JP2024519464A - 電極アセンブリ、その製造方法およびこれを含む電池セル - Google Patents

Abstract

本発明の一実施例による電極アセンブリは電極および分離膜が交互に積層されたセル積層体、前記セル積層体の側面に形成された接着層および前記接着層が形成された前記セル積層体の周りを囲む仕上げ分離膜を含み、前記接着層は、レーザ吸収型接着剤を含む。

Description

関連出願（ら）との相互引用
本出願は、２０２１年１２月０６日付韓国特許出願第１０－２０２１－０１７３２０４号および２０２２年１２月０１日付韓国特許出願第１０－２０２２－０１６５８４２号に基く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、電極アセンブリ、その製造方法およびこれを含む電池セルに関し、より具体的には、剛性が補完された電極アセンブリ、その製造方法およびこれを含む電池セルに関する。

現代社会では携帯電話機、ノートパソコン、カムコーダー、デジタルカメラなどの携帯型機器の使用が日常化され、このようなモバイル機器と関する分野の技術に対する開発が活発化している。また、充放電が可能な二次電池は、化石燃料を使用する既存のガソリン車両などの大気汚染などを解決するための方案で、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグ－インハイブリッド電気自動車（Ｐ－ＨＥＶ）等の動力源として利用されており、二次電池に対する開発の必要性が高まっている。

現在、商用化された二次電池には、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあるが、この中でリチウム二次電池は充放電が自由で、自己放電率が低く、エネルギー密度が高いという長所があり、最も注目されている。

二次電池は、電池ケースの形状により、電極アセンブリが円筒形または角型の金属カンに内装されている円筒形電池および角型電池と、電極アセンブリがアルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースに内装されているパウチ型電池に分類される。

また、二次電池は、正極、負極、および正極と負極との間に介される分離膜が積層された構造の電極アセンブリがどのような構造で構成されているのかによって分類されることもある。代表的には、長いシート型の正極と負極を分離膜が介された状態で巻き取った構造のゼリー－ロール型（巻き取り型）電極アセンブリ、所定のサイズの単位で切り取った複数の正極と負極を分離膜を介在した状態で順次に積層したスタック型（積層型）電極アセンブリなどを挙げることができる。近年、前記ゼリー－ロール型電極アセンブリおよびスタック型電極アセンブリが有する問題点を解決するために、前記ゼリー－ロール型とスタック型の混合形状であるスタック／フォルディング型電極アセンブリが開発された。

図１は、電極アセンブリが重力によって垂れ下がった状態を示した図面である。

電極アセンブリ１０は、スタック型電極アセンブリとして、主に正極、分離膜、負極、分離膜が積層されたり、負極、分離膜、正極、分離膜が順次に積層されることによって形成される。電極アセンブリ１０は、上述したスタック工程の後、電極タブの溶接および電極タブ－電極リードの溶接のために移送されるが、この時、電極アセンブリ１０のサイズおよび重量により、電極アセンブリ１０に図１のようなたるみ現象が発生することがある。

電極アセンブリ１０にたるみ現象が発生すると、後続工程のための電極アセンブリ１０の移送が困難となり、後続工程を通じて製造された電池セルの不良が発生する可能性がある。従来は、電極アセンブリ１０を加圧するプレス工程または電極アセンブリを形成する単位セルそれぞれをラミネートすることにより、電極アセンブリ１０の剛性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を補完する方法が考案された。しかし、上述した方法は、安価な分離膜には適用できないため、様々な製品に適用できない問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、電極アセンブリの全体的な剛性が向上した電極アセンブリおよびこれを含む電池セルを提供することである。

しかし、本発明の実施例が解決しようとする課題は、上述した課題に限定されず、本発明に含まれている技術的な思想の範囲で多様に拡張することができる。

本発明の一実施例による電極アセンブリは、電極および分離膜が交互に積層されたセル積層体、前記セル積層体の側面に形成された接着層、前記接着層が形成された前記セル積層体の周りを包む仕上げ分離膜を含み、前記接着層はレーザ吸収型接着剤を含む。

前記レーザ吸収型接着剤は、レーザに反応するレーザマーキング物質を含むことができる。

前記レーザマーキング物質は、前記仕上げ分離膜を透過したレーザのエネルギーを吸収することができる。

前記レーザマーキング物質は、ＳｎＯ_２（ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）系物質を含むことができる。

前記レーザマーキング物質は、前記ＳｎＯ_２（ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）系物質にドーピングされているＳｂ（ａｎｔｉｍｏｎｙ）および／またはＩｎ（ｉｎｄｉｕｍ）のドーピング物質をさらに含むことができる。

前記レーザマーキング物質の平均粒径値は、前記レーザの波長値と対応することができる。

前記接着層は、前記分離膜の長辺が位置したセル積層体の側面に形成することができる。

前記分離膜は、長方形のシートが折り曲げられることによって形成されたジグザグ形状を有することができる。

本発明の他の実施例による電極アセンブリの製造方法は、電極および分離膜が交互に積層されたセル積層体を形成する段階、前記セル積層体の側面に接着剤を塗布する段階、仕上げ分離膜が前記接着剤が塗布されたセル積層体の周りを包む段階、前記仕上げ分離膜の外側にレーザを照射する段階および前記レーザによって接着剤が硬化することによって接着層が形成される段階を含む。

前記レーザの波長値は、前記仕上げ分離膜の特性に応じて選択することができる。

前記接着剤は、レーザに反応するレーザマーキング物質を含むことができる。

前記セル積層体は、ジグザグ形状の分離膜を含むことができる。

本発明の他の実施例による電池セルは、上述した電極アセンブリを含む。

実施例によると、本発明の電極アセンブリ、その製造方法およびこれを含む電池セルは、電極アセンブリ両側面に接着層を含むことによって、全体的な剛性が向上することができる。

本発明の効果は、以上で言及した効果で限定されず、言及されなかった他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されるだろう。

電極アセンブリが垂れ下がった状態を示した図面である。 本発明の一実施例による電極アセンブリを示した図面である。 本発明の一実施例による電極アセンブリの製造過程を示した図面である。 本発明の一実施例による電極アセンブリの製造過程を示した図面である。 本発明の一実施例による電極アセンブリの製造方法のフローチャートである。 本発明の一実施例の電極アセンブリに含まれている分離膜の光学特性を示すグラフである。

以下、添付した図面を参照して、本発明の多様な実施例について、本発明が属する技術分野において、通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は、下記で説明したこと以外にも様々な形態に実施することができ、ここで説明する実施例に限定されない。

本発明を明確に説明するため、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似する構成要素については同一参照符号を付けるようにする。

また、図面に示された各構成の大きさおよび厚さは、説明の便宜のために任意に拡大したり縮小して示したため、本発明が必ずしも示されたことに限定されないことは自明である。以下の図面において、複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして以下の図面において、説明の便宜のために、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分「の上に」または「上に」あるという時、これは当該する層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間に別の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の「直上」にあるという時には、中間に別の部分がないことを意味する。また、基準となる部分「の上に」または「上に」あるというのは、基準となる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力反対方向に向けて「の上に」または「上に」位置するのを意味するものではない。一方、ある部分「の上に」または「上」にあると説明するのと同様に、ある部分「の下に」または「下に」あるというのも、上述した内容を参照して理解すべきである。

また、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

また、明細書全体において、「平面上」という時、これは対象の部分を上から見た時を意味し、「断面上」という時、これは対象の部分を垂直に切断した断面を横から見た時を意味する。

以下、本発明の一実施例による電極アセンブリに関して説明する。

図２は、本発明の一実施例による電極アセンブリを示した図面である。

図２を参照すると、本実施例の電極アセンブリ１００は、充放電が可能な発電素子として、電極（正極１１０、負極１２０）および分離膜１３０を含むことができる。電極アセンブリ１００に含まれている電極１１０、１２０は、正極１１０および負極１２０を含むことができ、各電極（正極１１０、負極１２０）の間に分離膜１３０が介されることにより、電極アセンブリ１００は、正極１１０／分離膜１３０／負極１２０が交互に積層された構造を有することができる。ここで、図２に表示された正極１１０と負極１２０の位置は、便宜上示したものであり、その位置は相互変更することができる。

ここで、分離膜１３０は、長方形の分離膜シートが折り曲げられることによって形成されたジグザグ形状を有することもできる。つまり、本実施例の電極アセンブリ１００は、予め定められたサイズに合わせて切断された電極（正極１１０、負極１２０）および分離膜１３０を順次に積層して形成されることもできるが、ジグザグに折り曲げられた分離膜１３０に正極１１０または負極１２０が介されることによって形成されることもある。より具体的には、分離膜１３０は、正極１１０が積層されている状態で正極１１０をカバーする方向にフォルディングされることができ、正極１１０をカバーする分離膜１３０上に負極１２０が積層されている状態で負極１２０をカバーする方向にフォルディングされることができる。その後、負極１２０をカバーする分離膜１３０上に正極１１０が積層されている状態で、正極１１０をカバーする方向に分離膜１３０がフォルディングされることができる。このように、電極アセンブリ１００は、電極（正極１１０、負極１２０）の積層および分離膜１３０のフォルディングが繰り返し行われることにより形成することができる。

一方、電極アセンブリ１００のたるみ現象を防止するために、従来はプレス工程またはラミネート工程を通じて電極アセンブリ１００の剛性を補完しようとする試みがあった。しかし電極アセンブリ１００に使用される分離膜１３０が安価な分離膜である場合には、上述した工程の適用が不可能であり、適用が可能な場合でも、圧力または熱を加えるプレス工程またはラミネート工程によって、電極アセンブリ１００が損傷する問題があった。

しかし、本実施例の電極アセンブリ１００は、側面に形成された接着層１４０を含むことにより、電極アセンブリ１００の剛性を補完することができる。本実施例の電極アセンブリ１００は、電極アセンブリ１００に圧力または熱を加える工程を省略しながら、電極アセンブリ１００の剛性を向上させることができ、安価な分離膜を含むことも可能である。

接着層１４０は、電極（正極１１０、負極１２０）および分離膜１３０が交互に積層されたセル積層体１０１（図３参照）の側面に形成することができる。ここで、セル積層体１０１とは、本実施例の電極アセンブリ１００において、電極（正極１１０、負極１２０）および分離膜１３０の積層体を意味するものであってもよい。また、ここで、セル積層体１０１の側面とは、電極（正極１１０、負極１２０）および分離膜１３０が交互に積層されたセル積層体１０１において、複数の電極（正極１１０、負極１２０）および／または、分離膜１３０の末端が露出された面を称することができる。

接着層１４０は、分離膜１３０と接触することができる。電極アセンブリ１００製造時、分離膜１３０のサイズは、電極（正極１１０、負極１２０）のサイズより大きく提供されることができ、分離膜１３０の端部は、電極（正極１１０、負極１２０）の末端を越えて突出することができる。ここで、突出した分離膜１３０の端部は、「延長部１３８（図３参照）」と称することができる。

また、電極アセンブリ１００がジグザグ積層を介して形成される場合にも、分離膜１３０の端部は、電極（正極１１０、負極１２０）の末端を越えて突出することができる。ジグザグ積層を介して形成された電極アセンブリ１００で、電極（正極１１０、負極１２０）の両末端のうち一端は分離膜１３０によって覆われ、他端は分離膜１３０によって覆われないことがあり、この時、正極１１０と負極１２０のサイズが異なる場合、相対的にサイズが小さい電極（正極１１０、負極１２０）の上面および下面に位置した分離膜１３０には延長部１３８が形成されやすい。または、電極（正極１１０、負極１２０）の末端を覆う分離膜１３０の一部分を延長部１３８と称してもよい。

分離膜１３０に延長部１３８が形成された場合、接着層１４０は、電極（正極１１０、負極１２０）と接触しない分離膜１３０の延長部１３８と接触することによって、分離膜１３０の形状を固定することができる。分離膜１３０およびそれと隣接した他の分離膜１３０は、接着層１４０によって互いに固定されることができる。

一方、図２では、接着層１４０が正極１１０と接触するように図示したが、接着層１４０は、正極１１０と接触しないことが好ましい場合がある。これは、接着層１４０が正極１１０から負極１２０に移動するイオンの流れが妨げられるためである。また、接着層１４０は、負極１２０と接触しないことが好ましいが、負極１２０は直接的な充電領域ではないため、正極１１０と接着層１４０が接触することよりもその影響が少なくなることがある。

接着層１４０は、電極アセンブリ１００のすべての側面に形成されることもできるが、一部の側面にだけ形成されるのが好ましい場合もある。これは接着層１４０が電極アセンブリ１００の全ての側面に形成される場合、電極（正極１１０、負極１２０）の電解液の含浸または活性化工程において、電極アセンブリ１００のガス放出が接着層１４０によって妨げられるためである。

接着層１４０は、電極アセンブリ１００の一側面を全て覆うように形成されてもよく、側面を部分的に覆うように形成されてもよい。接着層１４０が電極アセンブリ１００の側面を全て覆わない場合、電極（正極１１０、負極１２０）の電解液の含浸または活性化工程で電極アセンブリ１００のガス放出が接着層１４０によって妨げられることを防ぐことができる。

接着層１４０は、電極アセンブリ１００またはセル積層体１０１の側面のうち電極（正極１１０、負極１２０）または分離膜１３０の長辺が位置した面に形成することができる。接着層１４０は、電極（正極１１０、負極１２０）または分離膜１３０の長辺上に形成することができる。これは電極（正極１１０、負極１２０）または分離膜１３０の短辺より相対的に長さが長い長辺に沿ってたるみ現象などがより頻繁に発生するためである。しかし、このような説明が、電極（正極１１０、負極１２０）または分離膜１３０の短辺に接着層１４０が形成される可能性があることを完全に排除するのではない。

一方、セル積層体１０１の側面に接着層１４０が形成されると、接着層１４０の一面はセル積層体１０１と接触するが、接着層１４０の他面はこれと接触する接着面がなく、相対的に剛性が弱い場合があり、これにより、接着層１４０による効果が十分に発揮されない場合がある。

本実施例の電極アセンブリ１００は、接着層１４０に接着面を提供し、電極アセンブリ１００の全体的な剛性を補完するための仕上げ分離膜１５０を含むことができる。仕上げ分離膜１５０は、セル積層体１０１の周りを包むことができる。仕上げ分離膜１５０は、セル積層体１０１の周りを全体的に一周することによって、セル積層体１０１の側面を１回囲むことができる。また、仕上げ分離膜１５０は、セル積層体１０１の周りを２周以上包むことによって、セル積層体１０１の側面を二回以上囲むこともできる。

仕上げ分離膜１５０は、上述した分離膜１３０と同じものであってもよい。例えば、ジグザグ積層方式を利用した電極アセンブリ１００の製造時、最外角電極（正極１１０、負極１２０）を覆うようにフォルディングされた分離膜１３０は、最終的に予め定められたサイズに合うように切断されるが、分離膜１３０を切断する前に、分離膜１３０がセル積層体１０１の周りを一回回転して包むことができる。この時、セル積層体１０１の周りを包む分離膜１３０は、仕上げ分離膜１５０と称することができる。

仕上げ分離膜１５０は、接着層１４０の外側に位置することができる。仕上げ分離膜１５０は、接着層１４０によってセル積層体１０１に固定されることができる。接着層１４０の一面は、セル積層体１０１と接触し、接着層１４０の他面は、仕上げ分離膜１５０と接触することができる。接着層１４０がセル積層体１０１と仕上げ分離膜１５０との間に位置することによって、接着層１４０の一面はセル積層体１０１によって支持され、他面は仕上げ分離膜１５０によって支持され、これによって、電極アセンブリ１００の剛性および耐久性を向上させる接着層１４０の効果がより大きく発現することができる。

また、一方、接着層１４０は、接着性レジンのような接着剤を塗布することによって形成することができる。しかし、接着剤が常温で硬化する物質である場合には、塗布直後硬化することがあり、これにより接着層１４０が仕上げ分離膜１５０と接着されることができない問題がある。したがって、本実施例の接着層１４０は、仕上げ分離膜１５０がセル積層体１０１を囲んだ後に硬化することができ、これによって、セル積層体１０１と接着層１４０、または接着層１４０と仕上げ分離膜１５０との間の接着面が形成されることができる。但し、上述した場合、接着層１４０が仕上げ分離膜１５０によって覆われた状態であるため、接着層１４０の硬化方法には制限がある場合がある。例えば、ＵＶは、仕上げ分離膜１５０を浸透できない場合があり、このような場合、ＵＶ硬化型接着剤の使用は不可能な場合がある。

本実施例の接着層１４０の硬化にはレーザを利用することができ、レーザの波長などは仕上げ分離膜１５０の特性に応じて選択することができる。レーザの波長または出力は、仕上げ分離膜１５０を透過することができ、仕上げ分離膜１５０を損傷しない範囲で選択することができる。

接着層１４０には、レーザを吸収し、レーザによって接着成分が活性化したり硬化するレーザ吸収型接着剤が用いられる。レーザ吸収型接着剤は、レーザに反応するレーザマーキング物質を含むことができる。レーザマーキング物質は、特定波長のレーザによって活性化することができる。レーザマーキング物質が活性化することによって熱が発生する可能性があり、このような熱によって接着剤の接着成分が活性化したり接着剤が硬化することができる。このように、レーザマーキング物質は、開始剤として作用することができる。レーザを介して接着剤が硬化することにより、接着層１４０によってセル積層体１０１の側面と仕上げ分離膜１５０が互いに固定されることができ、互いに付着することができる。

一方、接着層１４０に使用されるレーザ吸収型接着剤がセル積層体１０１の側面に塗布された後、仕上げ分離膜１５０がセル積層体１０１の周りを包むまで所定の時間間隔が存在することがあり、これによって硬化前状態の接着剤が重力方向に流れることがある。したがって、本実施例に使用されるレーザ吸収型接着剤は、塗布後に流れるのを防止するため、高粘度の状態で提供することができ、例えば、２５℃で９０，０００～１１０，０００ｃＰの粘度を有するものでありうる。

接着層１４０に使用されるレーザ吸収型接着剤は、接着性高分子、有機溶媒およびレーザマーキング物質を出発物質として製造することができる。レーザ吸収型接着剤は、接着性高分子５０重量部を基準にレーザマーキング物質を０．１～０．５重量部で含むことができる。レーザマーキング物質が０．１重量部未満で含まれると、レーザ吸収型接着剤のレーザ吸収量が低く、接着剤の硬化または接着成分の活性化が困難になり、０．５重量部超過に含まれると、レーザマーキング物質とレジンの分散性が低下したり、レーザマーキング物質によって電解液の粘度が上昇することがある。

また、接着層１４０に含まれるレーザマーキング物質の種類は、接着層１４０の硬化に使用されるレーザの波長値に応じて選択することができる。レーザマーキング物質は、使用されるレーザの波長値と類似の平均粒径値を有するものを選択することができる。レーザマーキング物質の平均粒径値は、レーザ波長値と対応することができる。ここで、対応というのは、レーザ波長値と平均粒径値が完全に一致しなくても、所定の範囲、例えば１００ｎｍ内の範囲内の誤差を有する場合であれば、「対応するもの」と説明することができる。具体的な例として、レーザの波長値が９００ｎｍ～１２００ｎｍの場合、レーザマーキング物質は、平均粒径が８００ｎｍ～１３００ｎｍであるものを選択することができる。

以下、本発明の一実施例による電極アセンブリの製造方法に関して説明する。

図３および図４は、本発明の一実施例による電極アセンブリの製造過程を示した図面である。図５は、本発明の一実施例による電極アセンブリの製造方法のフローチャートである。

図３～図５を参照すると、本実施例の電極アセンブリの製造方法（Ｓ１０００）は、
電極（正極１１０、負極１２０）および分離膜１３０が交互に積層されたセル積層体１０１を形成する段階（Ｓ１１００）、
セル積層体１０１の側面に接着剤１４２を塗布する段階（Ｓ１２００）、
仕上げ分離膜１５０で接着剤１４２が塗布されたセル積層体１０１の周りを包む段階（Ｓ１３００）、
仕上げ分離膜１５０の外側にレーザを照射する段階（Ｓ１４００）および
レーザにより接着剤１４２が硬化することによって接着層１４０が形成される段階（Ｓ１５００）を含むことができる。

セル積層体１０１を形成する段階（Ｓ１１００）は、正極１１０、分離膜１３０、負極１２０、分離膜１３０の順、または負極１２０、分離膜１３０、正極１１０、分離膜１３０の順に電極および分離膜を積層するものであれば、公知の任意の方法を用いてもよい。例えば、セル積層体１０１は、スタック型で製造することもでき、ジグザグ形状に製造されることもできる。（Ｓ１１００）段階は、図３の「ｓｔｅｐ１」を参照して説明することができる。

セル積層体１０１の側面に接着剤１４２を塗布する段階（Ｓ１２００）において、接着剤１４２の塗布方法は公知の任意の方法を用いてもよい。例えば、接着剤１４２は、空圧式または圧電（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）式で行うことができる。また、接着剤１４２は、スポット塗布方式を通じて点状に塗布されたり、ライン塗布方式を通じて線状に塗布されることができる。一方、塗布された接着剤１４２が流れるのを防止するため、接着剤１４２は高粘度の状態で提供することができ、例えば、２５℃で９０，０００～１１０，０００ｃＰの粘度を有することもできる。（Ｓ１２００）段階は、図３の「ｓｔｅｐ２」を参照して説明することができる。

仕上げ分離膜１５０が、接着剤１４２が塗布されたセル積層体１０１の周りを包む段階（Ｓ１３００）において、仕上げ分離膜１５０は、分離膜１３０と同じものであってもよい。例えば、セル積層体１０１がジグザグ積層方式を通じて形成される場合、分離膜１３０が最外郭電極（正極１１０、負極１２０）の一面を覆った後、切断される前にセル積層体１０１の周りを包むことができ、この時、セル積層体１０１の周りを包む分離膜１３０は、仕上げ分離膜１５０と称することができる。仕上げ分離膜１５０がセル積層体１０１の周りを包む過程で、一定以上に強い力が積層体（セル積層体１０１）に加わることができ、これによって接着剤１４２がセル積層体１０１と仕上げ分離膜１５０との間に安定的に位置することができる。（Ｓ１３００）段階および（Ｓ１４００）段階は、図３の「ｓｔｅｐ３」を参照して説明することができる。

仕上げ分離膜１５０の外側にレーザを照射する段階（Ｓ１４００）において、レーザの波長値などは仕上げ分離膜１５０の特性に応じて選択することができる。レーザの波長または出力は、仕上げ分離膜１５０を透過できながらも、仕上げ分離膜１５０を損傷させない範囲で選択することができる。

例えば、分離膜がアルミナ（Ａｌ_３Ｏ_２）を含むＳＲＳ分離膜の場合、アルミナが光を散乱させたり反射させる可能性があるため、９００ｎｍ以上の波長を有するレーザまたは９００ｎｍ～１２００ｎｍの波長を有するレーザを利用することが適切である。また、通常の接着剤の場合、波長値が９００ｎｍ以上または９００ｎｍ～１２００ｎｍのレーザに反応しないため、本実施例に使用される接着剤１４２は、波長値が９００ｎｍ以上または９００ｎｍ～１２００ｎｍのレーザに反応するレーザマーキング物質を含むことができる。本実施例による接着剤は、電池セルに適用しようとする接着性高分子の透明性を一定以上確保する必要がある。例えば、９００ｎｍ～１２００ｎｍのレーザに反応するレーザマーキング物質は、ＳｎＯ_２（ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）系物質であってもよい。このように、ＳｎＯ_２（ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）系物質を基本構造とし、Ｓｂ（ａｎｔｉｍｏｎｙ）、Ｉｎ（ｉｎｄｉｕｍ）等をＳｎＯ_２に少量ｄｏｐｉｎｇして、９００ｎｍ～１２００ｎｍの光に対するレーザ吸収効率性を高めることができる。

レーザにより接着剤１４２が硬化することによって、接着層１４０が形成される段階（Ｓ１５００）において、接着剤１４２に含まれているレーザマーキング物質は、照射されたレーザのエネルギーを吸収することができる。レーザマーキング物質がエネルギーを吸収することにより、接着剤１４２の接着成分が発現することができ、これによりセル積層体１０１の側面がシーリングされることができる。（Ｓ１５００）段階は、図３の「ｓｔｅｐ４」を参照して説明することができる。

以下、本実施例の電極アセンブリの製造時に使用できるレーザの特性を確認するための実験について説明する。

図６は、本発明の一実施例の電極アセンブリに含まれている分離膜の光学特性を示すグラフである。

図６を参照すると、本実施例の分離膜１３０がＳＲＳ分離膜の場合、光源の波長値に応じた吸光度および反射度を確認することができる。前述のように、ＳＲＳ分離膜は、アルミナを含み、アルミナによって光が散乱されたり反射されることができるが、本実施例にＳＲＳ分離膜が利用される場合には、９００ｎｍ以上または９００ｎｍ～１２００ｎｍの波長を有する光源を使うことが適切である。

図６の反射度グラフを参照する時、９８０ｎｍレーザを使用する場合、１００％出力時に約４０％程度の光がＳＲＳ分離膜を透過するのを確認することができる。これに基づいて、本実験では９８０ｎｍレーザを光源と用い、出力レベルおよびエネルギーレベルにより分離膜に損傷が発生するかどうかを確認した。

表１の実験結果を参照すると、９８０ｎｍレーザのエネルギーレベルにより分離膜が損傷することが確認された。ここで、ラインエネルギーは、レーザ出力（Ｊ／ｓ）をｓｃａｎｓｐｅｅｄ（ｍｍ／ｓ）で割った値である。また、ここで、２５％出力または３５％出力というのは、表１のラインエネルギー値を設定するためにレーザのｓｃａｎｓｐｅｅｄを調整したものであり、２５％出力より３５％出力がより高い出力のエネルギーを利用したものである可能性もある。

具体的には、９８０ｎｍ波長を有するレーザを使用する場合に、分離膜の損傷を防止するためには、２．５０Ｊ／ｍｍより小さいエネルギーで分離膜を照射することが適切である。ここで、９８０ｎｍ波長を有するレーザの好ましいエネルギーレベルは、１．２５Ｊ／ｍｍ以上２．５０Ｊ／ｍｍ未満であることができ、または、１．２５Ｊ／ｍｍ以上２．４９Ｊ／ｍｍ以下でありうる。ここで、上述したエネルギーレベルはレーザの出力が２５％の時を基準にした値であってもよい。

以下、本実施例の電極アセンブリの接着層に使用できる接着剤の実験について説明する。

［実験例１］
接着性高分子５０重量部とレーザマーキング添加剤（レーザマーキング物質）０．１重量部を有機溶媒２００重量部に溶かした混合物を製造する。メカニカルスターラー（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｔｉｒｒｅｒ）等を利用して混合物を十分に攪拌させた後、真空オーブン（ｖａｃｕｕｍｏｖｅｎ）を利用して、溶媒を乾燥させて接着性レジンを製造する。ここで、接着性高分子としては、ホットメルト接着剤が用いることができ、具体的には３Ｍ社の３７６２ｐｅｌｌｅｔを用いることができる。また、レーザマーキング添加剤としては、Ｍｅｒｃｋ社のＩｒｉｏｔｅｃ８８５０またはＩｒｉｏｔｅｃ８８４１、有機溶媒としてはトルエンを使用することができる。

［実験例２］
レーザマーキング添加剤０．２重量部を使用した以外は、実験例１と同様の方法で接着性レジンを製造した。

［実験例３］
レーザマーキング添加剤０．３重量部を使用した以外は、実験例１と同様の方法で接着性レジンを製造した。

［実験例４］
レーザマーキング添加剤０．４重量部を使用した以外は、実験例１と同様の方法で接着性レジンを製造した。

［実験例５］
レーザマーキング添加剤０．５重量部を使用した以外は、実験例１と同様の方法で接着性レジンを製造した。

［比較例１］
レーザマーキング添加剤０．６重量部を使用した以外は、実験例１と同様の方法で接着性レジンを製造した。

［比較例２］
レーザマーキング添加剤０．０５重量部を使用した以外は、実験例１と同様の方法で接着性レジンを製造した。

実験例１～５および比較例１、比較例２によって製造された接着性レジンを接着剤に利用して電極アセンブリ１００を製造した結果、表２の結果が得られた。

前記表２に示したように、レーザマーキング添加剤が０．１重量部未満で含まれると、レーザの吸収量が低くて接着性能の活性が所望のレベルに現れない場合がある。また、レーザマーキング添加剤が０．５重量部超過で含まれると、分散性が落ち、レーザマーキング添加剤によって電池セルに含まれる電解液の粘度または濃度が上昇する問題がある。したがって、本実施例の電極アセンブリ１００の製造において、接着層１４０が形成され、これによる効果が発揮されるためには、接着性高分子５０重量部を基準にレーザマーキング添加剤は０．１～０．５重量部で含まれることが適切である。

一方、以上で説明した本実施例の電極アセンブリ１００は、電解液と共にセルケース内に収納されて電池セルとして提供されることができる。

本発明の一実施例による電池セルは、複数の電極および複数の分離膜が交互に積層された電極アセンブリ１００、複数の電極から延びる電極タブと接続された電極リードおよび電極リードの一端が突出した状態で電極アセンブリを密封するセルケースを含むことができる。

また、一方、上述した電池セルは、一方向で積層されて電池セル積層体を形成することができ、電池モジュ－ルにモジュール化されて、電池の温度や電圧などを管理する電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）および／または、冷却装置などと共に電池パックを形成することができる。電池パックは、多様なデバイスに適用されることができる。例えば、電池パックが適用されるデバイスは、電動自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車などの運送手段でありうる。しかし、上述したデバイスがこれに限定されるものではなく、上述した例示以外に多様なデバイスに本実施例による電池パックが用いることができ、これも本発明の範囲に属する。

以上で本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の範囲は、これに限定されず、以下の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形状も、本発明の範囲に属するものである。

１００ 電極アセンブリ
１０１ セル積層体
１１０ 正極
１２０ 負極
１３０ 分離膜
１４０ 接着層
１５０ 仕上げ分離膜

Claims (13)

1. 電極および分離膜が交互に積層されたセル積層体、
   前記セル積層体の側面に形成された接着層、および
   前記接着層が形成された前記セル積層体の周りを包む仕上げ分離膜を含み、
   前記接着層は、レーザ吸収型接着剤を含む、電極アセンブリ。
2. 前記レーザ吸収型接着剤は、レーザに反応するレーザマーキング物質を含む、請求項１に記載の電極アセンブリ。
3. 前記レーザマーキング物質は、前記仕上げ分離膜を透過したレーザのエネルギーを吸収可能な、請求項２に記載の電極アセンブリ。
4. 前記レーザマーキング物質は、ＳｎＯ_２（ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）系物質を含む、請求項２に記載の電極アセンブリ。
5. 前記レーザマーキング物質は、前記ＳｎＯ_２（ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）系物質にドーピングされているＳｂ（ａｎｔｉｍｏｎｙ）および／またはＩｎ（ｉｎｄｉｕｍ）のドーピング物質をさらに含む、請求項４に記載の電極アセンブリ。
6. 前記レーザマーキング物質の平均粒径値は、前記レーザの波長値と対応する、請求項２に記載の電極アセンブリ。
7. 前記接着層は、前記分離膜の長辺が位置した前記セル積層体の側面に形成される、請求項１に記載の電極アセンブリ。
8. 前記分離膜は、長方形のシートが折り曲げられることによって形成されたジグザグ形状を有する、請求項１に記載の電極アセンブリ。
9. 電極および分離膜が交互に積層されたセル積層体を形成する段階、
   前記セル積層体の側面に接着剤を塗布する段階、
   仕上げ分離膜が前記接着剤が塗布された前記セル積層体の周りを包む段階、
   前記仕上げ分離膜の外側にレーザを照射する段階および
   前記レーザによって前記接着剤が硬化することによって接着層が形成される段階を含む、電極アセンブリの製造方法。
10. 前記レーザの波長値は、前記仕上げ分離膜の特性に応じて選択される、請求項９に記載の電極アセンブリの製造方法。
11. 前記接着剤は、レーザに反応するレーザマーキング物質を含む、請求項９に記載の電極アセンブリの製造方法。
12. 前記セル積層体は、ジグザグ形状の分離膜を含む、請求項９から１１のいずれか一項に記載の電極アセンブリの製造方法。
13. 請求項１から８のいずれか一項に記載の電極アセンブリを含む電池セル。

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