KR101664945B1 - 전극 조립체의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 전극 조립체 - Google Patents

전극 조립체의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 전극 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 장척(長尺)의 음극 시트의 적어도 일면에 장척(長尺)의 분리막 시트를 접착하여 음극 시트 및 분리막 시트를 포함하는 적층체를 형성하는 단계; 상기 적층체를 절단하여 분리막이 부착된 음극판을 형성하는 단계; 및 상기 음극판에 양극판을 적층하는 단계를 포함하는 전극 조립체의 제조방법을 및 이를 이용하여 제조된 전극 조립체에 관한 것이다.

Description

전극 조립체의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 전극 조립체{Method for manufacturing electrode assembly and electrode assembly manufactured using the same}
본 발명은 전극 조립체의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 전극 조립체에 관한 것이다.
충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 이차 전지는 디지털 카메라, 핸드폰, 노트북, 하이브리드 자동차 등 첨단 분야에서 적용하기 위하여 활발한 연구가 이루어지고 있다.
이러한, 이차 전지는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지로 구분될 수 있다. 이 중에서, 리튬 이차전지는 니켈-카드뮴 전지나 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 휴대용 전자 기기 또는 고출력의 하이브리드 자동차에 주로 사용되고 있다.
한편, 일반적으로 리튬 이차전지는 양극, 음극 및 분리막을 구비한 전극 조립체, 전극 조립체로부터 연장되어 있는 전극 탭들 및 전극 탭들에 용접되어 있는 전극 리드 등의 구성을 포함한다. 이때, 상기 전극 조립체는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 적층되어 있는 발전소자로서, 상기 음극, 분리막 및 양극을 각각 별개의 공정으로 제조한 다음, 이들을 적층하여 동시에 열과 압력을 가해 접착하는 방법으로 제조되는 것이 일반적이다. 그러나, 이와 같은 방법으로 제조하면 고용량 전지의 경우, 음극 및 양극의 두께가 매우 두껍기 때문에 전극 및 전극 사이 계면에는 열과 압력이 충분히 전달되지 않아 전극 및 분리막 간에 충분한 접착력을 확보하지 못하는 문제점이 발생한다. 또한, 음극, 분리막 및 양극을 정확하게 맞추어 전극 조립체를 형성하는 조건이 까다롭기 때문에 생산 수율도 현저히 떨어진다.
나아가, 상기와 같은 이차 전지의 수명은 양극의 에너지 밀도에 좌우되기 때문에, 전기 자동차에 사용되는 이차 전지의 전극 조립체는 양극의 두께가 음극에 비해 두껍게 제조되는 것이 일반적이다. 그러나 종래와 같은 방법으로 전극 조립체를 제조하는 경우, 두꺼운 양극 때문에 양극 및 분리막간의 접착력에 비해 음극 및 분리막 간의 접착력이 약한 문제점이 있다.
한편, 종래에는 분리막이 열에 의해 수축되는 경우를 대비하거나, 음극에 분리막을 적층하는 경우 크기 오차나 적층 위치 오차 등을 고려하여 음극에 비해 분리막을 크게 절단하고 이를 적층하여 전극 조립체를 제조하였다. 그러나, 이 경우 필요한 양보다 더 많은 양의 분리막을 절단하기 때문에 생산 단가가 높아지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 음극판 및 분리막 간의 접착력이 우수하면서도 생산 비용이 절감되는 전극 조립체의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 전극 조립체를 제공하고자 한다.
일 측면에서, 본 발명은, 장척(長尺)의 음극 시트의 적어도 일면에 장척(長尺)의 분리막 시트를 접착하여 음극 시트 및 분리막 시트를 포함하는 적층체를 형성하는 단계; 상기 적층체를 절단하여 분리막이 부착된 음극판을 형성하는 단계; 및 상기 음극판에 양극판을 적층하는 단계를 포함하는 전극 조립체의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 분리막 시트를 접착하는 단계는 60℃ 내지 120℃ 및 160kgf/cm2 내지 220kgf/cm2의 조건으로 가열 및 가압하여 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분리막 시트가 접착된 음극 시트를 절단하는 공정은 칼, 금형, 가위 또는 레이저 등을 이용하여 수행될 수 있다.
다음으로, 상기 양극판을 적층하는 단계는 60℃ 내지 120℃ 및 160kgf/cm2 내지 220kgf/cm2의 조건으로 가열 및 가압하여 수행되는 수행되는 것이 바람직하다.
다른 측면에서, 본 발명은, 양극판; 분리막; 및 음극판을 포함하고, 상기 음극판 및 분리막 간의 접착력이 2kgf/cm2 내지 5kgf/cm2인 전극 조립체를 제공한다.
이때, 상기 양극판의 두께는 100㎛ 내지 300㎛일 수 있다.
본 발명은 음극 시트 및 분리막 시트를 포함하는 적층체를 시트 형태로 제조한 다음 이를 절단하여 양극판을 적층하여 전극 조립체를 제조하기 때문에, 분리막 시트를 단독으로 절단하는 경우에 비해 절단 공정의 정밀도가 향상되고, 전극 및 분리막 간의 접착력, 특히 음극판과 분리막 간의 접착력을 종래에 비해 현저하게 향상시킬 수 있다.
또한, 장척의 음극 시트에 장척의 분리막 시트를 접착한 후 절단하므로, 음극판보다 분리막을 크게 절단할 필요가 없어 종래에 비해 적은 양의 분리막을 이용하여 전극 조립체를 제조할 수 있으므로 생산 비용이 저감되는 효과가 있다.
도 1 (a)는 장척의 음극 시트 및 장척의 분리막 시트를 공급하여 적층체를 형성하고, 상기 적층체를 절단하여 분리막이 부착된 음극판을 형성하는 공정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 1 (b)는 분리막의 부착된 음극판 분리막에 양극판을 적층하는 공정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 1 (c)는 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 전극 조립체를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 발명의 발명자들은, 전극 및 분리막 간의 접착력, 특히 음극 및 분리막 간의 접착력을 보다 향상시키기 위하여, 연구를 거듭한 결과 장척의 음극 시트의 적어도 일면에 장척의 분리막 시트를 접착하여 적층체를 형성한 다음, 이를 절단하여 분리막이 부착된 음극판을 형성한 후, 상기 음극판에 양극판을 적층하여 전극 조립체를 제조하는 경우, 음극판 및 분리막 간의 접착력이 종래에 비해 현저히 향상되는 것을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
본 발명에 따른 전극 조립체의 제조방법은, 장척(長尺)의 음극 시트의 적어도 일면에 장척(長尺)의 분리막 시트를 접착하여 음극 시트 및 분리막 시트를 포함하는 적층체를 형성하는 단계; 상기 적층체를 절단하여 분리막이 부착된 음극판을 형성하는 단계; 및 상기 음극판에 양극판을 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제조방법에 대한 각 단계를 설명한다.
먼저, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 롤 형태인 장척(長尺)의 음극 시트(20) 및 롤 형태인 장척(長尺)의 분리막 시트(10)를 준비하여, 음극 시트(20)의 적어도 일면에 분리막 시트(10)를 접착하여 음극 시트 및 분리막 시트를 포함하는 적층체를 형성하는 공정을 수행한다.
이때, 상기 음극 시트(20)는 음극 집전체의 일면 또는 양면에 음극 활물질이 코팅된 길이가 긴 시트 형상을 의미하는 것으로, 판 형태로 재단되기 이전의 음극을 의미하는 것이고, 음극판(21)은 음극 시트로부터 원하는 크기 및 형상으로 재단된 상태의 음극을 의미하는 것이다.
상기한 바와 같이, 음극 시트 및 분리막 시트를 포함하는 적층체 형태로 후술할 절단 공정을 수행하는 경우, 박형의 분리막 시트만을 절단하는 경우에 비해, 음극에 의해 두께가 두꺼워지고, 단단해지기 때문에 절단 정밀도가 향상되고, 불량률이 현저하게 저감되며, 절단 수단의 금형 설비 등의 마모율도 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 분리막 시트를 선 접착하여 분리막이 부착된 음극판을 제조한 후에 여기에 양극판을 가열 및 가압 공정을 통해 적층하기 때문에, 음극, 분리막 및 양극 적층체에 동시에 열 및 압력을 가하여 적층하는 경우에 비해, 음극판 및 분리막 간의 우수한 접착력을 확보할 수 있는 장점이 있다.
한편, 전극 조립체에서 상기 음극판(21)은 후술할 양극판(31)에서 나온 리튬 이온을 가역적으로 흡장/방출하면서 외부회로에 전류를 흐르게 하는 역할을 한다. 따라서, 상기 음극판(21)은 리튬 이온의 흡장 능력이 커야 하고, 높은 충/방전 효율과 우수한 가역성을 가져야 하며, 전극화학반응 속도가 빠를 것이 요구된다.
따라서, 본 발명에서 상기 음극 시트(20)는, 상기와 같은 음극판(21)의 특성을 만족하는 음극 활물질을 이용하여, 당해 기술 분야에 잘 알려진 음극 시트 제조 방법, 예를 들면 음극 활물질을 바인더 등과 혼합하여 음극 슬러리를 제조하고, 제조된 전극 슬러리를 음극 집전체 상에 도포, 압연 및 건조하는 방법 등을 통해 제조할 수 있다.
이때, 상기 음극 활물질은, 당해 기술분야에서 이차 전지의 음극에 일반적으로 사용하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 탄소(C) 계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드(Tin Oxide), 틴 합금 복합체(Composite Tin Alloys), 전이 금속 산화물 또는 리튬 금속 산화물 등이 이용될 수 있다. 또한, 상기 음극 집전체로는 구리 또는 니켈이 이용될 수 있다.
한편, 상기 바인더는 음극 활물질들 간의 결합력을 향상시키기 위한 것으로, 당해 기술 분야에 잘 알려진 것들을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, EPDM 고무, 술폰화 EPDM 또는 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 필수적인 것은 아니나, 상기 음극 슬러리는 도전성 향상을 위하여 도전재를 포함할 수 있으며, 음극의 팽창을 억제하기 위하여 충진제를 포함할 수도 있다. 이때, 상기 도전재는 구성된 전지 내에서 화학변화를 일으키지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 덴카 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 파네스 블랙, 서멀 블랙 등의 카본 블랙; 천연 흑연, 인조 흑연 등을 사용할 수 있다. 특히, 카본 블랙, 흑연 분말, 탄소 섬유가 바람직하다. 또한, 상기 충진제는 구성된 전지 내에서 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 또는 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질일 수 있다.
한편, 상기 분리막 시트(10)는 전극 조립체(50)에 포함되는 분리막(11)을 구성하는 것으로, 양극과 음극 사이에 개재되어 양극 및 음극 사이를 절연시키는 역할을 한다. 일반적으로 상기 분리막 시트(10)로는 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 이때, 상기 분리막 시트(10)의 기공 직경은 예를 들면, 0.01㎛ 내지 10㎛일 수 있고, 두께는 5㎛ 내지 310㎛일 수 있다. 또한, 상기 분리막 시트(10)로는 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용하는 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머 유리 섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포, 크라프트지 등을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤 (polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드로(polyphenylenesulfidro), 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene) 및 이들의 혼합체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기와 같은 음극 시트(20)의 적어도 일면에 분리막 시트(10)를 접착하는 단계는 가열 및 가압하여 수행된다. 이때, 상기 가열 온도는 예를 들면, 60℃ 내지 120℃ 또는 80℃ 내지 110℃일 수 있고, 가압 조건은 160kgf/cm2 내지 220 kgf/cm2 또는 180 kgf/cm2 내지 210 kgf/cm2일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 분리막 시트(10)를 접착하는 단계의 가열 및 가압 조건이 상기 수치 범위를 만족하는 경우, 분리막이 열이나 압력에 의해 수축되거나 변형되는 것을 방지할 수 있으므로 안정적인 접착이 가능하다.
또한, 본 발명에서 상기 접착은 당해 기술분야에 잘 알려진 접착제 및 접착 방법을 이용하여 수행될 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 접착은 분리막(11)의 일면에 폴리이미드, 비수계 고분자 및 수계 고분자 물질로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 접착제 조성물을 도포한 후 음극에 접착하는 방법으로 수행될 수 있다.
이때, 상기 분리막 시트(10)의 접착 공정은 가압수단(100), 예를 들면 롤러 및/또는 금형판 등을 이용하여 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 분리막 시트(10)가 접착된 음극 시트(20)를 절단하여 분리막(11)이 부착된 음극판(21)을 형성하는 공정을 수행한다. 상기와 같은 절단 공정은 적어도 일면에 분리막(11)이 부착된 음극판(21)을 형성하기 위한 것으로, 칼, 금형, 가위 또는 레이저 등을 이용하여 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 상기 절단은, 예를 들면, 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 절단 수단(200), 예를 들면, 나이프 등을 이용하여 일정 크기로 절단하는 방법으로 수행할 수 있다.
일반적으로 분리막 시트는 그 두께가 매우 얇고, 재질이 부드럽기 때문에 단독으로 정밀하게 절단하기 어려우며 불량률이 높은 문제점이 있다. 그러나, 본 발명과 같이, 음극 시트(20)의 일면 및/또는 양면에 분리막 시트(10)를 접착하여 적층체를 형성한 후 절단 공정을 수행하는 경우, 음극에 의해 두께가 두꺼워지고, 단단해지기 때문에 절단 정밀도가 향상되며 불량률을 현저하게 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
다음으로, 도 1 (b)에 나타낸 바와 같이, 상기와 같이 제조된 분리막(11)이 부착된 음극판(21)에 양극판(31)을 적층하는 공정을 수행한다. 이때, 상기 양극판(31)의 적층 공정은 60℃ 내지 120℃ 에서, 160 kgf/cm2 내지 220 kgf/cm2의 압력으로 수행될 수 있으며, 바람직하게는 80℃ 내지 110℃ 에서, 180kgf/cm2 내지 210 kgf/cm2으로 수행될 수 있다. 상기 적층 공정의 가열 및 가압 조건이 상기 수치 범위를 만족하는 경우, 분리막이 열이나 압력에 의해 수축되거나 변형되는 것을 방지할 수 있으므로 안정적으로 적층 공정이 수행될 수 있어 바람직하다.
이때, 상기 양극판(31) 적층 공정은, 예를 들면, 롤러 및/또는 금형판 등을 이용하여 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 양극판(31)의 적층은 접착제를 매개로 형성될 수 있다. 이때, 상기 접착제 조성물 및 접착 방법은 당해 기술분야에 잘 알려진 것을 제한 없이 이용할 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 양극판(31)의 적층은 분리막(11)이 부착된 음극판(21)에서 분리막(11)의 일면에 폴리이미드, 비수계 고분자 및 수계 고분자 물질로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 접착제 조성물을 도포한 후 양극판(31)에 부착시키는 방법으로 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 전극 조립체(50)에서, 상기 양극판(31)은 결정 구조 내에 리튬 이온의 탈/삽입에 의해서 발생되는 전자를 저장/배출하고, 전기에너지의 원천인 리튬의 원천(Source)이 된다. 따라서, 상기 양극판(31)은 높은 에너지밀도를 가져야 하고, 전지 충/방전시 결정구조의 변화 방지를 위하여 안정적인 결정구조를 가져야 한다. 또한, 높은 전위 및 유기 전해액에 대해 안정적이기 위해서는 화학적 안정성도 가져야 하며, 전극반응이 가역적이어야 하고, 제조가 용이하도록 일정 형태의 입자상을 가져야 한다.
따라서, 양극판(31)은 상기와 같은 양극판(31)의 특성을 만족하는 양극 활물질을 이용하여, 당해 기술 분야에 잘 알려진 양극판 제조 방법, 예를 들면 양극 활물질을 바인더 등과 혼합하여 양극 슬러리를 제조하고, 제조된 슬러리를 양극 집전체 상에 도포, 압연 및 건조하는 방법 등을 통해 제조할 수 있다.
이때, 상기 양극 활물질은, 당해 기술 분야에서 이차 전지의 양극에 일반적으로 사용하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 코발트산리튬(LiCoO2), 3원계 등의 층상계 구조의 리튬금속산화물(LiMO2)을 비롯하여 리튬망간산화물(LiMn2O4)로 대표되는 스피넬계 재료(LiM2O4), 또는 인산철리튬(LiFePO4) 같은 올리빈(Olivine)계 재료(LiMPO4)가 이용될 수 있다. 또한, 양극판(31)의 양극 집전체로는 알루미늄이 이용될 수 있다.
이때, 상기 양극 활물질에 포함될 수 있는 바인더는 전술한 것과 동일하다. 또한, 상기 양극 슬러리 역시 필요에 따라 도전재, 충진제 등을 더 포함할 수 있으며, 이들에 대한 구체적인 내용은 전술한 것과 동일하다.
다음으로, 본 발명은, 상기와 같은 방법으로 제조된 전극 조립체(50)를 제공한다.
본 발명의 전극 조립체(50)는, 양극판(31), 분리막(11), 및 음극판(21)을 포함하고, 상기 음극판(21) 및 분리막(11) 간의 접착력은 2kgf/cm2 내지 5kgf/cm2, 보다 바람직하게는 3kgf/cm2 내지 5kgf/cm2 일 수 있다. 본 명세서에서, 상기 접착력은 상온에서 접착력 측정기로 박리 강도 테스트(Peel test)하여 측정된 값을 의미한다.
또한, 본 발명의 전극 조립체(50)에 포함되는 상기 양극판(31)의 두께는 100㎛ 내지 300㎛일 수 있으나, 150㎛ 내지 300㎛인 것이 보다 바람직하다.
한편, 상기 양극판의 두께는, 이온 밀링 방지(CP, cross section polisher)를 이용하여 전극 조립체를 절단하여 단면을 노출시킨 다음, SEM 장비를 이용하여 단면을 스캔함으로써 측정될 수 있다. 이때, 상기 양극판의 두께는 전극 집전체와 전극 활물질층을 모두 포함하는 두께를 말하며, 예를 들면, 전극 활물질층이 단면에 코팅되어 있는 단면 전극의 경우에는 활물질층과 집전체를 합한 두께를 의미하고, 전극 활물질층이 양면에 코팅되어 있는 양면 전극의 경우, 즉 활물질층/집전체/활물질층로 이루어진 전극의 경우에는 2개의 활물질층과 집전체를 합한 두께를 의미한다.
한편, 상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 전극 조립체는, 분리막 시트를 단독으로 절단하는 방법으로 제조된 분리막을 이용하여 전극 조립체를 제조하는 경우에 비해 절단 공정의 정밀도가 향상되고, 전극 및 분리막 간의 접착력, 특히 음극판과 분리막 간의 접착력을 종래에 비해 현저하게 향상시킬 수 있다.
또한, 장척의 음극 시트에 장척의 분리막 시트를 접착한 후 절단하므로, 음극판보다 분리막을 크게 절단할 필요가 없어 종래에 비해 적은 양의 분리막을 이용하여 전극 조립체를 제조할 수 있으므로 생산 비용이 저감되는 효과가 있다.
이상에서 본 명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10 : 분리막 시트
20 : 음극 시트
11 : 분리막
21 : 음극판
31 : 양극판
50 : 전극 조립체
100 : 가압 수단
200 : 절단 수단

Claims (7)

  1. 장척(長尺)의 음극 시트의 적어도 일면에 장척(長尺)의 분리막 시트를 1차 가열 및 가압 접착하여 음극 시트 및 분리막 시트를 포함하는 적층체를 형성하는 단계;
    상기 적층체를 절단하여 분리막이 부착된 음극판을 형성하는 단계; 및
    상기 음극판에 양극판을 2차 가열 및 가압 적층하는 단계를 포함하고,
    상기 분리막 시트를 접착하는 단계와 상기 양극판을 적층하는 단계는 상기 분리막이 열이나 압력에 의해 수축되거나 변형되는 것을 방지하면서 각각 60℃ 내지 120℃ 및 160kgf/cm2 내지 220kgf/cm2의 조건으로 수행하여,
    상기 음극판 및 분리막 간의 접착력이 2kgf/cm2 내지 5kgf/cm2가 되도록 하는 전극 조립체의 제조방법.

  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적층체를 절단하는 공정은 칼, 금형, 가위 또는 레이저를 이용하여 수행되는 전극 조립체의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 양극판의 두께는 100㎛ 내지 300㎛인 전극 조립체의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11784352B2 (en) 2017-11-13 2023-10-10 Lg Energy Solution, Ltd. Electrode assembly and method for manufacturing the same

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106654339A (zh) * 2016-12-22 2017-05-10 深圳吉阳智能科技有限公司 一种制片设备及制片方法
KR102063583B1 (ko) 2017-05-08 2020-01-09 주식회사 엘지화학 이차전지, 그의 제조장치 및 방법
JP6958004B2 (ja) * 2017-06-13 2021-11-02 三洋電機株式会社 二次電池
US10833296B2 (en) 2017-09-26 2020-11-10 International Business Machines Corporation Thin film solid-state microbattery packaging
CN107994272B (zh) * 2017-11-17 2019-10-01 肇庆中特能科技投资有限公司 用于碳纤维电池极板的切割装配装置
KR20210049297A (ko) * 2019-10-25 2021-05-06 주식회사 엘지화학 가열과 가압을 동시에 적용하는 단계를 포함하는 전극조립체 제조방법
KR20230073753A (ko) 2021-11-19 2023-05-26 주식회사 엘지에너지솔루션 분리막의 접착력 평가 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013054593A1 (ja) 2011-10-14 2013-04-18 日立マクセルエナジー株式会社 シート状電極の製造方法、シート状電極、及びリチウムイオン二次電池
JP2014060141A (ja) * 2012-08-21 2014-04-03 Sekisui Chem Co Ltd 多層の膜電極接合体の製造方法及び積層型電池

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100069999A (ko) * 2008-12-17 2010-06-25 주식회사 효성 리튬 2차 전지의 전극조립체 및 그 제조방법
KR101292199B1 (ko) * 2010-04-01 2013-08-05 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전극조립체 및 그것의 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013054593A1 (ja) 2011-10-14 2013-04-18 日立マクセルエナジー株式会社 シート状電極の製造方法、シート状電極、及びリチウムイオン二次電池
JP2014060141A (ja) * 2012-08-21 2014-04-03 Sekisui Chem Co Ltd 多層の膜電極接合体の製造方法及び積層型電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11784352B2 (en) 2017-11-13 2023-10-10 Lg Energy Solution, Ltd. Electrode assembly and method for manufacturing the same

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