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전기자동차용 배터리 생산 롤투롤 시스템에서 건조기 내 전극 필름 변형 분석
조민호(M. Jo),이창우(C. Lee) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
최근 R2R 연속 공정 시스템은 친환경적이고 저비용, 대량생산이 가능한 이점이 있어, 플렉시블 디스플레이, 전기자동차용 배터리 등 여러 분야에서 주목받고 있다. 특히 배터리 셀은 양극, 분리막 그리고 음극의 구조를 이루며 전기자동차에 설치될 배터리의 기본 단위라고 할 수 있다. 배터리 셀의 양극을 R2R 연속 공정 시스템을 사용하여 생산함에 있어 여러가지 후공정이 적용된다. 이때, 건조 공정에서 Notching Process 에 의해 Notching 부 및 절단부와 같은 비대칭 형상을 갖는 양극재가 코팅된 소재는 건조기 내부 온도 분포에 의해 전반적인 탄성계수 변화를 겪게 된다. 따라서 건조기 내 소재의 위치별로 상이한 탄성계수는 운전 장력에 의해 연신률 분포를 형성하게 되고 이로 인해 소재의 Notching 부 및 절단부에서 과도한 변형이 발생한다. 본 연구에서는 Notching 부 및 절단부의 형상과 관련된 설계변수에 따른 소재의 연신률 분포를 소재가 상온인 경우 및 건조기 내 소재 온도 분포를 고려한 경우 두가지를 전산유체역학과 구조해석을 통해 분석하였다. 해당 분석을 기반으로 설계 변수에 따른 Strain 변화량을 도출하여 민감도 분석을 진행하였으며 소재의 온도가 상온인 경우와 건조기 내 소재의 온도 분포를 고려한 경우에서 상이한 민감도 분석 결과를 도출하였다.