JP7485314B2 - 単位セルの製造装置および方法 - Google Patents
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Description
本出願は、２０２０年３月２５日付けの韓国特許出願第１０－２０２０－００３６３９３号および２０２１年０１月２１日付けの韓国特許出願第１０－２０２１－０００８９３２号に基づ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全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。
本発明は、単位セルの製造装置および方法に関し、より詳しくは、中央電極とセパレータが積層されて形成された積層体に上部電極を積層する際に、上部電極の位置が離脱するのを防止することができる単位セルの製造装置および方法に関する。
一般的に、二次電池の種類としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、およびリチウムイオンポリマー電池などが挙げられる。このような二次電池は、デジタルカメラ、Ｐ－ＤＶＤ、ＭＰ３Ｐ、携帯電話、ＰＤＡ、携帯ゲーム機（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｇａｍｅ Ｄｅｖｉｃｅ）、パワーツール（Ｐｏｗｅｒ Ｔｏｏｌ）、およびＥ－バイク（Ｅ－ｂｉｋｅ）などの小型製品だけでなく、電気自動車やハイブリッド自動車のような高出力が求められる大型製品と、余剰の発電電力や再生可能エネルギーを貯蔵する電力貯蔵装置と、バックアップ用電力貯蔵装置にも適用されて用いられている。
このような二次電池を製造するために、先ず、電極活物質スラリーを正極集電体および負極集電体に塗布して正極および負極を製造し、それをセパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）の両側に積層することで、所定形状の電極組立体を形成する。そして、電池ケースに電極組立体を収納し、電解液の注入後にシールする。
電極組立体は、多様な種類に分類される。例えば、単位セルを製造せず、単純に正極、セパレータ、負極を交差して積層し続ける単純スタック型（Ｓｉｍｐｌｅ Ｓｔａｃｋ Ｔｙｐｅ）、正極、セパレータ、負極を用いて単位セルを先に製造した後、このような単位セルを積層するラミネーション＆スタック型（Ｌ＆Ｓ、Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ＆ Ｓｔａｃｋ Ｔｙｐｅ）、長さが一側に長いセパレータシートの一面に複数の電極または単位セルを離隔させて付着し、セパレータシートを一端から同一の方向に繰り返しフォールディングしていくスタック＆フォールディング型（Ｓ＆Ｆ、Ｓｔａｃｋ ＆ Ｆｏｌｄｉｎｇ Ｔｙｐｅ）、長さが一側に長いセパレータシートの一面と他面に複数の電極または単位セルをそれぞれ交互に付着し、セパレータシートを一端から特定の方向にフォールディングした後に反対方向にフォールディングする方式を交互に繰り返すＺ－フォールディング型（Ｚ－Ｆｏｌｄｉｎｇ Ｔｙｐｅ）などが挙げられる。
中でも、ラミネーション＆スタック型（Ｌ＆Ｓ、Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ＆ Ｓｔａｃｋ Ｔｙｐｅ）電極組立体を製造するためには、先ず、単位セルを製造しなければならない。一般的に、単位セルを製造するためには、中央電極がコンベヤーベルトなどにより一側に移動する間に、中央電極の上下面にそれぞれセパレータが積層され、その後、最上端に上部電極がさらに積層される。そして、場合によっては、最下端に下部電極がさらに積層されてもよい。そして、電極とセパレータが積層された積層体に熱および圧力を印加するラミネート工程が行われる。このようなラミネート工程を行うことで、電極とセパレータとの間が接着され、単位セルが堅固に形成されることができる。
ところで、従来は、下部セパレータ、中央電極、上部セパレータ、および上部電極がいずれも積層された後にラミネート工程を行った。したがって、全体厚さが厚くなった状態であるため、熱が積層体の内部まで伝達されず、接着力が低下するという問題があった。特に、最も内部に位置した中央電極と上部セパレータとの間の境界面での接着力が低下し、そこで、電極とセパレータが互いに接着されず、電極が定位置から離脱するという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、中央電極とセパレータシートに積層されて形成された積層体に上部電極を積層する際に、上部電極の位置が離脱するのを防止することができる単位セルの製造装置および方法を提供することにある。
本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及していないまた他の課題は、下記の記載から当業者に明らかに理解できるものである。
上記の課題を解決するための本発明の実施形態に係る単位セルの製造装置は、複数の中央電極が形成される中央電極シートが巻き出される中央電極リールと、前記中央電極と積層されるセパレータシートが巻き出されるセパレータリールと、複数の前記中央電極が前記セパレータシートの長さ方向に一列に離隔配置され、前記セパレータシートと積層されて形成される積層体をラミネートするラミネータと、ラミネートされた前記積層体の最上層に配置されたセパレータシートの上面に接着剤を塗布する第１ノズルと、前記接着剤が塗布された前記積層体の上面に積層される複数の上部電極が形成される、上部電極シートが巻き出される上部電極リールと、を含む。
また、前記中央電極が前記セパレータシートと積層される前に、前記中央電極の上方に配置され、前記中央電極を撮影する第１ビジョンセンサをさらに含むことができる。
また、前記上部電極が前記積層体と積層される前に、前記上部電極の上方に配置され、前記上部電極を撮影する第２ビジョンセンサをさらに含むことができる。
また、前記ラミネータは、回転しつつ前記積層体に熱および圧力を印加する加熱ローラを含むことができる。
また、前記ラミネータは、前記積層体の全面に熱および圧力を印加するヒータをさらに含むことができる。
また、前記ラミネータは、前記積層体の全面に熱および圧力を印加するヒータをさらに含むことができる。
また、前記セパレータリールは、前記中央電極の上面に積層される上部セパレータシートが巻き出される上部セパレータリールと、前記中央電極の下面に積層される下部セパレータシートが巻き出される下部セパレータリールと、を含むことができる。
また、前記積層体の下面に積層される複数の下部電極が形成される、下部電極シートが巻き出される下部電極リールをさらに含むことができる。
また、前記下部電極の上面に接着剤を塗布する第２ノズルをさらに含むことができる。
また、前記下部電極の上面に接着剤を塗布する第２ノズルをさらに含むことができる。
また、前記下部電極が前記積層体と積層される前に、前記下部電極の上方に配置され、前記下部電極を撮影する第３ビジョンセンサをさらに含むことができる。
また、前記上部電極が前記積層体と積層されると、回転しつつ前記上部電極および前記積層体に圧力を印加するニップローラをさらに含むことができる。
また、前記上部電極が前記積層体と積層されると、回転しつつ前記上部電極および前記積層体に圧力を印加するニップローラをさらに含むことができる。
また、前記第１ノズルは、前記セパレータシートの幅方向に離隔して複数備えられることができる。
また、複数の前記第１ノズルは、前記接着剤の噴射周期、噴射面積、または噴射量のうち少なくとも１つが互いに異なってもよい。
また、複数の前記第１ノズルは、前記接着剤の噴射周期、噴射面積、または噴射量のうち少なくとも１つが互いに異なってもよい。
また、前記上部セパレータシートは、第１基材層と、前記第１基材層の上面にコーティングされ、前記接着剤が塗布され、前記上部電極と接合される第１コーティング層と、を含むことができる。前記下部セパレータシートは、第２基材層と、前記第２基材層の上面にコーティングされ、前記中央電極と接合される第２コーティング層と、を含むことができる。前記第１コーティング層のバインダーの含量は、前記第２コーティング層のバインダーの含量よりも低くてもよい。
また、前記第１コーティング層のバインダーの含量は２ｗｔ％～３ｗｔ％であってもよい。
前記第２コーティング層は、バインダーの含量が１０ｗｔ％～２０ｗｔ％であり、ＳＲＳ（Ｓａｆｅｔｙ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）コーティング層であってもよい。
前記第２コーティング層は、バインダーの含量が１０ｗｔ％～２０ｗｔ％であり、ＳＲＳ（Ｓａｆｅｔｙ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）コーティング層であってもよい。
また、前記上部セパレータシートは、前記接着剤が塗布され、前記上部電極と接合される第１基材層を含むことができる。前記下部セパレータシートは、第２基材層と、前記第２基材層の上面にコーティングされ、前記中央電極と接合されるコーティング層と、を含むことができる。
上記の課題を解決するための本発明の実施形態に係る単位セルの製造方法は、中央電極リールから巻き出された中央電極シートを切断して複数の中央電極を形成するステップと、セパレータリールから巻き出されたセパレータシートに、複数の前記中央電極を前記セパレータシートの長さ方向に一列に離隔配置して積層することで、積層体を形成するステップと、前記積層体をラミネータによりラミネートするステップと、前記積層体の最上層に配置されたセパレータシートの上面に第１ノズルが接着剤を塗布するステップと、上部電極リールから巻き出された上部電極シートを切断して複数の上部電極を形成するステップと、前記接着剤が塗布された前記積層体の上面に、複数の上部電極を積層するステップと、を含む。
また、前記積層体を形成するステップ以前に、前記中央電極の上方に配置された第１ビジョンセンサが、前記中央電極を撮影するステップをさらに含むことができる。
また、前記上部電極を積層するステップ以前に、前記上部電極の上方に配置された第２ビジョンセンサが、前記上部電極を撮影するステップをさらに含むことができる。
また、前記上部電極を積層するステップは、前記積層体の上面に、複数の前記上部電極を前記セパレータシートの長さ方向に一列に離隔配置して積層することができる。
また、前記ラミネートするステップは、加熱ローラが回転しつつ前記積層体に熱および圧力を印加するステップを含むことができる。
また、前記ラミネートするステップは、前記加熱ローラが熱および圧力を印加する前に、ヒータが前記積層体の全面に熱および圧力を印加するステップをさらに含むことができる。
また、前記ラミネートするステップは、前記加熱ローラが熱および圧力を印加する前に、ヒータが前記積層体の全面に熱および圧力を印加するステップをさらに含むことができる。
また、前記上部電極を形成するステップが行われる際に、下部電極リールから巻き出された下部電極シートを切断して複数の下部電極を形成するステップも行われ、前記上部電極を積層するステップが行われる際に、前記積層体の下面に、複数の前記下部電極を積層するステップも行われることができる。
また、前記積層体の上面に接着剤を塗布するステップが行われる際に、前記下部電極の上面にも第２ノズルが接着剤を塗布するステップも行われることができる。
また、前記積層体の上面に接着剤を塗布するステップにおいて、前記接着剤が塗布される領域は、前記上部電極のエッジ部のうち少なくとも一部に対応することができる。
また、前記積層体の上面に接着剤を塗布するステップにおいて、前記接着剤が塗布される領域は、前記上部電極の４つの頂点に対応する領域を含むことができる。
また、前記積層体の上面に接着剤を塗布するステップにおいて、前記接着剤が塗布される領域は、前記積層体の移動方向と平行な複数の列をなすことができる。
また、いずれか１つの列における前記接着剤が塗布された領域間の間隔は、他の１つの列における前記接着剤が塗布された領域間の間隔よりもさらに狭くてもよい。
また、いずれか１つの列における前記接着剤が塗布された各領域の大きさは、他の１つの列における前記接着剤が塗布された各領域の大きさよりも小さくてもよい。
また、前記いずれか１つの列は、前記積層体の幅方向に対して前記他の１つの列よりもさらに外側に位置することができる。
また、前記いずれか１つの列は、前記上部電極の電極タブに対応することができる。
本発明のその他の具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれている。
また、前記いずれか１つの列は、前記上部電極の電極タブに対応することができる。
本発明のその他の具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれている。
本発明の実施形態によると、少なくとも次のような効果を有する。
中央電極とセパレータが積層されて形成された積層体にラミネート工程を先に行った後に上部電極を積層するため、ラミネート工程において熱が積層体の内部まで伝達され、電極とセパレータとの間の接着力が低下する問題を防止することができる。
中央電極とセパレータが積層されて形成された積層体にラミネート工程を先に行った後に上部電極を積層するため、ラミネート工程において熱が積層体の内部まで伝達され、電極とセパレータとの間の接着力が低下する問題を防止することができる。
また、ラミネート工程を行った積層体の上面に、接着剤を塗布した後に上部電極を積層するため、上部電極の位置が離脱するのを防止することができる。
本発明に係る効果は以上で例示された内容により制限されず、さらに多様な効果が本明細書内に含まれている。
本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付図面とともに詳細に後述している実施形態を参照すると明らかになるであろう。ただし、本発明は、以下に開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現できるものであり、本実施形態は、単に本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範囲によって定義されるだけである。明細書の全体にわたって、同一の参照符号は、同一の構成要素を指す。
他の定義がなければ、本明細書で用いられる全ての用語（技術および科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に共通に理解できる意味として用いられてもよい。また、一般的に用いられる辞書に定義されている用語は、明らかに特に定義していない限り、理想的にまたは過度に解釈されない。
本明細書で用いられた用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は、語句で特に言及しない限り、複数形も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素の他に、１つ以上の他の構成要素の存在または追加を排除するものではない。
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳しく説明することにする。
図１は、本発明の一実施形態に係る単位セルの製造方法のフローチャートである。
図１は、本発明の一実施形態に係る単位セルの製造方法のフローチャートである。
本発明の一実施形態によると、中央電極１１１２とセパレータ１２が積層されて形成された積層体２０にラミネート工程を先に行った後に上部電極１１２２を積層するため、ラミネート工程において熱が積層体２０の内部まで伝達され、電極１１とセパレータ１２との間の接着力が低下する問題を防止することができる。また、ラミネート工程を行った積層体２０の上面に、接着剤を塗布した後に上部電極１１２２を積層するため、上部電極１１２２の位置が離脱するのを防止することができる。
このために、本発明の一実施形態に係る単位セルの製造方法は、中央電極リール１１１から巻き出された中央電極シート１１１１を切断して複数の中央電極１１１２を形成するステップ（Ｓ１０１）と、セパレータリール１２１、１２２から巻き出されたセパレータシート１２１１、１２２１に、複数の前記中央電極１１１２を前記セパレータシート１２１１、１２２１の長さ方向に一列に離隔配置して積層することで、積層体２０を形成するステップ（Ｓ１０２）と、前記積層体２０をラミネータによりラミネートするステップ（Ｓ１０３）と、前記積層体２０の最上層に配置されたセパレータシート１２１１、１２２１の上面に第１ノズル１４が接着剤を塗布するステップ（Ｓ１０４）と、上部電極リール１１２から巻き出された上部電極シート１１２１を切断して複数の上部電極１１２２を形成するステップと、前記接着剤が塗布された前記積層体２０の上面に、複数の上部電極１１２２を積層するステップ（Ｓ１０５）と、を含む。
以下、図１のフローチャートに示された各ステップについて図２および図３を参照して具体的に説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係る単位セルの製造装置１の概略図である。
図２は、本発明の一実施形態に係る単位セルの製造装置１の概略図である。
本発明の一実施形態に係る単位セルの製造装置１は、図２に示されたように、複数の中央電極１１１２が形成される中央電極シート１１１１が巻き出される中央電極リール１１１と、前記中央電極１１１２と積層されるセパレータシート１２１１、１２２１が巻き出されるセパレータリール１２１、１２２と、複数の前記中央電極１１１２が前記セパレータシート１２１１、１２２１の長さ方向に一列に離隔配置され、前記セパレータシート１２１１、１２２１と積層されて形成される積層体２０をラミネートするラミネータと、ラミネートされた前記積層体２０の最上層に配置されたセパレータシート１２１１、１２２１の上面に接着剤を塗布する第１ノズル１４と、前記接着剤が塗布された前記積層体２０の上面に積層される複数の上部電極１１２２が形成される、上部電極シート１１２１が巻き出される上部電極リール１１２と、を含む。そして、前記セパレータリール１２１、１２２は、前記中央電極１１１２の上面に積層される上部セパレータシート１２１１が巻き出される上部セパレータリール１２１と、前記中央電極１１１２の下面に積層される下部セパレータシート１２２１が巻き出される下部セパレータリール１２２と、を含むことができる。
中央電極リール１１１は、中央電極シート１１１１が巻き取られたリールであり、中央電極シート１１１１が前記中央電極リール１１１から巻き出される。すると、このような中央電極シート１１１１を切断して中央電極１１１２を形成する。電極シート１１１１、１１２１は、電極集電体上に電極活物質、導電材、およびバインダーのスラリーを塗布した後、それを乾燥し、プレスして製造することができる。
上部セパレータリール１２１および下部セパレータリール１２２は、セパレータシート１２１１、１２２１が巻き取られたリールである。そして、上部セパレータリール１２１から巻き出された上部セパレータシート１２１１は、前記中央電極シート１１１１が切断されて形成された中央電極１１１２の上面に積層され、下部セパレータリール１２２から巻き出された下部セパレータシート１２２１は、中央電極１１１２の下面に積層される。それにより、下部セパレータシート１２２１、中央電極１１１２、および上部セパレータシート１２１１が順に積層された積層体２０が形成される。このような積層体２０は、セパレータシート１２１１、１２２１に複数の中央電極１１１２をセパレータシート１２１１、１２２１の長さ方向に一列に離隔配置して積層することで形成される。
ラミネータは、中央電極１１１２およびセパレータ１２が積層されて形成された前記積層体２０の全面をラミネートする。ラミネートとは、積層体２０に熱および圧力を印加し、中央電極１１１２とセパレータ１２を接着させることを指す。ラミネータは、図２に示されたように、前記積層体２０の全面に熱および圧力を印加するヒータ１５と、回転しつつ前記積層体２０に圧力を印加する加熱ローラ１６と、を含むことができる。
ヒータ１５は、上部ヒータ１５１と下部ヒータ１５２とから形成され、それぞれ前記積層体２０の上面および下面の全面に熱および圧力を印加することができる。このようなヒータ１５は、積層体２０と接触する面、すなわち、上部ヒータ１５１の下面および下部ヒータ１５２の上面が概して平たく形成されることができる。それにより、積層体２０の全面に熱および圧力を均一に印加することができる。
ヒータ１５が積層体２０に熱および圧力を印加した後、加熱ローラ１６が回転しつつ積層体２０に熱および圧力を印加することができる。一般的に、単に平たい面で圧力を印加するヒータ１５よりは、回転しつつ圧力を印加する加熱ローラ１６が、印加する圧力がさらに大きい。したがって、ヒータ１５が積層体２０に熱および圧力を印加した後、加熱ローラ１６が積層体２０にヒータ１５よりもさらに大きい熱および圧力を印加することで、積層体２０に印加される熱および圧力が段階的に増加することができる。すなわち、前記積層体２０が急激な温度および圧力の変化により内部が損傷するのを防止しながらも、積層体２０をさらに強くラミネートすることができる。
ノズル１４は、ラミネートされた前記積層体２０の上面に接着剤を塗布する。この際、積層体２０の最上層には上部セパレータシート１２１１が積層されているため、接着剤は、上部セパレータシート１２１１の上面に塗布される。
ノズル１４は、セパレータシート１２１１、１２２１の幅方向に沿って互いに離隔して複数備えられることができる。したがって、上部セパレータシート１２１１の上面のうち互いに異なる領域に同時に接着剤を塗布することができる。したがって、ノズル１４による接着剤の塗布作業が速かに行われることができる。
例えば、複数のノズル１４のうち一部は、上部セパレータシート１２１１の幅方向の両エッジの近辺に接着剤を塗布し、他の一部は、上部セパレータシート１２１１の中央の近辺に接着剤を塗布することができる。
複数のノズル１４から噴射される接着剤の噴射速度、噴射量、噴射面積などは個別的に調節されることができる。複数の前記第１ノズル１４は、接着剤の噴射周期、噴射面積、または噴射量のうち少なくとも１つが互いに異なるように調節されることができる。
前記接着剤は、積層体２０の上面に均一に塗布されることが好ましい。ところで、積層体２０の上面の全面に全て接着剤を塗布すると、接着剤の塗布量が過度に多くなり得る。それにより、接着剤が積層体２０の外側に流動して他部分を汚染させ得、二次電池が製造された際に電力を生産する機能が円滑でないことがある。したがって、接着剤は、積層体２０の上面に、点の形態で塗布するスポット塗布方式、または線の形態で塗布するライン塗布方式で塗布されることができる。
これに対し、接着剤の塗布量が過度に少ないと、積層体２０が移動し、依然として上部電極１１２２が積層体２０に固定されず、上部電極１１２２が定位置から離脱し得る。したがって、接着剤が塗布される領域の間隔が過度に広くないことが好ましい。
一方、接着剤は、セパレータ１２が電解液に含浸されるとしても接着性を維持しなければならない。したがって、化学的な原因で変性しない、耐食性の性質を有することが好ましい。このような接着剤は、ホットメルト接着剤として、変性オレフィン系熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。
上部電極リール１１２は、上部電極シート１１２１が巻き取られたリールであり、上部電極シート１１２１が上部電極リール１１２から巻き出される。そして、上部電極シート１１２１が切断され、複数の上部電極１１２２が形成され、このような複数の上部電極１１２２は、前記接着剤が塗布された積層体２０の上面に積層される。この際、積層体２０の上面に、複数の上部電極１１２２をセパレータシート１２１１、１２２１の長さ方向に一列に離隔配置して積層することができる。上部電極１１２２および中央電極１１１２は、大きさが互いに異なるため、離隔する間隔が異なってもよい。ただし、上部電極１１２２および中央電極１１１２は、いずれも中心が一致するように整列して配置されることが好ましい。
このような単位セルの製造装置１を用いて、本発明の一実施形態に係る単位セルの製造方法を次のように行うことができる。
図２に示されたように、先ず、中央電極シート１１１１が中央電極リール１１１から巻き出されると、第１カッタ１３１が中央電極シート１１１１を切断する（Ｓ１０１）。すると、複数の中央電極１１１２が形成される。そして、上部セパレータリール１２１から上部セパレータシート１２１１が巻き出され、中央電極１１１２の上面に積層され、下部セパレータリール１２２から下部セパレータシート１２２１が巻き出され、中央電極１１１２の下面に積層されることで、積層体２０が形成される（Ｓ１０２）。この際、下部セパレータシート１２２１、中央電極１１１２、および上部セパレータシート１２１１が互いに容易かつ強力に接着されるために、第１ニップロール１８１が積層体２０の両面にそれぞれ配置され、回転しつつ積層体２０に圧力を印加してもよい。
図２に示されたように、先ず、中央電極シート１１１１が中央電極リール１１１から巻き出されると、第１カッタ１３１が中央電極シート１１１１を切断する（Ｓ１０１）。すると、複数の中央電極１１１２が形成される。そして、上部セパレータリール１２１から上部セパレータシート１２１１が巻き出され、中央電極１１１２の上面に積層され、下部セパレータリール１２２から下部セパレータシート１２２１が巻き出され、中央電極１１１２の下面に積層されることで、積層体２０が形成される（Ｓ１０２）。この際、下部セパレータシート１２２１、中央電極１１１２、および上部セパレータシート１２１１が互いに容易かつ強力に接着されるために、第１ニップロール１８１が積層体２０の両面にそれぞれ配置され、回転しつつ積層体２０に圧力を印加してもよい。
積層体２０を形成した後には、ラミネータが積層体２０をラミネートする（Ｓ１０３）。前述したように、ラミネータは、ヒータ１５および加熱ローラ１６を含み、ラミネート時には、ヒータ１５が積層体２０の全面に熱および圧力を印加した後、加熱ローラ１６が回転しつつ前記積層体２０に熱および圧力を印加することができる。
ラミネート工程が完了すると、第２カッタ１３２が積層体２０を一定間隔で切断し、切断された積層体２０の上面にノズル１４が接着剤を塗布する（Ｓ１０４）。一方、上部電極シート１１２１が上部電極リール１１２から巻き出されると、第３カッタ１３３が上部電極シート１１２１を切断し、上部電極１１２２が形成される。そして、前記上部電極１１２２が、接着剤が塗布された積層体２０の上面に積層される（Ｓ１０５）。それにより、下部セパレータシート１２２１、中央電極１１１２、上部セパレータシート１２１１、および上部電極１１２２が順に積層された単位セル２が製造される。この際、上部電極１１２２および積層体２０が互いに容易かつ強力に接着されるために、第２ニップロール１８２が上部電極１１２２および積層体２０の両面にそれぞれ配置され、回転しつつ上部電極１１２２および積層体２０に圧力を印加してもよい。
図３は、本発明の一実施形態に係る単位セルの製造装置１を詳しく示した側面概略図である。
本発明の一実施形態に係る単位セルの製造装置１は、図３に示されたように、前記中央電極１１１２が前記セパレータシート１２１１、１２２１と積層される前に、前記中央電極１１１２の上方に配置され、前記中央電極１１１２を撮影する第１ビジョンセンサ１７１と、前記上部電極１１２２が前記積層体２０と積層される前に、前記上部電極１１２２の上方に配置され、前記上部電極１１２２を撮影する第２ビジョンセンサ１７２と、をさらに含むことができる。
本発明の一実施形態に係る単位セルの製造装置１は、図３に示されたように、前記中央電極１１１２が前記セパレータシート１２１１、１２２１と積層される前に、前記中央電極１１１２の上方に配置され、前記中央電極１１１２を撮影する第１ビジョンセンサ１７１と、前記上部電極１１２２が前記積層体２０と積層される前に、前記上部電極１１２２の上方に配置され、前記上部電極１１２２を撮影する第２ビジョンセンサ１７２と、をさらに含むことができる。
第１および第２ビジョンセンサ１７１、１７２は、特定の領域を撮影し、特定の領域に対するイメージ信号を受信することで画像を取得する。このために、一般的に、ビジョンセンサには、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの撮像素子が含まれる。特に、本発明の一実施形態に係る第１および第２ビジョンセンサ１７１、１７２は、それぞれ中央電極１１１２および上部電極１１２２を撮影して画像を取得することができる。
一方、図面には示されていないが、単位セルの製造装置１は、このような中央電極１１１２および上部電極１１２２の画像を介して、中央電極１１１２および上部電極１１２２の不良有無を判断できる制御部（図示せず）をさらに含んでもよい。制御部は、前記取得した画像と、予め格納された良品の中央電極１１１２および上部電極１１２２の画像とを比較し、中央電極１１１２および上部電極１１２２の大きさ、形状の不良有無、または破損有無などを把握することができる。
このような第１および第２ビジョンセンサ１７１、１７２を用いると、中央電極１１１２とセパレータシート１２１１、１２２１が積層されて積層体２０を形成する前に、中央電極１１１２の上方に配置された第１ビジョンセンサ１７１が、中央電極１１１２を撮影することができ、上部電極１１２２を積層体２０に積層する前に、上部電極１１２２の上方に配置された第２ビジョンセンサ１７２が、上部電極１１２２を撮影することができる。すなわち、電極１１がセパレータ１２と積層される前に、電極１１だけの不良有無を予め確認することができる。
図４は、本発明の一実施形態に係る上部セパレータシートの断面図であり、図５は、本発明の一実施形態に係る下部セパレータシートの断面図である。
各セパレータシート１２１１、１２２１は、基材層１２１１ａ、１２２１ａと、コーティング層１２１１ｂ、１２２１ｂと、を含むことができる。
各セパレータシート１２１１、１２２１は、基材層１２１１ａ、１２２１ａと、コーティング層１２１１ｂ、１２２１ｂと、を含むことができる。
基材層１２１１ａ、１２２１ａは、多孔性基材として、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）またはポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）樹脂を含むことができる。
コーティング層１２１１ｂ、１２２１ｂは、基材層１２１１ａ、１２２１ａに、フィラー（ｆｉｌｌｅｒ）およびバインダー（ｂｉｎｄｅｒ）を含むセラミックスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）がコーティングされて形成されることができる。コーティング層１２１１ｂ、１２２１ｂは、セラミックコーティング層であってもよい。例えば、前記フィラーは、アルミナ（酸化アルミニウム）を含むことができ、前記バインダーは、ポリビニリデンフルオライド（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ、ＰＶＤＦ）を含むことができる。
より詳細には、上部セパレータシート１２１１は、第１基材層１２１１ａと、第１基材層１２１１ａの上面にコーティングされた第１コーティング層１２１１ｂと、を含むことができ、下部セパレータシート１２２１は、第２基材層１２２１ａと、第２基材層１２２１ａの上面にコーティングされた第２コーティング層１２２１ｂと、を含むことができる。
したがって、中央電極１１１２は、前述したラミネート工程により、第２コーティング層１２２１ｂの上面に接合されることができる。第２コーティング層１２２１ｂは、ＳＲＳ（Ｓａｆｅｔｙ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）コーティング層であってもよい。例えば、第２コーティング層１２２１ｂのバインダーの含量は１０ｗｔ％～２０ｗｔ％であってもよい。
また、ノズル１４は、第１コーティング層１２１１ｂの上面に接着剤を塗布することができ、上部電極１１２２は、前記接着剤により第１コーティング層１２１１ｂの上面に接合されることができる。したがって、第１コーティング層１２１１ｂのバインダーの含量は、第２コーティング層１２２１ｂのバインダーの含量よりも低くてもよい。より詳細には、第１コーティング層１２１１ｂのバインダーの含量は、第２コーティング層１２２１ｂのバインダーの含量の半分未満であってもよい。このため、第１コーティング層１２１１ｂの厚さｔ１が第２コーティング層１２２１ｂの厚さｔ２よりも薄くなり得る。
すなわち、第１コーティング層１２１１ｂのバインダーの含量が低くなることで、上部セパレータシート１２１１の厚さが薄くなり得、単位セル２のエネルギー密度が向上することができる。
より詳細には、第１コーティング層１２１１ｂのバインダーの含量は２ｗｔ％～３ｗｔ％であってもよい。これにより、第１コーティング層１２１１ｂの厚さを最大限薄く維持しながらも、第１コーティング層１２１１ｂと第１基材層１２１１ａとの間の接合が維持されることができる。仮に第１コーティング層１２１１ｂのバインダーの含量が２ｗｔ％未満であれば、第１コーティング層１２１１ｂと第１基材層１２１１ａとの間の接合が維持されないという問題がある。また、第１コーティング層１２１１ｂのバインダーの含量が３ｗｔ％超過であれば、第１コーティング層１２１１ｂの厚さが厚くなり得る。
一方、上部セパレータシート１２１１が第１コーティング層１２１１ｂを含まない構成も可能である。この場合、ノズル１４は、第１基材層１２１１ａの上面に接着剤を塗布することができ、上部電極１１２２の底面は、前記接着剤により第１基材層１２１１ａの上面に接合されることができる。
これにより、上部セパレータシート１２１１の厚さがさらに薄くなるという利点がある。ただし、上部セパレータシート１２１１が第１コーティング層１２１１ｂを含まない構成は、上部電極１１２２が正極である場合に適用することが安定性の面で好ましい。
図６は、本発明の一実施形態に係るノズルを示した図である。
本実施形態に係るノズル１４は、接着剤粒子と圧縮空気を共に噴射することで、接着剤Ｓをミストの形態でスプレー噴射することができる。より詳細には、ノズル１４は、内部空間を有するハウジング１４１と、ハウジング１４１の内部に接着剤Ｓを供給する管１４２と、ハウジング１４１の内部に圧縮空気を給気するライン１４３と、を含むことができる。
本実施形態に係るノズル１４は、接着剤粒子と圧縮空気を共に噴射することで、接着剤Ｓをミストの形態でスプレー噴射することができる。より詳細には、ノズル１４は、内部空間を有するハウジング１４１と、ハウジング１４１の内部に接着剤Ｓを供給する管１４２と、ハウジング１４１の内部に圧縮空気を給気するライン１４３と、を含むことができる。
また、ハウジング１４１の下端部には、積層体２０の上部セパレータシート１２１１に向かって接着剤Ｓと圧縮空気を共に噴射する噴射部１４１ａが形成されることができる。
すなわち、管１４２を通してハウジング１４１に供給された接着剤Ｓが噴射部１４１ａに吐き出される際に、ライン１４３からハウジング１４１に圧縮空気が注入され、前記接着剤Ｓは、圧縮空気とともに噴射部１４１ａを通して排出されることができる。
前記接着剤Ｓは、圧縮空気とともに排出される過程で前記圧縮空気により粒子が割れてミスト（ｍｉｓｔ）になり、その状態で上部セパレータシート１２１１、より詳細には第１コーティング層１２１１ｂの上面に塗布されることができる。
このようなスプレー噴射方式により塗布された接着剤Ｓは、小さい粒子の形態で、既に設定された位置で既に設定された量分ずつ塗布されることができるため、上部セパレータシート１２１１の第１コーティング層１２１１ｂの上面に接着剤が均一に塗布され、塗布された領域で全体的に均一に浸透し、接着剤Ｓの無駄なく最適の接着力を提供することができる。
ただし、ノズル１４の構成は、これに限定されず、後述するインクジェット噴射方式（図１０を参照）が採択可能であることはいうまでもない。
ただし、ノズル１４の構成は、これに限定されず、後述するインクジェット噴射方式（図１０を参照）が採択可能であることはいうまでもない。
図７は、図３の上部セパレータシートと上部電極との間の接着剤による接着領域を示した図である。
上部電極１１２２は、相対的に短い１対の短辺と、相対的にさらに長い１対の長辺と、を有する矩形形状を有することができる。上部電極１１２２は、前記長辺が上部セパレータシート１２１１の幅方向と平行に上部セパレータシート１２１１に積層されることができる。
上部電極１１２２は、相対的に短い１対の短辺と、相対的にさらに長い１対の長辺と、を有する矩形形状を有することができる。上部電極１１２２は、前記長辺が上部セパレータシート１２１１の幅方向と平行に上部セパレータシート１２１１に積層されることができる。
上部電極１１２２と上部セパレータシート１２１１との間には、接着剤により互いに接着される接着領域Ａ１が位置することができる。すなわち、前記接着領域Ａ１は、ノズル１４が上部セパレータシート１２１１の上面に接着剤を塗布した領域を意味し得る。
第１例として、図７の（ａ）に示されたように、接着領域Ａ１は、上部電極１１２２の周縁に沿って延びることができる。この場合、接着領域Ａ１は、矩形環状をなすことができ、非接着領域Ａ２を取り囲むことができる。
したがって、上部電極１１２２の底面エッジ部が上部セパレータシート１２１１に接着されることができる。また、接着領域Ａ１は、上部電極１１２２から突出した電極タブに対応して突出することができる。
第２例として、図７の（ｂ）に示されたように、接着領域Ａ１は、上部電極１１２２の両短辺に沿って延びることができる。したがって、上部電極１１２２の底面のうち両短辺に隣接した部分が上部セパレータシート１２１１に接着されることができる。この場合、非接着領域Ａ２は、上部電極１１２２の底面のうち両長辺に隣接した領域を含むことができる。また、接着領域Ａ１は、上部電極１１２２から突出した電極タブに対応して突出することができる。
第３例として、図７の（ｃ）に示されたように、接着領域Ａ１は、上部電極１１２２の両長辺に沿って延びることができる。したがって、上部電極１１２２の底面のうち両長辺に隣接した部分が上部セパレータシート１２１１に接着されることができる。この場合、非接着領域Ａ２は、上部電極１１２２の底面のうち両短辺に隣接した領域を含むことができる。
前記第１例～第３例のように、積層体２０の上面に接着剤を塗布するステップにおいて、接着剤が塗布される領域は、上部電極１１２２のエッジ部のうち少なくとも一部に対応することができる。
第４例として、図７の（ｄ）に示されたように、接着領域Ａ１は、上部電極１１２２の４つの頂点に対応する領域に位置することができる。したがって、上部電極１１２２の底面のうち４つの頂点に隣接した部分が上部セパレータシート１２１１に接着されることができる。この場合、非接着領域Ａ２は、上部電極１１２２の底面のうち両長辺に隣接した領域の一部と、両短辺に隣接した領域の一部と、を含むことができる。
前記第１例～第４例の場合、接着領域Ａ１は、上部電極１１２２の中央部に対応する領域（図示せず）をさらに含むことができる。第５例として、図７の（ｅ）に示されたように、接着領域Ａ１は、上部電極１１２２の周縁に沿って延びる第１領域と、前記第１領域に加え、上部電極１１２２の短辺または長辺と平行に延び、上部電極１１２２の中央部を通過する第２領域と、を含むことができる。したがって、前記第１例よりもさらに堅固な接着が可能である。
接着領域Ａ１は、非接着領域Ａ２を取り囲むことができる。非接着領域Ａ２は、接着領域Ａ１の第２領域により互いに区切られて複数形成されることができる。また、接着領域Ａ１は、上部電極１１２２から突出した電極タブに対応して突出することができる。
前記第１例～第５例の場合、接着領域Ａ１の広さは、非接着領域Ａ２の広さよりも狭くてもよい。第６例として、図７の（ｆ）に示されたように、接着領域Ａ１は、上部電極１１２２と対応する形状であってもよい。したがって、上部電極１１２２の底面全体が上部セパレータシート１２１１に接着されることができる。この場合、非接着領域Ａ２は存在しない。
前記第１例～第６例のように、積層体２０の上面に接着剤を塗布するステップにおいて、接着剤が塗布される領域は、上部電極１１２２の４つの頂点に対応する領域を含むことができる。
図８は、本発明の他の実施形態に係る単位セルの製造装置１ａの概略図であり、図９は、本発明の他の実施形態に係る単位セルの製造装置１ａを詳しく示した側面概略図である。
本発明の実施形態によると、中央電極１１１２とセパレータ１２が積層されて形成された積層体２０にラミネート工程を先に行った後に上部電極１１２２を積層する。それにより、ラミネート工程において熱が積層体２０の内部まで伝達され、電極１１とセパレータ１２との間の接着力が低下する問題を防止することができる。したがって、ラミネート工程において、積層体２０に熱および圧力を過度に多く印加する必要がない。
したがって、本発明の他の実施形態に係る単位セルの製造装置１ａは、図８および図９に示されたように、ラミネータにおいてヒータ１５が除去され、加熱ローラ１６だけが積層体２０をラミネートする。一般的にヒータ１５よりも加熱ローラ１６が積層体２０に圧力を大きく印加することができるため、加熱ローラ１６だけによっても積層体２０を十分にラミネートすることができる。
このようにラミネータにおいてヒータ１５が除去されるため、単位セルの製造装置１ａが複雑になるのを防止することができ、全体的な体積も減少させることができ、費用も節減することができる。ただし、前記積層体２０が急激な温度および圧力の変化により内部が損傷するのを防止するために、加熱ローラ１６が積層体２０に印加する熱および圧力が過度に大きくならないように調節しなければならない。
図１０は、本発明の他の実施形態に係るノズルを示した図である。
本実施形態に係るノズル１４'は、圧力室１４１ａ'の圧力変化により、接着剤Ｓを微細な滴の形態でインクジェット噴射することができる。より詳細には、ノズル１４'は、圧力室１４１ａ'を有するハウジング１４１'と、ハウジング１４１'の一側に備えられ、挙動して前記圧力室１４１ａ'の体積変化を起こす壁面１４２'と、圧力室１４１ａ'に接着剤Ｓを供給する管１４３'と、を含むことができる。
本実施形態に係るノズル１４'は、圧力室１４１ａ'の圧力変化により、接着剤Ｓを微細な滴の形態でインクジェット噴射することができる。より詳細には、ノズル１４'は、圧力室１４１ａ'を有するハウジング１４１'と、ハウジング１４１'の一側に備えられ、挙動して前記圧力室１４１ａ'の体積変化を起こす壁面１４２'と、圧力室１４１ａ'に接着剤Ｓを供給する管１４３'と、を含むことができる。
また、ハウジング１４１'の下端部には、積層体２０の上部セパレータシート１２１１に向かって接着剤Ｓが吐き出される吐出口１４１ｂが形成されることができる。
前記接着剤Ｓは、前記圧力室１４１ａ'に充填された状態で、接着剤Ｓの粘性のため、吐出口１４１ｂに排出されない。この状態で、壁面１４２'が圧力室１４１ａ'の体積を縮小させる方向に挙動すると、圧力室１４１ａ'の内圧が増加し、前記接着剤Ｓは、吐出口１４１ｂを通して外部に排出され、上部セパレータシート１２１１の上面に塗布される。そして、前記壁面１４２'が元の状態に戻ると、接着剤Ｓの吐き出しは中断される。
このようなインクジェット噴射方式により塗布された接着剤Ｓは、小さい粒子の形態で、既に設定された位置で既に設定された量分ずつ塗布されることができるため、上部セパレータシート１２１１の第１コーティング層１２１１ｂの上面に接着剤が均一に塗布され、塗布された領域で全体的に均一に浸透し、接着剤Ｓの無駄なく最適の接着力を提供することができる。
ただし、ノズル１４'の構成は、これに限定されず、前述したスプレー噴射方式（図６を参照）も採択可能であることはいうまでもない。
ただし、ノズル１４'の構成は、これに限定されず、前述したスプレー噴射方式（図６を参照）も採択可能であることはいうまでもない。
図１１は、図９の上部セパレータシートと上部電極との間の接着剤による接着領域を示した図である。
上部電極１１２２と上部セパレータシート１２１１との間には、接着剤により互いに接着される接着領域Ａ３、Ａ４、Ａ５が位置することができる。本実施形態の場合、前記接着領域Ａ３、Ａ４、Ａ５は、上部セパレータシート１２１１の移動方向と平行な複数の列に沿って配置されることができる。各接着領域Ａ３、Ａ４、Ａ５は、接着剤がスポット（ｓｐｏｔ）塗布されることで形成されることができる。したがって、同一の列に位置した複数の接着領域Ａ３、Ａ４、Ａ５は、上部セパレータシート１２１１の移動方向に対して互いに離隔することができる。
上部電極１１２２と上部セパレータシート１２１１との間には、接着剤により互いに接着される接着領域Ａ３、Ａ４、Ａ５が位置することができる。本実施形態の場合、前記接着領域Ａ３、Ａ４、Ａ５は、上部セパレータシート１２１１の移動方向と平行な複数の列に沿って配置されることができる。各接着領域Ａ３、Ａ４、Ａ５は、接着剤がスポット（ｓｐｏｔ）塗布されることで形成されることができる。したがって、同一の列に位置した複数の接着領域Ａ３、Ａ４、Ａ５は、上部セパレータシート１２１１の移動方向に対して互いに離隔することができる。
すなわち、積層体２０の上面に接着剤を塗布するステップにおいて、接着剤が塗布される領域は、積層体２０の移動方向と平行な複数の列をなすことができる。
より詳細には、前記接着領域Ａ３、Ａ４、Ａ５は、上部電極１１２２の短辺と隣接した列を形成する複数の第１接着領域Ａ３と、上部電極１１２２の電極タブに対応する列を形成する複数の第２接着領域Ａ４と、第１接着領域Ａ３および第２接着領域Ａ４よりも内側に位置した列を形成する複数の第３接着領域Ａ５と、を含むことができる。
そして、複数のノズル１４'の噴射周期を互いに異なるように調節することで、特定の列における接着剤が塗布された領域間の間隔は、他の列における接着剤が塗布された領域間の間隔とは異なってもよい。
例えば、大きい接着力が必要な上部電極１１２２の電極タブおよび上部電極１１２２のエッジ部に対応する領域には、さらに細かく接着剤が噴射されることができる。より詳細には、複数の第１接着領域Ａ３間の間隔は、複数の第２接着領域Ａ４間の間隔よりは広く、複数の第３接着領域Ａ５間の間隔よりは狭くてもよい。
また、複数のノズル１４'の噴射量や噴射面積を互いに異なるように調節することで、特定の列における接着剤が塗布された領域の面積は、他の列における接着剤が塗布された領域の面積よりもさらに広く形成されることができる。
例えば、接着剤が漏れる心配のない上部電極１１２２の中央部に対応する領域には、さらに広く接着剤が噴射されることができる。より詳細には、各第１接着領域Ａ３の大きさは、各第２接着領域Ａ４の大きさよりは大きく、各第３接着領域Ａ５の大きさよりは小さくてもよい。
図１２は、本発明のまた他の実施形態に係る単位セルの製造装置１ｂの概略図である。
前述したように、電極組立体は、多様な種類に分類される。例えば、単純スタック型（Ｓｉｍｐｌｅ Ｓｔａｃｋ Ｔｙｐｅ）、ラミネーション＆スタック型（Ｌ＆Ｓ、Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ＆ Ｓｔａｃｋ Ｔｙｐｅ）、スタック＆フォールディング型（Ｓ＆Ｆ、Ｓｔａｃｋ ＆ Ｆｏｌｄｉｎｇ Ｔｙｐｅ）、Ｚ－フォールディング型（Ｚ－Ｆｏｌｄｉｎｇ Ｔｙｐｅ）などが挙げられる。
前述したように、電極組立体は、多様な種類に分類される。例えば、単純スタック型（Ｓｉｍｐｌｅ Ｓｔａｃｋ Ｔｙｐｅ）、ラミネーション＆スタック型（Ｌ＆Ｓ、Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ＆ Ｓｔａｃｋ Ｔｙｐｅ）、スタック＆フォールディング型（Ｓ＆Ｆ、Ｓｔａｃｋ ＆ Ｆｏｌｄｉｎｇ Ｔｙｐｅ）、Ｚ－フォールディング型（Ｚ－Ｆｏｌｄｉｎｇ Ｔｙｐｅ）などが挙げられる。
本発明の一実施形態および他の実施形態によると、セパレータ１２、電極１１、セパレータ１２、および電極１１が順に積層された単位セル２が製造される。したがって、単位セル２の一面には電極１１、他面にはセパレータ１２が形成される。このような単位セル２は、ラミネーション＆スタック型電極組立体を製造する際に主に用いられる。しかし、スタック＆フォールディング型またはＺ－フォールディング型電極組立体を製造する際には、両面に全て電極１１が形成された単位セル２ａが主に用いられる。
本発明のまた他の実施形態に係る単位セルの製造装置１ｂは、図１２に示されたように、前記積層体２０の下面に積層される複数の下部電極１１３２が形成される、下部電極シート１１３１が巻き出される下部電極リール１１３をさらに含む。
下部電極リール１１３は、下部電極シート１１３１が巻き取られたリールであり、下部電極シート１１３１が下部電極リール１１３から巻き出され、下部電極シート１１３１が切断され、複数の下部電極１１３２が形成される。そして、切断された積層体２０の上面に第１ノズル１４ａが接着剤を塗布する際に、下部電極１１３２の上面にも第２ノズル１４ｂが接着剤を塗布することができる。接着剤が塗布された、このような下部電極１１３２は、前記積層体２０の下面に積層される。この際、積層体２０の下面に、複数の下部電極１１３２をセパレータシート１２１１、１２２１の長さ方向に一列に離隔配置して積層することができる。上部電極１１２２、中央電極１１１２、および下部電極１１３２は、互いに離隔する間隔が異なってもよいが、同一極性の電極１１同士は、大きさが互いに同一であるため、離隔する間隔も常に一定であることが好ましい。したがって、仮に上部電極１１２２と下部電極１１３２が同一極性の電極１１であれば、セパレータシート１２１１、１２２１から離隔する間隔が一定であることができる。そして、上部電極１１２２、中央電極１１１２、および下部電極１１３２は、いずれも中心が一致するように整列して配置されることが好ましい。
積層体２０のラミネート工程が完了すると、第２カッタ１３２が積層体２０を一定間隔で切断し、切断された積層体２０の上面に第１ノズル１４ａが接着剤を塗布する（Ｓ１０４）。一方、上部電極シート１１２１が上部電極リール１１２から巻き出されると、第３カッタ１３３が上部電極シート１１２１を切断し、上部電極１１２２が形成される。そして、下部電極シート１１３１が下部電極リール１１３から巻き出されると、第４カッタ１３４が下部電極シート１１３１を切断し、下部電極１１３２が形成される。そして、このような下部電極１１３２の上面に第２ノズル１４ｂが接着剤を塗布する。
そして、前記上部電極１１２２が、接着剤が塗布された積層体２０の上面に積層され、接着剤が塗布された前記下部電極１１３２が、積層体２０の下面に積層される。それにより、下部電極１１３２、下部セパレータシート１２２１、中央電極１１１２、上部セパレータシート１２１１、および上部電極１１２２が順に積層された単位セル２ｂが製造される。
図１３は、本発明のまた他の実施形態に係る単位セルの製造装置１ｂを詳しく示した側面概略図である。
本発明のまた他の実施形態に係る単位セルの製造装置１ｂは、前記下部電極１１３２が前記積層体２０と積層される前に、特に第２ノズル１４ｂが下部電極１１３２の上面に接着剤を塗布する前に、前記下部電極１１３２の上方に配置され、前記下部電極１１３２を撮影する第３ビジョンセンサ１７３をさらに含むことができる。すなわち、第３ビジョンセンサ１７３は、下部電極１１３２を撮影して画像を取得することができる。それにより、下部電極１１３２が積層体２０と積層される前に、下部電極１１３２だけの大きさ、形状の不良有無、または破損有無などを把握することができる。
本発明のまた他の実施形態に係る単位セルの製造装置１ｂは、前記下部電極１１３２が前記積層体２０と積層される前に、特に第２ノズル１４ｂが下部電極１１３２の上面に接着剤を塗布する前に、前記下部電極１１３２の上方に配置され、前記下部電極１１３２を撮影する第３ビジョンセンサ１７３をさらに含むことができる。すなわち、第３ビジョンセンサ１７３は、下部電極１１３２を撮影して画像を取得することができる。それにより、下部電極１１３２が積層体２０と積層される前に、下部電極１１３２だけの大きさ、形状の不良有無、または破損有無などを把握することができる。
本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施可能であることを理解することができるであろう。したがって、以上で記述された実施形態は、全ての面で例示的なものであって、限定的なものではないことを理解しなければならない。本発明の範囲は上記の詳細な説明よりは後述の特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲の意味および範囲、そしてその均等概念から導き出される多様な実施形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。
１：単位セルの製造装置
２：単位セル
１１：電極
１２：セパレータ
１４：ノズル
１５：ヒータ
１６：加熱ローラ
２０：積層体
１１１：中央電極リール
１１２：上部電極リール
１１３：下部電極リール
１２１：上部セパレータリール
１２２：下部セパレータリール
１３１：第１カッタ
１３２：第２カッタ
１３３：第３カッタ
１３４：第４カッタ
１４ａ：第１ノズル
１４ｂ：第２ノズル
１５１：上部ヒータ
１５２：下部ヒータ
１７１：第１ビジョンセンサ
１７２：第２ビジョンセンサ
１７３：第３ビジョンセンサ
１８１：第１ニップロール
１８２：第２ニップロール
１１１１：中央電極シート
１１２１：上部電極シート
１１３１：下部電極シート
１１１２：中央電極
１１２２：上部電極
１１３２：下部電極
１２１１：上部セパレータシート
１２２１：下部セパレータシート
２：単位セル
１１：電極
１２：セパレータ
１４：ノズル
１５：ヒータ
１６：加熱ローラ
２０：積層体
１１１：中央電極リール
１１２：上部電極リール
１１３：下部電極リール
１２１：上部セパレータリール
１２２：下部セパレータリール
１３１：第１カッタ
１３２：第２カッタ
１３３：第３カッタ
１３４：第４カッタ
１４ａ：第１ノズル
１４ｂ：第２ノズル
１５１：上部ヒータ
１５２：下部ヒータ
１７１：第１ビジョンセンサ
１７２：第２ビジョンセンサ
１７３：第３ビジョンセンサ
１８１：第１ニップロール
１８２：第２ニップロール
１１１１：中央電極シート
１１２１：上部電極シート
１１３１：下部電極シート
１１１２：中央電極
１１２２：上部電極
１１３２：下部電極
１２１１：上部セパレータシート
１２２１：下部セパレータシート
Claims (19)
- 複数の中央電極が形成される中央電極シートが巻き出される中央電極リールと、
前記中央電極と積層されるセパレータシートが巻き出されるセパレータリールと、
複数の前記中央電極が前記セパレータシートの長さ方向に一列に離隔配置され、前記セパレータシートと積層されて形成される積層体をラミネートするラミネータと、
ラミネートされた前記積層体の最上層に配置された前記セパレータシートの上面に接着剤を塗布する第１ノズルと、
前記接着剤が塗布された前記積層体の上面に積層される複数の上部電極が形成される、上部電極シートが巻き出される上部電極リールと、
前記積層体の下面に積層される複数の下部電極が形成される、下部電極シートが巻き出される下部電極リールを含む、単位セルの製造装置。 - 前記中央電極が前記セパレータシートと積層される前に、前記中央電極の上方に配置され、前記中央電極を撮影する第１ビジョンセンサをさらに含む、請求項１に記載の単位セルの製造装置。
- 前記上部電極が前記積層体と積層される前に、前記上部電極の上方に配置され、前記上部電極を撮影する第２ビジョンセンサをさらに含む、請求項２に記載の単位セルの製造装置。
- 前記ラミネータは、
回転しつつ前記積層体に熱および圧力を印加する加熱ローラを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の単位セルの製造装置。 - 前記ラミネータは、
前記積層体の全面に熱および圧力を印加するヒータをさらに含む、請求項４に記載の単位セルの製造装置。 - 前記セパレータリールは、
前記中央電極の上面に積層される上部セパレータシートが巻き出される上部セパレータリールと、
前記中央電極の下面に積層される下部セパレータシートが巻き出される下部セパレータリールと、を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の単位セルの製造装置。 - 前記下部電極の上面に接着剤を塗布する第２ノズルをさらに含む、請求項１に記載の単位セルの製造装置。
- 前記下部電極が前記積層体と積層される前に、前記下部電極の上方に配置され、前記下部電極を撮影する第３ビジョンセンサをさらに含む、請求項７に記載の単位セルの製造装置。
- 複数の中央電極が形成される中央電極シートが巻き出される中央電極リールと、
前記中央電極と積層されるセパレータシートが巻き出されるセパレータリールと、
複数の前記中央電極が前記セパレータシートの長さ方向に一列に離隔配置され、前記セパレータシートと積層されて形成される積層体をラミネートするラミネータと、
ラミネートされた前記積層体の最上層に配置された前記セパレータシートの上面に接着剤を塗布する第１ノズルと、
前記接着剤が塗布された前記積層体の上面に積層される複数の上部電極が形成される、上部電極シートが巻き出される上部電極リールと、を含み、
前記セパレータリールは、
前記中央電極の上面に積層される上部セパレータシートが巻き出される上部セパレータリールと、
前記中央電極の下面に積層される下部セパレータシートが巻き出される下部セパレータリールと、を含み、
前記上部セパレータシートは、
第１基材層と、
前記第１基材層の上面にコーティングされ、前記接着剤が塗布され、前記上部電極と接合される第１コーティング層と、を含み、
前記下部セパレータシートは、
第２基材層と、
前記第２基材層の上面にコーティングされ、前記中央電極と接合される第２コーティング層と、を含み、
前記第１コーティング層のバインダーの含量は、前記第２コーティング層のバインダーの含量よりも低い、単位セルの製造装置。 - 前記第１コーティング層のバインダーの含量は２ｗｔ％～３ｗｔ％である、請求項９に記載の単位セルの製造装置。
- 前記第２コーティング層は、バインダーの含量が１０ｗｔ％～２０ｗｔ％であり、ＳＲＳ（Ｓａｆｅｔｙ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）コーティング層である、請求項９または１０に記載の単位セルの製造装置。
- 前記上部セパレータシートは、
前記接着剤が塗布され、前記上部電極と接合される第１基材層を含み、
前記下部セパレータシートは、
第２基材層と、
前記第２基材層の上面にコーティングされ、前記中央電極と接合されるコーティング層と、を含む、請求項６に記載の単位セルの製造装置。 - 複数の中央電極が形成される中央電極シートが巻き出される中央電極リールと、
前記中央電極と積層されるセパレータシートが巻き出されるセパレータリールと、
複数の前記中央電極が前記セパレータシートの長さ方向に一列に離隔配置され、前記セパレータシートと積層されて形成される積層体をラミネートするラミネータと、
ラミネートされた前記積層体の最上層に配置された前記セパレータシートの上面に接着剤を塗布する第１ノズルと、
前記接着剤が塗布された前記積層体の上面に積層される複数の上部電極が形成される、上部電極シートが巻き出される上部電極リールと、を含み、
前記第１ノズルは、前記セパレータシートの幅方向に沿って離隔して複数備えられ、
複数の前記第１ノズルは、前記接着剤の噴射周期、噴射面積、または噴射量のうち少なくとも１つが互いに異なる、単位セルの製造装置。 - 中央電極リールから巻き出された中央電極シートを切断して複数の中央電極を形成するステップと、
セパレータリールから巻き出されたセパレータシートに、複数の前記中央電極を前記セパレータシートの長さ方向に一列に離隔配置して積層することで、積層体を形成するステップと、
前記積層体をラミネータによりラミネートするステップと、
前記積層体の最上層に配置されたセパレータシートの上面に第１ノズルが接着剤を塗布するステップと、
上部電極リールから巻き出された上部電極シートを切断して複数の上部電極を形成するステップと、
前記接着剤が塗布された前記積層体の上面に、前記複数の上部電極を積層するステップと、
を含み、
前記上部電極を形成するステップが行われる際に、
下部電極リールから巻き出された下部電極シートを切断して複数の下部電極を形成するステップも行われ、
前記上部電極を積層するステップが行われる際に、
前記積層体の下面に、複数の前記下部電極を積層するステップも行われる、単位セルの製造方法。 - 前記積層体を形成するステップ以前に、
前記中央電極の上方に配置された第１ビジョンセンサが、前記中央電極を撮影するステップをさらに含む、請求項１４に記載の単位セルの製造方法。 - 前記上部電極を積層するステップ以前に、
前記上部電極の上方に配置された第２ビジョンセンサが、前記上部電極を撮影するステップをさらに含む、請求項１４または１５に記載の単位セルの製造方法。 - 前記ラミネートするステップは、
加熱ローラが回転しつつ前記積層体に熱および圧力を印加するステップを含む、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の単位セルの製造方法。 - 前記ラミネートするステップは、
前記加熱ローラが熱および圧力を印加する前に、ヒータが前記積層体の全面に熱および圧力を印加するステップをさらに含む、請求項１７に記載の単位セルの製造方法。 - 前記積層体の上面に接着剤を塗布するステップが行われる際に、
前記下部電極の上面にも第２ノズルが接着剤を塗布するステップも行われる、請求項１４に記載の単位セルの製造方法。
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