[发明专利]用于金属箔的疲劳测试的系统和方法

说明书

本发明涉及用于金属箔的疲劳测试的系统和方法，其中，通过将气体注射到具有卷结构的管中并且从所述管排放气体来模拟电极组件的充电和放电，从而能够容易地预测根据所述充电和放电的金属箔的疲劳和使用寿命。

技术领域

该申请要求基于在2020年6月23日提交的韩国专利申请10-2020-0076311号的优先权权益，并且该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种金属箔疲劳测试系统和金属箔疲劳测试方法。

背景技术

随着移动装置的技术发展和需求的增加，对作为能源的电池的需求正在快速地增加，在这种二次电池中，已经对具有高能量密度和放电电压的锂二次电池做出了很多研究，并且已被商业化和广泛使用。

根据电池外壳的形状，二次电池被分类成电极组件嵌入圆柱形或棱柱形金属中的圆柱形电池和棱柱形电池以及电极组件嵌入铝层压件的袋形外壳中的袋形电池。

此外，嵌入在电池外壳中的电极组件是由正电极/分隔件/负电极的层压结构构成的能够充电/放电的电力产生元件。其代表性示例包括：果冻卷型电极组件，在所述果冻卷型电极组件中，长片型正电极和负电极在分隔件被置于其间的情况下被缠绕；堆叠电极组件，在所述堆叠电极组件中，以预定尺寸单位切割的多个正电极和负电极在分隔件被置于其间的情况下被顺序地堆叠；和堆叠/可折叠电极组件，在所述堆叠/可折叠电极组件中，双单体或者全单体被缠绕，在所述双单体或者全单体中，预定单位的正电极和负电极在分隔件被置于其间的情况下被堆叠。

其中，所述果冻卷型电极组件(在下文中也称作“果冻卷”)容易制造，并且具有高的单位重量能量密度。

在这种果冻卷中，当制备电池时，正电极/分隔件/负电极的层压件被缠绕成圆形形状，最外端用密封胶带固定，然后被容纳在电池外壳、即金属罐中，此后，制备电解质溶液，并且联接顶帽，在所述顶帽处，电极端子(例如正电极端子)已经被形成在所述电池外壳的敞开顶部上。

然而，在果冻卷型电极组件中，随着充电/放电的重复，锂被重复地插入负电极中和从负电极脱附，由此电极活性材料的体积发生膨胀或者收缩，并且疲劳程度在支撑所述电极活性材料的集电器中累积。特别地，在果冻卷的外部中，由于从电极组件的内部累积的体积增加，所以外周存在显著的变化。这样，施加到金属箔的外部的应力显著地增加。此外，由于应力和疲劳程度的累积而造成超过了金属箔的拉伸极限，从而金属箔可能断开或者出现裂纹。

因此，需要一项技术，用于通过模拟果冻卷的重复充电/放电，并且据此测量金属箔的应力和疲劳程度，以确定金属箔的寿命。

发明内容

技术问题

本发明已经被设计成解决以上问题，并且本发明的目的在于提供一种金属箔疲劳测试系统和金属箔疲劳测试方法，用于模拟果冻卷的重复充电/放电，随着根据重复充电/放电应力被施加到金属箔而测量在所述金属箔中累积的疲劳程度，并且通过所测量的疲劳程度来预测所述金属箔的断开时间点。

技术方案

根据本发明的一种金属箔疲劳测试系统包括：扁平管，该扁平管被层压在金属箔上；充电/放电模拟单元，该充电/放电模拟单元包括用于将气体注射到所述管的气体注射器以及用于从所述管排放气体的气体排放器；和拉伸强度测量单元，该拉伸强度测量单元被构造成测量所述金属箔的拉伸强度。

在一个示例中，所述金属箔疲劳测试系统进一步包括缠绕器，该缠绕器被构造成将层压件缠绕成卷结构，所述层压件通过将所述管层压在所述金属箔上而产生。

在一个示例中，所述系统进一步包括：控制器单元，该控制器单元被构造成设定并且改变充电/放电模拟单元的模拟条件；和存储单元，该存储单元被构造成存储测量拉伸强度的结果。