JP2015536014A - ラッピング電極体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明の一実施例に係るラッピング電極体は、電極積層方式で製造される２次電池に使用される電極体において、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出することができる電極活物質のコーティング層及び無地突出部を有する電極板と、前記無地突出部のみを露出させながら前記電極板の両面を被覆する第１分離膜及び第２分離膜と、前記電極板の周りの少なくとも一部で前記第１分離膜及び前記第２分離膜間に位置して前記第１分離膜及び前記第２分離膜と接着する絶縁性高分子フィルムとを含み、前記絶縁性高分子フィルムは、少なくとも２個の部分で分離形成されることにより、電極板を収納する空間を形成するために絶縁性高分子フィルムを打抜くか穿孔する工程をなくすことができ、打抜または穿孔過程で絶縁性高分子フィルムが無駄になることを防止することができる。【選択図】図１
Description
本発明は、２次電池に使用されるラッピング電極体及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、電極板を収納するために絶縁性高分子フィルムを打抜くか穿孔する工程が必要なく、絶縁性高分子フィルムの無駄を防止することができるラッピング電極体及びその製造方法を提供する。
携帯電話、キャムコーダー、ノートパソコンなどの携帯用電子機器市場が拡大し多様化されることにより、再充電が可能な電源供給用２次電池に対する需要も拡大している。携帯用電子機器の小型化、軽量化、高性能化及び多機能化は、電力源として使用される２次電池のエネルギー保存密度の継続的な向上を要求している。従って、これを充足するために多年間にわたって研究した結果、現在、リチウムの可逆的な挿入、放出が可能な炭素負極と、リチウムの可逆的な挿入、放出が可能な正極物質を採用したリチウムイオン２次電池が登場した。
このリチウムイオン２次電池は、既存のニッケル−カドミウム及びニッケル−水素のような水溶液系の２次電池と比較すると、単位重量当たりエネルギー密度及び充放電寿命が相対的に大きいため、最近、携帯用電子機器の新たなエネルギー源として急速に既存の電池を代替している。しかし、携帯用電子機器の急速な発展と多変化により、さらに高いエネルギー密度と多様な規格の電池選択に対する要求が急増しているが、現在のリチウムイオン２次電池は、このような要求に充分に応えられない実情である。
特に、電子機器の急速な薄型化と小型化は、薄い厚さの薄型リチウムイオン２次電池に対する需要を急速に拡大させているが、既存の円筒状や角状のリチウムイオン２次電池の組立方法をそのまま採用する場合、薄型化に伴う体積当たりエネルギー密度の下落が大き過ぎる傾向にある。従って、体積当たりエネルギー密度の高い薄型リチウムイオン２次電池の開発は、多様な携帯用電子機器の小型化、軽量化及び薄型化を成し遂げるのに必須であると判断される。
２次電池の体積当たりエネルギー密度を高めるためには、正極板／分離膜／負極板の積層が正確でなければならない。つまり、負極板の面積が正極板の正極活物質コーティング面積より大きい状態を維持しながら電極板が積層される必要がある。もし、正極板と負極板を積層する過程で正極板の活物質コーティングの部分が負極板内に正確に位置しない状態となれば、電池の性能が低下するという問題がある。
本出願人は、正極板と負極板を正確に積層するために、特許文献１において、正極板または負極板のいずれか一つの電極板を分離膜と絶縁性高分子フィルムで囲むポケット電極体を提案した。ポケット電極体を形成するために、絶縁性高分子フィルムに電極板が収容される複数の打抜空間を形成する必要があるが、この過程で、絶縁性高分子フィルムが無駄になるという問題があった。つまり、打抜空間に対応する絶縁性高分子フィルムは使用されずに捨てられるという短所があった。
本発明は、上記のような問題点を解決するために提案されたもので、絶縁性高分子フィルムを打抜くか穿孔する工程が不要なラッピング電極体及びその製造方法を提供する。
本発明は、絶縁性高分子フィルムの無駄を減らすことができるラッピング電極体及びその製造方法を提供する。
本発明は、絶縁性高分子フィルムの無駄を減らすことができるラッピング電極体及びその製造方法を提供する。
上記のような課題を達成するための本発明の一実施例に係るラッピング電極体は、電極積層方式で製造される２次電池に使用される電極体において、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出することができる電極活物質のコーティング層及び無地突出部を有する電極板と、前記無地突出部のみを露出させながら前記電極板の両面を被覆する第１分離膜及び第２分離膜と、前記電極板の周りの少なくとも一部で前記第１分離膜及び前記第２分離膜間に位置して前記第１分離膜及び前記第２分離膜と接着される絶縁性高分子フィルムとを含み、前記絶縁性高分子フィルムは、少なくとも２個の部分で分離形成されることができる。
上記のように電極板を囲む絶縁性高分子フィルムを分離された形態で形成することにより、電極板を収納する空間を形成するために絶縁性高分子フィルムを打抜くか穿孔する工程をなくすことができ、打抜または穿孔過程で絶縁性高分子フィルムが無駄になることを防止することができる。
前記絶縁性高分子フィルムは、前記電極板の厚さ方向の側面に沿って配置される第１部材乃至第４部材を含み、前記第１部材乃至前記第４部材の厚さ方向の両面には接着剤が塗布されることができる。
前記絶縁性高分子フィルムは、前記電極板の厚さ方向の側面に沿って配置される第１部材乃至第４部材を含み、前記第１部材乃至前記第４部材の厚さ方向の両面と向かい合う前記第１分離膜及び前記第２分離膜には接着剤が塗布されることができる。
前記第１部材乃至前記第４部材のいずれか一つには、前記電極板のタブが収容されるタブ収容部が形成されることができる。
前記第１部材乃至前記第４部材は、互いに隣接した部材と密着形成されることができる。
前記第１部材乃至前記第４部材は、互いに隣接した部材との間に間隙が存在するように配置される。
前記第１分離膜及び前記第２分離膜によって被覆する前記電極板の大きさは、前記第１分離膜及び前記第２分離膜によって被覆しない他の電極板の大きさより小さく形成されることができる。
前記第１分離膜または前記第２分離膜の最大投影面積は、前記他の電極板の最大投影面積と同一に形成されることができる。
前記絶縁性高分子フィルムは、ポリオレフィン樹脂フィルム、ポリエステル樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、フルオロカーボン樹脂フィルム、エービーエスフィルム、ポリアクリル系フィルム、アセタール系フィルム、ポリカーボネートフィルムで構成された群から選択されたいずれか一つを含んで形成されることができる。
前記絶縁性高分子フィルムは、ポリオレフィン樹脂フィルム、ポリエステル樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、フルオロカーボン樹脂フィルム、エービーエスフィルム、ポリアクリル系フィルム、アセタール系フィルム、ポリカーボネートフィルムで構成された群から選択されたいずれか一つを含んで形成されることができる。
前記絶縁性高分子フィルムは、エチレンビニールアセテート、エチレンエチルアセテート、エチレンアクリリックアシッド系化合物、アイオノマー系化合物、ポリエチレン、ポリビニールアセテート、ポリビニールブチラールで構成された高温溶融型接着物質群から選択されたいずれか一つの接着成分を含んで形成されることができる。
一方、発明の他の分野によると、本発明は、電極板積層方式で製造される２次電池に使用される電極体の製造方法において、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出することができる電極活物質のコーティング層及び無地突出部を該各々が有する同一形状の複数の電極板を準備するステップと、前記電極板が収納可能な空間が形成されるように、少なくとも２個の部分で分離形成された絶縁性高分子フィルムを準備するステップと、前記電極板及び前記絶縁性高分子フィルムの上面及び下面にそれぞれ位置する帯状の第１分離膜及び第２分離膜を準備するステップと、前記第１分離膜または前記第２分離膜のうち前記絶縁性高分子フィルムの下部に位置するいずれか一つと前記絶縁性高分子フィルムとを接着させるステップと、前記絶縁性高分子フィルムによって形成された空間内に前記電極板を位置させるステップと、前記第１分離膜または前記第２分離膜のうち前記絶縁性高分子フィルムの上部に位置する他のいずれか一つと前記絶縁性高分子フィルムとを接着させるステップとを含むラッピング電極体の製造方法を提供することができる。
前記第１分離膜または前記第２分離膜のうち前記絶縁性高分子フィルムの下部に位置するいずれか一つと前記絶縁性高分子フィルムとを接着させるステップにおいては、前記第１分離膜または前記第２分離膜のうち前記絶縁性高分子フィルムの下部に位置するいずれか一つの分離膜または前記絶縁性高分子フィルムに接着剤を塗布した後、前記分離膜上に前記絶縁性高分子フィルムを位置させて前記電極板が収納される空間を形成することができる。
前記第１分離膜または前記第２分離膜のうち前記絶縁性高分子フィルムの下部に位置するいずれか一つと前記絶縁性高分子フィルムとを接着させるステップにおいては、前記電極板の厚さ方向の側面に沿って配置される前記絶縁性高分子フィルムの第１部材乃至第４部材の長さ方向に沿って接着剤を噴射する接着剤噴射装置を使用して接着剤を塗布することができる。
前記第１分離膜または前記第２分離膜のうち前記絶縁性高分子フィルムの上部に位置する他のいずれか一つと前記絶縁性高分子フィルムとを接着させるステップにおいては、前記絶縁性高分子フィルムと前記分離膜を加熱しながら加圧ロールの間に通過させることができる。
以上で説明したように、本発明に係るラッピング電極体及びその製造方法は、絶縁性高分子フィルムを穿孔するか打抜く工程を省略することができる。
本発明に係るラッピング電極体及びその製造方法は、穿孔または打抜により絶縁性高分子フィルムが捨てられることを防止することができるので、絶縁性高分子フィルムの材料費用を節減することができる。
本発明に係るラッピング電極体及びその製造方法は、穿孔または打抜により絶縁性高分子フィルムが捨てられることを防止することができるので、絶縁性高分子フィルムの材料費用を節減することができる。
本発明に係るラッピング電極体及びその製造方法は、電極板の大きさに対する制約が大きくないため、同一の製造設備を利用して多様な大きさの電極体を製造することができる。
以下において、添付の図面を参照して本発明に係る実施例を詳しく説明する。しかし、本発明は実施例によって制限されるか限定されるものではない。各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。
図１は、本発明の一実施例に係るラッピング電極体を示した分解斜視図、図２は、本発明の一実施例に係る絶縁性高分子フィルムを示した斜視図、図３は、本発明の一実施例に係るラッピング電極体の製造に使用される接着剤噴射装置を概略的に示した図面、図４乃至図６は、本発明の一実施例に係るラッピング電極体を製造する過程を示した図面、図７は、図６の切断線「ＶＩＩ−ＶＩＩ」に沿った断面図である。
本発明の一実施例に係るラッピング電極体１００は、２次電池に使用され、特に、リチウムイオン２次電池に使用することができる。前記２次電池は、ラッピング電極体１００を含む電極組立体（図示せず）が収容されるカン（図示せず）、及び前記カンを密閉するキャップ（図示せず）を含む。前記キャップとカンは、ステンレススチールのような金属性材質で作られ、カンには、電極組立体を収容するための空間が形成される。
一方、本発明の一実施例に係るラッピング電極体１００は、電極組立体を形成するもので、ラッピング電極体１００（ｗｒａｐｐｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｐｌａｔｅ）とベア電極板（ｂａｒｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｐｌａｔｅ、分離膜で囲まれない電極板）が順次に複数回積層して電極組立体が形成される。ここで、ラッピング電極体１００は、ポケット電極体（ｐｏｃｋｅｔｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｐｌａｔｅ）とも呼ばれる。
本発明の一実施例に係るラッピング電極体１００は、コイン型またはボタン型などの小型電池に使用してもよく、薄型かつ広面積で形成された大型電池に使用してもよい。但し、本発明の一実施例に係るラッピング電極体１００は、大型電池に使用されることがより好ましい。以下では、大型電池に使用される四角形の電極板１１０に適用されるラッピング電極体１００について説明する。
図１に示すように、本発明の一実施例に係るラッピング電極体１００は、電極積層方式で製造される２次電池に使用されるラッピング電極体において、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出することができる電極活物質のコーティング層及び無地突出部１１２を有する電極板１１０、無地突出部１１２のみを露出させながら電極板１１０の両面を被覆する第１分離膜１２０及び第２分離膜１３０、及び電極板１１０の周りの少なくとも一部で第１分離膜１２０及び第２分離膜１３０の間に位置し、第１分離膜１２０及び第２分離膜１３０と接着される絶縁性高分子フィルム１４０を含む。
ここで、絶縁性高分子フィルム１４０は、少なくとも２個の部分で分離形成される。
上記のように電極板１１０を囲む絶縁性高分子フィルム１４０を分離された形態で形成することにより、電極板１１０を収納する空間を形成するために絶縁性高分子フィルムを打抜くか穿孔する工程をなくすことができ、打抜または穿孔過程で絶縁性高分子フィルムが無駄になることを防止することができる。
上記のように電極板１１０を囲む絶縁性高分子フィルム１４０を分離された形態で形成することにより、電極板１１０を収納する空間を形成するために絶縁性高分子フィルムを打抜くか穿孔する工程をなくすことができ、打抜または穿孔過程で絶縁性高分子フィルムが無駄になることを防止することができる。
活物質がコーティングされた電極板１１０の両面は、２個の分離膜、つまり、第１分離膜１２０と第２分離膜１３０により被覆される。この時、第１分離膜１２０と第２分離膜１３０の周縁のうち少なくとも一部は互いに接合する。例えば、無地突出部１１２が形成された電極板１１０の周縁を除いた残りの３ヶ所の周縁のうち少なくとも１ヶ所を囲むように第１／第２分離膜１２０、１３０が互いに接合する。
さらに好ましくは、本発明の一実施例に係るラッピング電極体１００は、第１分離膜１２０と第２分離膜１３０との間に電極板１１０と絶縁性高分子フィルム１４０が位置するように形成される。つまり、第１分離膜１２０と第２分離膜１３０は、絶縁性高分子フィルム１４０を挟んで絶縁性高分子フィルム１４０と互いに接着する。
第１分離膜１２０と第２分離膜１３０との間に電極板１１０が位置するが、この時、電極板１１０と向かい合う第１／第２分離膜１２０、１３０の一面を内面といい、その反対側の一面を外面といえば、絶縁性高分子フィルム１４０は、第１及び第２分離膜１２０、１３０の内面の間に位置する。
一方、図１及び図２を参照すると、絶縁性高分子フィルム１４０は、一体で形成されず、少なくとも２個の部分で分離形成される。このように、少なくとも２個の部分で分離形成された絶縁性高分子フィルム１４０を利用して電極板１１０の収納空間１４５を形成するため、電極板１１０の収納空間１４５を形成するために絶縁性高分子フィルム１４０を打抜く必要がなく、収納空間１４５に該当する絶縁性高分子フィルム１４０が捨てられることも防止することができる。
図２に示した絶縁性高分子フィルム１４０は、電極板１１０の厚さ方向の側面に沿って配置される第１部材乃至第４部材１４１〜１４４を含む。ここで、第１部材乃至第４部材１４１、１４２、１４３、１４４は、四角形状の電極板１１０の周縁とそれぞれ対面するように形成される。つまり、第１部材乃至第４部材１４１〜１４４は、電極板１１０を囲むように略四角形状に配置される。第１部材乃至第４部材１４１〜１４４が四角形状に配置されることにより、その内部には、電極板１１０が収納される収納空間１４５が形成される。
図２を参照すると、絶縁性高分子フィルム１４０の第１部材１４１と第４部材１４４が互いに向かい合うように載置し、その間に第２及び第３部材１４２、１４３が載置している。この時、第２部材１４２及び第３部材１４３は、第１部材１４１及び第４部材１４４の外部に突き出さないように載置することが好ましい。
第２部材乃至第４部材１４２〜１４４は、略棒状（または、四角柱状）で形成され、第１部材１４１は、残りの部材１４２〜１４４より幅が大きく形成されることが分かる。第１部材１４１には、電極板１１０の無地突出部１１２が収容されるタブ収容部１４６が形成されるため、残りの部材１４２〜１４４より大きい幅を有するように形成されることが好ましい。但し、第１部材１４１は省略してもよく、残りの部材１４２〜１４４と同一の幅を有する第１部材１４１を利用してもよい。このように、第１部材乃至第４部材１４１〜１４４のいずれか一つには、電極板１１０の無地突出部またはタブ１１２が収容されるタブ収容部１４６が形成される。
一方、絶縁性高分子フィルム１４０は、４個の部材１４１〜１４４で形成してもよく、最小２個の部材で形成してもよい。例えば、第１部材１４１と第２部材１４２が一体で形成され、第３部材１４３と第４部材１４４が一体で形成された２個の部材で形成してもよい。また、一体で形成された第２乃至第４部材１４２〜１４４と第１部材１４１で形成してもよい。絶縁性高分子フィルム１４０を形成する部材の個数は、電極板の大きさまたは模様などの設計事項を考慮して選択する。
絶縁性高分子フィルム１４０の第１部材乃至第４部材１４１〜１４４は、互いに隣接した部材と密着形成される。電極板１１０の収納空間１４５を形成するために、互いに隣接する部材との間に隙間がないように接触した状態で、第１または第２分離膜１２０、１３０のいずれか一つに接着される。つまり、図２において、間隙（ｇ）がないように各部材が互いに密着して形成される。この時、各部材が互いに密着する場合は、隣接する部材との接合面に接着剤が提供される。このように、それぞれの部材が隣接する部材と密着することにより、絶縁性高分子フィルム１４０を打抜くものと同一の形態の収納空間１４５を作ることができる。
また、場合によっては、第１部材乃至第４部材１４１〜１４４は、互いに隣接した部材との間に間隙（ｇ）が存在するように配置される。互いに隣接する部材との間に間隙（ｇ）が形成されるため、第１乃至第４部材１４１〜１４４の寸法に多少誤差があるか、電極板１１０の寸法に誤差があっても収納空間１４５内に電極板１１０を収納することができる。また、隣接部材との間に形成された間隙（ｇ）を通じて接着剤が染み込んで部材相互間の接合状態を堅固にすることもできる。ここで、間隙（ｇ）のある場合、間隙（ｇ）の大きさは０．１ｍｍ以下であることが好ましい。
電極板１１０の寸法により絶縁性高分子フィルム１４０を切断するか加工して、第１部材乃至第４部材１４１〜１４４を予め作っておき、同一模様の部材は、一つのカートリッジ（図示せず）に積載される。カートリッジに積載された部材は、吸着手段を具備した部材移送装置（図示せず）により分離膜上に載置する。
一方、絶縁性高分子フィルム１４０の部材１４１〜１４４が全て分離されているため、電極板１１０が収納される収納空間１４５を絶縁性高分子フィルム１４０に形成することが重要である。つまり、同一の大きさまたは模様を有する収納空間１４５が部材１４１〜１４４の配置によって繰り返して形成される必要がある。
部材１４１〜１４４により形成される収納空間１４５に電極板１１０を収納する前に、それぞれの部材１４１〜１４４の位置が固定されなければならない。このため、第１部材乃至第４部材１４１〜１４４の厚さ方向の両面には接着剤が塗布される。また、第１部材乃至第４部材１４１〜１４４の厚さ方向の両面と向かい合う第１分離膜１２０及び第２分離膜１３０には、接着剤が塗布される。このように、部材１４１〜１４４または分離膜１２０、１３０に接着剤を塗布することにより、部材１４１〜１４４をいずれか一つの分離膜に接着固定させて収納空間１４５を安定的に確保した後、収納空間１４５に電極板１１０を収納させることができる。
図１を見ると、第１分離膜１２０は第１乃至第４部材１４１〜１４４の上側に位置し、第２分離膜１３０は下側に位置する。この状態で、下側に位置する第２分離膜１３０に部材１４１〜１４４を一次的に固定させた後、収納空間１４５に電極板１１０を入れる。図１の第２分離膜１３０には、第１部材乃至第４部材１４１〜１４４が接着される接着部１３８が表示されている。
第２分離膜１３０の接着部１３８に第１乃至第４部材１４１〜１４４を接着固定させるために、接着部１３８またはこれと対面する第１乃至第４部材１４１〜１４４に接着剤を塗布しなければならない。接着剤は、均一な量を定められた領域に塗布するために、自動化された接着剤塗布手段を使用する必要がある。
本発明の一実施例に係るラッピング電極体１００は、図３に示した接着剤噴射装置１５０を使用して絶縁性高分子フィルム１４０または分離膜１３０に接着剤を塗布する。接着剤噴射装置１５０は、Ｘ軸ステージ１５２、Ｘ軸ステージ１５２に沿ってＸ軸方向に動くＹ軸ステージ１５１、Ｙ軸ステージ１５１に沿ってＹ軸方向に動くノズルステージ１５３、及びノズルステージ１５３上で回転することができ、多数の噴射ノズルを具備したノズルユニット１５４を含む。
接着剤噴射装置１５０のノズルユニット１５４は、第２分離膜１３０の接着部１３８と向かい合うように提供される。つまり、第２分離膜１３０の接着部１３８上にノズルユニット１５４が位置した状態で、ノズルステージ１５３がＸ軸またはＹ軸方向に動きながら接着部１３８に接着剤を塗布する。
部材１４１〜１４４の表面に接着剤が塗布されてもよい。この場合は、ノズルユニット１５４の上部に部材１４１〜１４４が位置することが好ましい。
このように、第２分離膜１３０の接着部１３８に接着剤を塗布した後、前記部材移送装置により部材１４１〜１４４が接着部１３８に載置される。接着剤が塗布された接着部１３８に部材１４１〜１４４が載置された後、時間が経過すれば部材１４１〜１４４が第２分離膜１３０に接着固定される。この状態で収納空間１４５に電極板１１０を収納させる。
収納空間１４５に電極板１１０を位置させた後、第１分離膜１２０と絶縁性高分子フィルム１４０とを接合して密封する。第１分離膜１２０と部材１４１〜１４４との接着のために、第１分離膜１２０または部材１４１〜１４４の表面に接着剤を塗布してもよく、場合によっては、別途の接着剤を塗布しなくてもよい。絶縁性高分子フィルム１４０乃至部材１４１〜１４４が接着成分を含む場合は、別途の接着剤を塗布しなくてもよい。
電極板１１０が部材１４１〜１４４の間に収納された状態で、部材１４１〜１４４の上面と第１分離膜１２０との接合は、図５に示した加圧ロール１６０によってなされる。絶縁性高分子フィルム１４０の収納空間１４５内に電極板１１０が入った状態で、第１分離膜１２０と第２分離膜１３０の外面を加圧ロール１６０により加圧しながら加熱して、第１分離膜１２０及び第２分離膜１３０を絶縁性高分子フィルム１４０と接合する。この時、絶縁性高分子フィルム１４０に含有された接着成分が第１分離膜１２０と第２分離膜１３０に染み込んで接合が可能となる。
第１分離膜１２０及び第２分離膜１３０が絶縁性高分子フィルム１４０と接着した状態で、図４に示した切断線（点線参照）に沿って切断すれば、図６に示したラッピング電極体１００が得られる。この時、切断線間の距離（ｄ）は、ラッピング組立体１００の長さとなる。
第１分離膜１２０及び第２分離膜１３０によって被覆する電極板１１０の大きさは、第１分離膜１２０及び第２分離膜１３０によって被覆しない他の電極板の大きさより小さく形成される。つまり、ラッピング電極体１００を形成する電極板１１０の幅は、ベア電極板（図示せず）の幅より小さく形成される。つまり、２次電池を電極体積層方式で製造する時に、ラッピング電極体１００とベア電極板の活性面間の角部の不一致を防止し、円滑な積層整列のために、ラッピング電極体１００の大きさがベア電極板の大きさより小さくなく、ベア電極板の面積がラッピング電極体１００電極板１１０の活物質コーティング面積より大きいことが好ましい。
ラッピング電極体１００を形成する第１分離膜１２０または第２分離膜１３０の最大投影面積は、ベア電極板の最大投影面積と同一に形成される。ラッピング電極体１００の角部とベア電極板の角部が一致すれば、ラッピング電極体１００を形成する第１／第２分離膜１２０、１３０の投影面積は、ベア電極板の投影面積と同一になる。
ラッピング電極体１００を形成する絶縁性高分子フィルム１４０は、ポリオレフィン樹脂フィルム、ポリエステル樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、フルオロカーボン樹脂フィルム、エービーエスフィルム、ポリアクリル系フィルム、アセタール系フィルム、ポリカーボネートフィルムで構成された群から選択されたいずれか一つを含んで形成される。
また、絶縁性高分子フィルム１４０は、エチレンビニールアセテート、エチレンエチルアセテート、エチレンアクリリックアシッド系化合物、アイオノマー系化合物、ポリエチレン、ポリビニールアセテート、ポリビニールブチラールで構成された高温溶融型接着物質群から選択されたいずれか一つの接着成分を含んで形成される。
一方、図５及び図７を参照すると、電極板１１０と部材１４１〜１４４との間に所定の大きさの間隙が形成されることが分かる。つまり、収納空間１４５は、電極板１１０より大きく形成されることが好ましい。これにより、収納空間１４５に電極板１１０を収納させる時に電極板１１０が収納空間１４５に嵌り過ぎるか、電極板１１０と収納空間１４５とが接触していずれか一つが損傷することを防止することができる。
以下では、本発明の一実施例に係るラッピング電極体を製造する方法について説明する。
発明の他の分野によると、本発明は、電極板積層方式で製造される２次電池に使用されるラッピング電極体１００の製造方法において、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出することができる電極活物質のコーティング層及び無地突出部１１２を該各々が有する同一形状の複数電極板１１０を準備するステップと、電極板１１０が収納可能な空間１４５が形成されるように少なくとも２個の部分で分離形成された絶縁性高分子フィルム１４０を準備するステップと、電極板１１０及び絶縁性高分子フィルム１４０の上面及び下面にそれぞれ位置する帯状の第１分離膜１２０及び第２分離膜１３０を準備するステップと、第１分離膜１２０または第２分離膜１３０のうち絶縁性高分子フィルム１４０の下部に位置するいずれか一つ１３０と絶縁性高分子フィルム１４０とを接着させるステップと、絶縁性高分子フィルム１４０によって形成された空間１４５内に電極板１１０を位置させるステップと、第１分離膜１２０または第２分離膜１３０のうち絶縁性高分子フィルム１４０の上部に位置する他のいずれか一つ１２０と絶縁性高分子フィルム１４０とを接着させるステップとを含むラッピング電極体の製造方法を提供することができる。
第１分離膜１２０または第２分離膜１３０のうち絶縁性高分子フィルム１４０の下部に位置するいずれか一つ（第２分離膜１３０）と絶縁性高分子フィルム１４０とを接着させるステップにおいては、第１分離膜１２０または第２分離膜１３０のうち絶縁性高分子フィルム１４０乃至部材１４１〜１４４の下部に位置するいずれか一つの分離膜１３０または絶縁性高分子フィルム１４０に接着剤を塗布した後、分離膜１３０上に絶縁性高分子フィルム１４０乃至部材１４１〜１４４を位置させて電極板１１０が収納される収納空間１４５を形成する。
このように、第２分離膜１３０の接着部１３８に接着剤を塗布した後、前記部材移送装置により部材１４１〜１４４が接着部１３８に載置される。接着剤が塗布された接着部１３８に部材１４１〜１４４が載置された後、時間が経過すれば部材１４１〜１４４に第２分離膜１３０が接着固定される。この状態で収納空間１４５に電極板１１０を収納させる。
第１分離膜１２０または第２分離膜１３０のうち絶縁性高分子フィルム１４０の下部に位置するいずれか一つ１３０と絶縁性高分子フィルム１４０とを接着させるステップにおいては、電極板１１０の厚さ方向の側面に沿って配置される絶縁性高分子フィルム１４０の第１部材乃至第４部材１４１〜１４４の長さ方向に沿って接着剤を噴射する接着剤噴射装置１５０を使用して接着剤を塗布する。
第１分離膜１２０または第２分離膜１３０のうち絶縁性高分子フィルム１４０の上部に位置する他のいずれか一つ（第１分離膜１２０）と絶縁性高分子フィルム１４０とを接着させるステップにおいては、絶縁性高分子フィルム１４０乃至部材１４１〜１４４と分離膜１２０を加熱しながら加圧ロール１６０の間に通過させる。絶縁性高分子フィルム１４０の収納空間１４５内に電極板１１０が入った状態で、第１分離膜１２０と第２分離膜１３０の外面を加圧ロール１６０により加圧しながら加熱して、第１分離膜１２０及び第２分離膜１３０を絶縁性高分子フィルム１４０と接合することができる。この時、絶縁性高分子フィルム１４０に含有された接着成分が第１分離膜１２０と第２分離膜１３０に染み込んで接合が可能となる。
ここで、絶縁性高分子フィルム１４０乃至第１乃至第４部材１４１〜１４４は、ポリオレフィン樹脂フィルム、ポリエステル樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、フルオロカーボン樹脂フィルム、エービーエスフィルム、ポリアクリル系フィルム、アセタール系フィルム、ポリカーボネートフィルムで構成された群から選択されたいずれか一つを含むことができる。
また、絶縁性高分子フィルム１４０乃至第１乃至第４部材１４１〜１４４は、エチレンビニールアセテート、エチレンエチルアセテート、エチレンアクリリックアシッド系化合物、アイオノマー系化合物、ポリエチレン、ポリビニールアセテート、ポリビニールブチラールで構成された高温溶融型接着物質群から選択されたいずれか一つの接着成分を含む。
このような製造方法により作られたラッピング電極体１００とベア電極板（図示せず、ラッピングしない電極板）とを交互に複数積層して電極組立体を作り、このような電極組立体は、カンに入れてカンをキャップで密封すれば２次電池が得られる。
一方、ラッピング電極体１００を形成する電極板１１０は正極電極板であり、ベア電極板は負極電極板であることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。バランスが負極電極板が正極電極板より大きくてもよい場合は、ラッピング電極体は負極電極板を利用し、ベア電極板は正極電極板を利用してもよい。
上記のように、本発明の一実施例に係るラッピング電極体及びその製造方法によると、絶縁性高分子フィルムに穿孔または打抜く必要がないため、絶縁性高分子フィルムの無駄を防ぐことができる。
以上のように、本発明の一実施例では、具体的な構成要素などのような特定事項と限定された実施例及び図面によって説明したが、これは本発明のより全般的な理解のために提供されたものであるだけで、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、本発明が属する分野で通常の知識を有する者ならこのような記載から多様な修正及び変形が可能である。従って、本発明の思想は、説明された実施例に限定されて定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等であるか等価的変形のある全てが本発明思想の範疇に属するといえる。
本発明は、２次電池、エネルギー保存システム（ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ）等に利用されることができる。
Claims (14)
- 電極積層方式で製造される２次電池に使用される電極体において、
リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出することができる電極活物質のコーティング層及び無地突出部を有する電極板と、
前記無地突出部のみを露出させながら前記電極板の両面を被覆する第１分離膜及び第２分離膜と、
前記電極板の周りの少なくとも一部で前記第１分離膜及び前記第２分離膜間に位置して前記第１分離膜及び前記第２分離膜と接着される絶縁性高分子フィルムとを含み、
前記絶縁性高分子フィルムは、少なくとも２個の部分で分離形成される、ラッピング電極体。 - 前記絶縁性高分子フィルムは、前記電極板の厚さ方向の側面に沿って配置される第１部材乃至第４部材を含み、
前記第１部材乃至前記第４部材の厚さ方向の両面には接着剤が塗布される請求項１に記載のラッピング電極体。 - 前記絶縁性高分子フィルムは、前記電極板の厚さ方向の側面に沿って配置される第１部材乃至第４部材を含み、
前記第１部材乃至前記第４部材の厚さ方向の両面と向かい合う前記第１分離膜及び前記第２分離膜には接着剤が塗布される請求項１に記載のラッピング電極体。 - 前記第１部材乃至前記第４部材のいずれか一つには、前記電極板のタブが収容されるタブ収容部が形成される請求項２または３に記載のラッピング電極体。
- 前記第１部材乃至前記第４部材は、互いに隣接した部材と密着形成される請求項４に記載のラッピング電極体。
- 前記第１部材乃至前記第４部材は、互いに隣接した部材との間に間隙が存在するように配置される請求項４に記載のラッピング電極体。
- 前記第１分離膜及び前記第２分離膜によって被覆する前記電極板の大きさは、前記第１分離膜及び前記第２分離膜によって被覆しない他の電極板の大きさより小さく形成される請求項４に記載のラッピング電極体。
- 前記第１分離膜または前記第２分離膜の最大投影面積は、前記他の電極板の最大投影面積と同一に形成される請求項７に記載のラッピング電極体。
- 前記絶縁性高分子フィルムは、ポリオレフィン樹脂フィルム、ポリエステル樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、フルオロカーボン樹脂フィルム、エービーエスフィルム、ポリアクリル系フィルム、アセタール系フィルム、ポリカーボネートフィルムで構成された群から選択されたいずれか一つを含む請求項８に記載のラッピング電極体。
- 前記絶縁性高分子フィルムは、エチレンビニールアセテート、エチレンエチルアセテート、エチレンアクリリックアシッド系化合物、アイオノマー系化合物、ポリエチレン、ポリビニールアセテート、ポリビニールブチラールで構成された高温溶融型接着物質群から選択されたいずれか一つの接着成分を含む請求項９に記載のラッピング電極体。
- 電極板積層方式で製造される２次電池に使用される電極体の製造方法において、
リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出することができる電極活物質のコーティング層及び無地突出部を該各々が有する同一形状の複数の電極板を準備するステップと、
前記電極板が収納可能な空間が形成されるように、少なくとも２個の部分で分離形成された絶縁性高分子フィルムを準備するステップと、
前記電極板及び前記絶縁性高分子フィルムの上面及び下面にそれぞれ位置する帯状の第１分離膜及び第２分離膜を準備するステップと、
前記第１分離膜または前記第２分離膜のうち前記絶縁性高分子フィルムの下部に位置するいずれか一つと前記絶縁性高分子フィルムとを接着させるステップと、
前記絶縁性高分子フィルムによって形成された空間内に前記電極板を位置させるステップと、
前記第１分離膜または前記第２分離膜のうち前記絶縁性高分子フィルムの上部に位置する他のいずれか一つと前記絶縁性高分子フィルムとを接着させるステップと、
を含むラッピング電極体の製造方法。 - 前記第１分離膜または前記第２分離膜のうち前記絶縁性高分子フィルムの下部に位置するいずれか一つと前記絶縁性高分子フィルムとを接着させるステップにおいては、
前記第１分離膜または前記第２分離膜のうち前記絶縁性高分子フィルムの下部に位置するいずれか一つの分離膜または前記絶縁性高分子フィルムに接着剤を塗布した後、前記分離膜上に前記絶縁性高分子フィルムを位置させて前記電極板が収納される空間を形成する請求項１１に記載のラッピング電極体の製造方法。 - 前記第１分離膜または前記第２分離膜のうち前記絶縁性高分子フィルムの下部に位置するいずれか一つと前記絶縁性高分子フィルムとを接着させるステップにおいては、
前記電極板の厚さ方向の側面に沿って配置される前記絶縁性高分子フィルムの第１部材乃至第４部材の長さ方向に沿って接着剤を噴射する接着剤噴射装置を使用して接着剤を塗布する請求項１２に記載のラッピング電極体の製造方法。 - 前記第１分離膜または前記第２分離膜のうち前記絶縁性高分子フィルムの上部に位置する他のいずれか一つと前記絶縁性高分子フィルムとを接着させるステップにおいては、
前記絶縁性高分子フィルムと前記分離膜を加熱しながら加圧ロールの間に通過させる請求項１２に記載のラッピング電極体の製造方法。
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