JP2018511144A - 湾曲型電極組立体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、電気化学素子用電極組立体を製造する方法に関する。より詳しくは、一定の曲率半径を有するように曲面が形成された湾曲型電極組立体を製造する方法に関する。本発明によれば、湾曲型電極組立体は一定の曲率半径Ｒを有する複数の湾曲型単位セルを積層して製造されるため、平面形状の電極組立体を曲げて製造された電極組立体に比べて復元変形力が低くて形態安定性が高い。また、一つの電極組立体に含まれる単位セルが一定条件のロールラミネーション工程によって曲面を有するように製造され、これらの曲率半径Ｒが同一であるか、曲率半径Ｒの差が少ないため、単位セルを無理に変形することなく希望する曲率半径Ｒを有する電極組立体を容易に製造することができる。
Description
本発明は、電気化学素子用の電極組立体を製造する方法に関し、より詳しくは、一定の曲率半径を有するように曲面が形成された湾曲型電極組立体を製造する方法に関する。
本出願は、２０１５年６月２３日出願の韓国特許出願第１０−２０１５−００８９１２６号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
ＰＤＡ、携帯電話、ノートブックＰＣなどの情報通信のための携帯用電子器機や電気自転車、電気自動車などに必要な二次電池の需要が急増し、このような電子器機の小型化及び軽量化につれ、小型・軽量であり、エネルギー密度が高く、高容量で充放電可能な二次電池が実用化しつつある。
前記二次電池の代表的な形状には、薄厚で携帯電話などのような電子機器に適用できる角形やパウチ型のようなリチウムイオン二次電池が挙げられる。しかし、角形やパウチ型のような二次電池は、平面形態であって内部空間を効率的に使用できず、多様な形状及びサイズの二次電池に合わせて適用できない。したがって、流線形のような形状及び／またはサイズを有する携帯電話などのような電子機器に使用するために、内部空間を効率的に用いて高い容量を有する形状のバッテリーセル及びバッテリーパックが求められる。
従来、湾曲型電池の製造方法には、平板型電極組立体または電池を製造してこれを湾曲型ジグで加圧して湾曲型電池を製造する方式が用いられていた。
これに係わり、従来の電極組立体に曲面を形成する技術が一部存在する。例えば、米国特許出願公開第２００７／００５９５９５号は、ゼリーロール型電極組立体において巻回軸に垂直する断面が湾曲形状を有する電池を開示している。前記技術によれば、湾曲形状は凹型ヒーターと凸型ヒーターを用いた熱圧着成形によって達成されることを記載している。
また、韓国公開特許第２０１４−０１０４８８８号も、湾曲型の一対のジグに平面形状の電解液が注入されたバッテリーセルを載置した後に加圧して湾曲形状を有する電池を製造する方法を開示している。
一般的に複数の板状積層体を所定の曲率半径でともに曲げれば、内側積層体の変形量が外側積層体の変形量に比べて相対的に大きくなる。これに対し、二次電池は、充放電過程で極板に塗布されている活物質が膨張と収縮を繰り返すため、所定の形態で変形状態を維持することが容易でない。したがって、曲率半径が小さい構造、即ち、反り状態が相対的に大きい構造の二次電池においては反復的な充放電過程で反り状態が復元される傾向が現われ得、このような場合、極板の端部がセルケースによって加圧されながら多くの力を受け、分離膜を貫通して短絡を誘発し得る。
セル中央部に応力が集中して捻れなどの変形が発生し得、特に曲率半径が小くなるほどこのような傾向が増加するため、製造可能な形状の範囲が極制限的である。また、電池の持続的な充放電によって電極板が収縮及び膨張しながら電極組立体の形態変化を加速化する恐れがある。したがって、形態安定性に優れた湾曲型電池を製造する方法についての新規開発が求められている。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、詳しくは、形態安定性に優れた湾曲型電極組立体を製造する方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の課題を達成するため、本発明は湾曲型電極組立体の製造方法を提供する。
本発明の第１実施形態によれば、前記湾曲型電極組立体の製造方法は、
（Ｓ１）一つ以上の負極、一つ以上の正極及び一つ以上の分離膜を含み、ここで、負極と正極とは分離膜が介されて電気的に絶縁された状態で積層された積層構造体を準備する段階と、
（Ｓ２）前記積層構造体を一対の圧着ローラーの間を通過させて圧着する圧着工程を行って単位セルを準備する段階と、を含み、
前記（Ｓ２）段階によって得られた単位セルが、曲率半径Ｒで湾曲した形態を有することである。
（Ｓ１）一つ以上の負極、一つ以上の正極及び一つ以上の分離膜を含み、ここで、負極と正極とは分離膜が介されて電気的に絶縁された状態で積層された積層構造体を準備する段階と、
（Ｓ２）前記積層構造体を一対の圧着ローラーの間を通過させて圧着する圧着工程を行って単位セルを準備する段階と、を含み、
前記（Ｓ２）段階によって得られた単位セルが、曲率半径Ｒで湾曲した形態を有することである。
本発明の第２実施形態は、前記第１実施形態において、（Ｓ３）前記（Ｓ２）段階によって得られた二つ以上の単位セルを積層して圧着する段階をさらに含むことである。
本発明の第３実施形態は、前記第１または第２実施形態において、前記（Ｓ２）段階を行う前、単位セルが曲率半径Ｒで湾曲した形態を有するようにロールラミネーション工程条件が設定される段階（Ｓ２’）をさらに含む。
本発明の第４実施形態は、前記第１〜第３実施形態のうち何れか一つにおいて、前記（Ｓ２）段階が、加熱条件で行われることである。
本発明の第５実施形態は、前記第１〜第４実施形態のうち何れか一つにおいて、前記（Ｓ２）の圧着ローラーは、設定された温度、圧力及び／またはローラーの回転速度が制御可能な制御装置を備えることである。
本発明の第６実施形態は、前記第２〜第５実施形態のうち何れか一つにおいて、前記単位セルが、同一の温度、圧力及び／またはローラーの回転速度で制御された（Ｓ２）段階によって得られることである。
本発明の第７実施形態は、前記第２〜第６実施形態のうち何れか一つにおいて、前記（Ｓ３）段階は湾曲型ジグを用いて行われ、前記ジグが、ａ）前記電極積層体が載置され、熱圧着時に前記電極積層体を上方に支持する下部ジグと、ｂ）前記電極積層体を下方に加圧する上部ジグと、を備え、前記下部ジグ及び上部ジグは曲率半径Ｒを有することである。
本発明の第８実施形態は、前記第７実施形態において、前記上部ジグ及び下部ジグが、圧着時に相互重ねられるように同一方向に湾曲したことである。
本発明の第８実施形態は、前記第７実施形態において、前記上部ジグ及び下部ジグが、圧着時に相互重ねられるように同一方向に湾曲したことである。
また、本発明の第９実施形態は、曲率半径Ｒを有する複数の単位セルを積層して電極組立体を製造する方法に関する。前記第９実施形態において、前記単位セルのうち最長曲率半径Ｒ１を有する単位セルと最短曲率半径Ｒ２を有する単位セルとの曲率半径の差を示す曲率半径の最大差が１０％以内であることである。
本発明の第１０実施形態は、前記第９実施形態において、前記曲率半径の最大差が、下記の数式によって計算されることである。
最後に、本発明の第１１実施形態は、前記第９または第１０実施形態において、前記単位セルが、ロールラミネーション工程によって予め設定された曲率半径Ｒを有するように湾曲して準備されることである。
本発明によれば、湾曲型電極組立体は、一定の曲率半径Ｒを有する複数の湾曲型単位セルを積層して製造されるため、平面状の電極組立体を曲げて製造された電極組立体に比べて復元変形力が低くて形態安定性が高い。また、一つの電極組立体に含まれる単位セルが一定条件のロールラミネーション工程によって曲面を有するように製造され、これらの曲率半径Ｒが同一であるか、または曲率半径Ｒの差が少ないため、単位セルを無理に変形することなく希望の曲率半径Ｒを有する電極組立体を容易に製造することができる。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
本発明は、曲率半径Ｒを有するように曲げられた湾曲型電極組立体を製造する方法を提供する。前記製造方法は、予め設定された曲率半径Ｒを有する湾曲型の単位セルを製造した後、これらを二つ以上積層して曲率半径Ｒを有する湾曲型電極組立体を製造することを特徴とする。本発明の製造方法によって製造された電極組立体は、湾曲形態を維持する形態安定性に非常に優れている。
図１は、本発明による前記湾曲型電極組立体の製造方法の工程を示したフローチャートである。図１を参照すれば、本発明による湾曲型電極組立体の製造方法は、下記（Ｓ１）〜（Ｓ３）段階を含む。
（Ｓ１）負極、正極及び分離膜を含む積層構造体を準備する段階、
（Ｓ２）前記積層構造体を圧着して単位セルを準備する段階、
（Ｓ３）前記（Ｓ２）によって得られた二つ以上の単位セルを積層して圧着する段階。
（Ｓ２）前記積層構造体を圧着して単位セルを準備する段階、
（Ｓ３）前記（Ｓ２）によって得られた二つ以上の単位セルを積層して圧着する段階。
本発明の具体的な一実施形態によれば、前記積層構造体は一つ以上の負極、一つ以上の正極及び一つ以上の分離膜を含むことができ、負極と正極とは分離膜によって電気的に絶縁状態を維持するように積層される。
本発明の具体的な一実施形態において、前記（Ｓ２）段階は、一対のローラーが備えられた圧着部材を用いて行われる。前記前記圧着部材は、例えば、ロールラミネーション装置であってもよい。前記積層構造体は、ロールラミネーション装置に備えられた一対のローラーの間を通過して圧着され、負極、正極及び分離膜が相互結着した形態の単位セルを形成する。本発明の具体的な一実施形態による前記圧着は、加熱条件下で行われ得る。
本発明において、前記湾曲型電極組立体の製造方法は、単位セルに付与される曲率半径Ｒを予め設定し、単位セルがこのような予め設定された曲率半径Ｒを有するようにするために工程条件を制御することができる。例えば、前記圧着工程時の温度条件、圧力条件、及び／またはローラーの回転速度などを調節することで単位セルが予め設定された曲率半径Ｒを有するように曲げられた曲面を有することができる。本発明の具体的な一実施形態によれば、前記曲面は円または楕円の弧形態であり得る。
前記単位セルは、その自体で所定の湾曲形状を有する電池ケースに装入されて湾曲型の電池を製造することができる。または、本発明の他面によって、前記単位セルを二つ以上積層することで所定の曲率半径Ｒを有する湾曲型電極組立体を製造することができる。
本発明において、前記正極は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）材質の正極集電体及びこの一表面または両表面に正極活物質を塗布して形成された正極活物質層を含むことができる。同様に、負極は、銅材質の集電体及びこの一表面に負極活物質が塗布されて形成された負極活物質層を含むことができる。
前記正極活物質には、例えば、 ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉ１−ｙＣｏｙＯ２（０＜ｙ＜１）、ＬｉＭＯ２（Ｍ＝Ｍｎ、Ｆｅなど）、Ｌｉ（ＮｉａＣｏｂＭｎｃ）Ｏ２（０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１、０＜ｃ＜１、ａ＋ｂ＋ｃ＝１）、ＬｉＮｉ１−ｙＭｎｙＯ２（Ｏ≦ｙ＜１） などの層状正極活物質と、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＭｎ２−ｚＣｏｚＯ４（０＜ｚ＜２）、ＬｉＭｎ２−ｚＮｉｚＯ４（０＜ｚ＜２）、Ｌｉ（ＮｉａＣｏｂＭｎｃ）Ｏ４（０＜ａ＜２、０＜ｂ＜２、０＜ｃ＜２、ａ＋ｂ＋ｃ＝２）などのスピンネル型正極活物質と、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＦｅＰＯ４など のオリビン型正極活物質などを用いることができる。
また、前記負極活物質には、例えば、石油コーク（ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｃｏｋｅ）、活性化炭素（ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ）、グラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、難黒鉛化炭素、黒鉛系炭素などの炭素系物質；ＬｉｘＦｅ２Ｏ３（０≦ｘ≦１）、ＬｉｘＷＯ２（０≦ｘ≦１）、ＳｎｘＭｅ１−ｘＭｅ’ｙＯｚ（Ｍｅ：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｇｅ；Ｍｅ’：Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、周期表の１族、２族、３族元素、ハロゲン；０＜ｘ≦１；１≦ｙ≦３；１≦ｚ≦８）の金属複合酸化物；リチウム金属；リチウム合金；ケイ素系合金; スズ系合金；ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＰｂＯ、ＰｂＯ２、Ｐｂ２Ｏ３、Ｐｂ３Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ５、ＧｅＯ、ＧｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ４、Ｂｉ２Ｏ５などの酸化物; ポリアセチレンなどの導電性高分子;Ｌｉ−Ｃｏ−Ｎｉ系材料などを用いることができる。
本発明において、前記負極及び正極にはそれぞれ負極タブまたは正極タブの電極タブが形成できる。前記電極タブは、例えば、前記負極集電体及び／または正極集電体と一体に形成できるものであって、電極活物質が塗布されていない非コーティング領域である。即ち、前記電極タブＴは、集電体の表面において電極活物質が塗布されていない領域が適切な形状に打ち抜かれて形成できる。
本発明の具体的な一実施形態において、前記分離膜は、負極と正極との電気的接続を遮断しながらイオンを通過させるイオン伝導性バリアーの役割を果たす。本発明の具体的な一実施形態によれば、前記分離膜は複数の微細気孔を有する多孔性高分子基材を含むことができる。更には、分離膜には、前記多孔性高分子基材の表面に複数の無機物粒子と高分子バインダー樹脂を含む多孔性コーティング層が形成できる。前記多孔性コーティング層は、コーティング層内に無機物粒子がバインダー樹脂を介して点結着及び／または面結着して集積された層であって、前記コーティング層は、無機物粒子の間にインタースティシャルボリューム（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｏｌｕｍｅｓ）に起因した多孔性構造を有する。
前記多孔性高分子基材としては、例えば、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルファイド、ポリエチレンナフタレンのような高分子樹脂のうち少なくともいずれか一種で形成された多孔性高分子基材などが挙げられるが、特にこれらに限定されることではない。また、前記多孔性高分子基材には、高分子樹脂を溶融して成膜したシート状のフィルムや高分子樹脂を溶融放射して得たフィラメントを集積させた不織布形態を全て用いることができる。望ましくは、前記高分子樹脂を溶融／成形してシーと状に製造した多孔性高分子基材である。
次に、本発明の具体的な一実施形態を添付図面を参照して説明する。
図２は、ロールラミネイション装置を用いて湾曲型の単位セルを製造する方法を例示的に示した図である。図２を参照すれば、負極、正極及び分離膜が順次積層された状態でロールラミネーション装置に連続供給され（Ｓ１）、ローラーを通過しながら圧着されて、負極、正極及び分離膜が結着した単位セルが製造される（Ｓ２）。前記ローラーを通過した単位セルは、カッター５０によって適切なサイズで切断して準備できる。
本発明の具体的な一実施形態によれば、前記単位セルは、ロールラミネーションによって圧着しながらローラーの進行方向に沿って反り湾曲して、所定の曲率半径Ｒを有するように曲面が形成される。
本発明において、単位セルは層状構造を有し、各層を構成する負極、正極、分離膜は、それぞれ相異なる材料を含むため、ロール圧着時に加えられる温度、圧力及び／またはローラーの回転速度のような工程条件によって、各層が反応する程度、例えば収縮または引張程度が相違する。したがって、このような工程条件を適切に制御することで所定の曲率半径Ｒを有する単位セルの製造が可能となる。
従来は、平板型電極組立体や電池を湾曲型ジグで加圧して湾曲型の電極組立体や電池を製造した。しかし、前述のように、この場合、セル中央部に応力が集中してしまい、捻れなどの変形が発生するか、形態復元力によって元の状態、即ち、偏平な状態に戻るという問題があった。
従来の湾曲型電極組立体の製造方法とは相違に、本発明は単位セルが一定の曲率半径Ｒを有する湾曲形態を安定的に維持するようにロールラミネーション工程条件を制御する方法を採択した。本発明による具体的な一実施形態によれば、ロールラミネーション工程を行う前、単位セルが希望の曲率半径Ｒを有するように工程条件を設定した後、設定された工程条件によって単位セルを製造することができる。同一のロールラミネーション工程条件によって製造された複数の単位セルは、同一であるか、場合によって少ない差の曲率半径Ｒを有する。したがって、これらを適切に積層して所定の曲率半径Ｒを有する湾曲型電極組立体を製造することができる。最終生産された湾曲型電極組立体は、湾曲型単位セルを積層して生産されたので、従来の製造方法による湾曲型電極組立体に比べて曲面形態が安定的に維持されて形態変形の恐れがない。
本発明の具体的な一実施形態によれば、前記ロールラミネーションは加熱条件下で行うことができ、加熱温度は希望の曲率半径Ｒまたは湾曲率によって適切に制御できる。
本発明の具体的な一実施形態によれば、前記（Ｓ２）段階を行う前、単位セルに希望の曲率半径Ｒが形成できるようにロールラミネーション工程の詳細条件、例えば、加熱条件、圧力条件及び／またはローラーの回転速度などを適切に設定する段階Ｓ２’をさらに含むことができる。
後続工程のために前記Ｓ２段階によって同一または一定の範囲内に入る曲率半径を有する複数の単位体を製造することができる。このとき、製造される複数の単位セルが一定の湾曲率を維持するように、即ち、同一の曲率半径Ｒを有するか、所定の誤差範囲内に含まれる曲率半径Ｒを有するようにするために、ロールラミネーションの工程条件は希望個数の単位セルを得るまで一定に維持することが望ましい。このために、前記ローラーには、温度、圧力及び／またはローラーの回転速度などの工程条件を各々または同時に制御可能な制御装置が具備できる。
本発明の具体的な一実施形態によれば、単位セルにおいて曲面の湾曲軸はローラーの進行方向ＭＤと平行に形成できる。また、前記湾曲型単位セルの形状は、楕円や円弧状の曲面で単位セルの両側端部が同一方向に反っていること、即ち、水平面を基準で二つとも上方または下方に反っていることを意味する。
本発明の具体的な一実施形態において、前記単位セルは最上部及び最下部電極層が同一極性であるバイセルであり得る。または、最上部と最下部の電極層が相異なる極性を有する電極が配置されたフルセルであり得る。また、単位セルの最上部及び／または最上部には、分離膜が配置できる。
本発明の具体的な一実施形態において、前記単位セルは、反った曲面が円型であるか、または楕円形の一部である弧形であり得る。楕円形の場合、曲面中央部の曲率半径が曲面末端部の曲率半径に比べて大きいか小さいことがある。
図３は、前記（Ｓ２）段階によって得られた単位セルを二つ以上積層して電極組立体を製造する段階（Ｓ３）を例示的に示した。図３を参照すれば、前記 （Ｓ３）段階は、曲面を有する一対のジグ６０ａ、６０ｂを用いて行うことができる。本発明の具体的な一実施形態において、前記ジグは複数の単位セルが載置され、単位セルの圧着時、単位セルを上方に支持する下部ジグ６０ａと、単位セルと下部ジグを下方に加圧する上部ジグ６０ｂと、を含む。また、下部ジグ６０ａには曲率半径Ｒを有する凹部が形成され、上部ジグ６０ｂには下部ジグ６０ａと重ねられるように曲率半径Ｒを有する凸部が形成されている。本発明の一実施形態によれば、前記ジグの曲率半径Ｒは、載置する単位セルの曲率半径Ｒと同一であるか、単位セルの曲率半径Ｒに対して所定の誤差範囲内の曲率半径Ｒを有する。
本発明の望ましい一実施形態によれば、前記ジグの曲率半径Ｒは、望ましくは前記（Ｓ２’）段階で予め設定された曲率半径Ｒと同一であり、前記ジグを用いた圧着工程によって（Ｓ２’）段階で予め設定された曲率半径Ｒを有する電極組立体が完成できる。
具体的な一実施形態において、単位セルが（Ｓ２’）段階で予め設定された曲率半径Ｒと完全に一致せず所定の誤差範囲内に入る他の曲率半径Ｒを有し得る。または、積層される複数の単位セルの曲率半径Ｒが完全に一致しなくてもよい。これによって、（Ｓ２’）段階で予め設定された曲率半径Ｒと同一の曲率半径Ｒを有する湾曲型ジグで前記単位セルを圧着して（Ｓ２’）段階で予め設定された曲率半径Ｒによる曲面が形成された湾曲型電極組立体を製造することができる。
図３を参照して（Ｓ３）段階をさらに詳細に説明する。まず、（Ｓ２）段階によって複数の単位セルを準備し、これらを順次積層して下部ジグ６０ａに載置する。このとき、前記複数の単位セルは層の配置が相互同一または同一でなくてもよい。本発明の具体的な一実施形態において上部に配置される単位セル１００ａは、分離膜／負極／分離膜／正極の構造となっており、下部に配置される単位セル１００ａ’は、分離膜／負極／分離膜／正極／分離膜の構造となっている。これは、電極組立体の最上部と最下部の層に分離膜を配置するためである。また、具体的な実施形態において、電極組立体の最終使用目的に従って各層の配置は適切に変更できる。
次に、下部ジグ６０ａに載置された単位セル１００ａ、１００ａ’を上部ジグ６０ｂで加圧して電極組立体１００ｂを形成する。
前記下部ジグに載置される複数の単位セルは、相互同一の曲率半径Ｒを有するか、または所定の誤差範囲内に含まれることが望ましい。本発明の具体的な一実施形態によれば、誤差範囲は（Ｓ２’）段階で予め設定された曲率半径Ｒ±１０％、または５％、または３％であり、具体的に、下記の数式によって計算できる。
本発明の具体的な一実施形態において、必要な場合、前記加圧過程で熱処理を行うことができ、加熱方法は特に制限されない。例えば、前記ジグの内部にヒーターを設けて加圧と同時に加熱できる。前記加圧過程で加えられる圧力及び温度は、電極組立体の劣化を招来しない程度であって、１５０〜５００ｋｇＦの圧力で１０℃〜９０℃で行われることが望ましい。但し、加熱による電極組立体の劣化が最小化できるように別途の加熱工程なく常温で加圧を行うこともできる。
なお、本発明の具体的な一実施形態において、複数の湾曲型単位セルを積層して湾曲型電極組立体を製造するとき、積層される単位セルの曲率半径Ｒは、最大差が１０％以内であることが望ましい。言い換えれば、単位セルのうち最長曲率半径Ｒ１を有する単位セルと最短曲率半径Ｒ２を有する単位セルとの曲率半径の差を示す曲率半径の最大差を１０％以内とする。
本発明において、前記曲率半径の最大差は、下記の数式によって計算できる。
前述のように、本発明による湾曲型電極組立体は、ロールラミネーション工程で予め設定された曲率半径Ｒを有するように形成された単位セルを積層して製造されるため、曲面形態の形態安定性が非常に高く、電池使用による形態変形の恐れが低い。
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
４０ａ、４０ｂ ローラー
５０ カッター
１００ａ、１００ａ’ 単位セル
１００ｂ 電極組立体
５０ カッター
１００ａ、１００ａ’ 単位セル
１００ｂ 電極組立体
Claims (11)
- （Ｓ１）一つ以上の負極、一つ以上の正極及び一つ以上の分離膜を含み、ここで、負極と正極とは分離膜が介されて電気的に絶縁された状態で積層された積層構造体を準備する段階と、
（Ｓ２）前記積層構造体を一対の圧着ローラーの間を通過させて圧着する圧着工程を行って単位セルを準備する段階と、を含み、
前記（Ｓ２）の段階によって得られた単位セルが、曲率半径Ｒで湾曲した形態を有する、湾曲型電極組立体の製造方法。 - （Ｓ３）前記（Ｓ２）の段階によって得られた二つ以上の単位セルを積層して圧着する段階をさらに含む、請求項１に記載の湾曲型電極組立体の製造方法。
- 前記（Ｓ２）の段階を行う前、単位セルが曲率半径Ｒで湾曲した形態を有するようにロールラミネーション工程条件が設定される段階（Ｓ２’）をさらに含む、請求項１に記載の湾曲型電極組立体の製造方法。
- 前記（Ｓ２）の段階が、加熱条件で行われる、請求項１に記載の湾曲型電極組立体の製造方法。
- 前記（Ｓ２）の圧着ローラーは、設定された温度、圧力及び／またはローラーの回転速度が制御可能な制御装置を備える、請求項１に記載の湾曲型電極組立体の製造方法。
- 前記単位セルが、同一の温度、圧力及び／またはローラーの回転速度で制御された（Ｓ２）の段階によって得られる、請求項２に記載の湾曲型電極組立体の製造方法。
- 前記（Ｓ３）の段階は湾曲型のジグを用いて行われ、前記ジグが、ａ）前記電極積層体が載置され、熱圧着時に前記電極積層体を上方に支持する下部ジグと、ｂ）前記電極積層体を下方に加圧する上部ジグと、を備え、前記下部ジグ及び上部ジグは曲率半径Ｒを有する、請求項２に記載の湾曲型電極組立体の製造方法。
- 前記上部ジグ及び下部ジグが、圧着時に相互重ねられるように同一方向に湾曲した、請求項７に記載の湾曲型電極組立体の製造方法。
- 曲率半径Ｒを有する複数の単位セルを積層して電極組立体を製造する方法であって、ここで前記単位セルのうち最長曲率半径Ｒ１を有する単位セルと最短曲率半径Ｒ２を有する単位セルとの曲率半径の差を示す曲率半径の最大差が１０％以内である、湾曲型電極組立体の製造方法。
- 前記曲率半径の最大差が、下記の数式によって計算される、請求項９に記載の湾曲型電極組立体の製造方法。
- 前記単位セルが、ロールラミネーション工程によって予め設定された曲率半径Ｒを有するように湾曲して準備される、請求項９に記載の湾曲型電極組立体の製造方法。
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