KR100277653B1 - 원통형 전지의 전극 롤 권취용 맨드릴 및 그를 이용한 전극 롤제조방법 - Google Patents

Abstract

목적 : 정극, 세퍼레이터 및 부극을 나선형으로 권취하는데 적합하게 이용되는 원통형 전지의 전극 롤 권취용 맨드릴 및 그를 이용한 전극 롤 제조방법에 관한 것으로서, 특히 정극 리드와 보호 테이프로 인하여 권취된 전극 롤에 발생되는 높이 편차를 줄이고자 한다.

구성 : 이를 위하여 세퍼레이터(6)를 개재하여 안쪽과 바깥쪽으로 권취되는 2개의 전극(2)(4) 중에서, 안쪽 전극(2)에 부착되는 리드(2a) 및 보호 테이프(16)가 삽입되는 홈(22)을 구비하여, 상기 리드 및 보호 테이프로 인한 두께 편차를 줄일 수 있는 맨드릴(20)을 제안한다. 또 상기 맨드릴의 홈이 안쪽 전극의 베이스 플레이트에 용접된 리드 및 보호 테이프에 정확하게 맞춰진 상태에서, 세퍼레이터와 전극을 함께 권취하므로 롤 중심과 원주의 높이 편차가 제거되도록 한다.

효과 : 따라서 상기한 전극 롤은 캔의 유효 체적을 최대로 사용할 수 있으며, 전극의 상, 하 폭을 크게 형성하게 되므로 활물질의 충전량이 증대되고, 전지의 고용량화를 실현할 수 있다.

Description

원통형 전지의 전극 롤 권취용 맨드릴 및 그를 이용한 전극 롤 제조방법

본 발명은 정극, 세퍼레이터 및 부극을 함께 나선형(spirally-wound)으로 권취하는데 적합하게 이용되는 원통형 전지의 전극 롤 권취용 맨드릴 및 그를 이용한 전극 롤 제조방법에 관한 것이다.

원통형 전지는 1차, 2차 전지의 가장 일반적인 구조로 잘 알려져 있으며, 상기 전지의 종류로는 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li) 및 리튬이온(Li-ion)전지가 주로 사용되고 있다.

도 2는 리튬전지로 사용되고 있는 원통형 전지를 나타내고 있다. 도면에서와 같이 원통형 리튬전지는 정극(2)과 부극(4)의 사이에 세퍼레이터(6)가 함께 권취된 전극 롤(8)이 부극(4)과 접속된 캔(10)의 내부에 수납되고, 그 캔(10)의 상측 개구에 정극 리드(2a)를 이용하여 정극(2)과 접속되는 캡 어셈블리(12)가 설치되어서, 상기 캔(10)의 내부로 전해액이 주입된 후 밀봉되는 구조로 이루어진다. 전극 롤(8)은 그 상면과 하면에 절연판(14)을 개재하여 캡 어셈블리(12) 및 캔(10)과의 단락이 방지되는 것이다.

여기서 정극 및 부극과 같은 전극(電極)은 전지의 종류에 따라 다소 차이가 있지만, 베이스 플레이트의 양면에 활물질을 포함하는 슬러리를 도포하고, 이것을 건조 및 롤 프레스한 다음 소정의 크기로 절단하는 공정에 의해 제조되고 있다.

이렇게 제조된 정극(2) 및 부극(4)은 도 3에 보여진 바와 같이 그 사이에 세퍼레이터(6)를 개재하고 권취용 맨드릴(18)을 이용하여 롤 상으로 권취되어 지는 바, 이때 정극(2)의 내측 단부에는 정극(2)과 캡 어셈블리(12)의 전기적인 연결을 위해 정극 리드(2a)가 용접되고, 이것을 보호하기 위해 테이프(16)가 부착되는 것이며, 그 상태에서 권취용 맨드릴(18)을 이용하여 롤 상으로 권취되는 것이다.

그러나 지금까지 알려진 맨드릴(18)은 도면에서와 같이 직경이 일정한 봉 구조로 되어 있기 때문에, 전극(2)(4)의 권취시 보호 테이프(16) 및 정극 리드(2a)가 부착된 부분과 그렇지 않은 부분에서 두께의 편차가 발생되고, 그로 인하여 전극의 권취 후 도 4와 같이 롤의 중심과 외주에서 높이의 편차가 L 만큼 어긋나게 되는 문제점을 초래한다.

이에 따라 종래의 전극 롤(8)은 높이 편차 L 만큼 캔(10) 내부의 유효 체적을 낭비하게 되는 것이며, 이를 고려하여 사전에 전극(2)(4)의 폭을 그 만큼 작게 형성해야 되므로, 결과적으로 활물질의 양과 전지의 용량을 감소시키게 되는 문제점이 있다.

종래 기술에서 설명된 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 정극 리드와 보호 테이프에 의한 두께 편차를 보상하여 전극 롤의 높이 편차를 줄일 수 있도록 한 원통형 전지의 전극 롤 권취용 맨드릴 및 그를 이용한 전극 롤 제조방법을 제공함에 그 목적을 두고 있다.

이에 따라 본 발명은 세퍼레이터를 개재하여 안쪽과 바깥쪽으로 권취되는 2개의 전극 중에서, 안쪽 전극에 부착되는 리드 및 보호 테이프가 삽입될 홈을 구비하므로, 상기 리드 및 보호 테이프로 인한 두께 편차를 줄일 수 있도록 한 전극 롤 권취용 맨드릴을 제안한다.

또 본 발명은 상기 맨드릴의 홈이 안쪽 전극의 베이스 플레이트에 용접된 리드 및 보호 테이프에 정확하게 맞추어진 상태에서, 세퍼레이터와 전극을 함께 권취하므로 롤 중심과 원주의 높이 편차가 없는 전극 롤의 제조방법을 제안한다.

이와 같은 수단에 의거하여, 본 발명에 의한 전극 롤은 캔의 유효 체적을 최대로 사용할 수 있으며, 전극의 상, 하 폭을 크게 형성할 수 있으므로 활물질의 충전량이 증대되고, 고용량화를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 원통형 전지의 전극 롤 권취용 맨드릴과 그를 이용한 전극 롤의 권취 방법을 설명하는 구성도.

도 2는 종래 공지된 원통형 전지를 보인 종단면도.

도 3은 종래 공지된 원통형 전지의 전극 롤 권취용 맨드릴과 그를 이용한 전극 롤의 권취 방법을 설명하는 구성도.

도 4는 종래 기술에 의한 전극 롤을 보인 측면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2-정극 2a-정극 리드

4-부극 6-세퍼레이터

16-보호 테이프 20-맨드릴

22-홈

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

참고로 본 발명을 설명함에 있어, 종래 기술에서 인용된 도면에서 참조된 부분과 동일한 구성에 대하여는 설명의 중복을 피하기 위해 동일 부호를 부여하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 원통형 전지의 전극 롤 권취용 맨드릴 및 그를 이용한 전극 롤의 권취 방법을 설명하고 있다.

앞서 설명된 바와 같이 원통형 전지는 세퍼레이터(6)를 개재하여 안쪽으로 정극(2)이 배치되고, 바깥쪽으로 부극(4)이 배치되어 상호 절연되게 권취되는 것이며, 이들은 도면과 같이 정극(2), 세퍼레이터(6), 부극(4) 및 세퍼레이터(6)의 순서로 적층된 상태에서, 정극(2)의 베이스 플레이트에 정극 리드(2a)를 용접하고 여기에 보호 테이프(16)를 부착한 다음 권취용 맨드릴(20)을 이용하여 권취되므로 전극 롤을 형성하게 된다.

여기서 본 발명의 목적물인 맨드릴(20)은 정극 리드(2a)와 보호 테이프(16)로 인하여 발생되는 두께 편차와 그로 인한 전극 롤의 높이 편차를 줄이기 위해, 보호 테이프(16)가 삽입될 수 있는 홈(22)을 형성하므로, 권취시 보호 테이프(16)가 부착된 부분과 부착되지 않은 부분의 두께 편차를 최소화한 것이다. 또 본 발명의 맨드릴(20)은 보호 테이프(16) 뿐아니라 정극 리드(2a) 까지 삽입되는 홈(22)을 형성하므로 그 효과를 더욱 향상시킬 수 있으며, 이러한 효과는 전극의 권취 횟수에 비례하여 증가되므로 리튬전지나 리튬이온전지에 보다 유용하게 적용될 수 있는 것이다.

상기 홈(22)은 도면과 같이 쌍으로 된 맨드릴(20)의 경우에는 한쪽에만 형성되는 것이 바람직하며, 이것은 전극의 왜곡 현상을 방지하기 위한 것이다.

이상에서 설명된 구성에 의거하여 본 발명의 전극 롤은 맨드릴(20)의 홈(22)이 안쪽 전극인 정극(2)의 베이스 플레이트에 용접된 정극 리드(2a) 및 보호 테이프(16)에 정확하게 맞추어진 상태에서, 세퍼레이터(6)에 의해 절연된 정극(2) 및 부극(4)을 함께 권취하므로 롤 중심과 원주의 높이 편차가 없는 형태로 제조될 수 있다.

이렇게 제조된 전극 롤은 캔의 한정된 공간 내부에서 유효 체적을 최대로 이용하게 되므로, 전극(2)(4) 제조시 편차를 고려할 필요가 없으며 상, 하의 폭을 크게 하여 보다 많은 활물질을 충전한 상태에서 캔의 내부로 수납되고, 전해액을 주입한 후 상기 캔의 개구에 가스켓을 개재하여 캡 어셈블리를 설치하므로 원통형 전지로 제조되어 진다.

이상에서 설명된 구성 및 작용을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 원통형 전지의 전극 롤 권취용 맨드릴 및 그를 이용한 전극 롤 제조방법은 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉, 본 발명은 전극 롤의 형성시 정극 리드와 보호 테이프에 의해 발생되는 두께 편차를 감안하여 권취용 맨드릴에 홈을 형성하므로, 롤 중심과 외주의 높이 편차 및 빗감김 현상을 효과적으로 제거할 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면 보상된 편차만큼 전극의 상, 하 폭을 크게 형성할 수 있고, 그에 따라 활물질의 양이 증대되는 것이며 궁극적으로 고용량의 전지를 실현할 수 있다.

Claims (2)

1. 정극과 부극으로 구분된 전극과 세퍼레이터를 함께 권취하여 전극 롤이 형성되게 하는 원통형 전지의 전극 롤 권취용 맨드릴에 있어서, 2개의 전극중에서 안쪽으로 배치된 전극에 부착되는 리드 및 보호 테이프가 삽입되는 홈을 구비하여, 상기 리드 및 보호 테이프로 인한 두께 편차를 줄이도록 한 것임을 특징으로 하는 원통형 전지의 전극 롤 권취용 맨드릴.
2. 정극과 부극으로 구분된 전극과 그 사이에 세퍼레이터를 개재하여 함께 권취되는 원통형 전지의 전극 롤에 있어서, 세퍼레이터를 개재하여 안쪽과 바깥쪽으로 배치된 전극을 상호 절연되게 하고, 그 중에서 안쪽 전극의 베이스 플레이트에 리드를 용접하며 동시에 보호 테이프를 부착하고, 홈이 형성된 맨드릴을 이용하여 상기 리드 및 보호 테이프에 대응하여 홈이 위치되도록 한 다음 상기 세퍼레이터와 전극을 함께 권취하여 전극 롤이 형성되게 하는 것임을 특징으로 하는 원통형 전지의 전극 롤 제조방법.