JP2021009846A - 二次電池用プラズマ発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分離膜の表面にパターン化した接着力を具現し、これによって電極と分離膜の接着力、電解液の含浸力、及びガスの排出力を高めることができる二次電池用プラズマ発生装置を提供する。【解決手段】分離膜１２を移送する移送ローラー２５１；前記移送ローラーに内蔵される金属部材２５２；前記金属部材との相互反応によってプラズマ（ｐｌａｓｍａ）を発生させて前記分離膜の表面に照射するプラズマ発生部材２５３；及び前記移送ローラーに密着した分離膜の一部を突出させて前記プラズマが照射される接着力を有する接着領域と、前記プラズマが照射されないか、または前記接着領域より弱く照射されて接着力がないか、または前記接着領域より弱い接着力を有する未接着領域を具現する突出部材２５４を含む二次電池用プラズマ発生装置。【選択図】図５

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１７年５月２４日付韓国特許出願第１０−２０１７−００６４２７１号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。

本発明は、二次電池用プラズマ発生装置に関し、特に分離膜の表面にパターン化した接着力を具現する二次電池用プラズマ発生装置に関する。

一般的に二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｂａｔｔｅｒｙ）は、充電が不可能な一次電池とは異なり充電及び放電が可能な電池を言い、このような二次電池は、携帯電話、ノートパソコン及びカムコーダなどの先端電子機器の分野において広く用いられている。

また、前記二次電池は、電極組立体が金属の缶に内蔵される缶型二次電池と、電極組立体がパウチに内蔵されるパウチ型二次電池に分類され、前記パウチ型二次電池は、電極組立体、電解液、前記電極組立体と前記電解液を収容するパウチを含む。また、前記電極組立体は、正極及び負極が分離膜を間に挟んで、前記正極及び負極のそれぞれには電極タップが付けられ、前記電極タップには電極リードがそれぞれ結合される。

一方、前記二次電池は、正極、分離膜、負極で積層された電極組立体の接着性を高めるために、ラミネーション工程を行う。

しかし、前記二次電池は、ラミネーション工程によって正極、分離膜及び負極の接着性は増大するが、電解液の含浸力は大きく下がる問題点があった。特に、正極と分離膜または負極と分離膜の間に発生したガスが円滑に排出されず、その結果、均一な品質の電極組立体を確保することに困難があった。

前記のような問題点を解決するための本発明の課題は、分離膜の表面にパターン化した接着力を具現し、これによって電極と分離膜の接着力、電解液の含浸力、及びガスの排出力を高めることができる二次電池用プラズマ発生装置を提供することにある。

前記のような課題を解決するための本発明の一実施例による二次電池用プラズマ発生装置は、分離膜を移送する移送ローラー；前記移送ローラーに内蔵される金属部材；前記金属部材との相互反応によってプラズマ（ｐｌａｓｍａ）を発生させて前記分離膜の表面に照射するプラズマ発生部材；及び前記移送ローラーに密着した分離膜の一部を突出させて前記プラズマが照射される接着力を有する接着領域と、前記プラズマが照射されないか、または前記接着領域より弱く照射されて接着力がないか、または前記接着領域より弱い接着力を有する未接着領域を具現する突出部材を含んでよい。

前記分離膜は、前記移送ローラーに密着する下側面と、前記突出部材によって突出する上側面、及び前記下側面と前記上側面を連結する連結面を含め、前記下側面と前記上側面に前記プラズマが照射されるようにして接着力を有する接着領域を形成させ、照射されるプラズマが前記上側面に集中されるようにしつつ、前記連結面には接着力がないか、または前記接着領域より弱い接着力を有する未接着領域を形成させてよい。

前記突出部材は、前記移送ローラーの周面に沿って巻かれるリング状を有し、前記移送ローラーの長さ方向で少なくとも１つ以上備えられてよい。

前記リング状の突出部材は、前記移送ローラーに前記移送ローラーの長さ方向に移動及び固定可能に備えてよい。

前記リング状の突出部材は、前記移送ローラーに一体に備えてよい。

前記突出部材は、前記移送ローラーと同じ素材で形成してよい。

前記下側面と前記上側面は、前記移送ローラーの長さ方向と並ぶ面に形成され、前記連結面は、前記下側面及び前記上側面と直交する垂直面に形成されてよい。

前記プラズマ発生部材は、前記分離膜の幅方向に備えられる本体、及び前記本体の長さ方向で備えられ、前記金属部材と前記本体の間にプラズマを発生させて前記分離膜表面に照射する電極片を含んでよい。

前記プラズマ発生部材は、前記電極の電極片に電源を印加して前記プラズマを発生させるスイッチをさらに含んでよい。

前記本体は、非金属素材で備えられてよい。特に、前記本体は、セラミックスで備えられてよい。

前記電極片は、コロナ放電電極で備えられてよい。

前記電極片は、前記本体の外側面に備えられた挿入ホームに挿入されてよい。

第一：本発明の二次電池用プラズマ発生装置は、移送ローラー、金属部材、プラズマ発生部材及び突出部材を含むことに特徴を有し、このような特徴によって分離膜の表面にパターン化した接着力を具現することができ、その結果、電極と分離膜の接着力、電解液の含浸力及びガス排出力を高めることができる。

第二：本発明において突出部材は、移送ローラーの周面を囲むリング状を有することに特徴を有し、このような特徴によって移送ローラーに密着する分離膜の一部を均一に突出させることができ、その結果、分離膜の表面に一定のパターンの接着力を具現させてよい。

第三：本発明において突出部材は、移送ローラーの長さ方向に移動及び固定可能に備えられることに特徴を有し、このような特徴によって分離膜の表面に具現されるパターン化した接着部位の位置を調節することができ、その結果、分離膜の表面のパターン化した接着力を均一化することができる。

第四：本発明において突出部材は、移送ローラーと同じ素材で形成することに特徴を有し、このような特徴によって製造工程を単純化することができ、費用を削減することができる。

本発明の一実施例による基本単位体を示した断面図。 本発明の一実施例による電極組立体を示した断面図。 本発明の一実施例によるラミネーションシステムを示した図。 本発明の一実施例によるプラズマ発生装置を示した側断面図。 本発明の一実施例によるプラズマ発生装置を示した平面図。 本発明の一実施例によるプラズマ発生装置の部分拡大断面図。

以下、添付の図を参照し、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しく説明する。しかし、本発明は、様々な形態で具現されてよく、ここで説明する実施例に限定されない。また、図面において本発明を明確に説明するために、説明と関係のない部分は省略し、明細書全体に亘って類似の部分に対しては、類似の図面符号を付した。

基本単位体構造
本発明の一実施例による基本単位体は、電極と分離膜が交互に配置されている。このとき、電極と分離膜は、同じ数で配置されてよく、互いに相違な数で配置されてよい。

例えば、図１に示されている通り、基本単位体１０は、２つの電極１１、１３と２つの分離膜１２、１４が順次に積層されて形成されてよい。このとき、２つの電極は、正極及び負極であってよく、前記正極と負極は、分離膜を介して互いに対向してよい。これによって基本単位体１０は、正極、分離膜、負極及び分離膜に積層された構造を有する。

電極組立体構造
本発明の一実施例による電極組立体１００は、１種の前記基本単位体１０を繰り返し積層するか、または２種以上の基本単位体１０を定まった順序によって積層して形成してよい。

例えば、図２に示されている通り、同じ積層構造を有する複数の基本単位体１０を上下方向に積層して形成してよい。すなわち、本発明の第１実施例による電極組立体１００は、正極である第１電極１１、分離膜１２、負極である第２電極１３及び分離膜１４が順次に配置された４層構造を有する基本単位体１０が繰り返し積層される構造を有してよい。

一方、前記基本単位体１０は、ラミネーションシステムによって製造されるが、このとき、基本単位体１０は、ラミネーションシステム２００によって接着力、電解液、含浸力、及びガス排出力を高めることができる。

ラミネーションシステム
本発明の一実施例によるラミネーションシステム２００は、図３に示されている通り、電極１１、１３と分離膜１２、１４が交互に積層されるように供給する複数の供給ローラー２１０、前記電極１１、１３を切断する第１カッター２２０、前記電極１１、１３と前記分離膜１２、１４を熱融着して基本単位シートを製造するラミネート２３０、及び前記基本単位シートを所定の大きさで切断して基本単位体１０を製造する第２カッター２４０を含んでよい。

前記複数の供給ローラー２１０は、正極である第１電極１１を供給する第１電極供給ローラー２１１、負極である第２電極１３を供給する第２電極供給ローラー２１３、１つの分離膜１２を供給する第１分離膜供給ローラー２１２、及び他の１つの分離膜１４を供給する第２分離膜供給ローラー２１４を含む。

前記第１カッター２２０は、前記１つの電極１１を所定の大きさで切断する第１カッター部材２２１と、前記他の１つの電極１３を所定の大きさで切断する第２カッター部材２２２を含む。

前記ラミネート２３０は、前記電極１１、１３と前記分離膜１２、１４を加圧した状態で熱を加えて接着する。

前記第２カッター２４０は、相互対応する電極１１、１３の間の分離膜１２、１４を切断して基本単位体１０を製造する。

このような構成を有する本発明の一実施例によるラミネーションシステム２００は、前記電極１１、１３と前記分離膜１２、１４が交互に積層される基本単位体１０を製造することができ、前記基本単位体１０を複数積層して電極組立体１００を製造することができる。

一方、本発明は、一実施例によるラミネーションシステム２００は、基本単位体１０の接着力、電解液、含浸力及びガス排出力を高めるためにプラズマ発生装置２５０を含んでよい。すなわち、前記プラズマ発生装置２５０は、前記電極と前記分離膜がパターン接着されるように、前記分離膜の表面に均一でパターン化した接着力を活性化する。

例えば、前記プラズマ発生装置２５０は、図３から図５に示されている通り、移送ローラー２５１、金属部材２５２、プラズマ発生部材２５３、及び突出部材２５４を含む。

前記移送ローラー２５１は、前記分離膜１２、１４の一面を支持し、前記分離膜１２、１４を移送する。一方、移送ローラー２５１に支持された前記分離膜１２、１４の表面にプラズマを安定的に照射するためには、前記移送ローラー２５１の全体の外周面のうち、少なくとも１／４以上の周面に前記分離膜１２、１４を支持しなければならない。

前記金属部材２５２は、前記移送ローラー２５１の内部に備えられる。

前記プラズマ発生部材２５３は、前記分離膜１２、１４から離隔するように備えられ、前記金属部材２５２との相互反応によってプラズマ（ｐｌａｓｍａ）を発生させて前記分離膜１２、１４の表面に照射する。

例えば、前記プラズマ発生部２５３は、図４に示されている通り、前記分離膜１２、１４の幅方向に備えられる本体２５３ａ、及び前記本体２５３ａの長さ方向に離隔するように備えられ、前記金属部材２５２と前記本体２５３ａの間にプラズマを発生させて前記分離膜１２、１４の表面に照射する電極片２５３ｂを含む。

前記本体２５３ａは、非金属素材からなってよく、これによって前記金属部材２５２と前記電極片２５３ｂの間に抵抗発生を防止することができ、その結果、前記金属部材１５２と前記本体２５３ａの間でプラズマを安定的に発生させてよい。

一方、前記本体２５３ａは、非金属素材のうちセラミックスで備えられてよく、前記セラミックスは、熱処理工程を経て得られる非金属無機材料であって、耐熱性、高強度、耐食性を有し、特に軽いため使用の効率性を高めることができる。

前記電極片２５３ｂは、コロナ放電電極（ｃｏｒｏｎａ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）であってよく、前記コロナ放電電極によって前記金属部材１５２と前記本体２５３ａの間でプラズマを安定的に発生させることができる。

一方、電極片２５３ｂは、複数の単位電極片で形成されてよく、前記複数の単位電極片は、前記本体２５３ａ上で前記分離膜１２、１４の幅方向に沿って連結され、１つの電極片２５３ｂを形成してよく、これによって多様な幅を有する分離膜に互換性よく用いられてよい。

一方、複数の単位電極片は、前記本体２５３ａ上で前記分離膜１２、１４の幅方向に沿って離隔するように備えられてもよく、このような特徴によって前記金属部材１５２と前記本体２５３ａの間で部分的にプラズマを発生させてよく、その結果、分離膜１２、１４の表面にパターン化した接着力を具現させてもよい。

前記複数の単位電極片は、長さ、幅及び厚さが互いに同一に備えられるか、または長さ、幅及び厚さのうちいずれか１つ以上が互いに異なるように備えられてよく、これによって分離膜１２、１４の表面に多様なパターンの接着力を具現させてよい。

一方、本体２５３ａは、分離膜１２、１４の幅方向で長く形成される挿入ホーム２５３ａ−１を形成し、前記挿入ホーム２５３ａ−１には、前記電極片２５３ｂが挿入されて固定されてよく、これによって外部物体から電極片２５３ｂの毀損を防止することができ、その結果、プラズマを安定的に発生させてよい。

このような構成を有する前記プラズマ発生部材２５３は、図５に示されている通り、前記金属部材２５２と前記電極片２５３ｂが対応されると共にプラズマが発生し、このプラズマは、前記金属部材２５２と前記電極片２５３ｂの間の分離膜１２、１４の表面に照射されると共に前記分離膜１２、１４に接着力を具現する。

前記突出部材２５４は、プラズマが照射される分離膜表面にパターン化した接着力を具現するためのものであって、前記移送ローラー２５１に密着した分離膜１２、１４の一部を突出させて、前記プラズマが照射される接着力を有する接着領域と、前記プラズマが照射されないか、または前記接着領域よりプラズマが弱く照射されて接着力がないか、または前記接着領域より弱い接着力を有する未接着領域を具現し、これによって分離膜１２、１４の表面にパターン化した接着力を具現させてよい。

例えば、前記突出部材２５４は、図５及び図６に示されている通り、前記移送ローラー２５１と分離膜１２の間に備えられつつ、前記移送ローラー２５１に密着した分離膜１２の一部を外部へ突出させる。これによって前記分離膜１２は、前記移送ローラー２５１に密着する下側面１２ａと、前記突出部材２５４によって突出される上側面１２ｂ、及び前記下側面１２ａと前記上側面１２ｂを連結する連結面１２ｃを形成する。すなわち、分離膜１２は、下側面１２ａ、上側面１２ｂ及び連結面１２ｃが連結されて凹凸状の突出部を形成する。

このような状態の分離膜１２の表面にプラズマが照射されれば、前記下側面１２ａと前記上側面１２ｂには、前記プラズマがそのまま照射されて接着力を有する接着領域を形成し、前記連結面１２ｃには、連結面１２ｃに照射されるプラズマが前記上側面１２ｂに集中されて未接着領域を形成してよい。

したがって、突出部材２５４は、前記移送ローラー１５２に密着した分離膜１２、１４の表面に接着領域と未接着領域を形成してよく、その結果、接着領域と未接着領域が交互に形成されるパターンの形態で、パターン化した接着力を有するマスクを具現させてよい。

ここで、前記下側面１２ａと前記上側面１２ｂは、前記移送ローラー２５１の長さ方向と並ぶ面に形成され、これによってプラズマが前記下側面１２ａと前記上側面１２ｂにより安定的に照射されて接着領域を具現する。また、前記連結面１２ｃは、前記下側面１２ａ及び前記上側面１２ｂと直交する垂直面に形成され、これによって前記プラズマが連結面１２ｃに照射されないか、または照射されても最小限で照射されるようにして接着力がないか、または前記接着領域より低い接着領域を有する未接着領域を具現する。

一方、前記突出部材２５４は、前記移送ローラー２５１の周面に沿って巻かれるリング状を有してよい。すなわち、突出部材２５４は、移送ローラー２５１に密着する分離膜１２、１４の表面に同じ形態の突出部を形成してよく、これによって一定の大きさと形態のパターン化した接着力を具現させてよい。

一方、前記突出部材２５４は、前記移送ローラー２５１の長さ方向で少なくとも１つ以上備えられてよい。これによって分離膜１２、１４の表面に複数の未接着領域を有するパターン化した接着力を具現することができ、その結果、複数の未接着領域を介して電解液が流入されるか、またはガスが排出されて電解液の含浸力とガスの排出力を大きく高めることができる。

一方、前記リング状の突出部材２５４は、前記移送ローラー２５１に前記移送ローラー２５１の長さ方向に移動及び固定可能に備えられてよい。これによって分離膜１２、１４の表面に具現される未接着領域の位置を調節することができ、その結果、分離膜１２、１４の表面に形成されるパターン化した接着力を均一に調節するか、または異なるように調節することができる。

一方、前記突出部材２５４は、前記移送ローラー２５１と同じ素材で形成してよく、特に突出部材２５４は、移送ローラー２５１の製造時に一体に形成してよく、これによって製造の容易性と費用削減の効果がある。

このような構成を有する本発明の一実施例による二次電池用プラズマ発生装置２５０は、分離膜の表面に接着領域と未接着領域を形成することから、パターン化した接着力を有するマスクを形成することができる。

以下、本発明の他の実施例を説明するにおいて、前述の実施例と同じ構成及び機能を有する構成に対しては同じ構成符号を用いて、重複する説明は省略する。

本発明の他の実施例による二次電池用プラズマ発生装置２００は、図４を参照すれば、プラズマ発生部材２５０の電極片２５３ｂに電源を印加するスイッチ（２５５）をさらに含んでよく、前記スイッチ（２５５）は、前記電極片２５３ｂに供給される電源を制御し、電極片２５３ｂのオン/オフを簡便に調節することができ、その結果、不要な電力を省くことができる。

本発明の範囲は、前記概要よりは後述の特許請求の範囲によって示され、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様々な実施例が可能である。

Claims (12)

1. 分離膜を移送する移送ローラー；
   前記移送ローラーに内蔵される金属部材；
   前記金属部材との相互反応によってプラズマ（ｐｌａｓｍａ）を発生させて前記分離膜の表面に照射するプラズマ発生部材；及び
   前記移送ローラーに密着した分離膜の一部を突出させて前記プラズマが照射される接着力を有する接着領域と、前記プラズマが照射されないか、または前記接着領域より弱く照射され、接着力がないか、または前記接着領域より弱い接着力を有する未接着領域を具現する突出部材を含み、
   前記分離膜は、前記移送ローラーに密着する下側面と、前記突出部材によって突出する上側面、及び前記下側面と前記上側面を連結する連結面を含み、
   前記下側面と前記上側面に前記プラズマが照射されるようにして接着力を有する接着領域を形成させ、
   照射されるプラズマが前記上側面に集中されるようにしつつ、前記連結面には接着力がないか、または前記接着領域より弱い接着力を有する未接着領域を形成させる二次電池用プラズマ発生装置。
2. 前記突出部材は、前記移送ローラーの周面に沿って巻かれるリング状を有し、前記移送ローラーの長さ方向に少なくとも１つ以上備えられる請求項１に記載の二次電池用プラズマ発生装置。
3. 前記リング状の突出部材は、前記移送ローラーに前記移送ローラーの長さ方向に移動及び固定可能に備える請求項２に記載の二次電池用プラズマ発生装置。
4. 前記リング状の突出部材は、前記移送ローラーに一体に備える請求項２に記載の二次電池用プラズマ発生装置。
5. 前記突出部材は、前記移送ローラーと同じ素材で形成する請求項１から４のいずれか一項に記載の二次電池用プラズマ発生装置。
6. 前記下側面と前記上側面は、前記移送ローラーの長さ方向に並ぶ面に形成され、
   前記連結面は、前記下側面及び前記上側面と直交する垂直面に形成される請求項１に記載の二次電池用プラズマ発生装置。
7. 前記プラズマ発生部材は、
   前記分離膜の幅方向に備えられる本体、及び
   前記本体の長さ方向に備えられ、前記金属部材と前記本体の間にプラズマを発生させて前記分離膜表面に照射する電極片を含む請求項１から６のいずれか一項に記載の二次電池用プラズマ発生装置。
8. 前記プラズマ発生部材は、
   前記電極片に電源を印加して前記プラズマを発生させるスイッチをさらに含む請求項７に記載の二次電池用プラズマ発生装置。
9. 前記本体は、非金属素材で備えられる請求項７または８に記載の二次電池用プラズマ発生装置。
10. 前記本体は、セラミックスで備えられる請求項９に記載の二次電池用プラズマ発生装置。
11. 前記電極片は、コロナ放電電極で備えられる請求項７から１０のいずれか一項に記載の二次電池用プラズマ発生装置。
12. 前記電極片は、前記本体の外側面に備えられた挿入ホームに挿入される請求項７から１１のいずれか一項に記載の二次電池用プラズマ発生装置。