JP2015531988A - 二次電池用単位体積層装置及び積層方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、第1サイズを有する1つ以上の第1基本単位体と、前記第1サイズより大きい第2サイズを有する1つ以上の第2基本単位体とを積層する二次電池用単位体積層装置であって、前記第1サイズに対応されるサイズの第1内部空間と、前記第1内部空間の上側で前記第1内部空間と通じ、前記第2サイズに対応されるサイズの第2内部空間とを備えるスタックジグを含み、前記第1基本単位体は、前記第2内部空間を介して前記第1内部空間に積層され、次いで前記第2基本単位体は、前記第2内部空間に積層される。【選択図】図6

Description

本発明は、二次電池用単位体積層装置及び積層方法に関し、より詳細には、サイズが異なる多数の基本単位体をスタックジグを用いて簡単に積層することができる二次電池用単位体積層装置及び積層方法に関する。

二次電池は、電極組立体の構造に応じて多様に分類することができる。一例として、二次電池は、スタック型構造、巻取型(ゼリーロール型)構造またはスタック/フォールディング型の構造に分類することができる。スタック型構造の場合、正極、分離膜、負極を所定サイズに切断した後、これらを順に積層して電極組立体を形成する。このとき、分離膜は、正極と負極との間毎に配置される。巻取型構造の場合、正極、分離膜、負極、分離膜をシート状に形成した後、これらを順に積層して巻取り電極組立体を形成する。スタック/フォールディング型構造の場合、先ずフルセルまたはバイセルを形成した後、これらを分離膜シートを介して巻取り電極組立体を形成する。正極、分離膜、負極を所定サイズに切断した後、これらを順に積層すると、フルセルまたはバイセルを形成することができる(フルセルまたはバイセルは、それぞれ1つ以上の正極、分離膜、負極を含む。)。

一方、スタック型構造を有する電極組立体に対する詳細な内容は、本出願人の韓国特許登録番号第10-1163053号に開示されている。

さらに、最近では小型化される製品に内蔵できるように多段(Stepped)に積層される電極組立体が製作されている。

すなわち、従来の技術に係る多段に積層されたスタック型電極組立体20は、図1に示すように、第1サイズを有する1つ以上の第1基本単位体21と、第1サイズより大きい第2サイズを有して第1基本単位体21が積層される1つ以上の第2基本単位体22と、第2サイズより大きい第3サイズを有して第2基本単位体22が積層される1つ以上の第3基本単位体23を含む。

しかし、従来の技術に係る多段に積層されたスタック型電極組立体20は、第1、第2及び第3基本単位体21、22、23の積層時に基本単位体等の積層位置を精密に位置づけ難いとの問題があり、さらに、第1及び第2基本単位体21、22の流動現象により不良が発生するとの問題があった。このような問題を解決するために、別の工程を介して第1、第2及び第3基本単位体21、22、23の積層位置を調節しているのが実情である。

前述した問題点を解決するための本発明が解決しようとする技術的課題は、サイズが異なる多数の単位体をスタックジグを用いて積層することにより、作業効率と生産性を向上させる二次電池用単位体積層装置及び積層方法を提供することにある。

前述した技術的課題を達成するための手段として、本発明は第1サイズを有する1つ以上の第1基本単位体と、前記第1サイズより大きい第2サイズを有する1つ以上の第2基本単位体とを積層する二次電池用単位体積層装置であって、前記第1サイズに対応されるサイズの第1内部空間と、前記第1内部空間の上側で前記第1内部空間と通じ、前記第2サイズに対応されるサイズの第2内部空間とを備えるスタックジグを含み、前記第1基本単位体は、前記第2内部空間を介して前記第1内部空間に積層され、次いで前記第2基本単位体は、前記第2内部空間に積層されることを特徴とする。

前記基本単位体を同じサイズの基本単位体別に積層した後、整列させる基本単位体整列部をさらに含むことができる。

前記基本単位体整列部は、前記基本単位体の1つの側面または前記基本単位体の互いに隣接した2つの側面を支持する固定体、及び前記固定体により支持されない前記基本単位体の側面等を加圧する加圧体を含むことができる。

前記基本単位体整列部により整列された同じサイズの基本単位体等を前記スタックジグに移送する基本単位体移送部をさらに含むことができる。

前記第1内部空間の一側内面は、前記第2内部空間の一側内面から垂直に延長され得る。

前記スタックジグの側面には、前記スタックジグの高さ方向に沿って前記スタックジグの上面から下面まで切開され、前記第1及び第2内部空間と通じる切開孔が形成され得る。

前記基本単位体は、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次積層され4層構造を形成することができる。

前記基本単位体は、前記電極と前記分離膜が互いに接着されて形成され得る。

前記電極と前記分離膜の接着は、前記電極と前記分離膜に圧力を加えることによる接着、または前記電極と前記分離膜に圧力と熱を加えることによる接着であり得る。

前記分離膜は、接着力を有するコーティング物質が表面にコーティングされ得る。

前記コーティング物質は、無機物粒子とバインダ高分子の混合物であり得る。

前記基本単位体は、前記4層構造が繰り返し積層されて形成され得る。

一方、本発明の二次電池用単位体積層装置を用いた積層方法は、第1サイズを有する1つ以上の第1基本単位体と、前記第1サイズより大きい第2サイズを有する1つ以上の第2基本単位体とをそれぞれ製造する製造段階;及び前記第1基本単位体と前記第2基本単位体をスタックジグに挿入して積層する積層段階を含み、前記スタックジグは、前記第1サイズに対応されるサイズの第1内部空間と、前記第1内部空間の上側で前記第1内部空間と通じ、前記第2サイズに対応されるサイズの第2内部空間とを備え、前記積層段階は、前記第1基本単位体を前記第2内部空間を介して前記第1内部空間に積層し、次いで前記第2基本単位体を前記第2内部空間に積層することを特徴とする。

前記基本単位体を同じサイズの基本単位体別に積層した後、整列させる整列段階をさらに含むことができる。

前記整列段階は、前記基本単位体の1つの側面、または前記基本単位体の互いに隣接した2つの側面を固定体に支持させた後、前記固定体により支持されない前記基本単位体の側面等を加圧体を介して加圧し、前記基本単位体を整列させることができる。

前記整列段階により整列された同じサイズの基本単位体等を前記スタックジグに移送する移送段階をさらに含むことができる。

前記第1内部空間の一側内面は、前記第2内部空間の一側内面から垂直に延長され得る。

前記スタックジグの側面で、前記スタックジグの高さ方向に沿って前記スタックジグの上面から下面まで切開されて形成される切開孔を介し、前記スタックジグに積層された基本単位体等に固定テープを付着する付着段階をさらに含むことができる。

前記製造段階は、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次積層される4層構造で前記基本単位体を製造することができる。

前記製造段階は、前記電極と前記分離膜を互いに接着させて前記基本単位体を製造することができる。

前記製造段階は、ラミネーティングにより前記電極と前記分離膜を互いに接着させて前記基本単位体を製造することができる。

前記分離膜は、接着力を有するコーティング物質が表面にコーティングされ得、前記コーティング物質は、無機物粒子とバインダ高分子の混合物であり得る。

前記製造段階は、前記4層構造を繰り返し積層して前記基本単位体を製造することができる。

本発明によると、サイズが異なる多数の基本単位体をスタックジグに挿入して積層させることにより、作業の効率と生産性を向上させることができるとの効果がある。

従来の技術に係る多段に積層されたスタック型電極組立体を示す図である。 本発明に係る電極組立体の第1構造を示す図である。 本発明に係る電極組立体の第2構造を示す図である。 本発明に係る電極組立体の製造工程を示す工程図である。 本発明に係る二次電池用単位体積層装置を示す図である。 本発明に係る二次電池用単位体積層装置の基本単位体整列部を示した図である。 本発明に係る二次電池用単位体積層装置の基本単位体整列部の使用状態を示す図である。 本発明に係る二次電池用単位体積層装置のスタックジグを示す平面図である。 本発明に係る二次電池用単位体積層装置のスタックジグを示す断面図である。 本発明に係る二次電池用単位体積層方法を示すフローチャートである。 本発明に係る二次電池用単位体積層方法の基本単位体の積層段階を示す図である。 本発明に係る二次電池用単位体積層方法の基本単位体の付着段階を示す図である。 本発明に係る二次電池用単位体積層方法により積層された電極​​組立体を示す図である。 本発明に係る二次電池用単位体積層装置の他の実施例を示す断面図である。

本発明に係る二次電池用単位体積層装置は、互いに異なるサイズを有する多数の基本単位体をスタックジグに挿入して、簡単に多段に積層させることができ、よって作業の効率と生産性を増大させる構成である。

以下、図を参照し、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように本発明の実施例を詳細に説明する。しかし、本発明は、いくつかの異なる形態に具現され得、ここで説明する実施例に限定されない。また、図で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似の部分に対しては類似な図面符号を付した。

ここで、本発明では、第1サイズを有する1つ以上の第1基本単位体と、前記第1サイズより大きい第2サイズを有する1つ以上の第2基本単位体を積層する構成を1つの実施例として説明する傍ら、互いに異なるサイズを有するいくつかの基本単位体をスタックジグを用いて積層することもできる。

[本発明に係る電極組立体]
一方、本発明の電極組立体100は、図2及び図3に示すように、第1サイズを有する1つ以上の第1基本単位体110と、第1サイズより大きい第2サイズを有する第2基本単位体120を含み、第1及び第2基本単位体110、120は、二次電池用単位体積層装置200を介して多段に積層される。

ここで、第1及び第2基本単位体110、120は、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次積層されて形成され、このように第1及び第2基本単位体110、120は基本的に4層構造を有する。

より具体的に、第1基本単位体110は、図2を参照すると第1サイズを有するものであって、第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114が上側から下側に順次積層されて形成されるか、または図3を参照すると、第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114が下側から上側に順次積層されて形成され得る。このとき、第1電極111と第2電極113は、互いに反対の電極である。例えば、第1電極111が正極である場合、第2電極113は負極である。もちろんこの反対でもあり得る。

また、第2基本単位体120は、図2を参照すると、第1基本単位体110の第1サイズより大きい第2サイズを有するものであって、第1電極121、第1分離膜122、第2電極123及び第2分離膜124が上側から下側に順次積層されて形成されるか、または図3を参照すると、第1電極121、第1分離膜122、第2電極123及び第2分離膜124が下側から上側に順次積層されて形成され得る。このとき、第1電極121と第2電極123は互いに反対の電極である。例えば、第1電極121が正極である場合、第2電極123は負極である。もちろんこの反対でもあり得る。

ここで、第1及び第2基本単位体110、120の積層時に分離膜を挟んで互いに反対の電極が配置される。例えば、第1及び第2基本単位体110、120は、第1電極111、第1分離膜112、第2電極113、第2分離膜114、第1電極121、第1分離膜122、第2電極123及び第2分離膜124が順次位置するように積層される。

参考までに、図2及び図3には、それぞれ1つの第1基本単位体と第2基本単位体が例示されているが、複数の第1基本単位体と複数の第2基本単位体とが積層されることもある。また、正極、負極、分離膜は、通常互いに異なるサイズを有するが、絶縁のために分離膜が最も大きいサイズを有する。これに伴い、本明細書で説明している基本単位体のサイズは、分離膜のサイズを基準とする。（他の要素をさらに大きく製造するのであれば、その要素を基準に説明可能なはずである。)

このような積層構造を有する基本単位体は、次のような工程で形成され得る(図4参照)。

先ず、第1基本単位体110は、第1電極材料131、第1分離膜材料132、第2電極材料133及び第2分離膜材料134を準備する。ここで、電極材料131、133は、以下で検討するところのように、所定サイズに切断され電極111、113を形成する。これは、分離膜材料132、134も同一である。工程の自動化のために、電極材料と分離膜材料は、ロールに巻き取られている形態を有することが好ましい。このように材料を準備した後、第1電極材料131をカッター(C₁)を介して所定サイズに切断する。そして、第2電極材料133もカッター(C₂)を介して所定サイズに切断する。その後、所定サイズの第1電極材料131を第1分離膜材料132上に供給する。また、所定サイズの第2電極材料133も第2分離膜材料134上に供給する。次に、材料を全て共にラミネータ(L₁、L₂)に供給する。

すると、第1基本単位体110が形成される。このような第1基本単位体は複数に積層され得る。ところが、第1基本単位体110を構成する電極と分離膜が互いに分離されるのであれば、第1基本単位体110を繰り返し積層することが非常に難しくなるであろう。したがって、第1基本単位体110を形成するとき、電極と分離膜を互いに接着するのが好ましい。ラミネータ(L₁、L₂)は、図4を参照すると、このように電極と分離膜とを互いに接着するために用いられる。すなわち、ラミネータ(L₁、L₂)は材料に圧力を加えるか、または熱と圧力を加えて電極材料と分離膜材料を互いに接着する。このように、電極材料と分離膜材料は、ラミネータ(L₁、L₂)で互いに接着される。このような接着で第1基本単位体110は、より安定的に自分の形状を維持することができる。

最後に、第1分離膜材料132と第2分離膜材料134を共にカッター(C₃)を介して第1サイズに切断する。このような切断で第1基本単位体110が形成され得る。さらに必要に応じて、第1基本単位体110に対する各種検査をさらに行うこともできる。例えば、厚さ検査、ビジョン検査、ショート検査などの検査をさらに行うこともできる。

一方、分離膜(分離膜材料)は接着力を有するコーティング材料で表面がコーティングされ得る。このとき、コーティング物質は、無機物粒子とバインダ高分子の混合物であり得る。ここで無機物粒子は、分離膜の熱的安定性を向上させることができる。すなわち、無機物粒子は高温で分離膜が収縮することを防止することができる。また、バインダ高分子は無機物粒子を固定させることができる。このような無機物粒子等により、分離膜の表面に形成されるコーティング層には所定の気孔構造が形成され得る。このような気孔構造により、無機物粒子が分離膜にコーティングされているとしても、正極から負極にイオンがスムーズに移動することができる。また、バインダ高分子は、無機物粒子を分離膜に安定的に維持させ、分離膜の機械的安定性も向上させることができる。さらに、バインダ高分子は、分離膜を電極により安定的に接着させることができる。 (このようなコーティングをSRSコーティングと称する。) 参考までに、分離膜はポリオレフィン系列の分離膜基材で形成され得る。

ところが、図2及び図3に示すように、第1分離膜112は両面に電極111、113が位置する反面、第2分離膜114は一面にのみ電極113が位置する。したがって、第1分離膜112は両面にコーティング物質がコーティングされ得、第2分離膜114は一面にのみコーティング物質がコーティングされ得る。すなわち、第1分離膜112は第1電極111と第2電極113が向かい合う両面にコーティング物質がコーティングされ得、第2分離膜114は第2電極113に向かい合う一面にのみコーティング物質がコーティングされ得る。

このようにコーティング物質による接着は、基本単位体内で行われることで十分である。したがって、前記で検討してみたところのように、第2分離膜114は一面にのみコーティングが行われても構わない。但し、複数の第1基本単位体110がヒートプレス(heat press)などの方法で互いに接着されるか、または第1基本単位体110と第2基本体120がヒートプレスなどの方法で互いに接着され得るので、必要に応じて第2分離膜114も両面にコーティングが行われ得る。すなわち、第2分離膜114も第2電極113に向かい合う一面とその反対面にコーティング物質がコーティングされ得る。このような場合、上側に位置する第1基本単位体110と、この直ぐ下に位置する第2基本単位体120とは、第2分離膜114の外面のコーティング物質を介して互いに接着され得る。

参考までに、接着力を有するコーティング物質を分離膜に塗布した場合、所定の物体で分離膜に直接圧力を加えることは好ましくない。分離膜は、通常電極より外側に長く延長される。したがって、第1分離膜112の末端と第2分離膜114の末端とを互いに結合させようとの試みがあり得る。例えば、第1分離膜112の末端と第2分離膜114の末端とを超音波融着で互いに融着させようとの試みがあり得る。ところが、このような超音波融着は、ホーン(horn)で対象を直接加圧する必要がある。しかし、このようにホーンで分離膜の末端を直接加圧すると、接着力を有するコーティング物質により分離膜にホーンが付着することがあり得る。これにより装置の故障をもたらし得る。したがって、接着力を有するコーティング物質を分離膜に塗布した場合、所定の物体で分離膜に直接圧力を加える工程を適用することは好ましくない。

さらに、第1基本単位体110が必ず4層構造を有さなければならないものではない。例えば、第1基本単位体110は、第1電極111、第1分離膜112、第2電極113、第2分離膜114、第1電極111、第1分離膜112、第2電極113及び第2分離膜114が順次積層されて形成される8層構造を有することもできる。すなわち、第1基本単位体110は4層構造が繰り返し積層されて形成される構造を有することもできる。

第2基本単位体120は、前述した第1基本単位体110の製造工程と同様に形成し、但し、第1基本単位体110の第1サイズより大きい第2サイズに形成する。

一方、第2基本単位体120は、第1基本単位体110の第1サイズより大きい第2サイズに形成することにおいて差があるだけで、第1基本単位体110の製造工程と同一であるので、重複される説明は省略する。

[本発明に係る二次電池用単位体積層装置]
このような方法で製造された第1及び第2基本単位体110、120は、図5に示すように、真空コンベア30を介して本発明の二次電池用単位体積層装置200に移送される。

本発明に係る二次電池用単位体積層装置200は、サイズが互いに異なる多数の基本単位体を小さなサイズから大きなサイズの順に挿入して多段に積層し、よって別途の位置調整なしでも基本単位体等を多段に積層することができる。

すなわち、本発明に係る二次電池用単位体積層装置200は、図5から図9に示すように、第1及び第2基本単位体110、120を同じサイズの基本単位体別に積層した後、整列させる基本単位体整列部210と、整列された第1及び第2単位体110、120を小さなサイズから大きなサイズの順に挿入して積層するスタックジグ230とを含む。

基本単位体整列部210は、図6及び図7に示すように、基本単位体110、120の1つの側面、または基本単位体110、120の互いに隣接した2つの側面を支持する固定体211、及び固定体211により支持されない基本単位体110、120の側面等を加圧する加圧体212を含む。

固定体211は、基本単位体110、120が配置される本体211aと、本体211aに配置された基本単位体110、120の1つの側面、または互いに隣接した2つの側面を支持する支持部材211bとを含む。

加圧体212は、支持部材211bがない本体211aの側部に備えられ、固定体211により支持されない基本単位体110、120の側面を加圧する加圧部材212aと、前記加圧部材212aを基本単位体110、120の側面を加圧するように前進させる前進装置212bとを含む。

このような基本単位体整列部210は、固定体211の本体211aに基本単位体110、120を配置した後、支持部材211bに基本単位体110、120を支持させる(図6参照)。次に、加圧体212の前進装置212bを作動させて加圧部材212aを前進させ、ここに加圧部材212aが固定体211により支持されない基本単位体110、120の側面を加圧して基本単位体110、120を整列させる(図7参照)。

したがって、基本単位体整列部210は、基本単位体110、120を同一の角度と位置に整列させることにより、基本単位体110、120をスタックジグ230に挿入するとき、正確な位置に挿入することができる。

一方、加圧体212は、固定体211に2つ以上が形成される場合に同時に作動するように設定され、よって基本単位体110、120をより迅速かつ正確に整列させることができる。

また、加圧体212は、加圧部材212aと前進装置212bとの間にスプリングをさらに含むことができ、スプリングを介して前進装置212bにより前進する加圧部材212aが基本単位体110、120を加圧するとき弾力的に加圧することにより、基本単位体110、120の毀損及び折れなどの不良の発生を防止する。

このような基本単位体整列部210を介して、例えば、複数の第1基本単位体を整列させた後、これらを後述するスタックジグ230に移送し、その後、複数の第2基本単位体を整列させた後、これらをスタックジグに移送することができる。

一方、基本単位体整列部210により整列された同じサイズの基本単位体110、120をスタックジグ230に移送する基本単位体移送部220をさらに含むことができる。

基本単位体移送部220は、図5に示すように、真空吸引力を用いて整列された基本単位体110、120を吸着した後、スタックジグ230に移送する。また、吸着力を除去すると、基本単位体110、120が垂直に落下しつつスタックジグ230に挿入される。

例えば、基本単位体移送部220は、真空吸着力を有するロボットアームを用いることができ、このロボットアームを用いて、基本単位体整列部210により整列された基本単位体110、120をスタックジグ230に安定的に移送することができる。

一方、真空吸着力を有するロボット装置は、産業現場で広く用いるものであって、よって具体的な説明は省略する。

スタックジグ230は、図8及び図9に示すように、第1サイズを有する1つ以上の第1基本単位体110と、第1サイズより大きい第2サイズを有する1つ以上の第2基本単位体120とを多段に積層するためのものであって、第1サイズに対応されるサイズの第1内部空間231と、第1内部空間231の上側で第1内部空間231と通じ、第2サイズに対応されるサイズの第2内部空間232とを備える。

すなわち、スタックジグ230は、第1内部空間231と第2内部空間232を介して第1及び第2単位体110、120を簡単に多段に積層することができる。

ここで、第1内部空間231の一側内面は、第2内部空間232の一側内面から垂直に延長され得る。すなわち、互いに対応する第1内部空間231と第2内部空間232の一側内面は、図9に示すように、上下に垂直な1字状に延長し、よって第1及び第2基本単位体110、120の一面を同一線上に合わせることができる。

一方、スタックジグ230の側面には、スタックジグ230の高さ方向に沿ってスタックジグ230の上面から下面まで切開され、第1及び第2内部空間231、232と通じる切開孔233が形成され得、切開孔233はスタックジグ230の側面に多数個形成され得る。

すなわち、切開孔233を介して第1及び第2内部空間231、232に積層された第1及び第2単位体110、120に固定テープ240を付着して、第1及び第2単位体110、120を積層された状態で動かないように固定することができる。

このような構成を有する本発明に係る二次電池用単位体積層装置200は、第1サイズを有する第1基本単位体110と、第1サイズより大きい第2サイズを有する第2基本単位体120とを基本単位体整列部210、基本単位体移送部220、及びスタックジグ230を用いて簡単に積層させることができ、よって作業の効率と生産性を増大させることができる。

[本発明に係る二次電池用単位体積層方法]
一方、本発明に係る二次電池用単位体積層装置200を用いた積層方法を説明する。

本発明に係る二次電池用単位体積層方法は、図10に示すように、第1サイズを有する1つ以上の第1基本単位体110と、前記第1サイズより大きい第2サイズを有する1つ以上の第2基本単位体120とをそれぞれ製造する製造段階S10、及び第1基本単位体110と第2基本単位体120をスタックジグに積層する積層段階S40を含む。

ここで、製造段階S10と積層段階S40との間には、基本単位体110、120を同じサイズの基本単位体別に積層した後に整列させる整列段階S20と、整列段階S20により整列された同じサイズの基本単位体110、120を積層段階S40のスタックジグに移送する移送段階S30とをさらに含むことができる。

以下、本発明に係る二次電池用単位体積層方法を1つの実施例をもってより詳細に説明する。

製造段階S10は、図2及び図3に示すように、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次積層される4層構造で基本単位体110、120を製造する。

ここで、第1及び第2基本単位体110、120の製造段階は、前述した二次電池用単位体積層装置で詳しく説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。

一方、製造段階S10で、電極と分離膜を互いに接着させて基本単位体110、120を製造することができ、よって基本単位体110、120はより安定的に自分の形状を維持させることができる。

例えば、製造段階S10は、図4に示すように、ラミネーティング(L₁、L₂)により電極と分離膜を互いに接着させて、第1または第2基本単位体110、120を製造することができる。

一方、基本単位体110、120で分離膜である第1及び第2分離膜は接着力を有するコーティング物質が表面にコーティングされ、よって別途の接着物質なしでも分離膜同士接着させることができる。

一例として、分離膜である第1及び第2分離膜にコーティングされたコーティング物質は、無機物粒子とバインダ高分子の混合物であり、よって第1及び第2分離膜を密着させた状態で熱を加えると、バインダが溶融されながら第1及び第2分離膜を接着させることができる。

このような製造段階S10は、4層構造を繰り返し積層して基本単位体である第1及び第2基本単位体110、120を製造し、製造された第1及び第2基本単位体110、120は、基本単位体整列部210を用いて整列させる整列段階S20を行う。

ここで、基本単位体整列部210は、前述した二次電池用単位体積層装置で詳しく説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。

整列段階S20は、図6に示すように、基本単位体110、120の1つの側面、または基本単位体110、120の互いに隣接した2つの側面を固定体211に支持させた後、図7に示すように、固定体210により支持されない基本単位体110、120の側面等を加圧体212を介して加圧して基本単位体110、120を整列させる。

ここで基本単位体110、120を整列させない状態でスタックジグ230に挿入する場合、基本単位体110、120がスタックジグ230の正確な挿入空間に挿入されず、他の空間に係止されつつ積層不良が発生し、よって作業者が頻繁に確認して修正しなければならない工程が追加されることがあり得る。

よって、積層段階S40の前に基本単位体110、120を一定の角度を有するように整列段階S20を行うことにより、基本単位体110、120をスタックジグ230の正確な位置に挿入して積層させることができる。

このように整列段階S20が完了すると、整列された同じサイズの基本単位体等を、基本単位体移送部220を用いてスタックジグ230に移送する移送段階S30を行う。

一方、基本単位体移送部220は、前述した二次電池用単位体積層装置で詳しく説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。

移送段階S30は、図5に示すように、基本単位体移送部220を介して整列された第1基本単位体110を真空吸着した後、スタックジグ230に移送した状態で吸着力を除去して、第1基本単位体110をスタックジグ230の上面に向かって落下させる。

次に、整列された第2基本単位体110を真空吸着した後、スタックジグ230に移送した状態で吸着力を除去し、第2基本単位体110をスタックジグ230の上面に向かって落下させる。

このように移送段階S30により順次移送された第1基本単位体110と第2基本単位体120は、スタックジグ230に挿入されつつ積層段階S40を行う。

ここで、前記スタックジグ230は、第1基本単位体110の第1サイズに対応されるサイズの第1内部空間231と、第1内部空間231の上側で第1内部空間231と通じ、第2基本単位体120の第2サイズに対応されるサイズの第2内部空間232とを備える。

一方、スタックジグ230は、前述した二次電池用単位体積層装置で詳しく説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。

すなわち、積層段階S40は、図11に示すように、基本単位体移送部220により移送された第1基本単位体110を、第2内部空間232を介して第1内部空間231に積層し、次いで基本単位体移送部220により移送された第2基本単位体120を第2内部空間232に積層する。

このように積層段階S40が完了すると、スタックジグ230に積層された第1及び第2基本単位体110、120を固定する付着段階S50をさらに含むことができる。

付着段階S50は、図12に示すように、スタックジグ230の切開孔233を介してスタックジグ230に積層された第1及び第2基本単位体110、120の上面から下面まで連結されるように固定テープ240を付着し、固定テープ240により第1及び第2基本単位体110、120が分離されないように固定する。

このように付着段階S50が完了すると、図13に示すように、第1及び第2基本単位体110、120が多段に積層された電極組立体100を製造することができる。

以下、本発明に係る他の実施例を説明するにあたり、前述した実施例と同様の構成と機能を有する構成に対しては同一の構成符号を用い、重複される説明は省略する。

図14は、本発明に係る二次電池用単位体積層装置の他の実施例を示す図である。

本実施例に係る二次電池用単位体積層装置は、互いにサイズが異なるn個以上の基本単位体を、n個の内部空間を有するスタックジグを用いて積層し、よってn段以上の構造を有する電極組立体を製造することができる。

すなわち、本実施形態に係る二次電池用単位体積層装置は、前述した実施例のスタックジグの第2内部空間の上側に漸次サイズが増加するにつれ互いに通じるn個の内部空間をさらに備え、前記n個の内部空間に対応するサイズを有するn個の基本単位体は、小さな基本単位体から大きな基本単位体の順に、前述した実施例の第1及び第2基本単位体に次いで前記n個の内部空間に順に積層される。

一例として、本実施例に係る二次電池用単位体積層装置は、図14に示すように、スタックジグ230'は、第2内部空間232の上側にサイズが増加する第3内部空間234をさらに備え、第3内部空間234に対応するサイズを有する第3単位体130をさらに製造する。

このように製造された第3単位体130は、第1及び第2基本単位体110'、120'に次いで第3内部空間234に積層し、よってスタックジグ230'内で第1、第2及び第3基本単位体110'、120'、130を3段に積層させることができ、固定テープ240'を付着すると、3段に積層された電極​​組立体を製造することができる。

一方、このような構成を有する本実施例に係る二次電池用単位体積層装置を用いた積層方法は、前述した実施例の積層方法と同一であり、但し、製造段階でスタックジグ230'の追加されたn個の内部空間に対応するサイズを有するn個の基本単位体をさらに製造し、積層段階で前記n個の基本単位体を小さな基本単位体積から大きな基本単位体の順に前記第1及び第2基本単位体に次いで前記n個の内部空間に順に積層する。

一例として、本実施例に係る二次電池用単位体積層装置は、図14に示すように、スタックジグ230'の第1、第2及び第3内部空間231、232、234に対応するサイズを有する第1、第2及び第3単位体110'、120'、130をそれぞれ製造する。

また、製造した第1、第2及び第3単位体110'、120'、130をスタックジグ230'の第1、第2及び第3内部空間231、232、234に順に積層する。

その後、第1、第2及び第3単位体110'、120'、130の上面から下面まで連結されるように固定テープ240'を付着し、ここに3段に積層された電極組立体を製造する。

一方、本一例は3段に積層される電極組立体を製造する二次電池用単位体積層装置及び積層方法を説明したが、このような方法で3段以上に積層される電極組立体を製造する二次電池用単位体積層装置及び積層方法も可能であり、全て本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

また、本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは特許請求の範囲により表され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその均等概念から導き出される全ての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (26)

1. 第1サイズを有する1つ以上の第1基本単位体と、前記第1サイズより大きい第2サイズを有する1つ以上の第2基本単位体を積層する二次電池用単位体積層装置であって、
   前記第1サイズに対応されるサイズの第1内部空間と、前記第1内部空間の上側で前記第1内部空間と通じ、前記第2サイズに対応されるサイズの第2内部空間とを備えるスタックジグを含み、
   前記第1基本単位体は、前記第2内部空間を介して前記第1内部空間に積層され、次いで前記第2基本単位体は、前記第2内部空間に積層されることを特徴とする二次電池用単位体積層装置。
2. 前記基本単位体を同じサイズの基本単位体別に積層した後、整列させる基本単位体整列部をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の二次電池用単位体積層装置。
3. 前記基本単位体整列部は、前記基本単位体の1つの側面、または前記基本単位体の互いに隣接した2つの側面を支持する固定体、及び前記固定体により支持されない前記基本単位体の側面等を加圧する加圧体を含むことを特徴とする請求項2に記載の二次電池用単位体積層装置。
4. 前記基本単位体整列部により整列された同じサイズの基本単位体等を前記スタックジグに移送する基本単位体移送部をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の二次電池用単位体積層装置。
5. 前記第1内部空間の一側内面は、前記第2内部空間の一側内面から垂直に延長されることを特徴とする請求項1に記載の二次電池用単位体積層装置。
6. 前記スタックジグの側面には、前記スタックジグの高さ方向に沿って前記スタックジグの上面から下面まで切開され、前記第1及び第2内部空間と通じる切開孔が形成されることを特徴とする請求項1に記載の二次電池用単位体積層装置。
7. 前記基本単位体は、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次積層され4層構造を形成することを特徴とする請求項1に記載の二次電池用単位体積層装置。
8. 前記基本単位体は、前記電極と前記分離膜が互いに接着されて形成されることを特徴とする請求項7に記載の二次電池用単位体積層装置。
9. 前記電極と前記分離膜の接着は、前記電極と前記分離膜に圧力を加えることによる接着、または前記電極と前記分離膜に圧力と熱を加えることによる接着であることを特徴とする請求項8に記載の二次電池用単位体積層装置。
10. 前記分離膜は、接着力を有するコーティング物質が表面にコーティングされることを特徴とする請求項8に記載の二次電池用単位体積層装置。
11. 前記コーティング物質は、無機物粒子とバインダ高分子の混合物であることを特徴とする請求項10に記載の二次電池用単位体積層装置。
12. 前記基本単位体は、前記4層構造が繰り返し積層されて形成されることを特徴とする請求項7に記載の二次電池用単位体積層装置。
13. 前記スタックジグは、前記第2内部空間の上側に漸次サイズが増加するにつれ互いに通じるn個の内部空間をさらに備え、
    前記n個の内部空間に対応するサイズを有するn個の基本単位体は、小さな基本単位体から大きな基本単位体の順に、前記第1及び第2基本単位体に次いで前記n個の内部空間に順に積層されることを特徴とする請求項1に記載の二次電池用単位体積層装置。
14. 第1サイズを有する1つ以上の第1基本単位体と、前記第1サイズより大きい第2サイズを有する1つ以上の第2基本単位体とをそれぞれ製造する製造段階;及び
    前記第1基本単位体と前記第2基本単位体をスタックジグに挿入して積層する積層段階を含み、
    前記スタックジグは、前記第1サイズに対応されるサイズの第1内部空間と、前記第1内部空間の上側で前記第1内部空間と通じ、前記第2サイズに対応されるサイズの第2内部空間とを備え、
    前記積層段階は、前記第1基本単位体を前記第2内部空間を介して前記第1内部空間に積層し、次いで前記第2基本単位体を前記第2内部空間に積層することを特徴とする二次電池用単位体積層方法。
15. 前記基本単位体を同じサイズの基本単位体別に積層した後、整列させる整列段階をさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の二次電池用単位体積層方法。
16. 前記整列段階は、前記基本単位体の1つの側面、または前記基本単位体の互いに隣接した2つの側面を固定体に支持させた後、前記固定体により支持されない前記基本単位体の側面等を加圧体を介して加圧し、前記基本単位体を整列させることを特徴とする請求項15に記載の二次電池用単位体積層方法。
17. 前記整列段階により整列された同じサイズの基本単位体等を前記スタックジグに移送する移送段階をさらに含むことを特徴とする請求項15に記載の二次電池用単位体積層方法。
18. 前記第1内部空間の一側内面は、前記第2内部空間の一側内面から垂直に延長されることを特徴とする請求項14に記載の二次電池用単位体積層方法。
19. 前記スタックジグの側面で、前記スタックジグの高さ方向に沿って前記スタックジグの上面から下面まで切開されて形成される切開孔を介し、前記スタックジグに積層された基本単位体等に固定テープを付着する付着段階をさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の二次電池用単位体積層方法。
20. 前記製造段階は、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次積層される4層構造で前記基本単位体を製造することを特徴とする請求項14に記載の二次電池用単位体積層方法。
21. 前記製造段階は、前記電極と前記分離膜を互いに接着させて前記基本単位体を製造することを特徴とする請求項20に記載の二次電池用単位体積層方法。
22. 前記製造段階は、ラミネーティングにより前記電極と前記分離膜を互いに接着させて前記基本単位体を製造することを特徴とする請求項21に記載の二次電池用単位体積層方法。
23. 前記分離膜は、接着力を有するコーティング物質が表面にコーティングされることを特徴とする請求項21に記載の二次電池用単位体積層方法。
24. 前記コーティング物質は、無機物粒子とバインダ高分子の混合物であることを特徴とする請求項23に記載の二次電池用単位体積層方法。
25. 前記製造段階は、前記4層構造を繰り返し積層して前記基本単位体を製造することを特徴とする請求項20に記載の二次電池用単位体積層方法。
26. 前記スタックジグは、前記第2内部空間の上側に漸次サイズが増加するにつれ互いに通じるn個の内部空間をさらに備え、
    前記製造段階は、前記n個の内部空間に対応するサイズを有するn個の基本単位体をさらに製造し、
    前記積層段階は、前記n個の基本単位体を小さな基本単位体から大きな基本単位体の順に、前記第1及び第2基本単位体に次いで前記n個の内部空間に順に積層することを特徴とする請求項14に記載の二次電池用単位体積層方法。

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