KR101764578B1 - 신규한 전극시트 권출 장치 및 이를 사용하여 생산되는 이차전지 - Google Patents

신규한 전극시트 권출 장치 및 이를 사용하여 생산되는 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101764578B1
KR101764578B1 KR1020140127014A KR20140127014A KR101764578B1 KR 101764578 B1 KR101764578 B1 KR 101764578B1 KR 1020140127014 A KR1020140127014 A KR 1020140127014A KR 20140127014 A KR20140127014 A KR 20140127014A KR 101764578 B1 KR101764578 B1 KR 101764578B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
roll
electrode sheet
touch roll
delete delete
Prior art date
Application number
KR1020140127014A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160035422A (ko
Inventor
최영준
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020140127014A priority Critical patent/KR101764578B1/ko
Publication of KR20160035422A publication Critical patent/KR20160035422A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101764578B1 publication Critical patent/KR101764578B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H01M10/0409—Machines for assembling batteries for cells with wound electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0421—Methods of deposition of the material involving vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있는 연속적인 전극 시트로부터 다수의 단위 전극들을 제조하기 위해 전극 시트를 권출하는 장치로서, 상기 연속적인 전극 시트가 감겨있는 전극 롤; 및 전극 시트의 인출 과정에서 발생하는 전극 시트의 접힘 현상을 방지할 수 있도록, 상기 전극 롤의 외면에 접촉한 상태로 전극 시트의 권출을 유도하는 터치 롤;을 포함하는 전극 시트 권출 장치를 제공한다.

Description

신규한 전극시트 권출 장치 및 이를 사용하여 생산되는 이차전지 {Novel Device for Unwinding Electrode Sheet and Secondary Battery Manufactured Using the Same}
본 발명은 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있는 연속적인 전극 시트로부터 다수의 단위 전극들을 제조하기 위해 전극 시트를 권출하는 장치로서, 상기 연속적인 전극 시트가 감겨있는 전극 롤; 및 전극 시트의 인출 과정에서 발생하는 전극 시트의 접힘 현상을 방지할 수 있도록, 상기 전극 롤의 외면에 접촉한 상태로 전극 시트의 권출을 유도하는 터치 롤;을 포함하는 전극 시트 권출 장치에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
또한, 최근에는 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원 또는 보조 전력장치 등으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
이러한 이차전지는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스에 내장되는 형태로 제조된다. 상기 전극조립체는 제조 방법에 따라 스택형, 폴딩형 및 스택-폴딩형 등으로 구분된다. 스택형 또는 스택-폴딩형 전극조립체의 경우, 단위 조립체가 양극과 음극이 분리막을 사이에 두고 순차적으로 적층되는 구조로 이루어져 있다. 이러한 전극조립체를 만들기 위해서는 바이셀 또는 풀셀 구조의 단위전극 적층체를 우선 제조하는 것이 필요하다.
이러한 단위전극 전극체를 제조하기 위해서는, 먼저 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있는 연속적인 전극 시트가 둘 이상 적층된 전극시트 적층체로부터 단위전극 적층체를 단위전극 간격으로 커팅하는 과정을 거치게 되는데, 상기 커팅 과정은 일반적으로 커터를 사용하여 전극시트 적층체를 절취하는 방식이 사용되고 있고, 연속 피딩 방식이 많이 사용되고 있다.
상기 과정 중에서, 연속적인 전극 시트를 단위전극으로 제조하기 위하여 전극 시트를 롤 형태로 감겨있는 상태에서 권출하여 규격에 맞게 슬리팅(slitting)하는 것이 필요하다. 이를 위하여, 감겨있는 전극을 풀어주는 단계에서, 롤과 롤 사이의 간격 및 전극의 무지부폭 길이에 의해 지속적으로 전극이 접히는 현상이 발생한다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 전극 시트의 권출 장치의 개발이 매우 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 연속적인 전극 시트가 감겨있는 전극 롤; 및 전극 롤의 외면에 접촉한 상태로 전극 시트의 권출을 유도하는 터치 롤을 포함함으로써, 전극 시트의 접힘 현상을 방지할 수 있는 전극 시트 권출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 장치를 사용하여 제조되는 이차전지를 제공하는 것이다.
따라서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극 시트 권출 장치는, 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있는 연속적인 전극 시트로부터 다수의 단위 전극들을 제조하기 위해 전극 시트를 권출하는 장치로서, 상기 연속적인 전극 시트가 감겨있는 전극 롤; 및 전극 시트의 인출 과정에서 발생하는 전극 시트의 접힘 현상을 방지할 수 있도록, 상기 전극 롤의 외면에 접촉한 상태로 전극 시트의 권출을 유도하는 터치 롤;을 포함하는 것으로 구성되어 있다.
종래 권출 장치는 전극 롤과 이격되어 있는 터치 롤을 사용함으로써, 그 사이 간격에 의해 전극이 접히는 현상이 발생하였다. 본 발명에서는 이를 해결하기 위하여, 전극 롤의 외면에 접촉하면서 전극 시트의 권출을 유도하는 터치 롤을 포함함으로써, 롤과 롤 사이의 간격을 좁혀주어 전극 접힘을 방지할 수 있다.
상기 전극 롤은 전극이 권출됨에 따라 그 직경이 감소된다. 따라서, 상기 터치 롤이 고정되어 있는 경우, 권출이 진행되면서 롤과 롤 사이의 간격이 증가하여 기존과 동일한 전극 접힘 현상이 발생하게 된다. 따라서, 전극 롤의 직경 변화에 따라 터치 롤의 위치가 변하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 터치 롤은 전극 롤이 상부 외면에 접촉하고 있고, 수직 방향의 변위를 가지는 것을 들 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 터치 롤은 수직 방향의 가이드에 연결되어 수직 방향의 변위를 가지는 것을 들 수 있다. 상기 수직 방향의 가이드에 의해서, 상기 터치 롤이 전극 롤의 직경 변화에 따라 수직 변위만을 가질 수 있도록 한다.
다른 하나의 바람직한 예에서, 상기 터치 롤은 자체의 무게로 전극 롤의 직경 변화에 따라 수직 변위를 나타낼 수 있다. 즉, 전극 롤의 직경이 작아질수록 터치 롤의 위치는 수직 아래쪽으로 변해야 한다. 상기 터치 롤이 전극 롤의 상부 외면에 접촉한 상태에서는 터치 롤 자체 무게가 수직 아래쪽으로 향하고 있으므로, 전극 롤의 직경 감소에 따라 감소한 직경에 대응하여 터치 롤이 하향하게 된다.
상기 터치 롤의 폭은 전극 시트의 폭보다 큰 것이 바람직하다. 상기 터치 롤의 폭이 전극 시트의 폭보다 작은 경우, 터치 롤에 접촉하지 않는 전극 시트의 잉여부에서 접힘 현상이 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다. 권출되는 전극이 롤과 접촉하는 면적이 넓을수록 접힘 현상을 방지할 수 있으나, 상기 터치 롤이 너무 큰 경우에는 부피가 커지고 구동 에너지 소모도 커질 수 있으므로 바람직하지 않다. 따라서, 상기 터치 롤의 폭은 전극 시트의 폭 대비 1.1 내지 2 배인 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 터치 롤의 직경은 전극 롤의 초기 직경 대비 0.5 내지 3 배인 것을 들 수 있다. 상기 터치 롤의 직경이 전극 롤의 초기 직경 대비 0.5 배 미만인 경우, 전극 시트가 터치 롤과 접하는 면적이 적고, 각도가 작아서 전극 시트의 불량을 야기할 수 있어 바람직하지 않고, 반대로 3 배 초과인 경우에는 상기 터치 롤의 크기가 너무 커서 장치의 부피가 커지고 구동 에너지 소모가 커질 수 있으므로 바람직하지 않다. 상기와 같은 이유로, 상기 터치 롤의 직경은 전극 롤의 초기 직경 대비 0.7 내지 1.5 배인 것이 더욱 바람직하다.
상기 터치 롤은 전극 시트를 연속적으로 접촉하게 되므로 전극 표면의 마찰에 의하여 마모가 발생하기 쉽다. 이러한 마모가 발생하게 되면, 마모된 터치 롤의 표면으로 인하여 전극의 손상이 유발될 수 있으므로 바람직하지 않다. 이를 해결하기 위하여, 하나의 바람직한 예로, 상기 터치 롤의 표면에 마모 방지 코팅을 하는 것을 들 수 있다. 상기와 같은 이유로, 상기 마모 방지 코팅은 티타늄 코팅인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 하나의 예에서, 상기 터치 롤은 별도의 동력원을 사용하여 수직 방향 변위를 발생시킬 수 있다. 이 경우, 상기 터치 롤과 전극 롤의 외면 사이에 간격이 생기지 않도록 설정하는 것이 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 필요하다.
상기 동력원은 상기 터치 롤의 변위를 발생시킬 수 있는 것이면 어느 것이나 가능하지만, 하나의 바람직한 예로, 상기 동력원은 에어 실린더인 것을 들 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 장치를 사용하여 전극을 제조하는 전극 제조방법을 제공하고, 상기 장치를 사용하여 제조한 전극을 제공한다.
상기 전극은 양극 및/또는 음극일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전극을 포함하는 이차전지를 제공한다. 상기 이차전지는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체에 리튬염 함유 비수계 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어진 리튬 이차전지일 수 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질을 포함하고 있는 양극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 상기 양극 합제에는, 필요에 따라, 바인더, 도전재, 충진재 등이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체는, 상기 음극 집전체에서와 마찬가지로, 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga 이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 등과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1+xM1-yM’yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M’ = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합제 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 전극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합제; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질을 포함하고 있는 음극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 상기 음극 합제에는, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등의 성분들이 포함될 수 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 바인더와 도전재 및 필요에 따라 첨가되는 성분들은 음극에서의 설명과 동일하다.
경우에 따라서는, 음극의 팽창을 억제하는 성분으로서 충진제가 선택적으로 첨가될 수 있다. 이러한 충진제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
또한, 점도 조절제, 접착 촉진제 등의 기타의 성분들이 선택적으로 또는 둘 이상의 조합으로서 더 포함될 수 있다.
상기 점도 조절제는 전극 합제의 혼합 공정과 그것의 집전체 상의 도포 공정이 용이할 수 있도록 전극 합제의 점도를 조절하는 성분으로서, 음극 합제 전체 중량을 기준으로 30 중량%까지 첨가될 수 있다. 이러한 점도 조절제의 예로는, 카르복시메틸셀룰로우즈, 폴리비닐리덴 플로라이드 등이 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서는, 앞서 설명한 용매가 점도 조절제로서의 역할을 병행할 수 있다.
상기 접착 촉진제는 집전체에 대한 활물질의 접착력을 향상시키기 위해 첨가되는 보조성분으로서, 바인더 대비 10 중량% 이하로 첨가될 수 있으며, 예를 들어 옥살산 (oxalic acid), 아디프산(adipic acid), 포름산(formic acid), 아크릴산(acrylic acid) 유도체, 이타콘산(itaconic acid) 유도체 등을 들 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
상기 리튬염 함유 비수계 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 리튬 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈을 제공하고, 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공한다.
상기 전지팩은 고온 안정성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 중대형 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다.
상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 시트 권출 장치는 전극 롤과 터치 롤이 접촉한 상태로 전극 시트의 권출이 이루어질 수 있으므로 전극 시트의 접힘 현상을 방지할 수 있으며, 전극 불량을 감소시키고 공정 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 전극 시트 권출 장치의 단면 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 시트 권출 장치의 단면 모식도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 내용을 상세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 종래의 전극 시트 권출 장치의 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전극 시트(300)가 연속적으로 권취되어 있는 전극 롤(100)로부터 이격되어 있는 롤(200)을 경유하여 전극 시트(300)가 권출된다. 이 경우, 전극 롤(100)과 롤(200) 사이의 거리가 있음으로 인하여 지속적인 전극 접힘 현상이 발생하게 된다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 시트 권출 장치의 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 시트 권출 장치는전극 시트(310)가 연속적으로 권취되어 있는 전극 롤(110)의 상부 외면에 접촉한 상태로 전극 시트의 권출을 유도하는 터치 롤(210)을 포함하고 있다. 상기 터치 롤(210)은 수직 방향의 가이드(220)에 연결되어 수직 방향의 변위를 가질 수 있으며, 터치 롤(210)의 중심축은 전극 롤(110)의 중심축의 수직 방향의 연장선 상에 위치한다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 터치 롤(210)은 자체의 무게로 전극 롤(110)의 직경 변화에 따라 수직 변위를 나타낼 수 있다. 또한, 상기 터치 롤(210)은 별도의 동력원, 예를 들어 에어 실린더 등을 사용하여 수직 방향 변위를 발생시킬 수도 있다.
다른 하나의 예에서, 상기 터치 롤(210)은 접힘 현상을 방지하기 위하여 전극 시트(310)의 폭보다 큰 폭을 가질 수 있으며, 직경은 전극 롤(110)의 초기 직경 대비 0.7 내지 1.5 배인 것을 들 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (18)

  1. 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있는 연속적인 전극 시트로부터 다수의 단위 전극들을 제조하기 위해 전극 시트를 권출하는 장치로서,
    상기 연속적인 전극 시트가 감겨있는 전극 롤; 및
    전극 시트의 인출 과정에서 발생하는 전극 시트의 접힘 현상을 방지할 수 있도록, 상기 전극 롤의 외면에 접촉한 상태로 전극 시트의 권출을 유도하는 터치 롤; 을 포함하며,
    상기 터치 롤은 전극 롤의 상부 외면에 접촉하고 있고, 수직 방향의 가이드에 연결되어 수직 방향의 변위를 가지고,
    상기 터치 롤은 자체의 무게로 전극 롤의 직경 변화에 따라 수직 변위를 나타내거나, 별도의 동력원을 사용하여 수직 방향 변위를 발생시키며,
    상기 터치 롤의 중심축은 상기 전극 롤의 중심축의 수직 방향의 연장선 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 시트 권출 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 터치 롤의 폭은 전극 시트의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 전극 시트 권출 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 터치 롤의 직경은 전극 롤의 초기 직경 대비 0.5 내지 3 배인 것을 특징으로 하는 전극 시트 권출 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 터치 롤의 표면은 마모 방지 코팅이 되어있는 것을 특징으로 하는 전극 시트 권출 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 마모 방지 코팅은 티타늄 코팅인 것을 특징으로 하는 전극 시트 권출 장치.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 동력원은 에어 실린더인 것을 특징으로 하는 전극 시트 권출 장치.
  11. 제 1 항, 5 항 내지 제 8 항 및 제 10 항 중 어느 하나에 따른 장치를 사용하여 전극을 제조하는 것을 특징으로 하는 전극 제조방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
KR1020140127014A 2014-09-23 2014-09-23 신규한 전극시트 권출 장치 및 이를 사용하여 생산되는 이차전지 KR101764578B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140127014A KR101764578B1 (ko) 2014-09-23 2014-09-23 신규한 전극시트 권출 장치 및 이를 사용하여 생산되는 이차전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140127014A KR101764578B1 (ko) 2014-09-23 2014-09-23 신규한 전극시트 권출 장치 및 이를 사용하여 생산되는 이차전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160035422A KR20160035422A (ko) 2016-03-31
KR101764578B1 true KR101764578B1 (ko) 2017-08-03

Family

ID=55652132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140127014A KR101764578B1 (ko) 2014-09-23 2014-09-23 신규한 전극시트 권출 장치 및 이를 사용하여 생산되는 이차전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101764578B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102533015B1 (ko) 2018-10-16 2023-05-16 주식회사 엘지에너지솔루션 극박의 만곡 개선 및 접힘 현상을 방지할 수 있는 극박의 이송 및 가공방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160035422A (ko) 2016-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101722996B1 (ko) 전해액과 반응을 방지하기 위한 코팅층을 포함하는 전극
KR101271492B1 (ko) 신규한 전극시트 커팅 장치 및 이를 사용하여 생산되는 이차전지
KR101542055B1 (ko) 리튬 이차전지용 전극의 제조 방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극
KR101611195B1 (ko) 레이트 특성이 향상된 리튬 이차전지
KR101455165B1 (ko) 안전성이 향상된 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR101445602B1 (ko) 안전성이 강화된 이차전지
KR101527748B1 (ko) 전극의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극
KR20130117711A (ko) 성능이 우수한 리튬 이차전지
KR20130116038A (ko) 다층구조 전극 및 그 제조방법
US20160133931A1 (en) Method of preparing positive electrode active material for lithium secondary batteries
KR101792750B1 (ko) 이중의 양극 활물질층을 포함하는 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR101514303B1 (ko) 전극의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극
KR101692795B1 (ko) 리튬 이차전지의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 리튬 이차전지
KR20150014828A (ko) 안전성이 향상된 양극 합제 및 이를 포함하는 이차전지
KR101764578B1 (ko) 신규한 전극시트 권출 장치 및 이를 사용하여 생산되는 이차전지
KR20130100698A (ko) 이차전지용 양극
KR101622098B1 (ko) 하이브리드 스택-폴딩형 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR101645463B1 (ko) 하이브리드 스택-폴딩형 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR20130116513A (ko) 전지케이스 및 이를 포함하는 이차전지
KR101666413B1 (ko) 하이브리드 스택-폴딩형 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR101661254B1 (ko) 하이브리드 스택-폴딩형 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR101595328B1 (ko) 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20150040448A (ko) 이차전지용 전극의 제조 방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극
KR20130117930A (ko) 음극 및 이를 포함하는 이차전지
KR101643583B1 (ko) 하이브리드 스택-폴딩형 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right