접착제 등을 사용하여 집전체에 접착시키는 과정으로 제조된다.
집전체에 활물질층이 견고하게 접착되지 않을 경우, 충전 및 방전 과정에서 전극의 부피팽창과 감소에 의한 스트레스로 인해 활물질층의 박리가 발생할 수 있으며, 전극을 자르는 공정 중 절단시 순간 압력에 의해서도 쉽게 활물질이 떨어져 나오는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 집전체에 대한 활물질층의 접착상태는 전지의 성능에 중요하게 작용하며, 이를 확인하기 위하여 활물질층의 접착력을 평가하는 테스트가 이루어지고 있다.
상기 활물질층의 집전체에 대한 접착력 측정은 전극의 활물질층을 고정 기판(예: 유리 기판)에 접착시키고, 집전체를 반대방향으로 당겨 제거하면서 접착강도를 측정하는 방식으로 이루어지고 있다. 이 때, 시편 전극의 활물질층이 고정 기판의 정확한 위치에 접착되지 않을 경우, 정확한 측정결과를 얻을 수 없다.
그러나, 상기 시편 전극의 활물질층을 고정 기판에 접착시키는 공정은 수작업으로 이루어지고 있으며, 이로 인하여 활물질층이 고정 기판 상에 경사지게 접착되어 시편이 불량하게 제조되는 경우가 빈번히 발생하고 있다. 또한, 이에 따라서 접착력 측정의 정확성에도 문제가 발생하고 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
대한민국 실용신안 공개 제20-2011-0000143호
본 발명은 종래기술의 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서,
전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작시 활물질층과 고정 기판의 접착 위치를 정확하게 가이드함으로써, 신뢰성이 높은 시편을 쉽고 빠르게 제작할 수 있는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 시편 제작 장치를 사용하여, 쉽고 빠르게 신뢰성 높은 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
전극의 활물질층과 집전체 사이의 접착력 테스트용 시편 제작에 사용되는 장치로서,
전극의 활물질층을 접착시킬 고정 기판을 가이드하여 수용하는 가이드 홈이 상부면에 구비된 하부 가이드 패널, 및
상기 가이드 홈에 수용되는 고정 기판에 대한 전극 활물질층의 접착 위치를 가이드하는 가이드 홀이 구비된 상부 가이드 패널을 포함하며,
상기 상부 가이드 패널 및 하부 가이드 패널 중 어느 하나 이상에 상부 가이드 패널과 하부 가이드 패널 간의 결합수단이 구비된 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 상부 가이드 패널은 하부 가이드 패널과 분리된 형태로 존재하며, 전극 활물질층 가이드 시 하부 가이드 패널에 결합되는 형태로 구비되거나; 하부 가이드 패널에 일부 또는 전부가 고정된 형태로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 상부 가이드 패널은 하부 가이드 패널의 일측에 흰지에 의해 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 상부 가이드 패널은 하부 가이드 패널 상부면에서 횡방향으로 슬라이드 되는 구조로 결합되며, 상부 가이드 패널 또는 하부 가이드 패널 중 어느 하나에 가이드 레일이 마련되고, 상부 가이드 패널 또는 하부 가이드 패널 중 어느 하나에 상기 가이드 레일에서 슬라이드 되는 구동부가 마련된 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 가이드 홈에 수용되는 고정 기판을 홀딩할 수 있도록, 상기 가이드 홀의 길이 또는 폭 중 어느 하나 이상은 이에 대응하는 상기 가이드 홈의 길이 또는 폭보다 더 작게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 가이드 홈은 상부면이 오픈된 사각기둥 형태 또는 상부면 및 일측벽이 오픈된 사각기둥 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 가이드 홀은 상,하부면이 오픈된 사각기둥 형태 또는 상,하부면 및 일측벽이 오픈된 사각기둥 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 가이드 홈 및 가이드 홀의 오픈된 일측벽은 동일한 방향에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 상부 가이드 패널은 투명 패널일 수 있다.
또한, 본 발명은
상기 시편 장치를 사용하여 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편을 제작하는 방법으로서,
(a) 하부 가이드 패널에 마련된 가이드 홈에 고정 기판을 위치시키는 단계;
(b) 상기 고정 기판 상부면에 상부 가이드 패널에 마련된 가이드 홀을 통하여 전극의 활물질층을 접착시키는 단계; 및
(c) 시편 제작 장치로부터 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편을 분리하는 단계;를 포함하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 (a) 단계 후에, 상기 상부 가이드 패널을 하부 가이드 패널의 상부에 상기 가이드 홀과 가이드 홈이 중첩되게 결합시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 (c) 단계에서, 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편을 분리하기 전에, 상기 상부 가이드 패널의 하부 가이드 패널의 상부에 대한 결합을 해제하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 (b) 단계에서 전극의 활물질층 접착 시, 양면 테이프를 고정 기판 또는 활물질층에 부착시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치는 시편 제작시 활물질층과 고정 기판의 접착 위치를 정확하게 가이드함으로써, 신뢰성 높은 시편을 쉽고 빠르게 제작할 수 있게 한다.
또한, 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 방법은 상기 시편 제작 장치를 사용하므로써, 쉽고 빠르게 신뢰성 높은 시편을 제작하는 것을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태로서 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치를 모식적으로 도시한 도면이며,
도 2는 본 발명의 일 실시형태로서 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치를 분해하여 도시한 도면이며,
도 3은 전극 및 이를 포함하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편의 일 실시형태를 모식적으로 도시한 도면이며,
도 4는 본 발명의 실시형태로서 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편의 제작 방법을 모식적으로 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명의 다른 실시형태로서 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편의 제작 방법을 모식적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결된다, 구비된다, 또는 설치된다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 설치될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결된다, 구비된다, 또는 설치된다"라고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 “~상부에”와 “상부에 직접” 또는 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 이웃하는"과 "∼에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태로서 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치(100)를 모식적으로 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시형태로서 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치(100)를 분해하여 도시한 도면이며, 도 3은 전극(10) 및 이를 포함하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편(20)의 일 실시형태를 모식적으로 도시한 도면이다. 이하에서 상기 도면들을 참고하여 본 발명을 설명한다.
본 발명의 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치(100)는 전극(10)의 활물질층(12)과 집전체(14) 사이(도 3 (a) 참조)의 접착력 테스트용 시편(20) 제작에 사용되는 장치로서,
전극의 활물질층(12)을 접착시킬 고정 기판(22)을 가이드하여 수용하는 가이드 홈(32)이 상부면에 구비된 하부 가이드 패널(30), 및
상기 가이드 홈(32)에 수용되는 고정 기판(22)에 대한 전극 활물질층(12)의 접착 위치를 가이드하는 가이드 홀(42)이 구비된 상부 가이드 패널(40)을 포함하며,
상기 상부 가이드 패널(40) 및 하부 가이드 패널(30) 중 어느 하나 이상에 상부 가이드 패널(40)과 하부 가이드 패널(30) 간의 결합수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
리튬 이차 전지에서 집전체에 활물질층이 견고하게 접착되지 않을 경우, 충전 및 방전 과정에서 전극의 부피팽창과 감소에 의한 스트레스로 인해 활물질층의 박리가 발생할 수 있으며, 전극을 자르는 공정 중 절단시 순간 압력에 의해서도 쉽게 활물질이 떨어져 나오는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 집전체에 대한 활물질층의 접착상태는 전지의 성능에 중요하게 작용하며, 이를 확인하기 위하여 활물질층의 접착력을 평가하는 테스트가 이루어지고 있다.
상기 활물질층의 집전체에 대한 접착력 측정은 전극의 활물질층을 고정 기판(예: 유리 기판)에 접착시키고, 집전체를 반대방향으로 당겨 제거하면서 접착강도를 측정하는 방식으로 이루어지고 있다. 이 때, 시편 전극의 활물질층이 고정 기판의 정확한 위치에 접착되지 않을 경우, 정확한 측정결과를 얻을 수 없다.
그러나, 상기 시편 전극의 활물질층을 고정 기판에 접착시키는 공정은 수작업으로 이루어지고 있으며, 이로 인하여 활물질층이 고정 기판 상에 경사지게 접착되어 시편이 불량하게 제조되는 경우가 빈번히 발생하고 있다. 또한, 이에 따라서 접착력 측정의 정확성에도 문제가 발생하고 있다.
즉, 상기 접착력 측정은, 도 3, (c)에 도시된 바와 같은 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편(20)을 제작한 후, UTM 장치를 사용하여 실시된다. 그런데, 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편(20)을 구성하는 고정 기판(22)에 전극의 활물질층(12)이 직진도 및 평행도를 맞추어 정해진 위치에 정확하게 부착되지 않는 경우, 이러한 부정확한 부착에 의해 측정 인장력 값에 변화가 발생하게 된다. 그러므로, 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편(20)을 정확하게 제작하는 것은 활물질층의 집전체에 대한 정확한 접착력 측정을 위하여 반드시 요구된다.
본 발명의 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치(100)는 상기와 같이 시편에 요구되는 조건을 쉽고 간편하게 충족시킬 수 있게 하는 효과를 제공한다. 따라서, 본 발명에 의하면 잘못 제작된 시편의 발생이 원천적으로 방지되어, 정확하고 균일한 형태의 시편을 간단한 방법으로 제작할 수 있으며, 이에 따라 전극 활물질층의 집전체에 대한 접착력을 쉽고 정확하게 측정할 수 있다.
상기에서 결합수단은 특별히 제한되지 않으며, 이 분야에 공지된 결합수단이 채용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 상부 가이드 패널(40)은 전극 활물질층(12) 가이드 시, 하부 가이드 패널(30)에 결합될 수 있는 형태라면, 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치(100)에 어떠한 형태로 구비되어도 상관이 없다. 예를 들어, 하부 가이드 패널(30)과 분리된 형태로 존재하며, 전극 활물질층(12) 가이드 시 하부 가이드 패널(30)에 결합되는 형태로 구비되거나; 또는 하부 가이드 패널(30)에 일부 또는 전부가 고정된 형태로 구비될 수 있다.
상기 하부 가이드 패널(30)과 분리된 형태로 구비되는 경우, 전극 활물질층(12) 가이드 시 하부 가이드 패널(30)의 상부면에 탈착 가능한 구조로 구비될 수 있다. 이 때, 탈착 가능한 구조는 이 분야에 공지된 구조가 제한없이 적용될 수 있다. 예를 들어, 하부 가이드 패널(30)의 상부면 외주부에 상부 가이드 패널(40) 탈착을 위한 결합용 팬스가 구비되거나, 반대로 상부 가이드 패널(40) 하부면의 외주부에 하부 가이드 패널(30) 탈착을 위한 결합용 팬스가 구비될 수 있다. 또한, 상부 가이드 패널(40) 또는 하부 가이드 패널(30) 중 어느 하나에 결합용 돌출부가 마련되고, 상부 가이드 패널(40) 또는 하부 가이드 패널(30) 중 어느 하나에 상기 결합용 돌출부를 수용할 수 있는 결합용 홈부가 마련되는 구조도 가능하다.
상기 상부 가이드 패널(40)이 하부 가이드 패널(30)에 일부 또는 전부가 고정된 형태로 구비되는 경우 중, 전부가 고정된 형태의 경우는, 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 가이드 패널(30)의 가이드 홈(32)이 상부 가이드 패널(40)이 전부 고정된 상태에서도 상기 고정 기판(22)이 삽입될 수 있는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 가이드 홈(32)의 일측벽이 오픈된 형태일 경우, 상기 고정 기판(22)은 상기 가이드 홈(32)의 오픈된 일측벽을 통하여 삽입될 수 있다.
또한, 상기 일부가 고정된 형태의 경우로는 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 상부 가이드 패널(40)이 하부 가이드 패널(30)의 일측에 흰지에 의해 고정된 형태를 들 수 있다. 이 때, 상기 상부 가이드 패널(40)은 도 4에 도시된 바와 같이, 거동하면서 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편의 제작을 수행할 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 상부 가이드 패널(40)이 하부 가이드 패널(30) 상부면에서 횡방향으로 슬라이드 되는 구조로 결합될 수도 있다. 이 때, 상부 가이드 패널(40) 또는 하부 가이드 패널(30) 중 어느 하나에 가이드 레일이 마련되고, 상부 가이드 패널(40) 또는 하부 가이드 패널(30) 중 어느 하나에 상기 가이드 레일에서 슬라이드 되는 구동부가 마련될 수 있다.
상기 구조 중, 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편의 제작 편의성을 고려할 때, 특히, 상기 상부 가이드 패널(40)이 하부 가이드 패널(30)의 일측에 흰지에 의해 고정된 형태가 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 가이드 홈(32)에 수용되는 고정 기판(22)을 홀딩할 수 있도록, 상기 가이드 홀(42)의 길이 또는 폭 중 어느 하나 이상은 이에 대응하는 상기 가이드 홈(42)의 길이 또는 폭보다 더 작게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 가이드 홈(32)은 상부면이 오픈된 사각기둥 형태일 수 있으며, 또한, 상기 가이드 홀(42)은 상,하부면이 오픈된 사각기둥 형태일 수 있다.
또한, 상기 가이드 홈(32)은 상부면 및 일측벽이 오픈된 사각기둥 형태일 수 있으며, 또한, 상기 가이드 홀(42)은 상,하부면 및 일측벽이 오픈된 사각기둥 형태일 수 있다.
더 나아가서, 상기 가이드 홈(32) 및 가이드 홀(42)의 오픈된 일측벽은, 도 1에 도시된 바와 같이, 동일한 방향에 형성될 수 있다. 또한, 상기 오픈된 일측벽의 동일한 방향은 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치의 길이방향 일측벽일 수 있다. 또한, 상기 길이방향 일측벽은 상기 상부 가이드 패널(40)이 하부 가이드 패널(30)의 일측에 흰지에 의해 고정되는 경우, 힌지가 고정된 반대편 일측벽일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 상부 가이드 패널(40)은 투명 패널일 수 있다. 상기와 같이 투명 패널로 형성되는 경우, 아래 방향의 고정 기판(22) 등에 대한 시인성이 향상되므로, 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 상부 가이드 패널(40) 소재로는 예를 들어, 아크릴 수지가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며다. 이 때, 위에서 설명한 바와 같이, 상부 가이드 패널(40)은 투명 패널로 구비될 수 있다.
상기 하부 가이드 패널(30) 소재로는 열, 습도 환경에 강한 재질이 바람직하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 베이클라이트(bakelite) 소재가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 전극(10)은 집전체(14)와 상기 집전체의 일면 이상에 활물질층(12)이 적층된 형태일 수 있다. 예를 들어, 상기 전극(10)은 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 집전체(14)의 양면에 활물질층(12)이 형성된 형태일 수 있다.
또한, 본 발명은 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 방법을 제공한다.
상기 시편 제작 방법은 상기 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치(100)를 사용하여 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편(20)을 제작하는 방법으로서,
(a) 하부 가이드 패널(30)에 마련된 가이드 홈(32)에 고정 기판(22)을 위치시키는 단계(도 4, (a) 및 (b));
(b) 상기 고정 기판(22) 상부면에 상부 가이드 패널(40)에 마련된 가이드 홀(42)을 통하여 전극의 활물질층(12)을 접착시키는 단계(도 4, (c) 및 (d)); 및
(c) 시편 제작 장치(100)로부터 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편(20)을 분리하는 단계(도 4, (e) 및 (f));를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 (a) 단계 후에, 상기 상부 가이드 패널(40)을 하부 가이드 패널(40)의 상부에 상기 가이드 홀(42)과 가이드 홈(32)이 중첩되게 결합시키는 단계(도 4, (a) 및 (b))를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 (c) 단계에서, 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편(20)을 분리하기 전에, 상기 상부 가이드 패널(40)의 하부 가이드 패널(30)의 상부에 대한 결합을 해제하는 단계(도 4, (e))를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 (b) 단계의 전극의 활물질층(12) 접착 시, 상기 접착은 이 분야에 공지된 방법에 의해 실시될 수 있다. 예를 들어, 접착제를 고정 기판(22) 또는 활물질층(12)에 도포하여 접착시키는 방법, 양면 테이프를 고정 기판(22) 또는 활물질층(12)에 부착시키는 방법에 의해 실시될 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련되어 설명되었지만,
발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
[부호의 설명]
10: 전극 12: 활물질층
14: 집전체 20: 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편
22: 고정 기판 30: 하부 가이드 패널
32: 가이드 홈 40: 상부 가이드 패널
42: 가이드 홀
100: 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치

Claims (13)

  1. 전극의 활물질층과 집전체 사이의 접착력 테스트용 시편 제작에 사용되는 장치로서,
    전극의 활물질층을 접착시킬 고정 기판을 가이드하여 수용하는 가이드 홈이 상부면에 구비된 하부 가이드 패널, 및
    상기 가이드 홈에 수용되는 고정 기판에 대한 전극 활물질층의 접착 위치를 가이드하는 가이드 홀이 구비된 상부 가이드 패널을 포함하며,
    상기 상부 가이드 패널 및 하부 가이드 패널 중 어느 하나 이상에 상부 가이드 패널과 하부 가이드 패널 간의 결합수단이 구비된 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 가이드 패널은, 하부 가이드 패널과 분리된 형태로 존재하며 전극 활물질층 가이드 시 하부 가이드 패널에 결합되는 형태로 구비되거나; 하부 가이드 패널에 일부 또는 전부가 고정된 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상부 가이드 패널은 하부 가이드 패널의 일측에 흰지에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 상부 가이드 패널은 하부 가이드 패널 상부면에서 횡방향으로 슬라이드 되는 구조로 결합되며, 상부 가이드 패널 또는 하부 가이드 패널 중 어느 하나에 가이드 레일이 마련되고, 상부 가이드 패널 또는 하부 가이드 패널 중 어느 하나에 상기 가이드 레일에서 슬라이드 되는 구동부가 마련되는 것을 특징으로 하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 홈에 수용되는 고정 기판을 홀딩할 수 있도록, 상기 가이드 홀의 길이 또는 폭 중 어느 하나 이상은 이에 대응하는 상기 가이드 홈의 길이 또는 폭보다 더 작은 것을 특징으로 하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 홈은 상부면이 오픈된 사각기둥 형태 또는 상부면 및 일측벽이 오픈된 사각기둥 형태인 것을 특징으로 하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가이드 홀은 상,하부면이 오픈된 사각기둥 형태 또는 상,하부면 및 일측벽이 오픈된 사각기둥 형태인 것을 특징으로 하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가이드 홈 및 가이드 홀의 오픈된 일측벽은 동일한 방향에 형성된 것을 특징으로 하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상부 가이드 패널은 투명 패널인 것을 특징으로 하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치.
  10. 제1항의 시편 장치를 사용하여 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편을 제작하는 방법으로서,
    (a) 하부 가이드 패널에 마련된 가이드 홈에 고정 기판을 위치시키는 단계;
    (b) 상기 고정 기판 상부면에 상부 가이드 패널에 마련된 가이드 홀을 통하여 전극의 활물질층을 접착시키는 단계; 및
    (c) 시편 제작 장치로부터 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편을 분리하는 단계;를 포함하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (a) 단계 후에, 상기 상부 가이드 패널을 하부 가이드 패널의 상부에 상기 가이드 홀과 가이드 홈이 중첩되게 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편을 분리하기 전에, 상기 상부 가이드 패널의 하부 가이드 패널의 상부에 대한 결합을 해제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 전극의 활물질층 접착 시, 양면 테이프를 고정 기판 또는 활물질층에 부착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 방법.
PCT/KR2023/007041 2022-06-21 2023-05-24 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치 및 이를 사용하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 방법 WO2023249269A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP23827389.0A EP4446726A1 (en) 2022-06-21 2023-05-24 Device for manufacturing specimen for adhesion test of electrode active material layer and method for manufacturing specimen for adhesion test of electrode active material layer by using same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220075353A KR20230174435A (ko) 2022-06-21 2022-06-21 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치 및 이를 사용하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 방법
KR10-2022-0075353 2022-06-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023249269A1 true WO2023249269A1 (ko) 2023-12-28

Family

ID=89380158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/007041 WO2023249269A1 (ko) 2022-06-21 2023-05-24 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치 및 이를 사용하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 방법

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4446726A1 (ko)
KR (1) KR20230174435A (ko)
WO (1) WO2023249269A1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2963339B2 (ja) * 1994-05-31 1999-10-18 東芝電池株式会社 電池の位置合わせ，組み立て方法および位置合わせ，組み立て装置
JP2009129698A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Toyota Motor Corp 円筒型電池作製用巻回装置
KR20110000143U (ko) 2009-06-30 2011-01-06 주식회사 한진중공업 전단 시편 제작용 지그 및 제작방법
KR20190041852A (ko) * 2017-10-13 2019-04-23 주식회사 엘지화학 가이드 부재, 상기 가이드 부재를 사용하여 스택형 전지를 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 스택형 전지
KR20200142744A (ko) * 2019-06-13 2020-12-23 삼성전자주식회사 배터리 스택 및 그 제조방법
JP2021528814A (ja) * 2018-06-26 2021-10-21 パワーセル スウェーデン アーベー 膜電極接合体、膜電極接合体を備える燃料電池セルスタック、および燃料電池セルスタッの位置合わせ治具
KR20220075353A (ko) 2019-10-01 2022-06-08 르노 에스.아.에스. 자율 주행 차량의 스티어링 각도를 제어하기 위한 장치

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2963339B2 (ja) * 1994-05-31 1999-10-18 東芝電池株式会社 電池の位置合わせ，組み立て方法および位置合わせ，組み立て装置
JP2009129698A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Toyota Motor Corp 円筒型電池作製用巻回装置
KR20110000143U (ko) 2009-06-30 2011-01-06 주식회사 한진중공업 전단 시편 제작용 지그 및 제작방법
KR20190041852A (ko) * 2017-10-13 2019-04-23 주식회사 엘지화학 가이드 부재, 상기 가이드 부재를 사용하여 스택형 전지를 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 스택형 전지
JP2021528814A (ja) * 2018-06-26 2021-10-21 パワーセル スウェーデン アーベー 膜電極接合体、膜電極接合体を備える燃料電池セルスタック、および燃料電池セルスタッの位置合わせ治具
KR20200142744A (ko) * 2019-06-13 2020-12-23 삼성전자주식회사 배터리 스택 및 그 제조방법
KR20220075353A (ko) 2019-10-01 2022-06-08 르노 에스.아.에스. 자율 주행 차량의 스티어링 각도를 제어하기 위한 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230174435A (ko) 2023-12-28
EP4446726A1 (en) 2024-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020171426A1 (ko) 배터리 셀 연결용 버스 바, 배터리 팩 및 이의 제조 방법
WO2012033338A2 (ko) 프로브 카드 및 이의 제조 방법
WO2020231054A1 (ko) 전극 조립체 및 이의 검사 방법
WO2020159081A1 (ko) 자석을 포함하는 가압 지그 및 이를 포함하는 전지모듈
WO2022145905A1 (ko) 전극시트의 불량 검출 시스템
WO2021096062A1 (ko) 배터리 셀 연성인쇄회로기판 벤딩장치 및 이를 이용한 벤딩방법
WO2023249269A1 (ko) 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 장치 및 이를 사용하는 전극 활물질층 접착력 테스트용 시편 제작 방법
WO2020197341A1 (ko) 이차전지용 실링장치 및 실링방법
WO2020050645A1 (ko) 전기적 검사용 프로브 카드 및 프로브 카드의 프로브 헤드
WO2023043107A1 (ko) 전지셀의 임피던스 측정 충방전지그
WO2023287078A1 (ko) 전지의 용접 상태 검사 방법
WO2017131414A1 (ko) 배터리 셀 및 이러한 배터리 셀의 제조 방법
WO2022080873A1 (ko) 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2022203265A1 (ko) 습윤 상태의 전극 시편에 대한 접착력 측정 시스템 및 이를 이용한 습윤 상태의 전극 시편에 대한 접착력 측정 방법
WO2017217603A1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
WO2022080872A1 (ko) 배터리 팩 조립 가이드 지그
WO2018101634A1 (ko) 이차 전지
WO2023033522A1 (ko) Tdr을 이용한 전지셀의 내부 결함 검출장치 및 방법
WO2020111695A1 (ko) 셀 성능 측정방법
WO2020027573A1 (ko) 고분자 솔루션의 미용해물 측정법
WO2022085919A1 (ko) 마스킹 테이프를 이용한 전극 시편에 대한 물성 측정 시스템 및 이를 이용한 물성 측정 방법
WO2023163271A1 (ko) 저마찰형 프로브 헤드
WO2022149903A1 (ko) 전극 연결장치 및 연결방법, 그를 포함하는 노칭설비
WO2023282575A1 (ko) 전지의 용접 상태 검사 방법
WO2023204440A1 (ko) 전극 크랙 및 탈리 발생 예측 방법

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: 23827389

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 23827389.0

Country of ref document: EP

Ref document number: 2023827389

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023827389

Country of ref document: EP

Effective date: 20240710