JP7835366B2 - 電極供給装置、これを利用する電極組立体製造装置、電極供給方法、およびこれを利用する電極組立体製造方法 - Google Patents

電極供給装置、これを利用する電極組立体製造装置、電極供給方法、およびこれを利用する電極組立体製造方法

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Description

本発明は、２０２２年１２月２６日付にて韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０－２０２２－０１８４４４０号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に含まれる。
本発明は、電極供給装置、これを利用する電極組立体製造装置、電極供給方法、およびこれを利用する電極組立体製造方法に関する。
二次電池は、一次電池とは異なり、再充電が可能であり、また小型および大容量化の可能性のため、近年多く研究開発されている。モバイル機器に対する技術開発と需要が増加するにつれて、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加している。
二次電池は、電池ケースの形状に応じて、コイン型電池、円筒型電池、角型電池、およびパウチ型電池に分類される。二次電池において電池ケース内部に取り付けられる電極組立体は、電極および分離膜の積層構造からなる充放電が可能な発電素子である。
前記電極組立体は、活物質が塗布されたシート型の正極と負極との間に分離膜を介在して巻き取ったゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ－ｒｏｌｌ）型、多数の正極と負極を分離膜が介在された状態で順次積層したスタック型、およびスタック型の単位セルを長い長さの分離フィルムで巻き取ったスタックアンドフォールディング型に大体分類することができる。
前記電極組立体は、大部分複数の一枚一枚の電極が積層されているマガジンから個別電極が供給されて製造される。この過程で前記マガジンに積層されている複数の一枚一枚の電極の中で供給しようとする電極の分離が完全に行われなくて製造された電極組立体の不良が発生するという問題があった。
したがって、マガジン内に積層されている複数の電極の中で供給のための電極を適切に分離する技術が必要な状況である。
韓国公開特許第１０－２０１３－００２７９１８号
本発明は、電極供給装置、これを利用する電極組立体製造装置、電極供給方法、およびこれを利用する電極組立体製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施態様は、複数の電極が積層される第１マガジン部；前記複数の電極の間ごとに配置される分離不全防止シート；前記複数の電極のうち最上側の電極をピックアップする電極ピックアップ部；および前記分離不全防止シートを前記第１マガジン部から除去する分離不全防止シートピックアップ部；を含む、電極供給装置を提供する。
本発明の一実施態様は、フォールディングされる分離膜の間に第１電極および第２電極が交互に配置される形態の電極組立体を製造する電極組立体製造装置であって、前記第１電極をスタックテーブル側に供給する第１電極供給部；前記第２電極をスタックテーブル側に供給する第２電極供給部；前記分離膜をスタックテーブル側に供給する分離膜供給部；前記フォールディングされる前記分離膜の間に前記第１電極および前記第２電極が交互に配置される形態に前記第１電極、前記分離膜、および前記第２電極が積層された積層物が製造されるスタックテーブル；および前記積層物を加熱および加圧して、前記第１電極、前記分離膜、および前記第２電極の間を接着させて、電極組立体を製造するプレス部を含み、前記第１電極供給部および前記第２電極供給部の少なくとも一つは、前記電極供給装置を含む、電極組立体製造装置を提供する。
本発明の一実施態様は、（Ｓ１）第１マガジン部に複数の電極と前記複数の電極の間ごとに分離不全防止シートを積層する段階；（Ｓ２）前記複数の電極のうち最上側の電極をピックアップして、スタックテーブルに移送する段階；および（Ｓ３）前記最上側の電極がピックアップされることによって露出される前記分離不全防止シートを前記第１マガジンから除去する段階；を含む、電極供給方法を提供する。
最後に、本発明の一実施態様は、フォールディングされる分離膜の間に第１電極および第２電極が交互に配置される形態の電極組立体を製造する電極組立体製造方法であって、前記第１電極をスタックテーブル側に供給する段階；前記第２電極をスタックテーブル側に供給する段階；前記分離膜をスタックテーブル側に供給する段階；前記フォールディングされる前記分離膜の間に前記第１電極および前記第２電極が交互に配置される形態に前記第１電極、前記分離膜、および前記第２電極をスタックテーブルの上に積層して、積層物を製造する段階；および前記積層物を加熱および加圧して、前記第１電極、前記分離膜、および前記第２電極の間を接着させて、電極組立体を製造するヒートプレス段階；を含み、前記第１電極をスタックテーブル側に供給する段階；および前記第２電極をスタックテーブル側に供給する段階；の少なくとも一つは前記電極供給方法を含む、電極組立体製造方法を提供する。
本発明の実施態様による電極供給装置および電極供給方法および前記装置を利用する電極組立体製造装置、および前記方法を利用する電極組立体製造方法は、電極表面と電極表面との間の接触または電極表面と分離膜との間の接触による複数のシートの分離の問題を防止することができる。
本発明の実施態様による電極供給装置および電極供給方法および前記装置を利用する電極組立体製造装置および前記方法を利用する電極組立体製造方法は、複数のシートの分離の問題を防止することができるので、安定性および生産性を向上させることができる。
本発明の一実施態様による電極供給装置および電極供給方法で電極を分離する過程を示す図である。 本発明の一実施態様による電極組立体製造装置を例示的に示した平面図である。 本発明の一実施態様による電極組立体製造装置の概念を示した正面図である。 通常的な電極組立体を例示的に示した断面図である。 本発明の一実施態様による電極組立体製造方法または製造装置のプレスする過程を示した概念図である。 （ａ）は本発明の一実施態様による第１プレス部５０を示した斜視図であり、（ｂ）は本発明の一実施態様による第２プレス部６０を示した斜視図である。 本発明の一実施態様による電極組立体製造装置でスタックテーブルを示した斜視図である。 本発明の一実施態様による電極組立体製造装置で第１電極載置テーブルを示した斜視図である。 本発明の一実施態様による電極組立体製造装置で第２電極載置テーブルを示した斜視図である。 本発明の一実施態様による電極組立体製造装置で第１吸込みヘッドを示した斜視図である。 本発明の一実施態様による電極組立体製造装置で第１吸込みヘッドを示した底面図である。 本発明の一実施態様による電極組立体製造装置でホールディング機構およびスタックテーブルを示した平面図である。
１ ・・・電極ピックアップ部
２ ・・・積層された電極のうち最上側の電極
３ ・・・２番目電極
４ ・・・それ以外の複数の電極および分離不全防止シート
５ ・・・温度センサー部
６ ・・・温度制御部
７ ・・・第１マガジン部
８ ・・・分離不全防止シート
１０ ・・・電極組立体
１１ ・・・第１電極
１１ａ ・・・第１電極タブ
１２ ・・・第２電極
１２ａ ・・・第２電極タブ
１４ ・・・分離膜
５０ ・・・第１プレス部
５０ａ，５０ｂ ・・・一対の第１加圧ブロック
６０ ・・・第２プレス部
６０ａ，６０ｂ ・・・一対の第２加圧ブロック
５１ ・・・グリッパー
５１ａ ・・・本体保持機構
５１ｂ ・・・固定部
１００ ・・・電極組立体製造装置
１１０ ・・・スタックテーブル
１１１ ・・・テーブル本体
１１２ ・・・スタックテーブルヒータ
１２０ ・・・分離膜供給部
１２１ ・・・分離膜ヒーティング部
１２２ ・・・分離膜ロール
１３０ ・・・第１電極供給部
１３１ ・・・第１電極載置テーブル
１３２ ・・・第１電極ヒータ
１３３ ・・・第１電極ロール
１３４ ・・・第１カッター
１３５ ・・・第１コンベアーベルト
１３６ ・・・第１電極供給ヘッド
１４０ ・・・第２電極供給部
１４１ ・・・第２電極載置テーブル
１４２ ・・・第２電極ヒータ
１４３ ・・・第２電極ロール
１４４ ・・・第２カッター
１４５ ・・・第２コンベアーベルト
１４６ ・・・第２電極供給ヘッド
１５０ ・・・第１電極スタック部
１５１ ・・・第１吸込みヘッド
１５１ａ ・・・真空吸入口
１５１ｂ ・・・底面
１５２ ・・・第１ヘッドヒータ
１５３ ・・・第１移動部
１６０ ・・・第２電極スタック部
１６１ ・・・第２吸込みヘッド
１６２ ・・・第２ヘッドヒータ
１６３ ・・・第２移動部
１７０ ・・・ホールディング機構
１７１ ・・・第１ホールディング機構
１７２ ・・・第２ホールディング機構
１８０ ・・・プレス部
１８１ ・・・第１加圧ブロック
１８２ ・・・第２加圧ブロック
１８３，１８４ ・・・プレスヒータ
Ｓ ・・・積層物
以下、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することができるように、本発明について詳しく説明する。しかしながら、本発明は、様々な異なる形態に具現可能であり、ここで説明する構成のみに限定されるものではない。
本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」という場合、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいことを意味する。
本明細書において、「ｐ～ｑ」は「ｐ以上、ｑ以下」を意味する。
本発明を説明する際において、本発明の要旨を不必要に曖昧にする虞がある係わる公知技術に対する詳細な説明は省略する。
本発明の一実施態様は、複数の電極が積層される第１マガジン部；前記複数の電極の間ごとに配置される分離不全防止シート；前記複数の電極のうち最上側の電極をピックアップする電極ピックアップ部；および前記分離不全防止シートを前記第１マガジン部から除去する分離不全防止シートピックアップ部；を含む、電極供給装置を提供する。
本明細書において、前記「電極」は、前記電極および／または前記電極の半製品を含むことを意味する。また、前記電極半製品とは、電極組立体、および前記電極組立体を含む二次電池を製造する過程で製造されるコーティング電極、圧延電極、ノッチング電極など電極と関連するすべての半組立状態の製品を意味する。すなわち、本明細書において、前記電極マガジン部には、電極または電極の半製品が積層されることができる。
本明細書において、前記「分離不全」は、積層された電極を分離する過程で、前記電極表面に存在する異物によって発生する接着力によって、前記電極の分離に邪魔になる現象を意味する。
すなわち、本明細書において、前記「分離不全防止シート」は、積層された電極を分離する過程で、前記電極の分離に邪魔になる不必要な接着力が発生する分離不全現象を防止するためのシート（ｓｈｅｅｔ）を意味する。
本明細書において、「第１マガジン部」は、「電極マガジン（ｍａｇａｚｉｎｅ）部」を意味し得、「電極マガジン（ｍａｇａｚｉｎｅ）部」は、弾倉内に存在する弾のように、内部の所定空間に電極が積層される機能を果たすものである。本発明の実施態様による電極供給装置は、第１マガジン部の内部の電極の間に別途の分離不全防止シートが配置されるように積層した後、前記電極と分離不全防止シートを交互に移送または除去することを特徴とする。電極の間に別途の分離不全防止シートが配置されることによって、前記分離不全現象を防止することができるので、電極表面と電極表面との間の接触または電極表面と分離膜との間の接触による複数のシートの分離の問題を防止することができる。
その結果、本発明の実施態様による電極供給装置、および前記電極供給装置を用いる電極組立体製造装置によって電極組立体を製造する場合、生産性を向上させることができる。
本発明の一実施態様による電極供給装置は、内部に電極が積層される第１マガジン部を含んでもよい。前記第１マガジン部は、電極が積層される機能を果たす。
また、本発明の一実施態様による電極供給装置は、前記電極が最上側に位置し、前記電極および前記分離不全防止シートが交互に積層される形態に内部に前記電極および前記分離不全防止シートが積層される第１マガジン部を含んでもよい。
本発明の一実施態様による電極供給装置は、前記第１マガジン部の内部に積層された電極のうち最上側の電極をピックアップ（ｐｉｃｋ ｕｐ）して、スタックテーブル側に移送する電極ピックアップ部を含んでもよい。より具体的には、前記電極ピックアップ部は、前記最上側の電極を固定する電極固定部；および前記固定部によって固定された最上側の電極をスタックテーブル側に移送する電極移送部を含んでもよい。
本発明の一実施態様による電極供給装置は、前記第１マガジン部の内部に積層された分離不全防止シートのうち最上側の分離不全防止シートを第１マガジン部から除去する分離不全防止シートピックアップ部を含んでもよい。より具体的には、前記分離不全防止シートピックアップ部は、前記最上側の分離不全防止シートを固定する分離不全防止シート固定部；および前記分離不全防止シート固定部によって固定された最上側の分離不全防止シートを除去する分離不全防止シート抽出部を含んでもよい。
本明細書において、「分離不全防止シートを除去」するということは、前記分離不全防止シートをスタックテーブル側ではない位置に移送して電極組立体の積層する段階で使用しないことを意味する。
本発明の一実施態様において、前記分離不全防止シートピックアップ部によって除去された分離不全防止シートを再利用するために、前記除去された分離不全防止シートが内部に積層される第２マガジン部をさらに含んでもよい。すなわち、除去された分離不全防止シートを別途に分類した後、前記分類された分離不全防止シートを電極の間に位置する形態に前記第１マガジン部の内部に積層して再利用することができる。これによって、工程上の費用を節減することができる。
本発明の一実施態様において、前記分離不全防止シートは、アルミニウム素材であってもよいが、これに限定されるものではなく、電極と接触した時に問題を発生しない素材を使用し得る。前記材料を用いる場合、より容易に分離不全を防止することができる。
本発明の一実施態様において、前記分離不全防止シートは、網形態であってもよく、凹凸を有するシート形態であってもよい。前記網または凹凸は、所定パターンが形成されたものであってもよいが、表面が滑らず分離不全を防止することができれば、制限されることなく用いることができる。好ましくは、前記分離不全防止シートが網形態を有する場合、表面が平滑でないので、より容易に分離不全を防止する。
本発明の一実施態様において、前記電極供給装置によって移送された電極が載置されて位置が整列される電極載置テーブルをさらに含んでもよい。前記電極載置テーブルに載置された電極は、後述する電極スタック部によってスタックテーブルに積層されることができる。
本発明の一実施態様は、フォールディングされる分離膜の間に第１電極および第２電極が交互に配置される形態の電極組立体を製造する電極組立体製造装置であって、前記第１電極をスタックテーブル側に供給する第１電極供給部；前記第２電極をスタックテーブル側に供給する第２電極供給部；前記分離膜をスタックテーブル側に供給する分離膜供給部；前記フォールディングされる前記分離膜の間に前記第１電極および前記第２電極が交互に配置される形態に前記第１電極、分離膜、および第２電極が積層された積層物が製造されるスタックテーブル；および前記積層物を加熱および加圧して、前記第１電極、分離膜、および第２電極の間を接着させて、電極組立体を製造するプレス部；を含み、前記第１電極供給部および第２電極供給部の少なくとも一つは、前記電極供給装置を含む、電極組立体製造装置を提供する。
本発明の一実施態様において、前記第１電極供給部は、前記電極供給装置を含む。
本発明の一実施態様において、前記第２電極供給部は、前記電極供給装置を含む。
本発明の一実施態様において、前記第１電極供給部および第２電極供給部は、それぞれ前記電極供給装置を含む。
すなわち、前記第１電極供給部および前記第２電極供給部は、いずれも本発明に係る電極供給装置を利用して、それぞれ第１電極および第２電極を供給するものであり得る。
言い換えれば、本発明の一実施態様による電極組立体製造装置は、電極をスタックテーブルに供給する電極供給部を含み、前記電極供給部は、電極が前記電極スタック部によって前記スタックテーブルに積層される前に載置される電極載置テーブルを含んでもよい。また、前記電極載置テーブルには本発明に係る電極供給装置によって移送された電極が載置されて位置が整列されることができる。位置が整列された電極は、電極スタック部によってスタックテーブルに積層されることができる。また、前記電極は第１電極または第２電極であってもよい。
本明細書において、フォールディングされる前記分離膜の間に前記第１電極および前記第２電極が交互に配置される形態に積層される積層物を製造することをジグザグフォールディング（Ｚｉｇ Ｚａｇ Ｆｏｌｄｉｎｇ）と言う。
本明細書において、前記積層物は未完成電極組立体に対応し得る。また、本明細書において、前記電極組立体の最上端および最下端は、それぞれ前記積層物の上面および下面に対応する位置または未完成電極組立体の底面と上面にも対応する位置であり得る。
すなわち、本発明の一実施態様において、前記第１電極供給部は、前記第１電極供給装置を含んでもよく、前記第２電極供給部は、前記第２電極供給装置を含んでもよい。前記第１電極供給装置および前記第２電極供給装置は、それぞれ本発明に係る電極供給装置であってもよい。
また、本発明の一実施態様による電極組立体製造装置は、前記第１電極供給部は、前記第１電極が前記第１電極スタック部によって前記スタックテーブルに積層される前に載置される第１電極載置テーブルを含み、前記第２電極供給部は、前記第２電極が前記第２電極スタック部によって前記スタックテーブルに積層される前に載置される第２電極載置テーブルを含むものであってもよい。
本発明の一実施態様において、前記フォールディングされる前記分離膜の間に前記第１電極および前記第２電極が交互に配置される形態に前記第１電極、分離膜、および第２電極を積層するために、前記スタックテーブルが左右に移動する方式、分離膜が左右に移動する方式または前記スタックテーブルが回転する方式が用いられてもよく、これに対しては、当該分野における通常の技術が適用され得る。
本発明の一実施態様による電極組立体製造装置は、前記スタックテーブルを左右に移動させるスタックテーブル移動部；または前記分離膜を左右に移動させる分離膜ガイド部を含むものであってもよい。また、前記スタックテーブル移動部および分離膜ガイド部は、それぞれ前記スタックテーブルおよび前記分離膜を左右に移動させる機能を実行するものであれば、その形態が制限されず、当該分野で通常用いられる装置が利用され得る。
本発明の一実施態様において、前記プレス部は、一対の加圧ブロックおよび前記加圧ブロックを加熱するプレスヒータをさらに含み、一対の前記加圧ブロックが相互対向する方向に移動して前記積層物を面加圧し、前記プレスヒータによって前記積層物をそれぞれ加熱するものであってもよい。この際、本発明の一実施態様において、前記一対の加圧ブロックが前記プレスヒータを内部に含むものであってもよい。
本発明の一実施態様において、前記積層物を加熱することは、前記スタックテーブルの内部に含まれたヒータによって加熱することであり得る。
前記プレス部による加熱および加圧の圧力条件および温度条件は、後述するヒートプレス段階の条件に対する説明が適用されてもよい。加熱および圧力が加えられる時間（時間条件）の場合にも同様である。
ここで、前記圧力条件は、前記一対の加圧ブロック（または前記スタックテーブルに対する加圧ブロック）によって加えられる圧力を意味し、前記温度条件は、プレスヒータまたは前記スタックテーブルの内部に含まれたヒータによって加えられる熱の温度を意味する。
本発明の一実施態様において、前記プレス部による加熱および加圧を行う過程で、前記第１電極、前記分離膜、および前記第２電極が積層された積層物を固定するグリッパーをさらに含んでもよい。具体的には、前記グリッパーは後述する第１次ヒートプレス段階で適用されるものであってもよい。
本発明の一実施態様において、前記プレス部は、第１プレス部および第２プレス部を含んでもよい。具体的には、前記第１プレス部および第２プレス部は、それぞれ後述する第１次ヒートプレス段階および第２次ヒートプレス段階に適用されるものであってもよく、加熱条件および加圧条件は、後述する第１次ヒートプレス段階および第２次ヒートプレス段階に関する内容が適用されてもよい。
本発明の一実施態様において、前記第１プレス部は、一対の第１加圧ブロックを含み、一対の第１加圧ブロックの加圧面は、前記グリッパーに対応する形態の溝を含み、前記溝以外の加圧面は平面に形成されてもよい。すなわち、前記第１プレス部は、前述した第１次ヒートプレス段階で適用されるものであってもよい。
本発明の一実施態様において、前記第２プレス部は、一対の第２加圧ブロックを含み、一対の第２加圧ブロックの加圧面は平面に形成されてもよい。すなわち、前記第２プレス部は、前述した第２次ヒートプレス段階で適用されるものであってもよい。
本発明の一実施態様による電極組立体製造装置は、前記積層物を製造する過程で前記積層物を把持して固定するホールディング機構をさらに含んでもよい。
本明細書において、「ホールディング機構」は、前記スタックテーブル上でフォールディングされる前記分離膜の間に前記第１電極および前記第２電極が交互に配置される形態に前記第１電極、分離膜、および第２電極が積層された積層物を製造する過程で第１電極または第２電極を積層するために、前記スタックテーブルに積層された積層物を把持する機能を実行するもので、前記積層物を加熱および加圧する過程で、前記積層物を把持するグリッパーとはその機能が相異する。具体的なホールディング機構の作動過程は、後述する電極組立体製造方法に関する説明を参照してもよい。
本発明の一実施態様は、（Ｓ１）第１マガジン部に複数の電極と前記複数の電極の間ごとに分離不全防止シートを積層する段階；（Ｓ２）前記複数の電極のうち最上側の電極をピックアップしてスタックテーブルに移送する段階；および（Ｓ３）前記最上側の電極がピックアップされることによって露出される前記分離不全防止シートを前記第１マガジンから除去する段階；を含む、電極供給方法を提供する。
また、本発明の一実施態様は、（Ｓ４）前記分離不全防止シートを除去する段階以後に、前記Ｓ２段階を実行する段階をさらに含み、前記Ｓ２段階～前記Ｓ４段階を前記第１マガジン部の内部に前記電極および前記分離不全防止シートが全部除去されるまで繰り返す、電極供給方法を提供する。
本発明の実施態様による電極供給方法は、第１マガジン部の内部に電極の間に別途の分離不全防止シートが配置されるように積層した後、前記電極と前記分離不全防止シートを交互に移送または除去することを特徴とする。電極の間に別途の分離不全防止シートが配置されることによって、前記分離不全現象を防止することができるので、電極表面と電極表面との間の接触または電極表面と分離膜との間の接触による複数のシートの分離の問題を防止することができる。
その結果、本発明の実施態様による電極供給方法および前記電極供給方法を利用する電極組立体製造方法によって電極組立体を製造する場合、生産性を高めることができる。
本発明の一実施態様において、前記第１マガジン部から除去された前記分離不全防止シートを第２マガジン部に積層する段階；および前記第２マガジン部から前記分離不全防止シートをピックアップして再利用する段階；をさらに含んでもよい。
本発明の一実施態様において、前記電極および分離不全防止シートを第１電極マガジン部の内部に積層する段階前に、前記電極および分離不全防止シートをそれぞれカッティング（ｃｕｔｔｉｎｇ）する段階をさらに含んでもよい。
本発明の一実施態様において、前記スタックテーブルに電極を供給する前に前記移送された電極の位置を整列する段階をさらに含んでもよい。前記段階は、前述した電極載置テーブルに対する説明が適用され得る。
本発明の一実施態様による電極供給方法において、前記分離不全防止シートは、アルミニウム素材であってもよいが、これに限定されるものではなく、電極と接触した時に問題が発生しない素材を使用し得る。前記材料を用いる場合、より容易に分離不全を防止する。
本発明の一実施態様による電極供給方法において、前記分離不全防止シートは、網形態であってもよく、凹凸を有するシート形態であってもよく、前記網または凹凸は所定パターンが形成されたものであってもよいが、表面が平滑でなくて、分離不全を防止することができれば、制限されることなく用いることができる。好ましくは、前記分離不全防止シートが網形態を有する場合、表面が平滑でないので、より容易に分離不全を防止する。
本発明の一実施態様は、フォールディングされる分離膜の間に第１電極および第２電極が交互に配置される形態の電極組立体を製造する電極組立体製造方法であって、前記第１電極をスタックテーブル側に供給する段階；前記第２電極をスタックテーブル側に供給する段階；前記分離膜をスタックテーブル側に供給する段階；前記フォールディングされる前記分離膜の間に前記第１電極および前記第２電極が交互に配置される形態に前記第１電極、分離膜、および第２電極をスタックテーブルの上に積層して、積層物を製造する段階；および前記積層物を加熱および加圧して、前記第１電極、分離膜、および第２電極の間を接着させて電極組立体を製造するヒートプレス段階；を含み、前記第１電極をスタックテーブル側に供給する段階；および前記第２電極をスタックテーブル側に供給する段階の少なくとも一つは、前記電極供給方法を含む、電極組立体製造方法を提供する。
本発明の一実施態様において、前記第１電極をスタックテーブル側に供給する段階は、前記電極供給方法を含む。
本発明の一実施態様において、前記第２電極をスタックテーブル側に供給する段階は、前記電極供給方法を含む。
本発明の一実施態様において、前記第１電極をスタックテーブル側に供給する段階および前記第２電極をスタックテーブル側に供給する段階は、それぞれ前記電極供給方法を含む。
すなわち、前記第１電極をスタックテーブル側に供給する段階および前記第２電極をスタックテーブル側に供給する段階は、何れも本発明に係る電極供給方法を利用して、それぞれ第１電極および第２電極を供給することであり得る。
本発明の一実施態様において、前記フォールディングされる前記分離膜の間に前記第１電極および前記第２電極が交互に配置される形態に前記第１電極、分離膜、および第２電極をスタックテーブルの上に積層して、積層物を製造する段階は、
（Ｓ１－１）前記スタックテーブルの上に前記第２電極を積層する段階；
（Ｓ２－１）前記分離膜が前記スタックテーブルの上に積層された前記第２電極の上面を覆うように、前記分離膜をスタックテーブルに積層する段階；
（Ｓ３－１）前記第２電極の上面を覆っている前記分離膜の前記第２電極と触れる面の反対面に第１電極を積層する段階；
（Ｓ４－１）前記分離膜を追加的に供給して、前記第１電極の上面を覆う段階；
（Ｓ５－１）前記第１電極の上面を覆っている前記分離膜の前記第１電極と触れる面の反対面に前記第２電極を積層する段階；および
（Ｓ６－１）前記分離膜を追加的に供給して、前記第２電極の上面を覆う段階；を含み、
前記（Ｓ１－１）～（Ｓ６－１）の段階を１回以上繰り返してもよい。すなわち、この場合はスタックテーブルの上に電極が先に積層される場合を意味する。
本発明の一実施態様において、前記フォールディングされる前記分離膜の間に前記第１電極および前記第２電極が交互に配置される形態に前記第１電極、分離膜、および第２電極をスタックテーブルの上に積層して、積層物を製造する段階は、
（ＳＳ１－１）前記スタックテーブルの上に分離膜を積層する段階；
（ＳＳ２－１）前記分離膜の上面に第１電極を積層する段階；
（ＳＳ３－１）前記分離膜を追加的に供給して、前記第１電極の上面を覆う段階；
（ＳＳ４－１）前記第１電極の上面を覆っている前記分離膜の前記第１電極と触れる面の反対面に前記第２電極を積層する段階；および
（ＳＳ５－１）前記分離膜を追加的に供給して、前記第２電極の上面を覆う段階；を含み、
前記（ＳＳ１－１）～（ＳＳ５－１）の段階を１回以上繰り返してもよい。すなわち、この場合はスタックテーブルの上に分離膜が先に積層される場合を意味する。
本発明の一実施態様において、前記（Ｓ４－１）段階、（Ｓ６－１）段階、（ＳＳ３－１）段階、および（ＳＳ５－１）段階、すなわち前記分離膜を追加的に供給して、前記第１電極または前記第２電極の上面を覆う段階は、それぞれ前記スタックテーブルが左右に移動する方式、分離膜が左右に移動する方式、および前記スタックテーブルが回転する方式の１つの方式で行われてもよい。
本発明の一実施態様において、前記分離膜は、分離膜シートの形態で供給されるものであり得る。すなわち、追加的に供給される分離膜は、連続的な形態で供給されるものであり得る。また、前記「上面」は、分離膜または電極が前記スタックテーブルを眺める面の反対面を意味し得る。
すなわち、フォールディングされる前記分離膜の間に前記第１電極および前記第２電極が交互に配置される形態に前記第１電極、分離膜、および第２電極を積層するために、前記スタックテーブルが左右に移動する方式、分離膜が左右に移動する方式または前記スタックテーブルが回転する方式が用いられてもよく、これに対しては、当該分野における通常の技術が適用され得る。
この際、ホールディング機構によって前記積層物を把持して、第１電極、第２電極および分離膜が追加される過程で、前記積層物の整列を保持することができて、前記フォールディングされる分離膜の間に第１電極および第２電極が交互に配置される形態の積層物を製造することができる。
本発明の一実施態様において、前記電極組立体製造方法は、前記積層物を積層軸に沿って加熱および加圧するヒートプレス（Ｈｅａｔ Ｐｒｅｓｓ）段階をさらに含んでもよい。
また、本発明の一実施態様において、前記積層軸に沿って加熱および加圧するヒートプレス段階は、前記積層物をプレスヒータを含む一対の加圧ブロックの間に移動させる段階；前記一対の前記加圧ブロックが前記積層軸に沿って相互対向する方向に移動され、前記積層物を面加圧する段階；および前記プレスヒータによって前記積層物を加熱する段階；を含んでもよい。
追加的に、本発明の一実施態様において、前記ヒートプレス段階は、前記積層物をグリッパーで把持し、積層物を加熱および加圧する第１次ヒートプレス段階；および前記第１次ヒートプレス段階の以後に、前記グリッパーの把持を中止して、前記積層物を加熱および加圧する第２次ヒートプレス段階を含んでもよい。
本発明の一実施態様において、前記第１次ヒートプレス段階は、前記積層物をグリッパーを用いて前記積層物の上面を加圧して固定させる段階；前記グリッパーで固定された積層物を、プレスヒータを含む一対の加圧ブロックの間に移動させる段階；前記一対の加圧ブロックが前記積層物の積層軸に沿って互いに対向する方向に移動されて、固定された前記積層物を面加圧する段階；および前記プレスヒータによって固定された前記積層物を加熱する段階を含んでもよい。
本発明の一実施態様において、前記第２次ヒートプレス段階は、前記第１次ヒートプレス段階の以後に前記積層物の加熱および加圧を中止する段階；前記グリッパーを前記積層物から離隔させる段階；前記グリッパーが離隔された積層物を、プレスヒータを含む一対の加圧ブロックの間に移動させる段階；前記一対の加圧ブロックが前記グリッパーが離隔された積層物の積層軸に沿って互いに対向する方向に移動されて前記積層物を加圧する段階；および前記プレスヒータによって前記積層物を加熱する段階を含んでもよい。
本発明の一実施態様において、前記第１次ヒートプレス段階で用いられる加圧ブロックの場合、グリッパーに対応する溝を有してもよい。
本発明の一実施態様において、前記グリッパーを前記積層物から離隔させる段階は、前記グリッパーを利用して前記積層物の上面を加圧することを中止する段階；および前記グリッパーを前記積層物から離隔させる段階を含んでもよい。
また、ヒートプレス段階（第１次および第２次ヒートプレス段階を含む）において、前記積層物をプレスヒータを含む一対の加圧ブロックの間に移動させる段階は、前記積層物自体のみを移動する場合だけでなく、前記積層物がスタックテーブルに載置された状態で一緒に移動する場合も含んでもよい。この場合、前記一対の加圧ブロックおよび前記プレスヒータに加熱および加圧される対象は、積層物およびスタックテーブルを意味してもよい。
本発明の一実施態様において、前記第１次ヒートプレス段階は、６５℃～９０℃の温度条件および１ＭＰａ～３ＭＰａの圧力条件で、１０秒～３０秒間前記積層物を加熱および加圧することであってもよい。より好ましくは、６５℃～７５℃の温度条件および１．５ＭＰａ～２ＭＰａの圧力条件で、１０秒～２０秒間積層物を加熱および加圧することであってもよい。
本発明の一実施態様において、前記２次ヒートプレス段階は、５０℃～９０℃の温度条件および１ＭＰａ～６ＭＰａの圧力条件で、５秒～６０秒、好ましくは、６５℃～９０℃以下の温度条件および１．５ＭＰａ～６ＭＰａの圧力条件で、５秒～３０秒間積層物を加熱および加圧することであってもよい。より好ましくは、６５℃～８５℃の温度条件および３ＭＰａ～５．５ＭＰａの圧力条件で、７秒～２５秒間積層物を加熱および加圧することであってもよい。
前記条件を満たしながら加熱および加圧する場合、前記第１電極、分離膜、および第２電極に損傷を与えないながら、前記第１電極、分離膜、および第２電極の積層物の電極および分離膜の接着が容易になり、製造された電極組立体の性能に優れる。
また、本発明の一実施態様において、前記ヒートプレス段階の温度条件、圧力条件および時間条件は、前述した第２次ヒートプレスの条件が適用されてもよい。すなわち、前記ヒートプレス段階は、５０℃～９０℃の温度条件および１ＭＰａ～６ＭＰａの圧力条件で、５秒～６０秒、好ましくは、６５℃～９０℃の温度条件および１．５ＭＰａ～６ＭＰａの圧力条件で、５秒～３０秒間積層物を加熱および加圧することであってもよい。より好ましくは、６５℃～８５℃の温度条件および３ＭＰａ～５．５ＭＰａの圧力条件で、７秒～２５秒間積層物を加熱および加圧することであってもよい。
以下、図１～１２を結合して本発明の一実施態様による電極組立体製造方法および電極組立体製造装置についてより具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施態様による電極供給方法および電極供給装置で電極を分離する過程を示す図である。図１に示したように、第１マガジン部７の内部には積層された電極のうち最上側の電極２および前記最上側の電極と接している分離不全防止シート８、前記最上側の電極の次に積層され、前記最上側の電極と接している分離不全防止シート８の下面と接している二番目電極３、それ以外の複数の電極および分離不全防止シート４が積層されている。この際、複数の電極および分離不全防止シート４の電極と電極の間には分離不全防止シート８が積層されている。
その後、電極ピックアップ部１によって積層された電極のうち最上側の電極２をピックアップした後移送するようになる。この際、前記電極ピックアップ部１は、電極固定部１ａおよび移送部１ｂを含んでもよい。前記第１マガジン部の内部に積層された電極のうち最上側の電極をピックアップ（ｐｉｃｋ ｕｐ）して移送した後、前記第１マガジン部の内部に積層された積層物の最上側に前記分離不全防止シート８が置かれるようになる。このように、前記最上側の電極と接している分離不全防止シート８が最上側に前記分離不全防止シート８として配置された後、前記分離不全防止シート８を分離不全防止シートピックアップ部（図示せず）を利用してピックアップした後、前記分離不全防止シートを除去することができる。前記分離不全防止シートが除去されると、前記２番目電極３が第１マガジン部７の内部に積層された電極のうち最上側の電極となる。この際、除去された分離不全防止シートを再利用するために、前記除去された分離不全防止シートが内部に積層される第２マガジン部（図示せず）をさらに含んでもよい。前記過程を前記第１マガジン部の内部に前記電極および前記分離不全防止シートが全部移送または除去されるまで繰り返すことができる。
図２は、本発明の一実施態様による電極組立体製造装置を例示的に示した平面図であり、図３は、本発明の一実施態様による電極組立体製造装置の概念を示した正面図である。ここで、便宜上、図２では図３に示したホールディング機構１７０を省略して示し、平面図上に後方側に位置されたプレス部１８０を点線で示し、図３では図２に示した分離膜供給部１２０を省略して示した。参考に、図２および図３に点線で表示された部分に前記図１に説明した内容が適用されてもよい。
図１～図３を参照すると、本発明の一実施態様による電極組立体製造装置１００は、スタックテーブル１１０、分離膜１４を供給する分離膜供給部１２０、第１電極１１を供給する第１電極供給部１３０、第２電極１２を供給する第２電極供給部１４０、第１電極１１をスタックテーブル１１０に積層させる第１電極スタック部１５０、第２電極１２をスタックテーブル１１０に積層させる第２電極スタック部１６０、および第１電極１１、分離膜１４、および第２電極１２の間を接着させるプレス部１８０を含む。また、本発明の一実施態様による電極組立体製造装置１００は、第１電極１１および第２電極１２がスタックテーブル１１０に積層される際に固定するホールディング機構１７０をさらに含んでもよい。
また、本発明の一実施態様において、前記第１電極、前記分離膜、および前記第２電極は、それぞれ加熱されながらスタックテーブルに供給され得る。
すなわち、前記分離膜供給部は、前記分離膜を加熱しながら前記スタックテーブルに供給することができ、前記第１電極供給部および前記第２電極供給部は、それぞれ第１電極および第２電極を加熱しながら前記スタックテーブルに第１電極および第２電極を供給するものであってもよい。
図４は、電極組立体を例示的に示した断面図である。本発明に係る二次電池は前記電極組立体を含んでもよい。
図２～図４を参照すると、本発明の一実施態様による電極組立体製造装置１００は、第１電極１１、分離膜１４、および第２電極１２を積層させて電極組立体１０を製造する装置である。
図３に示したように、一般的に、電極組立体１０は充放電が可能な発電素子であって、第１電極１１、分離膜１４、および第２電極１２が交互に積層されて結集された形態に形成され得る。ここで、電極組立体１０は、例えば、分離膜１４がジグザグ形態にフォールディングされ、フォールディングされる分離膜１４の間に第１電極１１および第２電極１２が交互に配置される形態であってもよい。この際、図３に示したように、電極組立体１０は、最外側を分離膜１４が囲む形態に備えられてもよい。
本発明の一実施態様において、前記分離膜供給部は、前記分離膜が巻取される分離膜ロールをさらに含んでもよい。前記分離膜ロールに巻取された分離膜が漸次解けてスタックテーブルに供給されることができる。すなわち、前記分離膜は分離膜シートの形態であってもよい。
図５は、本発明の一実施態様による電極組立体製造装置のプレス部、および本発明の一実施態様による電極組立体製造装置でプレス部が積層物を加圧する状態を例示的に示した斜視図である。
図２、図３および図５を参照すると、プレス部１８０は、一対の加圧ブロック１８１、１８２を含み、一対の加圧ブロック１８１、１８２が相互対向する方向に移動され、前記加圧ブロック１８１、１８２の間に第１電極１１、分離膜１４、および第２電極１２の積層物が配置されることができる。その後、前記プレス部１８０は、前記積層物を加熱および加圧しながら前記積層された第１電極１１、分離膜１４、および第２電極１２を加圧して、第１電極１１、分離膜１４、および第２電極１２の間を接着させることができる。
また、プレス部１８０は、一対の加圧ブロック１８１、１８２を加熱するプレスヒータ１８３、１８４をさらに含み、一対の加圧ブロック１８１、１８２が前記積層物を加熱および加圧することができる。これによって、前記積層物内の第１電極１１、分離膜１４、および第２電極１２の間の熱融着がよりよく行われて、より堅固な接着が可能になる。
一対の加圧ブロック１８１、１８２は、加圧面の横および縦長さは、前記積層物の横および縦長さよりも長く形成されてもよい。そして、一対の加圧ブロック１８１、１８２は第１加圧ブロック１８１および第２加圧ブロック１８２を含み、第１加圧ブロック１８１および第２加圧ブロック１８２は直方体形態の四角形ブロックに備えられてもよい。
図６の（ａ）は、本発明の一実施態様による第１プレス部５０を示した斜視図であり、図６の（ｂ）は、本発明の一実施態様による第２プレス部６０を示した斜視図である。
図６の（ａ）を参照すると、第１プレス部５０はグリッパー５１で積層物Ｓを固定した状態で加熱および加圧することができる。前記第１プレス部５０は、一対の第１加圧ブロック５０ａ、５０ｂで構成されており、前記一対の第１加圧ブロック５０ａ、５０ｂは、前記グリッパー５１の固定部５１ｂと対応する形態の溝を除けば、加圧する加圧面が全部平面に形成されている。
前記グリッパー５１は、前記積層物Ｓの長さｘおよび高さｙと対応するか、積層物Ｓの長さｘおよび高さｙより広く備えられた本体５１ａと、本体５１ａの一面に複数が備えられ、積層物Ｓの幅ｚ方向に沿って柱状または板状に備えられる固定部５１ｂを含んでもよい。ここで、積層物Ｓの長さｘは、積層物Ｓの一端から他端までの距離が最も長い部分を意味し、高さｙは、積層物Ｓの積層方向の距離を意味し、幅ｚは、積層物Ｓの上面を横に横切る距離を意味し得る。
前記固定部５１ｂは、前記本体５１ａの高さ方向に沿って位置調節が可能であり、前記固定部５１ｂは、積層物Ｓの上面および下面と接触して、積層物Ｓ、積層物Ｓを固定することができる。その後、前記第１プレス部５０に含まれた一対の第１加圧ブロック５０ａ、５０ｂは、相互対向する方向に移動され、積層物Ｓおよびグリッパー５１の何れか一つ以上を面加圧して、前記積層物Ｓに含まれた電極および分離膜の間を接着させることができる。
図６の（ｂ）を参照すると、第２プレス部６０は、前記第１プレス部５０によって１次的に加熱および加圧された積層物Ｓを最終的に加熱および加圧することができる。前記第２プレス部６０は、一対の第２加圧ブロック６０ａ、６０ｂを含み、一対の第２加圧ブロック６０a、６０bは、相互対向する方向に移動されて、積層物Ｓを面加圧することができる。また、前記第２プレス部６０に含まれた一対の第２加圧ブロック６０ａ、６０ｂは積層物Ｓと接触して加圧する加圧面が前記平面に形成されてもよい。
図７は、本発明の一実施態様による電極組立体製造装置でスタックテーブルを示した斜視図である。
図２、図３および図７を参照すると、スタックテーブル（Ｓｔａｃｋ ｔａｂｌｅ）１１０は、フォールディングされる分離膜１４の間に第１電極１１および第２電極１２が交互に配置される形態に第１電極１１、分離膜１４、および第２電極１２が積層されることができる。
また、スタックテーブル１１０は、第１電極１１、分離膜１４、および第２電極１２が積層されるテーブル本体１１１、およびテーブル本体１１１を加熱して、積層される積層物Ｓをヒーティング（Ｈｅａｔｉｎｇ）するスタックテーブルヒータ１１２を含んでもよい。
前記第１電極１１は正極で構成され、前記第２電極１２は負極で構成されてもよいが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、第１電極１１が負極で構成され、第２電極１２が正極で構成されてもよい。
図８は、本発明の一実施態様による電極組立体製造装置で第１電極載置テーブルを示した斜視図である。
図２、図３および図８を参照すると、第１電極供給部１３０は第１電極１１を加熱しながら第１電極スタック部１５０に供給することができる。
また、第１電極供給部１３０は、第１電極１１が第１電極スタック部１５０によってスタックテーブル１１０に積層される前に載置される第１電極載置テーブル１３１、および第１電極載置テーブル１３１を加熱して第１電極１１を加熱する第１電極ヒータ１３２を含んでもよい。
一方、第１電極供給部１３０は、第１電極１１がシート（Ｓｈｅｅｔ）形態に巻取される第１電極ロール１３３、第１電極ロール１３３に巻取されたシート形態の第１電極１１が解けて供給される時、所定間隔で切断して所定大きさの第１電極１１を形成させる第１カッター（ｃｕｔｔｅｒ）１３４、第１カッター１３４に切断された第１電極１１を移動させる第１コンベアーベルト（ｃｏｎｖｅｙｅｒ ｂｅｌｔ）１３５、第１コンベアーベルト１３５によって移送される第１電極１１を真空吸着して第１電極載置テーブル１３１に載置させる第１電極供給ヘッド１３６をさらに含んでもよい。ここで、第１カッター１３４は、シート形態の第１電極１１を切断する際に端部に第１正極タブ１１ａが突出して形成されるように切断することができる。
この際、前記切断された第１電極１１は、第１電極マガジン内に積層されることができ、前記第１電極マガジン内で積層された第１電極１１をピックアップする方法は、図１に関する説明が適用され得る。
図９は、本発明の一実施態様による電極組立体製造装置で第２電極載置テーブルを示した斜視図である。
図２、図３および図９を参照すると、第２電極供給部１４０は第２電極１２をヒーティングさせて第２電極スタック部１６０に供給することができる。
また、第２電極供給部１４０は、第２電極１２が第２電極スタック部１６０によってスタックテーブル１１０に積層される前に載置される第２電極載置テーブル１４１、および第２電極載置テーブル１４１を加熱して第２電極１２をヒーティングさせる第２電極ヒータ１４２を含んでもよい。
一方、第２電極供給部１４０は、第２電極１２がシート（Ｓｈｅｅｔ）形態に巻取される第２電極ロール１４３、第２電極ロール１４３に巻取されたシート形態の第２電極１２が解けて供給される時に所定間隔で切断して、所定大きさの第２電極１２を形成させる第２カッター１４４、第２カッター１４４に切断された第２電極１２を移動させる第２コンベアーベルト１４５、および第２コンベアーベルト１４５によって移送される第２電極１２を真空吸着して、第２電極載置テーブル１４１に載置させる第２電極供給ヘッド１４６をさらに含んでもよい。ここで、第２カッター１４４は、シート形態の第２電極１２を切断する際に端部に第２電極タブ１２ａが突出して形成されるように切断することができる。
この際、前記切断された第２電極１２は、第２電極マガジン内に積層されることができ、前記第２電極マガジン内で積層された第２電極１２をピックアップする方法は、図１に関する説明が適用され得る。
本発明の一実施態様において、前記第１電極スタック部は、前記第１電極載置テーブルに載置された前記第１電極を真空吸引する第１吸込みヘッドを含み、前記第２電極スタック部は、前記第２電極載置テーブルに載置された前記第２電極を真空吸引する第２吸込みヘッドを含むものであってもよい。
図１０は、本発明の一実施態様による電極組立体製造装置で第１吸込みヘッドを示した斜視図であり、図１１は、本発明の一実施態様による電極組立体製造装置で第１吸込みヘッドを示した底面図である。
図２、図３、図１０および図１１を参照すると、第１電極スタック部１５０は第１電極１１をスタックテーブル１１０に積層させることができる。
また、第１電極スタック部１５０は、第１吸込みヘッド１５１、および第１移動部１５３を含んでもよい。
第１吸込みヘッド１５１は、第１電極載置テーブル１３１に載置された第１電極１１を真空吸引することができる。この際、第１吸込みヘッド１５１は、底面１５１ｂに真空吸入口１５１ａが形成されて、真空吸入口１５１ａを介して第１電極１１を吸い込んで、第１電極１１を第１吸込みヘッド１５１の底面１５１ｂに固定させることができる。ここで、第１吸込みヘッド１５１は、真空吸入口１５１ａと真空吸入装置（図示せず）を連結する通路が内部に形成されてもよい。
第１移動部１５３は、第１吸込みヘッド１５１が第１電極載置テーブル１３１に載置された第１電極１１をスタックテーブル１１０に積層させることができるように、第１吸込みヘッド１５１をスタックテーブル１１０に移動させることができる。
また、第２電極スタック部１６０は、第２電極１２をスタックテーブル１１０に積層させることができる。ここで、第２電極スタック部１６０は、前記の第１電極スタック部１５０と同じ構造からなってもよい。この際、第２電極スタック部１６０は、第２吸込みヘッド１６１、および第２移動部１６３を含んでもよい。
第２吸込みヘッド１６１は、第２電極載置テーブル１４１に載置された第２電極１２を真空吸引することができる。この際、第２移動部１６３は、第２吸込みヘッド１６１が第２電極載置テーブル１４１に載置された第２電極１２をスタックテーブル１１０に積層させることができるように、第２吸込みヘッド１６１をスタックテーブル１１０に移動させることができる。
図１２は、本発明の一実施態様による電極組立体製造装置でホールディング機構およびスタックテーブルを示した平面図である。
図２、図３および図１２を参照すると、ホールディング機構１７０は、スタックテーブル１１０に第１電極１１または第２電極１２が積層される時、第１電極１１または第２電極１２を把持して、スタックテーブル１１０に固定することができる。
また、ホールディング機構１７０は、スタックテーブル１１０に第１電極１１をスタック（Ｓｔａｃｋ）する時、スタックテーブル１１０の最上側に積層された第１電極１１の上面を加圧して固定し、スタックテーブル１１０に第２電極１２をスタックする時、スタックテーブル１１０の最上側に積層された第２電極１２の上面を加圧して固定することができる。また、前記スタックテーブル１１０上に積層された前記第１電極１１、前記分離膜１４、および前記第２電極１２の積層物の上面を加圧して固定することができる。
すなわち、分離膜１４の間に第１電極１１および第２電極１２が位置して積層されて積層物を形成する時、ホールディング機構１７０は積層物で最上位に位置される面をスタックテーブル１１０の方向に加圧する方式で把持して、積層物がスタックテーブル１１０で離脱されることを防止することができる。
一方、ホールディング機構１７０は、例えば、第１ホールディング機構１７１および第２ホールディング機構１７２を含み、第１電極１１または第２電極１２の両側を固定することができる。
そして、前述したように、スタックテーブル１１０が回転しながらジグザグフォールディングが行われる場合を例に挙げれば、ホールディング機構１７０が第１電極１１または第２電極１２を把持した後、スタックテーブル１１０が回転されると、分離膜１４がスタックテーブル１１０の回転量に比例して分離膜ロール１２２から解け、スタックテーブル１１０側に供給されることができる。
一方、例えば、ホールディング機構１７０およびスタックテーブル１１０は、回転装置（図示せず）と連結または結合されてもよい。ここで、ホールディング機構１７０が第１電極１１をまたは第２電極１２を把持すると、回転装置がホールディング機構１７０とスタックテーブル１１０を回転させることができる。
その後、前記分離膜１４の間に第１電極１１および第２電極１２が配置された積層物が完了されると、グリッパーで前記積層物を固定した後、前述したプレス部に移動させ、その後、前記プレス部によって前記積層物を加熱および加圧することができる。
本発明の一実施態様において、前記スタックテーブルを回転させる回転部をさらに含み、前記分離膜が前記第１電極と前記第２電極との間に位置される方式でジグザグフォールディングが可能になるように、前記回転部の一側に第１電極スタック部が備えられ、前記回転部の他側に第２電極スタック部が備えられ、前記回転部は前記第１電極をスタックする時、前記スタックテーブルを前記第１電極スタック部の前記第１吸込みヘッドと対向するように一側に回転させ、前記第２電極をスタックする時、前記スタックテーブルを前記第２電極スタック部の前記第２吸込みヘッドと対向するように他側に回転させることを交互に行ってもよい。
本発明の他の実施態様による電極組立体製造装置は、前記第１電極および第２電極をビジョン（Ｖｉｓｉｏｎ）検査するビジョン装置をさらに含んでもよい。
本発明の他の実施態様による電極組立体製造装置は、スタックテーブルを回転させる回転部、および第１電極および第２電極をビジョン（Ｖｉｓｉｏｎ）検査するビジョン装置をさらに含んでもよい。
本発明の他の実施態様による電極組立体製造装置は、前記スタックテーブルを左右に移動させるスタックテーブル移動部；または前記分離膜を左右に移動させる分離膜ガイド部を含み、第１電極および第２電極をビジョン（Ｖｉｓｉｏｎ）検査するビジョン装置をさらに含むものであってもよい。前記スタックテーブル移動部および分離膜ガイド部は、それぞれ前記スタックテーブルおよび前記分離膜を左右に移動させる機能を実行するものであれば、その形態が制限されず、当該分野で通常用いられる装置が利用され得る。
本発明の一実施態様において、前記スタックテーブルを左右に移動させるスタックテーブル移動部を含み、前記分離膜が前記第１電極と前記第２電極との間に位置される方式でジグザグフォールディングが可能になるように、前記スタックテーブルの一側に第１電極スタック部が備えられ、前記スタックテーブルの他側に第２電極スタック部が備えられ、前記スタックテーブル移動部は、前記第１電極をスタックする時、前記スタックテーブルを前記第１電極スタック部の前記第１吸込みヘッドと対向するように一側に移動させ、前記第２電極をスタックする時、前記スタックテーブルを前記第２電極スタック部の前記第２吸込みヘッドと対向するように他側に移動させることを交互に行ってもよい。
本発明の一実施態様において、前記分離膜を左右に移動させる分離膜ガイド部を含み、前記分離膜が前記第１電極と前記第２電極との間に位置される方式でジグザグフォールディングが可能になるように、前記分離膜ガイド部は前記スタックテーブルに供給される分離膜を左右に移動させることを繰り返し的に行ってもよい。
すなわち、本発明の実施態様による電極組立体製造装置は、前記スタックテーブルの移動方式または前記分離膜の供給方式によって、追加的な構成要素がさらに含まれてもよい。
本発明の一実施態様において、前記ビジョン装置は、第１カメラ、および第２カメラを含んでもよい。前記第１カメラは第１電極供給部で第１電極載置テーブルに載置された第１電極を撮影することができ、第２カメラは第２電極供給部で第２電極載置テーブルに載置された第２電極を撮影することができる。前記第１カメラおよび第２カメラの撮影によって獲得された映像情報を利用して、第１電極および第２電極の積層品質を検査することができる。より具体的には、第１電極および第２電極の載置位置と、大きさ、積層状態などを検査することができる。
本発明の一実施態様において、前記第１電極は正極であり、前記第２電極は負極であってもよい。逆に、前記第１電極は負極であり、前記第２電極は正極であってもよい。
本明細書において、電極組立体製造装置に対する説明は、電極組立体の製造方法および電極組立体に適用され得、その反対も同様であり得る。
また、本発明の一実施態様において、前記正極は、例えば、正極集電体上に正極活物質、導電材、およびバインダーの混合物を塗布した後、乾燥して製造され、必要によって、前記混合物に充填剤をさらに添加したりする。この際に用いられる物質は、当該分野で通常用いられる物質が使用し得る。
具体的には、前記正極活物質は、例えば、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ２）などの層状化合物や１またはその以上の遷移金属で置換された化合物；化学式Ｌｉ１＋ｘＭｎ２－ｘＯ４（ここで、ｘは０～０．３３である）、ＬｉＭｎＯ３、ＬｉＭｎ２Ｏ３、ＬｉＭｎＯ２などのリチウムマンガン酸化物；リチウム銅酸化物（Ｌｉ２ＣｕＯ２）；ＬｉＶ３Ｏ８、ＬｉＦｅ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｕ２Ｖ２Ｏ７などのバナジウム酸化物；化学式ＬｉＮｉ１－ｘＭｘＯ２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、ＢまたはＧａであり、ｘ＝０．０１～０．３である）で表されるＮｉサイト型リチウムニッケル酸化物；化学式ＬｉＭｎ２－ｘＭｘＯ２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、ＺｎまたはＴａであり、ｘ＝０．０１～０．１である）またはＬｉ２Ｍｎ３ＭＯ８（ここで、Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｕまたはＺｎである）で表されるリチウムマンガン複合酸化物；化学式のＬｉ一部がアルカリ土類金属イオンで置換されたＬｉＭｎ２Ｏ４；ジスルフィド化合物；Ｆｅ２（ＭｏＯ４）３などを挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
具体的には、前記正極集電体は、当該電池に化学的変化を誘発しないながら、高い導電性を有するものであれば、特に制限されず、例えば、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素またはアルミニウムやステンレススチール表面に炭素、ニッケル、チタン、銀などで表面処理したものなどが用いられてもよいが、詳しくは、アルミニウムであり得る。集電体は、その表面に微細な凹凸を形成して正極活物質の接着力を高めることもでき、フィルム、シート、ホイル、ネット、多孔質体、発泡体、不織布体などの多様な形態で用いられてもよい。また、前記正極集電体は、通常３ｕｍ～５００ｕｍの厚さを有してもよく、
前記導電材は、通常、正極活物質を含む混合物の総重量を基準として、１～５０重量％で添加されてもよい。このような導電材は、当該電池に化学的変化を誘発しないながら、導電性を有するものであれば、特に制限されるものではなく、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛などの黒鉛；カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック、炭素繊維や金属繊維などの導電性繊維；フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル粉末などの金属粉末；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；ポリフェニレン誘導体などの導電性素材などが用いられてもよい。
前記バインダーは、活物質と導電材などの結合と集電体に対する結合に役に立つ成分として、通常、正極活物質を含む混合物の総重量を基準として、１～５０重量％で添加される。このようなバインダーの例としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、澱粉、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン－ジエンテルポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブチレンゴム、フッ素ゴム、多様な共重合体などを挙げることができる。
前記充填剤は、正極の膨脹を抑制する成分として選択的に用いられ、当該電池に化学的変化を誘発しないながら纎維状材料であれば、特に制限されるものではなく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系重合体；ガラス繊維、炭素纎維などの纎維物質が用いられる。
また、本発明の一実施態様において、前記負極は、負極集電体上に前記負極活物質を塗布、乾燥および圧延して製造され、必要によって、前記のような導電材、バインダー、充填剤などが選択的にさらに含まれてもよい。この場合にも、当該分野で通常用いられる物質が利用され得る。
具体的には、前記負極活物質は、例えば、難黒鉛化炭素、黒鉛系炭素などの炭素；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）などの金属複合酸化物；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およびＢｉ２Ｏ５などの金属酸化物；ポリアセンチレンなどの導電性高分子；Ｌｉ－Ｃｏ－Ｎｉ系材料などを用いてもよい。
このような負極集電体は、当該電池に化学的変化を誘発しないながら導電性を有するものであれば、特に制限されるものではなく、例えば、銅、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、銅やステンレススチールの表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀などで表面処理したもの、アルミニウム－カドミウム合金などが用いられてもよい。また、正極集電体と同様に、表面に微細な凹凸を形成して、負極活物質の結合力を強化させることもでき、フィルム、シート、ホイル、ネット、多孔質体、発泡体、不織布体などの多様な形態で用いられてもよい。また、前記負極集電体は、一般的に３ｕｍ～５００ｕｍの厚さであってもよい。
本発明の一実施態様において、前記分離膜は、有／無機複合多孔性のＳＲＳ（Ｓａｆｅｔｙ－Ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ Ｓｅｐａｒａｔｏｒｓ）分離膜であってもよい。前記ＳＲＳ分離膜は、ポリオレフィン系分離膜基材上に無機物粒子とバインダー高分子を含むコーティング層成分が塗布された構造であってもよい。
このようなＳＲＳ分離膜は、無機物粒子の耐熱性によって高温熱収縮が発生せず、針状導体によって電極組立体が貫通されても、安全分離膜の伸び率を保持することができる。
このようなＳＲＳ分離膜は、分離基材自体に含まれた気孔構造とともにコーティング層成分である無機物粒子の間の空の空間（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｏｌｕｍｅ）によって形成された均一な気孔構造を有してもよく、前記気孔は、電極組立体に加えられる外部の衝撃を相当緩和させることができるだけでなく、気孔を介してリチウムイオンの円滑な移動が行われ、多量の電解液が満たされて、高い含浸率を示すことができるので、電池の性能向上も図ることができる。
本発明の一実施態様において、前記分離膜は、幅方向を基準として、正極および負極の幅よりも両側に延長されている分離膜余剰部を有しており、前記分離膜余剰部の両側部の一面または両面に分離膜の収縮を防止するために、分離膜の厚さよりも厚いコーティング層が形成されている構造に構成されている。
本発明の一実施態様において、前記分離膜余剰部は、それぞれ分離膜の幅を基準として５％～１２％の大きさであってもよい。
本発明の一実施態様において、前記コーティング層は、一側の分離膜余剰部の幅を基準として、５０％～９０％の大きさで分離膜の両面にコーティングされることができる。また、前記両面のコーティング層の幅は、互いに同一または異なる大きさであってもよい。
本発明の一実施態様において、前記コーティング層は、無機物粒子およびバインダー高分子を含んでもよい。
本発明の一実施態様において、前記ポリオレフィン系分離膜成分の例としては、高密度ポリエチレン、線形低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレンまたはこれらの誘導体などがある。
本発明の一実施態様において、前記コーティング層の厚さは、前記第１電極または第２電極の厚さよりも小さい大きさであってもよい。具体的な例において、前記コーティング層の厚さは第１電極または第２電極の厚さの３０％～９９％の大きさであってもよい。
本発明の一実施態様において、前記コーティング層は、湿式コーティングまたは乾式コーティングによって行われ得る。
本発明の一実施態様において、前記基材とコーティング層は、ポリオレフィン系分離膜基材の表面の気孔とコーティング層とが絡み合っている形態（ａｎｃｈｏｒｉｎｇ）で存在して、分離膜基材と活性層が物理的に堅固に結合されることができる。この際、前記基材と活性層は、物理的結合力と分離膜上に存在する気孔構造を考慮して、９：１～１：９の厚さ比を有してもよく、詳しくは、５：５の厚さ比を有してもよい。
本発明の一実施態様において、前記無機物粒子は、当業界で通常用いられる無機物粒子が使用し得る。前記無機物粒子は、無機物粒子間の空の空間を形成することができるようにして、微細気孔を形成する役割と物理的形態を保持することができる一種のスペーサ（ｓｐａｃｅｒ）の役割を兼ねるようになる。また、前記無機物粒子は、一般的に２００℃以上の高温になっても、物理的特性が変化しない特性を有するので、形成された有／無機複合多孔性フィルムが卓越な耐熱性を有するようになる。
また、前記無機物粒子は、電気化学的に安定していれば特に制限されない。すなわち、本発明で使用し得る無機物粒子は、適用される電池の作動電圧範囲（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ＋基準で０～５Ｖ）で酸化および／または還元反応が発生しないものであれば、特に制限されない。特に、イオン伝達能力を有する無機物粒子を用いる場合、電気化学素子内のイオン伝導度を高めて、性能の向上を図ることができるので、可能な限りイオン伝導度が高いものが好ましい。また、前記無機物粒子が高い密度を有する場合、コーティングする際に分散させることが困難があるだけでなく、電池の製造時に重量が増加する問題点もあるため、可能な限り密度の小さいものが好ましい。また、誘電率の高い無機物の場合、液体電解質内の電解質塩、例えばリチウム塩の解離度の増加に寄与して、電解液のイオン伝導度を向上させることができる。
前述した理由により、前記無機物粒子は、圧電性（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ）を有する無機物粒子およびリチウムイオン伝達能力を有する無機物粒子からなる群より選択された１種以上であってもよい。
前記圧電性（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ）無機物粒子は、常圧では不導体であるが、所定圧力が印加された場合、内部構造の変化によって電気が通じる物性を有する物質を意味するもので、誘電率定数が１００以上の高誘電率特性を示すだけでなく、所定圧力を印加して引張または圧縮される際に電荷が発生して、一面は正に、反対側は負にそれぞれ帯電されることにより、両側面の間に電位差が発生する機能を有する物質である。
前記のような特徴を有する無機物粒子をコーティング層成分として用いる場合、針状導体のような外部衝撃によって両電極の内部短絡が発生する場合、分離膜にコーティングされた無機物粒子によって正極と負極が直接接触しないだけでなく、無機物粒子の圧電性によって粒子内の電位差が発生するようになり、これにより、両電極間の電子の移動、すなわち微細な電流が流れるようにすることにより、緩やかな電池の電圧減少およびこれによる安全性の向上を図ることができる。
前記圧電性を有する無機物粒子の例としては、ＢａＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｐｂ１－ｘＬａｘＺｒ１－ｙＴｉｙＯ３（ＰＬＺＴ）、ＰＢ（Ｍｇ３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ＰｂＴｉＯ３（ＰＭＮ－ＰＴ）およびｈａｆｎｉａ（ＨｆＯ２）からなる群より選択された１種以上であってもよいが、これに限定されるものではない。
前記リチウムイオン伝達能力を有する無機物粒子は、リチウム元素を含有するが、リチウムを貯蔵せずにリチウムイオンを移動させる機能を有する無機物粒子を示すもので、リチウムイオン伝達能力を有する無機物粒子は、粒子構造の内部に存在する一種の欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）によってリチウムイオンを伝達および移動させることができるので、電池内のリチウムイオン伝導度が向上し、これによって、電池性能の向上を図ることができる。
前記リチウムイオン伝達能力を有する無機物粒子の例としては、リチウムホスフェート（Ｌｉ３ＰＯ４）、リチウムチタンホスフェート（ＬｉｘＴｉｙ（ＰＯ４）３、０＜ｘ＜２、０＜ｙ＜３）、リチウムアルミニウムチタンホスフェート（ＬｉｘＡｌｙＴｉｚ（ＰＯ４）３、０＜ｘ＜２、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜３）、（ＬｉＡｌＴｉＰ）ｘＯｙ系列ガラス（０＜ｘ＜４、０＜ｙ＜１３）、リチウムランタンチタネート（ＬｉｘＬａｙＴｉＯ３、０＜ｘ＜２、０＜ｙ＜３）、リチウムゲルマニウムチオホスフェート（ＬｉｘＧｅｙＰｚＳｗ、０＜ｘ＜４、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１、０＜ｗ＜５）、リチウムナイトライド（ＬｉｘＮｙ、０＜ｘ＜４、０＜ｙ＜２）、ＳｉＳ２（ＬｉｘＳｉｙＳｚ、０＜ｘ＜３、０＜ｙ＜２、０＜ｚ＜４）系列ガラスおよびＰ２Ｓ５（ＬｉｘＰｙＳｚ、０＜ｘ＜３、０＜ｙ＜３、０＜ｚ＜７）系列ガラスから群より選択された一種以上であってもよいが、これに限定されるものではない。
前記コーティング層成分である無機物粒子およびバインダー高分子の組成比は大きく制約されないが、１０：９０～９９：１重量％の範囲内で調節可能であり、８０：２０～９９：１重量％の範囲が好ましい。１０：９０重量％未満の場合、高分子の含量が多すぎて、無機物粒子間に形成された空の空間の減少による気孔の大きさおよび気孔度が減少されて、最終電池性能の低下が引き起こされ、逆に、９９：１重量％を超える場合、高分子の含量が少なすぎるため、無機物間の接着力の弱化によって、最終有／無機複合多孔性分離膜の機械的物性が低下される虞がある。
本発明の一実施態様において、前記バインダー高分子は、当業界で通常用いられるバインダー高分子が利用され得る。
前記有／無機複合多孔性分離膜におけるコーティング層は、前記の無機物粒子およびバインダー高分子以外に、通常知られているその他添加剤をさらに含んでもよい。
本発明の一実施態様において、前記コーティング層は活性層とも言える。
以上、本発明を具体的な実施態様を通じて詳しく説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明に係る電極組立体製造装置は、これに限定されない。本発明の技術的思想内で当該分野において通常の知識を有する者によって多様な実施が可能である。

Claims (13)

  1. 複数の電極が積層される第１マガジン部；
    前記複数の電極の間ごとに配置される分離不全防止シート；
    前記複数の電極のうち最上側の電極をピックアップする電極ピックアップ部；および
    前記分離不全防止シートを前記第１マガジン部から除去する分離不全防止シートピックアップ部；
    を含み、
    前記分離不全防止シートは、網形態または凹凸を有するシート形態である、電極供給装置。
  2. 前記第１マガジン部は、内部に前記電極が最上側に位置し、前記電極および前記分離不全防止シートが交互に積層される形態に前記電極および前記分離不全防止シートが積層される、請求項１に記載の電極供給装置。
  3. 前記分離不全防止シートピックアップ部によって除去された分離不全防止シートを再利用するために、前記除去された分離不全防止シートが内部に積層される第２マガジン部をさらに含む、請求項１に記載の電極供給装置。
  4. 前記分離不全防止シートは網形態である、請求項１に記載の電極供給装置。
  5. 前記分離不全防止シートはアルミニウム素材である、請求項１に記載の電極供給装置。
  6. フォールディングされる分離膜の間に第１電極および第２電極が交互に配置される形態の電極組立体を製造する電極組立体製造装置であって、
    前記第１電極をスタックテーブル側に供給する第１電極供給部；
    前記第２電極をスタックテーブル側に供給する第２電極供給部；
    前記分離膜をスタックテーブル側に供給する分離膜供給部；
    前記フォールディングされる前記分離膜の間に前記第１電極および前記第２電極が交互に配置される形態に前記第１電極、前記分離膜および前記第２電極が積層された積層物が製造されるスタックテーブル；および
    前記積層物を加熱および加圧して、前記第１電極、前記分離膜および前記第２電極の間を接着させて、電極組立体を製造するプレス部；
    を含み、
    前記第１電極供給部および第２電極供給部の少なくとも一つは、請求項１～５のいずれか一項に記載の電極供給装置；
    を含む、電極組立体製造装置。
  7. （Ｓ１）第１マガジン部に複数の電極と前記複数の電極の間ごとに分離不全防止シートを積層する段階；
    （Ｓ２）前記複数の電極のうち最上側の電極をピックアップしてスタックテーブルに移送する段階；および
    （Ｓ３）前記最上側の電極がピックアップされることによって露出される前記分離不全防止シートを前記第１マガジン部から除去する段階；
    を含み、
    前記分離不全防止シートは、網形態または凹凸を有するシート形態である、電極供給方法。
  8. （Ｓ４）前記分離不全防止シートを除去する段階以後に、前記Ｓ２段階を実行する段階をさらに含み、
    前記Ｓ２段階～前記Ｓ４段階を前記第１マガジン部の内部に前記電極および前記分離不全防止シートが全部除去されるまで繰り返す、請求項７に記載の電極供給方法。
  9. 前記第１マガジン部から除去された前記分離不全防止シートを第２マガジン部に積層する段階；および
    前記第２マガジン部から前記分離不全防止シートをピックアップして再利用する段階；
    をさらに含む、請求項７に記載の電極供給方法。
  10. 前記分離不全防止シートは網形態である、請求項７に記載の電極供給方法。
  11. 前記分離不全防止シートはアルミニウム素材である、請求項７に記載の電極供給方法。
  12. 前記Ｓ１段階よりも前に、前記電極および前記分離不全防止シートをそれぞれカッティングする段階をさらに含む、請求項７に記載の電極供給方法。
  13. フォールディングされる分離膜の間に第１電極および第２電極が交互に配置される形態の電極組立体を製造する電極組立体製造方法であって、
    前記第１電極をスタックテーブル側に供給する段階；
    前記第２電極をスタックテーブル側に供給する段階；
    前記分離膜をスタックテーブル側に供給する段階；
    前記フォールディングされる前記分離膜の間に前記第１電極および前記第２電極が交互に配置される形態に前記第１電極、前記分離膜、および前記第２電極をスタックテーブルの上に積層して積層物を製造する段階；および
    前記積層物を加熱および加圧して、前記第１電極、前記分離膜および前記第２電極の間を接着させて、電極組立体を製造するヒートプレス段階；
    を含み、
    前記第１電極をスタックテーブル側に供給する段階；および前記第２電極をスタックテーブル側に供給する段階の少なくとも一つは、請求項７～１２のいずれか一項に記載の電極供給方法を含む、電極組立体製造方法。
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