KR101784033B1 - 전극조립체 제조방법 - Google Patents

전극조립체 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101784033B1
KR101784033B1 KR1020130130065A KR20130130065A KR101784033B1 KR 101784033 B1 KR101784033 B1 KR 101784033B1 KR 1020130130065 A KR1020130130065 A KR 1020130130065A KR 20130130065 A KR20130130065 A KR 20130130065A KR 101784033 B1 KR101784033 B1 KR 101784033B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
electrode assembly
separator
auxiliary unit
basic unit
Prior art date
Application number
KR1020130130065A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150049458A (ko
Inventor
박병훈
안경진
김민수
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 KR1020130130065A priority Critical patent/KR101784033B1/ko
Publication of KR20150049458A publication Critical patent/KR20150049458A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101784033B1 publication Critical patent/KR101784033B1/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
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • 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
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • 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

Abstract

본 발명에 따른 전극조립체 제조방법은, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지는 기본단위체를 제조하는 기본단위체 제조단계, 기본단위체를 반복적으로 적층하여 전극조립체를 제조하는 전극조립체 제조단계, 및 전극조립체를 가열 상태에서 가압하여 전극조립체 내에서 기본단위체를 서로 접착시키는 기본단위체 접착단계를 포함하며, 기본단위체 접착단계는 전극조립체를 곡선 형상의 볼록부를 가지는 제1 프레스로 볼록부에 대응되는 오목부를 가지는 제2 프레스를 향해 가압하여 수행된다.

Description

전극조립체 제조방법 {METHOD FOR ELECTRODE ASSEMBLY}
본 발명은 전극조립체 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 적층만으로 제조되는 새로운 타입의 전극조립체를 휘어진 형상으로 용이하게 변형시킬 수 있는 전극조립체 제조방법에 관한 것이다.
이차전지는 전극조립체의 구조에 따라 다양하게 분류될 수 있다. 일례로 이차전지는 스택형 구조, 권취형(젤리롤형) 구조 또는 스택/폴딩형 구조로 분류될 수 있다. 그런데 스택형 구조는 전극조립체를 구성하는 전극단위(양극, 분리막 및 음극)가 서로 별개로 적층되기 때문에, 전극조립체를 정밀하게 정렬하는 것이 매우 어려울 뿐만 아니라, 전극조립체를 생산하기 위해 매우 많은 공정이 요구된다는 단점이 있다. 그리고 스택/폴딩형 구조는 일반적으로 2대의 라미네이션 장비와 1대의 폴딩 장비가 요구되기 때문에, 전극조립체의 제조공정이 매우 복잡하다는 단점이 있다. 특히, 스택/폴딩형 구조는 폴딩을 통해 풀셀이나 바이셀을 적층하기 때문에 풀셀이나 바이셀을 정밀하게 정렬하기 어렵다는 단점도 있다.
이와 같은 단점을 보완하기 위해 최근에 적층만으로 전극조립체를 제조할 수 있으면서도 전극조립체를 매우 정밀하게 정렬시킬 수 있을 뿐만 아니라, 생산성을 향상시킬 수 있는 제조방법이 제안된 바 있다(특허문헌 1 참조).
그런데 최근에 커브드 배터리(curved battery)에 대한 요구가 급격히 증가하고 있기 때문에, 적층만으로 제조되는 새로운 타입의 전극조립체도 휘어진 형상으로 용이하게 변형시킬 수 있는 방법이 매우 필요해지고 있다.
한국 특허출원 제10-2013-0016514호
따라서 본 발명은 위와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 적층만으로 제조되는 새로운 타입의 전극조립체를 휘어진 형상으로 용이하게 변형시킬 수 있는 전극조립체 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전극조립체 제조방법은, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지는 기본단위체를 제조하는 기본단위체 제조단계, 기본단위체를 반복적으로 적층하여 전극조립체를 제조하는 전극조립체 제조단계, 및 전극조립체를 가열 상태에서 가압하여 전극조립체 내에서 기본단위체를 서로 접착시키는 기본단위체 접착단계를 포함하며, 기본단위체 접착단계는 전극조립체를 곡선 형상의 볼록부를 가지는 제1 프레스로 볼록부에 대응되는 오목부를 가지는 제2 프레스를 향해 가압하여 수행된다.
본 발명에 따른 전극조립체 제조방법은, 적층만으로 제조되는 새로운 타입의 전극조립체를, 볼록부를 가지는 제1 프레스로 오목부를 가지는 제2 프레스를 향해 가압하는 단계를 포함하기 때문에, 기본단위체를 서로 접착시켜 전극조립체의 적층 안정성을 보다 용이하게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전극조립체를 커브드 배터리에 적용할 수 있는 형상으로 용이하게 변형시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기본단위체의 제1 구조를 도시하고 있는 측면도
도 2는 본 발명에 따른 기본단위체의 제2 구조를 도시하고 있는 측면도
도 3은 도 1의 기본단위체의 적층으로 형성되는 전극조립체를 도시하고 있는 측면도
도 4는 본 발명에 따른 기본단위체의 제3 구조를 도시하고 있는 측면도
도 5는 본 발명에 따른 기본단위체의 제4 구조를 도시하고 있는 측면도
도 6은 도 4의 기본단위체와 도 5의 기본단위체의 적층으로 형성되는 전극조립체를 도시하고 있는 측면도
도 7은 본 발명에 따른 기본단위체를 제조하는 공정을 도시하고 있는 공정도
도 8은 본 발명에 따라 제1 프레스와 제2 프레스로 전극조립체를 가압하는 공정을 도시하고 있는 단면도
도 9는 도 8의 공정에 따라 휘어진 전극조립체를 도시하고 있는 단면도
도 10은 본 발명에 따른 기본단위체와 제1 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제1 구조를 도시하고 있는 측면도
도 11는 본 발명에 따른 기본단위체와 제1 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제2 구조를 도시하고 있는 측면도
도 12은 본 발명에 따른 기본단위체와 제2 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제3 구조를 도시하고 있는 측면도
도 13는 본 발명에 따른 기본단위체와 제2 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제4 구조를 도시하고 있는 측면도
도 14는 본 발명에 따른 기본단위체와 제1 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제5 구조를 도시하고 있는 측면도
도 15은 본 발명에 따른 기본단위체와 제1 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제6 구조를 도시하고 있는 측면도
도 16은 본 발명에 따른 기본단위체와 제2 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제7 구조를 도시하고 있는 측면도
도 17은 본 발명에 따른 기본단위체와 제2 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제8 구조를 도시하고 있는 측면도
도 18는 본 발명에 따른 기본단위체와 제1 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제9 구조를 도시하고 있는 측면도
도 19은 본 발명에 따른 기본단위체, 제1 보조단위체 및 제2 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제10 구조를 도시하고 있는 측면도
도 20은 본 발명에 따른 기본단위체와 제2 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제11 구조를 도시하고 있는 측면도
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 전극조립체 제조방법은 기본단위체 제조단계, 전극조립체 제조단계 및 기본단위체 접착단계를 포함한다. 이하에서 기본단위체 제조단계부터 차례로 살펴본다.
기본단위체 제조단계
기본단위체 제조단계는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 4층 구조나 이의 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지는 기본단위체를 제조하는 단계이다. 이하에서 이에 대해 보다 상술한다.
[기본단위체의 구조]
본 발명에서 기본단위체는 전극과 분리막이 교대로 적층되어 형성된다. 이때 전극과 분리막은 같은 수만큼 적층된다. 예를 들어, 도 1에서 도시하고 있듯이 기본단위체(110a)는 2개의 전극(111, 113)과 2개의 분리막(112, 114)이 적층되어 형성될 수 있다. 기본단위체가 이와 같이 형성되면, 기본단위체의 일측 말단에 전극(도 1과 2에서 도면부호 111의 전극 참조)이 위치하게 되고, 기본단위체의 타측 말단에 분리막(도 1과 2에서 도면부호 114의 분리막 참조)이 위치하게 된다.
본 발명은 기본단위체의 적층만으로 전극조립체를 제조할 수 있다는 점에 기본적인 특징이 있다. 즉, 본 발명은 1종의 기본단위체를 반복적으로 적층하여, 또는 2종 이상의 기본단위체를 교호적으로 적층하여 전극조립체를 형성할 수 있다는 점에 기본적인 특징이 있다. 이와 같은 특징을 구현하기 위해 기본단위체는 이하와 같은 구조를 가질 수 있다.
첫째로, 기본단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 기본단위체(110a, 110b)는 도 1에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 상측에서 하측으로 차례로 적층되어 형성되거나, 또는 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 하측에서 상측으로 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 전극(111)과 제2 전극(113)은 서로 반대되는 전극이다. 예를 들어, 제1 전극(111)이 양극이면 제2 전극(113)은 음극이다.
이와 같이 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층되어 기본단위체가 형성되면, 도 3에서 도시하고 있는 것과 같이 1종의 기본단위체(110a)를 반복적으로 적층하는 것만으로도 전극조립체(100a)를 형성할 수 있다. 여기서 기본단위체는 이와 같은 4층 구조 이외에도 8층 구조나 12층 구조를 가질 수도 있다. 즉, 기본단위체는 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가질 수도 있다. 예를 들어, 기본단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층되어 형성될 수도 있다.
둘째로, 기본단위체는, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극 및 제1 분리막이 차례로 적층되어 형성되거나, 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층되어 형성될 수도 있다. (전자의 구조를 가지는 기본단위체를 이하에서 제2 기본단위체라 하고, 후자의 구조를 가지는 기본단위체를 이하에서 제3 기본단위체라 한다.)
보다 구체적으로 제2 기본단위체(110c)는 도 4에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113), 제2 분리막(114), 제1 전극(111) 및 제1 분리막(112)이 상측에서 하측으로 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 또한 제3 기본단위체(110d)는 도 5에서 도시하고 있는 것과 같이 제2 전극(113), 제2 분리막(114), 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 상측에서 하측으로 차례로 적층되어 형성될 수 있다. (이와 반대로 하측에서 상측으로 차례로 적층되어 형성될 수도 있다.)
제2 기본단위체(110c)와 제3 기본단위체(110d)를 하나씩만 적층하면, 4층 구조(제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층된 구조)가 반복적으로 적층된 구조가 형성된다. 따라서 제2 기본단위체(110c)와 제3 기본단위체(110d)를 하나씩 교대로 적층하면, 도 6에서 도시하고 있는 것과 같이 기본단위체의 적층만으로도 전극조립체(100b)를 형성할 수 있다.
[기본단위체의 제조]
도 7을 참조하여 기본단위체를 제조하는 공정에 대해 살펴본다. 먼저 제1 전극 재료(121), 제1 분리막 재료(122), 제2 전극 재료(123) 및 제2 분리막 재료(124)를 준비한다. 여기서 제1 분리막 재료(122)와 제2 분리막 재료(124)는 서로 동일한 재료일 수 있다. 그런 다음 제1 전극 재료(121)를 커터(C1)를 통해 소정 크기로 절단한다. 그리고 제2 전극 재료(123)도 커터(C2)를 통해 소정 크기로 절단한다. 그런 다음 제1 전극 재료(121)를 제1 분리막 재료(122)에 적층하고, 제2 전극 재료(123)를 제2 분리막 재료(124)에 적층한다.
그런 다음 라미네이터(L1, L2)에서 전극 재료와 분리막 재료를 서로 접착시키는 것이 바람직하다. 라미네이터(L1, L2)는 접착을 위해 재료에 열과 압력을 가한다. 이와 같은 접착은 전극조립체를 제조할 때 기본단위체의 적층을 보다 용이하게 한다. 또한 이와 같은 접착은 기본단위체의 정렬에도 유리하다. 이와 같은 접착 후에 제1 분리막 재료(122)와 제2 분리막 재료(124)를 커터(C3)를 통해 소정 크기로 절단하면, 기본단위체(110a)가 제조될 수 있다.
그런데 분리막(분리막 재료)은 접착력을 가지는 코팅 물질로 표면이 코팅되어 있을 수도 있다. 이때 코팅 물질은 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물일 수 있다. 여기서 무기물 입자는 분리막의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다. 즉, 무기물 입자는 고온에서 분리막이 수축되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 바인더 고분자는 무기물 입자를 고정시킬 수 있다. 이를 통해 무기물 입자는 분리막의 코팅층에 기공 구조를 형성할 수 있다. 이와 같은 기공 구조로 인해 분리막은 (코팅층에 불구하고) 양호한 이온투과성을 가질 수 있다. 또한 바인더 고분자는 무기물 입자를 분리막에 고정시켜 분리막의 기계적 안정성도 향상시킬 수 있다. 더욱이 바인더 고분자는 분리막을 전극에 보다 안정적으로 접착시킬 수도 있다. (이와 같은 코팅을 SRS 코팅이라고도 한다.) 참고로, 분리막은 폴리올레핀 계열의 기재로 형성될 수 있다.
한편, 도 1과 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, 제1 분리막(112)은 양면에 전극(111, 113)이 위치하는데 반해, 제2 분리막(114)은 일면에만 전극(113)이 위치한다. 따라서 기본단위체의 제조를 위해, 제1 분리막(112)은 양면에 코팅 물질이 코팅될 수 있고, 제2 분리막(114)은 일면에만 코팅 물질이 코팅될 수 있다. 즉, 제1 분리막(112)은 제1 전극(111)과 제2 전극(113)을 바라보는 양면에 코팅 물질이 코팅될 수 있고, 제2 분리막(114)은 제2 전극(113)을 바라보는 일면에만 코팅 물질이 코팅될 수 있다.
다만, 후술할 바와 같이 기본단위체(110)도 서로 접착될 수 있으므로 제2 분리막(114)도 양면에 코팅 물질이 코팅될 수 있다. 즉, 제2 분리막(114)도 제2 전극(113)을 바라보는 일면과 그 반대면에 코팅 물질이 코팅될 수 있다.
전극조립체 제조단계
전극조립체 제조단계는 기본단위체를 반복적으로 적층하여 전극조립체를 제조하는 단계이다. 즉, 기본단위체 제조단계에서 제조한 기본단위체를 도 3에서 도시하고 있는 것과 같이 반복적으로 적층하여 전극조립체를 제조한다. 이와 같이 본 발명에서 전극조립체는 기본단위체가 반복적으로 적층되어 제조된다. 즉, 본 발명은 기본단위체의 적층만으로 전극조립체를 제조할 수 있다. 따라서 본 발명은 기본단위체를 매우 정밀하게 정렬시킬 수 있다. (기본단위체가 정밀하게 정렬되면 전극과 분리막도 전극조립체에서 정밀하게 정렬될 수 있다.) 또한 본 발명은 전극조립체의 생산성을 향상시킬 수 있다.
기본단위체 접착단계
전극조립체에서 기본단위체는 서로 분리될 수 있다. 따라서 기본단위체를 서로 고정시키는 것이 적층 안정성의 측면에서 바람직하다. 이를 위해 본 발명은 기본단위체 접착단계를 포함한다. 보다 구체적으로 기본단위체 접착단계는 전극조립체 제조단계 이후에 전극조립체를 가열 상태에서 가압하여 전극조립체 내에서 기본단위체를 서로 접착시키는 단계이다.
본 발명에서 기본단위체 접착단계는 도 8에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 프레스(161)와 제2 프레스(162)를 통해 수행된다. 즉, 기본단위체 접착단계는 제1 프레스(161)로 전극조립체(100a)를 제2 프레스(162)를 향해 가압하여 수행된다. 이때 가압을 위해 제1 프레스(161)가 제2 프레스(162)를 향해 이동할 수도 있고, 제2 프레스(162)가 제1 프레스(161)를 향해 이동할 수도 있다. 그리고 가열을 위해 제1 프레스(161)와 제2 프레스(162) 중의 적어도 어느 하나는 내부에 히터와 같은 발열 수단(163)을 구비할 수 있다.
이와 같이 제1 프레스(161)와 제2 프레스(162)를 이용하여 전극조립체 (100a)를 가열 상태에서 가압하면, 전극조립체(100a) 내에서 기본단위체가 서로 접착될 수 있다. 이와 같은 접착을 위해 전술한 바와 같이 제2 분리막(114)의 양면에 접착력을 가지는 코팅 물질이 코팅될 수 있다.
그런데 전극조립체(100a)가 두꺼워지면, 전극조립체(100a)의 중심 부분까지 열이 전달되기 어렵기 때문에, 전극조립체(100a)의 중심 부분에서 기본단위체가 서로 접착되기 어려울 수 있다. 이를 해결하기 위해 높은 온도의 프레스로 전극조립체 (100a)를 가압하는 것을 고려해 볼 수 있다. 그러나 이와 같으면, 높은 온도의 프레스가 직접 맞닿은 부분에서 분리막이 변형될 수 있다. 이를 해결하기 위해 본 발명에서 기본단위체 접착단계는 전극조립체(100a)를 예열하는 예열단계와, 예열단계 이후에 제1 프레스(161)로 전극조립체(100a)를 제2 프레스(162)를 향해 가압하는 가압단계를 포함할 수 있다.
예열단계는 소정 온도의 챔버(미도시)에서 전극조립체(100a)를 예열하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 예열단계는 소정 온도의 챔버 내부에 전극조립체 (100a)를 놓아두어 전극조립체(100a)를 전체적으로 균일하게 가열하는 단계일 수 있다. 가압단계는 제1 프레스(161)로 전극조립체(100a)를 제2 프레스(162)를 향해 가압하는 단계일 수 있다. 이때 제1 프레스(161)와 제2 프레스(162)는 예열단계에서 전극조립체(100a)를 예열한 온도와 동일한 온도를 가지는 것이 바람직하다. 이와 같으면, 온도 차이로 인한 스트레스를 전극조립체(100a)에 가하지 않을 수 있기 때문이다.
한편, 도 8에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 프레스(161)는 곡선 형상의 볼록부(161a)를 가질 수 있고, 제2 프레스(162)는 볼록부(161a)에 대응되는 오목부(162a)를 가질 수 있다. 따라서 기본단위체 접착단계는 제1 프레스(161)의 볼록부(161a)로 전극조립체(100a)를 제2 프레스(162)의 오목부(162a)로 가압하는 단계일 수 있다. 이와 같이 가압하면, 도 9에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 프레스(161)의 볼록부(161a)에 대응되게, 또는 제2 프레스(162)의 오목부(162a)에 대응되게 전극조립체(100a')는 곡선 형상으로 휘어질 수 있다. (이와 같은 변형을 위해 일정 시간 가압 상태를 유지할 수 있다.)
따라서 기본단위체 접착단계는 기본단위체를 서로 접착시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전극조립체(100a)를 휘어진 형상으로 변형시킬 수도 있다. 즉, 전극조립체(100a)를 커브드 배터리(curved battery)에 적용할 수 있는 형상으로 용이하게 변형시킬 수 있다. (커브드 배터리의 필요한 형상에 맞춰 볼록부와 오목부를 적절하게 변형시킬 수 있다.) 본 발명에서 전극조립체(100a)는 기본단위체의 적층만으로 제조되기 때문에 위와 같은 변형에 매우 적합하다. 이와 다르게 (예를 들어) 스택/폴딩형 전극조립체는 기본단위체(예를 들어, A형 바이셀이나 B형 바이셀)를 폴딩하기 위한 분리막으로 인해 위와 같은 변형에 적합하지 않다.
한편, 가압 후에 전극조립체(100a')는 부분적으로 변형에서 회복되므로, 제1 프레스(161)의 볼록부(161a)에 대응되게, 또는 제2 프레스(162)의 오목부(162a)에 대응되게 전극조립체(100a')가 휘어진다는 것이, 반드시 전극조립체(100a')가 제1 프레스(161)의 볼록부(161a)나 제2 프레스(162)의 오목부(162a)와 동일한 형상으로 휘어진다는 것을 의미하지는 않는다.
보조단위체 적층단계
전극조립체 제조단계와 기본단위체 접착단계 사이에서 추가적으로 보조단위체 적층단계가 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 전극조립체 제조방법은 제1 보조단위체를 적층하는 제1 보조단위체 적층단계와, 제2 보조단위체를 적층하는 제2 보조단위체 적층단계 중의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
먼저 제1 보조단위체 적층단계에 대해 살펴본다. 본 발명에서 기본단위체는 일측 말단에 전극이 위치하고 타측 말단에 분리막이 위치한다. 따라서 기본단위체를 순차적으로 적층하면, 전극조립체의 가장 위쪽이나 가장 아래쪽에 전극(도 10에서 도면부호 116의 전극 참조, 이하 '말단 전극'이라 한다)이 위치하게 된다. 제1 보조단위체는 이와 같은 말단 전극(116)에 추가적으로 적층된다.
보다 구체적으로 말단 전극(116)이 양극이면, 제1 보조단위체(130a)는 도 10에서 도시하고 있는 것과 같이, 말단 전극(116)으로부터 차례로, 즉 말단 전극(116)으로부터 외측으로 분리막(114), 음극(113), 분리막(112) 및 양극(111)이 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다. 또한 말단 전극(116)이 음극이면, 제1 보조단위체(130b)는 도 11에서 도시하고 있는 것과 같이, 말단 전극(116)으로부터 차례로, 즉 말단 전극(116)으로부터 외측으로 분리막(114) 및 양극(113)이 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다.
전극조립체(100d, 100e)는 도 10과 도 11에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 보조단위체(130a, 130b)를 통해 말단 전극 측의 가장 외측에 양극을 위치시킬 수 있다. 이때 가장 외측에 위치하는 양극, 즉 제1 보조단위체의 양극은 집전체의 양면 중에 기본단위체를 바라보는 일면(도 10을 기준으로 아래쪽을 바라보는 일면)에만 활물질층이 코팅되는 것이 바람직하다. 이와 같이 활물질층이 코팅되면, 말단 전극 측의 가장 외측에 활물질층이 위치하지 않게 되므로, 활물질층이 낭비되는 것을 방지할 수 있다. 참고로, 양극은 (예를 들어) 니켈 이온을 방출하는 구성이므로 가장 외측에 양극을 위치시키면 전지 용량에 있어 유리하다.
다음으로 제2 보조단위체에 대해 살펴본다. 제2 보조단위체는 기본적으로 제1 보조단위체와 동일한 역할을 수행한다. 보다 상술한다. 본 발명에서 기본단위체는 일측 말단에 전극이 위치하고 타측 말단에 분리막이 위치한다. 따라서 기본단위체를 순차적으로 적층하면, 전극조립체의 가장 위쪽이나 가장 아래쪽에 분리막(도 12에서 도면부호 117의 분리막 참조, 이하 '말단 분리막'이라 한다)이 위치하게 된다. 제2 보조단위체는 이와 같은 말단 분리막(117)에 추가적으로 적층된다.
보다 구체적으로 기본단위체에서 말단 분리막(117)에 접한 전극(113)이 양극이면, 제2 보조단위체(140a)는 도 12에서 도시하고 있는 것과 같이, 말단 분리막(117)으로부터 차례로 음극(111), 분리막(112) 및 양극(113)이 적층되어 형성될 수 있다. 또한 기본단위체에서 말단 분리막(117)에 접한 전극(113)이 음극이면, 제2 보조단위체(140b)는 도 13에서 도시하고 있는 것과 같이 양극(111)으로 형성될 수 있다.
전극조립체(100f, 100g)는 도 12와 도 13에 도시되어 있는 것과 같이, 제2 보조단위체(140a, 140b)를 통해 말단 분리막 측의 가장 외측에 양극을 위치시킬 수 있다. 이때 가장 외측에 위치하는 양극, 즉 제2 보조단위체의 양극도 제1 보조단위체의 양극과 동일하게, 집전체의 양면 중에 기본단위체를 바라보는 일면(도 12을 기준으로 위쪽을 바라보는 일면)에만 활물질층이 코팅되는 것이 바람직하다.
그런데 제1 보조단위체와 제2 보조단위체는 전술한 구조와 다른 구조를 가질 수도 있다. 먼저 제1 보조단위체에 대해 살펴본다. 도 14에서 도시하고 있는 것과 같이 말단 전극(116)이 양극이면, 제1 보조단위체(130c)는 분리막(114) 및 음극(113)이 말단 전극(116)으로부터 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 또한 도 15에 도시되어 있는 것과 같이 말단 전극(116)이 음극이면, 제1 보조단위체(130d)는 분리막(114), 양극(113), 분리막(112) 및 음극(111)이 말단 전극(116)으로부터 차례로 적층되어 형성될 수 있다.
전극조립체(100h, 100i)는 도 14와 도 15에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 보조단위체(130c, 130d)를 통해 말단 전극 측의 가장 외측에 음극을 위치시킬 수 있다.
다음으로 제2 보조단위체에 대해 살펴본다. 도 16에서 도시하고 있는 것과 같이, 기본단위체에서 말단 분리막(117)에 접한 전극(113)이 양극이면, 제2 보조단위체(140c)는 음극(111)으로 형성될 수 있다. 또한 도 17에서 도시하고 있는 것과 같이, 기본단위체에서 말단 분리막(117)에 접한 전극(113)이 음극이면, 제2 보조단위체(140d)는 양극(111), 분리막(112) 및 음극(113)이 말단 분리막(117) 으로부터 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 전극조립체(100j, 100k)는 도 16과 도 17에 도시되어 있는 것과 같이, 제2 보조단위체(140c, 140d)를 통해 말단 분리막 측의 가장 외측에 음극을 위치시킬 수 있다.
참고로, 음극은 전위차로 인해 전극 케이스(예를 들어, 파우치형 케이스)의 알루미늄층과 반응을 일으킬 수 있다. 따라서 음극은 분리막을 통해 전극 케이스로부터 절연되는 것이 바람직하다. 이를 위해 도 14 내지 도 17에서 제1 및 제2 보조단위체는 음극의 외측에 분리막을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 14의 제1 보조단위체(130c)와 대비하여 도 18의 제1 보조단위체(130e)는 가장 외측에 분리막(112)을 더 포함할 수도 있다. 참고로, 보조단위체가 분리막을 포함하면 보조단위체를 기본단위체에 정렬할 때 보다 용이하다.
한편, 도 19에서 도시하고 있는 것과 같이 전극조립체(100m)를 형성할 수도 있다. 기본단위체(110b)는 하측에서 상측으로 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 전극(111)은 양극일 수 있고 제2 전극(113)은 음극일 수 있다.
그리고 제1 보조단위체(130f)는 분리막(114), 음극(113), 분리막(112) 및 양극(111)이 말단 전극(116)으로부터 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 보조단위체(130f)의 양극(111)은 집전체의 양면 중에 기본단위체(110b)를 바라보는 일면에만 활물질층이 형성될 수 있다.
또한 제2 보조단위체(140e)는 말단 분리막(117)으로부터 순차적으로 양극(111, 제1 양극), 분리막(112), 음극(113), 분리막(114) 및 양극(118, 제2 양극)이 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제2 보조단위체(140e)의 양극 중 가장 외측에 위치한 양극(118, 제2 양극)은 집전체의 양면 중에 기본단위체(110b)를 바라보는 일면에만 활물질층이 형성될 수 있다.
마지막으로 도 20에서 도시하고 있듯이 전극조립체(100n)를 형성할 수도 있다. 기본단위체(110e)는 상측에서 하측으로 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 전극(111)은 음극일 수 있고 제2 전극(113)은 양극일 수 있다. 그리고 제2 보조단위체(140f)는 음극(111), 분리막(112), 양극(113), 분리막(114) 및 음극(119)이 말단 분리막(117)으로부터 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다.
100a ~ 100n: 전극조립체 110a ~ 110e: 기본단위체
111: 제1 전극 112: 제1 분리막
113: 제2 전극 114: 제2 분리막
116: 말단 전극 117: 말단 분리막
121: 제1 전극 재료 122: 제1 분리막 재료
123: 제2 전극 재료 124: 제2 분리막 재료
130a ~ 130f: 제1 보조단위체 140a ~ 140f: 제2 보조단위체
161: 제1 프레스 161a: 볼록부
162: 제2 프레스 162a: 오목부
163: 발열수단

Claims (20)

  1. 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지는 기본단위체를 제조하는 기본단위체 제조단계;
    상기 기본단위체를 반복적으로 적층하여 전극조립체를 제조하는 전극조립체 제조단계; 및
    상기 전극조립체를 가열 상태에서 가압하여 상기 전극조립체 내에서 상기 기본단위체를 서로 접착시키는 기본단위체 접착단계를 포함하며,
    상기 기본단위체 접착단계는 상기 전극조립체를 곡선 형상의 볼록부를 가지는 제1 프레스로 상기 볼록부에 대응되는 오목부를 가지는 제2 프레스를 향해 가압하여 수행되고, 상기 전극조립체는 상기 제1 프레스의 가압에 의해 상기 제1 프레스의 볼록부에 대응되게 휘어지며,
    상기 제1 프레스와 상기 제2 프레스 중의 적어도 어느 하나는 내부에 발열 수단을 구비하고,
    상기 기본단위체 접착단계는 상기 전극조립체를 예열하는 예열단계와, 상기 예열단계 이후에 상기 제1 프레스로 상기 전극조립체를 상기 제2 프레스를 향해 가압하는 가압단계를 포함하며,
    상기 기본단위체 제조단계는 상기 전극과 상기 분리막을 라미네이팅에 의해 접착시켜 상기 기본단위체를 제조하고,
    상기 분리막은 접착력을 가지는 코팅 물질이 표면에 코팅되며,
    상기 코팅 물질은 고온에서 상기 분리막이 수축되는 것을 방지하고, 상기 분리막의 코팅층에 기공 구조를 형성하도록 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 예열단계는 소정 온도의 챔버에서 상기 전극조립체를 예열하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 분리막은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 바라보는 양면에 상기 코팅 물질이 코팅되고, 상기 제2 분리막은 상기 제2 전극을 바라보는 일면과 그 반대면에 상기 코팅 물질이 코팅되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극조립체 제조단계 이후에 상기 전극조립체의 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 전극인 말단 전극에 제1 보조단위체를 적층하는 제1 보조단위체 적층단계를 더 포함하며,
    상기 말단 전극이 양극일 때 상기 제1 보조단위체는 상기 말단 전극으로부터 차례로 분리막, 음극, 분리막 및 양극이 적층되어 형성되고,
    상기 말단 전극이 음극일 때 상기 제1 보조단위체는 상기 말단 전극으로부터 차례로 분리막 및 양극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 보조단위체의 양극은,
    집전체; 및
    상기 집전체의 양면 중에 상기 기본단위체를 바라보는 일면에만 코팅되는 활물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극조립체 제조단계 이후에 상기 전극조립체의 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 분리막인 말단 분리막에 제2 보조단위체를 적층하는 제2 보조단위체 적층단계를 더 포함하며,
    상기 기본단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 양극일 때 상기 제2 보조단위체는 상기 말단 분리막으로부터 차례로 음극, 분리막 및 양극이 적층되어 형성되고,
    상기 기본단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 음극일 때 상기 제2 보조단위체는 양극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 보조단위체의 양극은,
    집전체; 및
    상기 집전체의 양면 중에 상기 기본단위체를 바라보는 일면에만 코팅되는 활물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극조립체 제조단계 이후에 상기 전극조립체의 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 전극인 말단 전극에 제1 보조단위체를 적층하는 제1 보조단위체 적층단계를 더 포함하며,
    상기 말단 전극이 양극일 때 상기 제1 보조단위체는 상기 말단 전극으로부터 차례로 분리막 및 음극이 적층되어 형성되고,
    상기 말단 전극이 음극일 때 상기 제1 보조단위체는 상기 말단 전극으로부터 차례로 분리막, 양극, 분리막 및 음극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 보조단위체는 상기 음극의 외측에 분리막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극조립체 제조단계 이후에 상기 전극조립체의 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 분리막인 말단 분리막에 제2 보조단위체를 적층하는 제2 보조단위체 적층단계를 더 포함하며,
    상기 기본단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 양극일 때 상기 제2 보조단위체는 음극으로 형성되고,
    상기 기본단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 음극일 때 상기 제2 보조단위체는 상기 말단 분리막으로부터 차례로 양극, 분리막 및 음극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제2 보조단위체는 상기 음극의 외측에 분리막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극조립체 제조단계 이후에 상기 전극조립체의 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 분리막인 말단 분리막에 제2 보조단위체를 적층하는 제2 보조단위체 적층단계를 더 포함하며,
    상기 기본단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 음극일 때 상기 제2 보조단위체는 상기 말단 분리막으로부터 차례로 제1 양극, 분리막, 음극, 분리막 및 제2 양극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제2 보조단위체의 제2 양극은,
    집전체; 및
    상기 집전체의 양면 중에 상기 기본단위체를 바라보는 일면에만 코팅되는 활물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극조립체 제조단계 이후에 상기 전극조립체의 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 분리막인 말단 분리막에 제2 보조단위체를 적층하는 제2 보조단위체 적층단계를 더 포함하며,
    상기 기본단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 양극일 때 상기 제2 보조단위체는 상기 말단 분리막으로부터 차례로 제1 음극, 분리막, 양극, 분리막 및 제2 음극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
KR1020130130065A 2013-10-30 2013-10-30 전극조립체 제조방법 KR101784033B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130130065A KR101784033B1 (ko) 2013-10-30 2013-10-30 전극조립체 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130130065A KR101784033B1 (ko) 2013-10-30 2013-10-30 전극조립체 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150049458A KR20150049458A (ko) 2015-05-08
KR101784033B1 true KR101784033B1 (ko) 2017-10-10

Family

ID=53387538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130130065A KR101784033B1 (ko) 2013-10-30 2013-10-30 전극조립체 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101784033B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170010579A (ko) * 2015-07-20 2017-02-01 주식회사 엘지화학 이차전지의 제작방법
KR102187172B1 (ko) * 2016-12-01 2020-12-07 주식회사 엘지화학 커브드 케이스용 금형장치 및 그를 이용한 커브드 이차전지 제조방법
KR20200095896A (ko) * 2019-02-01 2020-08-11 주식회사 엘지화학 전극 조립체 제조방법과, 이를 통해 제조된 전극 및 이차전지
KR20210074026A (ko) * 2019-12-11 2021-06-21 주식회사 엘지에너지솔루션 전극조립체, 그의 제조장치 및 제조방법
JP2023122240A (ja) * 2022-02-22 2023-09-01 株式会社東芝 加熱装置及び電極群の製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011086506A (ja) * 2009-10-15 2011-04-28 Komatsu Ntc Ltd 積層型電池製造装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011086506A (ja) * 2009-10-15 2011-04-28 Komatsu Ntc Ltd 積層型電池製造装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150049458A (ko) 2015-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101561735B1 (ko) 전극조립체 제조방법
KR101595621B1 (ko) 전극조립체 제조방법
US20200395591A1 (en) Electrode Assembly And Polymer Secondary Battery Cell Including The Same
KR101595643B1 (ko) 전극조립체 및 이를 포함하는 폴리머 이차전지 셀
KR101784033B1 (ko) 전극조립체 제조방법
KR101595645B1 (ko) 전극 조립체
KR102016645B1 (ko) 전극 조립체 및 그의 제조 방법
KR101598682B1 (ko) 전극조립체 및 전극조립체 제조방법
KR101763993B1 (ko) 기본 단위체 제조 장치 및 전극 조립체의 제조 방법
KR101729815B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 위한 기본 단위체
KR101807354B1 (ko) 전극 조립체
KR101535023B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 위한 기본 단위체
KR101729818B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 위한 기본 단위체
KR101810281B1 (ko) 2차 전지 및 그 2차 전지의 제작 방법
KR101549337B1 (ko) 전극 조립체의 제조 방법
KR101747514B1 (ko) 전극 조립체
JP2015526874A (ja) 電極組立体の製造方法
KR20160043754A (ko) 이차 전지

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant