JP2015531990A - 電極組立体の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、スタックフォールディング工法またはスタック工法ではない第３の工法で電極組立体を製造する方法に関し、本発明の好ましい実施例による電極組立体の製造方法は、第１電極／第１分離膜／第２電極／第２分離膜の順に積層された構造を含むか、前記構造が複数回繰り返された構造を含む単位構造体を形成する段階（Ｓ１０）と、前記単位構造体を複数層に積層して電極組立体を形成する段階（Ｓ２０）と、前記電極組立体を加圧して各層間に介在されたガスを排出する段階（Ｓ３０）とを含む。【選択図】図１２

Description

本発明は、スタックフォールディング工法またはスタック工法ではない第３の工法で電極組立体を製造する方法に関する。

二次電池は、化石燃料を用いる既存のガソリン車両、ディーゼル車両などの大気汚染などを解決するための方案として提示されている電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、パラレル型ハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）などの動力源としても注目されているが、自動車などのような中大型デバイスには高出力、大容量の必要性によって、多数のバッテリーセルを電気的に連結した中大型電池モジュールが用いられる。

ところが、中大型電池モジュールは、なるべく小さく且つ軽く製造されるのが好ましいので、高い集積度で充積され得、容量に比べ軽い角型電池、パウチ型電池などが中大型電池モジュールの電池セルとして主に用いられている。

電池セルのケース内には電極組立体が収容されており、一般的には正極／分離膜／負極構造の電極組立体がどのような構造からなっているのかに伴い分類される。

代表として、長いシート状の正極等と負極等を分離膜が介在された状態で巻取した構造からなるゼリー−ロール（巻取型）電極組立体、所定の大きさの単位で切り取った多数の正極と負極を分離膜を介在した状態で順次積層したスタック型（積層型）電極組立体、また、スタック／フォールディング型電極組立体に分類することができる。

先ず、本出願人の韓国特許出願公開第２００１−００８２０５８号、第２００１−００８２０５９号及び第２００１−００８２０６０号に開示されているスタック／フォールディング型電極組立体に対して先に説明する。

図１を参照すれば、スタック／フォールディング型構造の電極組立体１は、単位セルとして順次正極／分離膜／負極が位置されるフルセル（ｆｕｌｌ ｃｅｌｌ、以下、「フルセル」という。）２、３、４...が複数個重畳されており、それぞれの重畳部には分離膜シート５が介在されている。分離膜シート５はフルセルを覆うことができる単位長さを有し、単位長さごとに内側に折れ、中央のフルセル１ｂから始まって最外側のフルセル４まで連続してそれぞれのフルセルを覆い、フルセルの重畳部に介在されている。分離膜シート５の末端部は熱融着するか、接着テープ６などを貼り付けて仕上げる。このようなスタック／フォールディング型電極組立体は、例えば、長い分離膜シート５上にフルセル２、３、４...を配列し、分離膜シート５の一端部から始めて順次巻き取ることによって製造される。しかし、このような構造で中心部のフルセル１ａ、１ｂ、２と外角部のフルセル３、４との間には、温度勾配が生じて放熱効率が異なるようになるので、長時間用いる場合、寿命が短くなる問題がある。

このような電極組立体を形成する工程は、各電極組立体を形成するラミネーション設備２台と別個の装備でフォールディング装備１台が追加されて工程が進められるので、工程のタクトタイム（ｔａｃｔ ｔｉｍｅ）を低減させるには限界があり、特にフォールディングされて積層構造を具現する構造で上下部に配置される電極組立体間に整列（ａｌｉｇｎｉｎｇ）が精密に具現し難いので、信頼性のある品質の組立体を具現するには多くの困難がある。

すなわち、このようなフォールディング工程が適用される電極組立体の構造では別途のフォールディング設備が必要となり、バイセル構造を適用する場合にはバイセルも２つのタイプ（すなわち、Ａタイプ、Ｃタイプ）で製作して積層を行うこととなり、フォールディング前に長い分離膜シート上に配置するバイセルとバイセルとの間の間隔を正確に維持することに大きな困難が存在することとなる。すなわち、フォールディングする場合、上下ユニットセル（フルセルまたはバイセルを意味する）間の正確な整列を具現し難くなり、高容量のセルを製作する場合、型交換の時間が多く費やされる問題も共に発生するようになる。

次に、スタック型電極組立体に対して説明する。スタック型構造は当業界に広く公知となっているので、以下ではスタック型電極組立体の問題点に対してのみ簡単に説明する。

スタック型電極組立体は、通常、分離膜が電極より横及び縦の幅がさらに広く製造され、分離膜の横または縦の幅に対応される幅を有するマガジンまたはジグに分離膜を積層し、その上に電極を積層する段階を繰り返して行ってスタック型電極組立体を製造するようになる。

しかし、このような方式でスタック型電極組立体を製造するようになれば、電極及び分離膜を一つずつ積層しなければならないので作業に費やされる時間が長くなり、生産性が著しく低下される問題がある。また、複数層の分離膜等の横及び縦を整列することは可能であるが、分離膜に載せられる電極等の位置を正確な位置に整列するマガジンまたはジグは存在しないため、スタック型電極組立体に備えられた複数個の電極は整列されずに、互いにずれるようになる問題がある。

さらに、分離膜を挟んで互いに対向する正極及び負極の面が互いにずれているため、正極及び負極の表面に塗布された活物質の一部領域では電気化学反応が起こらなくなり、これによってバッテリーセルの効率が落ちるとの問題がある。

本発明は、前述した問題点を解決するために着想されたものであって、簡素な工程と低い単価で製造が可能な構造を有する電極組立体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、複数の電極の位置が正確に整列されているので、効率の高い電極組立体の製造方法を提供することにある。

本発明のまた他の目的は、電極組立体をなす各層間の接触均一性を高めて電極組立体の構造的安定性及び性能を向上させることができる電極組立体の製造方法を提供することにある。

前記のような目的を達成するため、本発明の好ましい実施例による電極組立体の製造方法は：第１電極／第１分離膜／第２電極／第２分離膜の順に積層された構造を含むか、前記構造が複数回繰り返された構造を含む単位構造体を形成する段階（Ｓ１０）と、前記単位構造体を複数層に積層して電極組立体を形成する段階（Ｓ２０）と、前記電極組立体を加圧して各層間に介在されたガスを排出する段階（Ｓ３０）とを含むことができる。

本発明によれば、簡素な工程と低い単価で製造が可能な構造を有する電極組立体の製造方法を提供することができる。

また、複数の電極の位置が正確に整列されているので、効率の高い電極組立体の製造方法を提供することができる。

また、電極組立体をなす各層間の接触均一性を高めて、電極組立体の構造的安全性及び性能を向上させることができる電極組立体の製造方法を提供することができる。

本明細書の次の図等は、本発明の好ましい実施例を例示するものであり、前述された発明の詳細な説明とともに本発明の技術思想をさらに理解させる役割を担うものなので、本発明はそのような図に記載された事項にのみ限定されて解釈されてはならない。

従来の技術によるスタック／フォールディング型構造の電極組立体の概略構造図である。 本発明に係る電極組立体の製造方法によって製造される電極組立体に備えられる単位構造体の第１構造を示した側面図である。 本発明に係る電極組立体の製造方法によって製造される電極組立体に備えられる単位構造体の第２構造を示した側面図である。 本発明に係る単位構造体の製造方法のＳ１０段階を示した例示的実施例を示す図である。 単位構造体と第１補助単位体を含む電極組立体の第１構造を示している側面図である。 単位構造体と第１補助単位体を含む電極組立体の第２構造を示している側面図である。 単位構造体と第２補助単位体を含む電極組立体の第３構造を示している側面図である。 単位構造体と第２補助単位体を含む電極組立体の第４構造を示している側面図である。 単位構造体、第１補助単位体と第２補助単位体を含む電極組立体の第５構造を示している側面図である。 単位構造体と第１補助単位体を含む電極組立体の第６構造を示している側面図である。 単位構造体と第２補助単位体を含む電極組立体の第７構造を示している側面図である。 ロール型プレスによってＳ３０段階が行われている電極組立体の側面図である。 図１２の平面図である。 Ｓ３０段階が変形されて行われている電極組立体の平面図である。

以下では、図を参照して本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。しかし、本発明が以下の実施例によって制限されたり、限定されたりするものではない。

本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、通常的且つ辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最良の方法で説明するために用語の概念を適宜定義することができるとの原則に即して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念に解釈されなければならない。

図において各構成要素またはその構成要素をなす特定部分の大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張または省略されるか、または概略的に示された。したがって、各構成要素の大きさは実際の大きさを全的に反映するものではない。関連公知機能あるいは構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要にぼやかし得ると判断される場合、そのような説明は略する。

本発明の好ましい実施例による電極組立体の製造方法は、第１電極１１１／第１分離膜１１２／第２電極１１３／第２分離膜１１４の順に積層された構造を有するか、この構造が複数回繰り返された構造を有する単位構造体１１０を形成する段階（Ｓ１０）を行い、次に単位構造体１１０を複数層に積層して電極組立体１００を形成する段階（Ｓ２０）を行い、電極組立体１００を加圧して各層間に介在されたガスを排出する段階（Ｓ３０）を含む。

Ｓ１０段階において、単位構造体１１０は、加圧によるラミネーティング工程を介して形成されるか、加圧及び加熱によるラミネーティング工程を介して形成される。ここで、ラミネーティング工程における圧力は８００ｋｇｆ／ｃｍ^２〜１０００ｋｇｆ／ｃｍ^２であり得、ラミネーティング工程における温度は６０°Ｃ〜８０°Ｃであり得、前述したようにラミネーティング工程は圧力及び温度を全て加える工程であるか、圧力のみを加える工程であり得る。

Ｓ２０段階では単位構造体１１０を複数層に積層するか、単位構造体１１０以外にも補助単位体１３０、１４０を積層することもできる。本発明に係る電極組立体の製造方法では、Ｓ２０段階まで完了して単位構造体等１１０のみ積層された状態、または単位構造体１１０と補助単位体１３０、１４０が積層された状態でＳ３０段階をさらに行うことによって電極組立体１００の製造が完了するものであるが、Ｓ２０段階まで完了した積層体は製造完了した電極組立体１００と外観上同一であるため、このような積層体も便宜上電極組立体１００と称する。

以下ではＳ３０段階に対する具体的な説明に先立って、Ｓ１０段階によって形成される単位構造体１１０に対する細部事項と、Ｓ２０段階によって積層された電極組立体１００の例示的構造に対して説明する。

本発明に係る電極組立体の製造方法によって製造された電極組立体１００は、少なくとも１つの単位構造体１１０a、１１０ｂ（図２及び図３参照）を含む。

単位構造体１１０は、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。このように単位構造体１１０は、基本的に４層構造を有する。より具体的に単位構造体１１０は、図２で示しているように第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で示しているように第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、互いに逆の電極である。例えば、第１電極１１１が正極であれば、第２電極１１３は負極である。もちろん、この逆であり得る。

単位構造体１１０に備えられた第１電極１１１は、集電体及び活物質層（活物質）を備え、活物質層は集電体の両面に塗布される。これと同様に単位構造体１１０に備えられた第２電極１１３も集電体及び活物質層（活物質）を備え、活物質層は集電体の両面に塗布される。

一方、Ｓ１０段階は、次のような連続工程からなり得る（図４参照）。先ず、第１電極材料１２１、第１分離膜材料１２２、第２電極材料１２３及び第２分離膜材料１２４を準備する。ここで、電極材料１２１、１２３は、以下で検討してみるように所定の大きさに切断されて電極１１１、１１３を形成する。これは分離膜材料１２２、１２４も同一である。工程の自動化のために電極材料１２１、１２３と分離膜材料１２２、１２４は、ロールに巻き取られている形態を有し得る。このように材料等を準備した後、第１電極材料１２１をカッターＣ_１を介して所定の大きさに切断する。また、第２電極材料１２３もカッターＣ_２を介して所定の大きさに切断する。その後、所定の大きさの第１電極材料１２１を第１分離膜材料１２２上に供給する。また、所定の大きさの第２電極材料１２３も第２分離膜材料１２４上に供給する。その後、材料等を全て共にラミネータＬ_１、Ｌ_２に供給する。

電極組立体１００は前記で検討してみたように、単位構造体１１０が繰り返して積層されて形成される。ところが、単位構造体１１０を構成する電極と分離膜が互いに分離されれば、単位構造体１１０を繰り返して積層することが非常に困難になり得る。したがって、単位構造体１１０に備えられた電極と分離膜は互いに接着されるのが好ましく、ラミネータＬ_１、Ｌ_２はこのように電極と分離膜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Ｌ_１、Ｌ_２は材料等に圧力を加えるか、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Ｌ_１、Ｌ_２によってラミネーティング工程を介して互いに接着され、このような接着で単位構造体１１０はより安定的に自身の形状を維持することができる。

各層のラミネーティング以後には、第１分離膜材料１２２と第２分離膜材料１２４をカッターＣ_３を介して所定の大きさに切断する。このような切断で単位構造体１１０が形成され得る。さらに必要に応じて単位構造体１１０に対する各種検査を行うこともできる。例えば、厚さ検査、ビジョン検査、ショート検査のような検査をさらに行うこともできる。

Ｓ１０段階は、前記のように連続工程で行われ得るが、必ず連続工程で行われなければならないものではない。すなわち、第１電極１１１、第１分離膜１１２、第２電極１１３及び第２分離膜１１４を適切なサイズに先ずカッティングした後、これらを積層して単位構造体１１０を形成することももちろん可能である。

一方、分離膜１１２、１１４または分離膜材料１２２、１２４は、接着力を有するコーティング物質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ー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全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、バインダー高分子は、無機物粒子を固定させることができ、これによりバインダー高分子の間に固定された無機物粒子等の間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って、無機物粒子が分離膜にコーティングされていても正極から負極にイオンが円滑に移動することができる。また、バインダー高分子は、無機物粒子を分離膜に安定的に維持させ、分離膜の機械的安全性も向上させることができる。さらに、バインダー高分子は、分離膜を電極により安定的に接着させることができる。参考に、分離膜はポリオレフィン系列の分離膜基材に形成され得る。

ところが、図２と図３で示しているように、第１分離膜１１２は両面に電極１１１、１１３が位置するのに反して、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に対向する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に対向する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、単位構造体１１０内でなされることで十分である。したがって、前記で検討してみたように、第２分離膜１１４は一面にのみコーティングがなされていても構わない。但し、単位構造体１１０同士もヒートプレス（ｈｅａｔ ｐｒｅｓｓ）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なされ得る。すなわち、第２分離膜１１４も第２電極１１３に対向する一面とその反対側の上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、上側に位置する単位構造体１１０とこの真下に位置する単位構造体１１０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の末端を互いに結合させようとする試みがあり得る。例えば、第１分離膜１１２の末端と第２分離膜１１４の末端を超音波融着で互いに融着させようとする試みがあり得、超音波融着の場合、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れば、接着力を有するコーティング物質によって分離膜にホーンがくっ付き得る。これにより、装置の故障が招かれ得る。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、単位構造体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、単位構造体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ある。すなわち、単位構造体１１０は、４層構造が繰り返して積層されて形成される構造を有することもある。前記で検討してみたように、電極組立体１００は単位構造体１１０が繰り返して積層されて形成される。したがって、４層構造を繰り返して積層して電極組立体１００を形成することもあるが、例えば８層構造を繰り返して積層して電極組立体１００を形成することもある。

一方、電極組立体１００は、第１補助単位体１３０と第２補助単位体１４０のうち少なくともいずれか一つをさらに含むことができる。先ず、第１補助単位体１３０に対して検討してみる。単位構造体１１０は、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、または下側から上側に順次積層されて形成される。したがって、このような単位構造体１１０が繰り返して積層されて電極組立体１００が形成されれば、電極組立体１００の最上側（図２参照）、または最下側（図３参照）に第１電極１１１（１１６、以下「第１末端電極」という）が位置するようになる。（第１末端電極は正極であり得、負極であり得る。）第１補助単位体１３０は、このような第１末端電極１１６にさらに積層される。

より具体的に第１補助単位体１３０aは、図５で示しているように第１電極１１１が正極であり第２電極１１３が負極であれば、第１末端電極１１６から順次、すなわち第１末端電極１１６から外側（図５を基準に上側）に分離膜１１４、負極１１３、分離膜１１２及び正極１１１が順次積層されて形成され得る。また、第１補助単位体１３０ｂは、図６で示しているように第１電極１１１が負極であり第２電極１１３が正極であれば、第１末端電極１１６から順次、すなわち第１末端電極１１６から外側に分離膜１１４及び正極１１３が順次積層されて形成され得る。電極組立体１００は、図５または図６で示しているように第１補助単位体１３０によって第１末端電極１１６側の最外側に正極を位置させることができる。

一般的に電極は集電体と活物質層（活物質）を備え、活物質層は集電体の両面に塗布される。これによって図５を基準に、正極の活物質層のうち集電体の下側に位置した活物質層は、分離膜を媒介として負極の活物質層のうち集電体の上側に位置した活物質層と互いに反応する。ところが、単位構造体１１０を同一に形成した後、これを順次積層して電極組立体１００を形成すれば、電極組立体１００の最上側または最下側に位置した第１末端電極は、他の第１電極１１１と同一に集電体の両面に活物質層を備えるしかない。しかし、第１末端電極が集電体の両面に活物質層を塗布した構造を有せば、第１末端電極の活物質層のうち外側に位置した活物質層は、他の活物質層と反応することができない。したがって、活物質層が浪費される問題が招かれる。

第１補助単位体１３０は、このような問題を解決するためのものである。すなわち、第１補助単位体１３０は、単位構造体１１０と別個に形成される。したがって、第１補助単位体１３０は、集電体の一面にのみ活物質層が形成された正極を備えることができる。すなわち、第１補助単位体１３０は、集電体の両面のうち単位構造体１１０に対向する一面（図５を基準に下側に向かう一面）にのみ活物質層がコーティングされた正極を備えることができる。結果として、第１末端電極１１６にさらに第１補助単位体１３０を積層して電極組立体１００を形成すれば、第１末端電極１１６側の最外側に片面のみコーティングされた正極を位置させることができる。したがって、活物質層が浪費される問題を解決することができる。また、正極は（例えば）ニッケルイオンを放出する構成なので、最外側に正極を位置させることが電池容量に有利である。

次に第２補助単位体１４０に対して検討してみる。第２補助単位体１４０は、基本的に第１補助単位体１３０と同じ役割を担う。より具体的に説明する。単位構造体１１０は、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、または下側から上側に順次積層されて形成される。したがって、このような単位構造体１１０が繰り返して積層されて電極組立体１００が形成されれば、電極組立体１００の最上側（図３参照）、または最下側（図２参照）に第２分離膜１１４（１１７、以下「第２末端分離膜」という）が位置するようになる。第２補助単位体１４０は、このような第２末端分離膜１１７にさらに積層される。

より具体的に第２補助単位体１４０aは、図７で示しているように第１電極１１１が正極であり第２電極１１３が負極であれば、正極１１１に形成され得る。また、第２補助単位体１４０ｂは、図８で示しているように第１電極１１１が負極であり第２電極１１３が正極であれば、第２末端分離膜１１７から順次、すなわち第２末端分離膜１１７から外側（図８を基準に下側）に負極１１１、分離膜１１２及び正極１１３が順次積層されて形成され得る。第２補助単位体１４０も、第１補助単位体１３０と同一に集電体の両面のうち単位構造体１１０に対向する一面（図８を基準に上側に向かう一面）にのみ活物質層がコーティングされた正極を備えることができる。結果として、第２末端分離膜１１７に第２補助単位体１４０をさらに積層して電極組立体１００を形成すれば、第２末端分離膜１１７側の最外側に片面のみコーティングされた正極を位置させることができる。

参考に、図５と図６、そして図７と図８は、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た場合を例示している。これとは逆に、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た場合も、前記で説明されたところと同一に説明され得る。また、第１補助単位体１３０と第２補助単位体１４０は、必要に応じて最外側に分離膜をさらに含むこともある。一例として最外側に位置した正極がケースと電気的に絶縁される必要がある場合、第１補助単位体１３０と第２補助単位体１４０は正極の外側に分離膜をさらに含むことができる。同一の理由により、図７のように第２補助単位体１４０が積層されている側の反対側（すなわち、図７の電極組立体１００の最上側）に露出している正極にも、分離膜がさらに含まれ得る。

一方、図９から図１１で示しているように、電極組立体１００を形成するのが好ましい。先ず、図９で示しているように電極組立体１００eを形成することができる。単位構造体１１０ｂは、下側から上側に第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得る。このとき、第１電極１１１は正極であり得、第２電極１１３は負極であり得る。また、第１補助単位体１３０ｃは、第１末端電極１１６から順次、すなわち図９を基準に上側から下側に分離膜１１４、負極１１３、分離膜１１２及び正極１１１が積層されて形成され得る。このとき、第１補助単位体１３０ｃの正極１１１は、単位構造体１１０ｂに対向する一面にのみ活物質層が形成され得る。

また、第２補助単位体１４０ｃは、第２末端分離膜１１７から順次、すなわち図９を基準に下側から上側に、正極１１１（第１正極）、分離膜１１２、負極１１３、分離膜１１４及び正極１１８（第２正極）が積層されて形成され得る。このとき、第２補助単位体１４０ｃの正極のうち最外側に位置した正極１１８（第２正極）は、単位構造体１１０ｂに対向する一面にのみ活物質層が形成され得る。参考に、補助単位体が分離膜を含めば、単位体の整列に有利である。

次に、図１０で示しているように電極組立体１００ｆを形成することができる。単位構造体１１０ｂは、下側から上側に第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得る。このとき、第１電極１１１は正極であり得、第２電極１１３は負極であり得る。また、第１補助単位体１３０ｄは、第１末端電極１１６から順次分離膜１１４、負極１１３及び分離膜１１２が積層されて形成され得る。このとき、第２補助単位体は備えられなくとも構わない。参考に、負極は、電位差によって電極ケース（例えば、パウチ）のアルミニウム層と反応を起こし得る。したがって、負極は、分離膜を介して電極ケースから絶縁されるのが好ましい。

最後に、図１１で示しているように、電極組立体１００ｇを形成することができる。単位構造体１１０ｃは、上側から下側に第１電極１１１、第１分離膜１１２、第２電極１１３及び第２分離膜１１４が積層されて形成され得る。このとき、第１電極１１１は負極であり得、第２電極１１３は正極であり得る。また、第２補助単位体１４０ｄは、第２末端分離膜１１７から順次負極１１１、分離膜１１２、正極１１３、分離膜１１４及び負極１１９が順次積層されて形成され得る。このとき、第１補助単位体は備えられなくとも構わない。

以下では、Ｓ２０段階まで完了した電極組立体１００を加圧して単位構造体等１１０の間のガスを排出するか、単位構造体１１０と補助単位体１３０、１４０との間のガスを排出するＳ３０段階に対して詳しく説明する。

図１２及び図１３を参照すれば、Ｓ３０段階はロール型プレスＲによって行われ得る。前記Ｓ１０段階において単位構造体１１０を形成する際に十分な圧力で第１電極１１１、第１分離膜１１２、第２電極１１３及び第２分離膜１１４を加圧したため、Ｓ３０段階であまりにも高圧で電極組立体１００を加圧すれば、電極組立体１００に構造的に無理が加えられ得る。

したがって、Ｓ３０段階ではＳ１０段階でより低い圧力で電極組立体１００を加圧することが好ましく、具体的には電極組立体１００を５００ｋｇｆ／ｃｍ^２〜７００ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で加圧することができる。

また、Ｓ３０段階は、電極組立体１００を加熱する工程をさらに含むことができるが、この場合、Ｓ１０段階で各単位構造体１１０に加えられた温度より低い温度で電極組立体１００を加熱するのが、分離膜の性能をそのまま維持することに有利である。具体的にＳ３０段階では、電極組立体１００に４５℃〜５５℃の温度を加えることができる。

一方、Ｓ３０段階において、電極組立体１００を加圧してガスを排出する際に、単に板状（ｐｌａｔｅ ｓｈａｐｅ）のプレスで電極組立体１００を加圧すれば、電極組立体１００をなしている各層間のガスが外部に円滑に排出されず、各層間にそのまま残っていることがある。この場合、電極と分離膜との間の接触均一性が悪くなり、外部振動に弱く、二次電池の寿命まで短くなり得る。

よって、Ｓ３０段階では図１２及び図１３に示されているように、ロール型プレスＲが電極組立体１００の上面一端部を加圧したまま、上面他端部に向けて移動しながら、電極組立体１００の各層間に介在されたガスを排出することができる。

それ以外にも、Ｓ３０段階では図１４に示されているように、ロール型プレスＲが電極組立体１００の上面一端部の頂点を加圧したまま、この頂点の対角線方向に位置した上面他端部の頂点に向けて移動しながら、電極組立体１００の各層間に介在されたガスを排出することができる。

このように、ロール型プレスＲを用いて電極組立体１００の各層間に介在されたガスを特定の方向に押し出せば、ガスが電極組立体１００の外部に円滑に排出され得、電極組立体１００をなす各階間の接触均一性が高くなり、電極組立体１００の構造的安定性及び性能が向上し得る。

前述したような本発明の詳細な説明では、具体的な実施例に関して説明した。しかし、本発明の範疇から外れない限度内ではいくつかの変形が可能である。本発明の技術的思想は、本発明の記述した実施例に限って決定されてはならず、特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものなどによって決定されなければならない。

Claims (22)

1. 電極及び分離膜を含む電極組立体の製造方法において、
   第１電極／第１分離膜／第２電極／第２分離膜の順に積層された構造を含むか、前記構造が複数回繰り返された構造を含む単位構造体を形成する段階（Ｓ１０）と、
   前記単位構造体を複数層に積層して電極組立体を形成する段階（Ｓ２０）と、
   前記電極組立体を加圧して各層間に介在されたガスを排出する段階（Ｓ３０）とを含むことを特徴とする電極組立体の製造方法。
2. 前記Ｓ３０段階は、ロール型プレスによって行われることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体の製造方法。
3. 前記ロール型プレスは、前記電極組立体の上面一端部を加圧したまま、上面他端部に向けて移動しながら、前記電極組立体の各層間に介在されたガスを排出することを特徴とする請求項２に記載の電極組立体の製造方法。
4. 前記ロール型プレスは、前記電極組立体の上面一端部の頂点を加圧したまま、前記頂点の対角線方向に位置した上面他端部の頂点に向けて移動しながら、前記電極組立体の各層間に介在されたガスを排出することを特徴とする請求項２に記載の電極組立体の製造方法。
5. 前記Ｓ１０段階において前記単位構造体は、加圧によるラミネーティング工程を介して形成されることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体の製造方法。
6. 前記Ｓ１０段階において前記単位構造体は、加圧及び加熱によるラミネーティング工程を介して形成されることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体の製造方法。
7. 前記ラミネーティング工程の圧力は、８００ｋｇｆ／ｃｍ^２〜１０００ｋｇｆ／ｃｍ^２であることを特徴とする請求項５に記載の電極組立体の製造方法。
8. 前記ラミネーティング工程の温度は、６０°Ｃ〜８０°Ｃであることを特徴とする請求項６に記載の電極組立体の製造方法。
9. 前記Ｓ３０段階は、前記電極組立体を加熱する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電極組立体の製造方法。
10. 前記Ｓ３０段階において前記電極組立体に加えられる圧力は、５００ｋｇｆ／ｃｍ^２〜７００ｋｇｆ／ｃｍ^２であることを特徴とする請求項９に記載の電極組立体の製造方法。
11. 前記Ｓ３０段階において電極組立体に加えられる温度は、４５°Ｃ〜５５°Ｃであることを特徴とする請求項９に記載の電極組立体の製造方法。
12. 前記単位構造体は、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１に記載の電極組立体の製造方法。
13. 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１２に記載の電極組立体の製造方法。
14. 前記コーティング物質は、無機物粒子とバインダー高分子の混合物であることを特徴とする請求項１３に記載の電極組立体の製造方法。
15. 前記第１分離膜は、前記第１電極と前記第２電極に対向する両面に前記コーティング物質がコーティングされ、前記第２分離膜は、前記第２電極に対向する一面にのみ前記コーティング物質がコーティングされることを特徴とする請求項１３に記載の電極組立体の製造方法。
16. 前記電極組立体は、最上側または最下側に位置する第１電極である第１末端電極に積層される第１補助単位体をさらに含み、
    前記第１補助単位体は、前記第１電極が正極であり前記第２電極が負極であるとき、前記第１末端電極から順次分離膜、負極、分離膜及び正極が積層されて形成され、前記第１電極が負極であり前記第２電極が正極であるとき、前記第１末端電極から順次分離膜及び正極が積層されて形成されることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体の製造方法。
17. 前記第１補助単位体の正極は、
    集電体と、
    前記集電体の両面のうち前記単位構造体に対向する一面にのみコーティングされる正極活物質とを備えることを特徴とする請求項１６に記載の電極組立体の製造方法。
18. 前記電極組立体は、最上側または最下側に位置する第１電極である第１末端電極に積層される第１補助単位体をさらに含み、
    前記第１補助単位体は、前記第１電極が正極であり前記第２電極が負極であるとき、前記第１末端電極から順次分離膜、負極及び分離膜が積層されて形成されることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体の製造方法。
19. 前記電極組立体は、最上側または最下側に位置する第２分離膜である第２末端分離膜に積層される第２補助単位体をさらに含み、
    前記第２補助単位体は、前記第１電極が正極であり前記第２電極が負極であるとき、正極で形成され、前記第１電極が負極であり前記第２電極が正極であるとき、前記第２末端分離膜から順次負極、分離膜及び正極が積層されて形成されることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体の製造方法。
20. 前記第２補助単位体の正極は、
    集電体と、
    前記集電体の両面のうち前記単位構造体に対向する一面にのみコーティングされる正極活物質とを備えることを特徴とする請求項１９に記載の電極組立体の製造方法。
21. 前記電極組立体は、最上側または最下側に位置する第２分離膜である第２末端分離膜に積層される第２補助単位体をさらに含み、
    前記第２補助単位体は、前記第１電極が正極であり前記第２電極が負極であるとき、前記第２末端分離膜から順次第１正極、分離膜、負極、分離膜及び第２正極が積層されて形成され、
    前記第２補助単位体の第２正極は集電体と正極活物質を備え、前記正極活物質は集電体の両面のうち前記単位構造体に対向する一面にのみコーティングされることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体の製造方法。
22. 前記電極組立体は、最上側または最下側に位置する第２分離膜である第２末端分離膜に積層される第２補助単位体をさらに含み、
    前記第２補助単位体は、前記第１電極が負極であり前記第２電極が正極であるとき、前記第２末端分離膜から順次負極、分離膜、正極、分離膜及び負極が積層されて形成されることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体の製造方法。

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