KR101806594B1 - Method for manufacturing electrode assembly - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극 조립체의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전극 조립체 또는 완성된 이차 전지의 외관상 변형을 방지할 수 있는 전극 조립체의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전극 조립체의 제조 방법은 서로 동일한 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지는 1종의 기본 단위체나, 또는 서로 동일한 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지는 2종 이상의 기본 단위체를 제조하는 제1 단계; 1종의 기본 단위체를 반복적으로 적층하거나, 또는 2종 이상의 기본 단위체를 정해진 순서에 따라 적층하여 단위체 스택부를 제조하는 제2 단계; 서로 다른 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층되는 중간 단위체를 제조하는 제3 단계; 및 중간 단위체를 사이에 두고 단위체 스택부를 서로 대칭되는 구조를 갖도록 배치시킨 후에 서로 접합시키는 제 4단계를 포함하며, 1종의 기본 단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지고, 2종 이상의 기본 단위체를 각각 1개씩 정해진 순서에 따라 적층하면, 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조가 형성된다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of manufacturing an electrode assembly, and more particularly, to a method of manufacturing an electrode assembly or an electrode assembly capable of preventing appearance deformation of a completed secondary battery.
A method of manufacturing an electrode assembly according to the present invention is a method of manufacturing an electrode assembly comprising one basic unit having a structure in which electrodes and separators of the same number are alternately stacked or two types of electrodes having a structure in which electrodes and separators are alternately stacked A first step of producing the above-mentioned basic unit; A second step of repeatedly laminating one kind of basic unit body or laminating two or more kinds of basic unit bodies in a predetermined order; A third step of manufacturing an intermediate unit in which a different number of electrodes and a separation membrane are alternately laminated; And a fourth step of disposing the unit stack portions so as to have symmetrical structures with each other with the intermediate unit therebetween, and then bonding the unit stack portions to each other, wherein one kind of the basic unit body includes a first electrode, a first separator, Layer structure or a four-layer structure is repeatedly laminated, and two or more kinds of basic unit bodies are stacked one by one in a predetermined order, a structure in which a four-layer structure or a four-layer structure is repeatedly laminated .
Description
본 발명은 전극 조립체의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전극 조립체 또는 완성된 이차 전지의 외관상 변형을 방지할 수 있는 전극 조립체의 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.Unlike primary batteries, rechargeable secondary batteries can be recharged, and they are being researched and developed recently due to their small size and high capacity. As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing.
이차 전지는 전지 케이스에 전극 조립체가 내장되어 구성될 수 있다. 전지 케이스의 내부에 장착되는 전극 조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다. The secondary battery may be configured such that an electrode assembly is embedded in the battery case. The electrode assembly mounted inside the battery case is a charge / dischargeable power generating device formed of a stacked structure of a positive electrode / separator / negative electrode.
도 1은 종래의 전극 조립체가 제작되는 구조를 도시하는 측면도이다. 도 2는 도 1의 방식에 따라 제조된 전극 조립체를 도시하는 도면이다.1 is a side view showing a structure in which a conventional electrode assembly is manufactured. 2 is a view showing an electrode assembly manufactured according to the method of FIG.
도 1을 참조하면, 종래에는 전극(2,4)과 분리막(3)이 교대로 적층되어 형성된 기본 단위체(1)들을 일방향으로 적층하여 전극 조립체(11)를 제조하는 방식이 사용되어 왔다. 그런데 이러한 방식으로 전극 조립체(11)를 제조할 경우에 전극 조립체(11)내 양극(2)과 음극(4) 사이의 응력의 차이로 인하여 전극 조립체(11)가 한쪽으로 휘어지는 현상이 발생할 수 있다. 응력의 차이는 양극(2)과 음극(4) 사이의 압연률 차이 등에서 기인할 수 있다. Referring to FIG. 1, a method of manufacturing an
도 2에서는 이렇게 한쪽을 휘어진 형상으로 변형된 전극 조립체(11)가 도시되고 있다. 이와 같이 전극 조립체(11)가 한쪽으로 휘어지거나 또는 전극 조립체(11)의 최종 산물인 이차 전지가 한쪽으로 휘어지는 형태를 가지게 되면, 그 자체로 제품 형상의 불량을 의미하고, 제품 형상의 불량은 전극 조립체(11) 및 이차 전지가 본래의 목적대로 사용되지 못하게 되는 것을 의미할 수 있어 문제 된다. In Fig. 2, the
또한, 전극 조립체(11) 및 이차 전지 형상의 변형은 전지의 안정성에 심각한 영향을 미칠 수 있고, 그에 따라 소비자의 안전에 심각한 위협이 될 수 있어 문제된다. In addition, the deformation of the
따라서 본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 전극 조립체 또는 완성된 이차 전지가 한쪽으로 휘거나 굽는 변형을 방지할 수 있는 전극 조립체의 제조 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an electrode assembly capable of preventing warping or bending of an electrode assembly or a completed secondary battery.
본 발명에 따른 전극 조립체의 제조 방법은 서로 동일한 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지는 1종의 기본 단위체나, 또는 서로 동일한 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지는 2종 이상의 기본 단위체를 제조하는 제1 단계; 1종의 기본 단위체를 반복적으로 적층하거나, 또는 2종 이상의 기본 단위체를 정해진 순서에 따라 적층하여 단위체 스택부를 제조하는 제2 단계; 서로 다른 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층되는 중간 단위체를 제조하는 제3 단계; 및 중간 단위체를 사이에 두고 단위체 스택부를 서로 대칭되는 구조를 갖도록 배치시킨 후에 서로 접합시키는 제 4단계를 포함하며, 1종의 기본 단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지고, 2종 이상의 기본 단위체를 각각 1개씩 정해진 순서에 따라 적층하면, 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조가 형성된다. A method of manufacturing an electrode assembly according to the present invention is a method of manufacturing an electrode assembly comprising one basic unit having a structure in which electrodes and separators of the same number are alternately stacked or two types of electrodes having a structure in which electrodes and separators are alternately stacked A first step of producing the above-mentioned basic unit; A second step of repeatedly laminating one kind of basic unit body or laminating two or more kinds of basic unit bodies in a predetermined order; A third step of manufacturing an intermediate unit in which a different number of electrodes and a separation membrane are alternately laminated; And a fourth step of disposing the unit stack portions so as to have symmetrical structures with each other with the intermediate unit therebetween, and then bonding the unit stack portions to each other, wherein one kind of the basic unit body includes a first electrode, a first separator, Layer structure or a four-layer structure is repeatedly laminated, and two or more kinds of basic unit bodies are stacked one by one in a predetermined order, a structure in which a four-layer structure or a four-layer structure is repeatedly laminated .
본 발명에 따른 전극 조립체의 제조 방법은 서로 다른 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층되는 중간 단위체를 사이에 두고 단위체 스택부를 서로 대칭되는 구조를 갖도록 배치시킨 후에 서로 접합시키는 단계를 포함함으로써, 전극 조립체 또는 완성된 이차 전지가 한쪽으로 휘거나 굽는 변형을 방지할 수 있다. The method of manufacturing an electrode assembly according to the present invention includes arranging the unit stacks so that the unit stacks are symmetrical with each other with an intermediate unit interposed therebetween, It is possible to prevent the secondary battery from being warped or bent.
도 1은 종래의 전극 조립체가 제작되는 구조를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 방식에 따라 제조된 전극 조립체를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전극 조립체에서 사용되는 기본 단위체의 제1 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전극 조립체에서 사용되는 기본 단위체의 제2 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 5는 도 3의 기본 단위체의 적층으로 형성되는 단위체 스택부를 도시하고 있는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전극 조립체에서 사용되는 기본 단위체의 제3 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전극 조립체에서 사용되는 기본 단위체의 제4 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 8은 도 6의 기본 단위체와 도 7의 기본 단위체의 적층으로 형성되는 단위체 스택부를 도시하고 있는 측면도이다.
도 9은 본 발명의 일실시예에 따른 전극 조립체에서 사용되는 기본 단위체를 제조하는 공정을 도시하고 있는 공정도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 제조하는 방식을 도시하는 측면도이다.
도 11은 도 10에서 도시되는 방식으로 제조된 전극 조립체에서 휘어짐이 억제되는 원리를 도시하는 모식도이다. 1 is a cross-sectional view showing a structure in which a conventional electrode assembly is manufactured.
2 is a view showing an electrode assembly manufactured according to the method of FIG.
3 is a side view illustrating a first structure of a basic unit used in an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
4 is a side view showing a second structure of a basic unit used in an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a side view showing a unit stack formed by stacking the basic unit of FIG. 3. FIG.
6 is a side view showing a third structure of a basic unit used in an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
7 is a side view showing a fourth structure of a basic unit used in an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a side view showing a unit stack formed by stacking the basic unit of FIG. 6 and the basic unit of FIG. 7;
9 is a process diagram showing a process of manufacturing a basic unit used in an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
10 is a side view showing a method of manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
11 is a schematic diagram showing a principle of suppressing warp in an electrode assembly manufactured in the manner shown in Fig.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the following examples.
본 발명에 따른 전극 조립체의 제조 방법은 기본 단위체를 제조하는 제1 단계, 제1 단계에서 제조된 기본 단위체를 기초로 단위체 스택부를 제조하는 제2 단계, 서로 다른 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층되는 중간 단위체를 제조하는 제3 단계, 및 중간 단위체를 사이에 두고 단위체 스택부를 서로 대칭되는 구조를 갖도록 배치시킨 후에 서로 접합시키는 제 4단계를 포함한다. A method of manufacturing an electrode assembly according to the present invention includes a first step of manufacturing a basic unit, a second step of manufacturing a unit stack on the basis of the basic unit manufactured in the first step, And a fourth step of arranging the unit stack portions so as to have mutually symmetrical structures with the intermediate unit therebetween and then joining them together.
이와 같이, 제조된 단위체 스택부 및 중간 단위체를 기초로 전지의 전극 조립체를 구성할 수 있다. 이하에서 우선 기본 단위체를 제조하는 제1 단계에 대해 살펴본다.
In this manner, the electrode assembly of the battery can be constructed based on the manufactured unit stack and the intermediate unit. Hereinafter, the first step of manufacturing the basic unit will be described.
기본 단위체의 제조 단계(제1 단계)The production step of the basic unit (first step)
기본 단위체의 제조 단계(제1 단계)는 서로 동일한 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지는 1종의 기본 단위체나, 또는 서로 동일한 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지는 2종 이상의 기본 단위체를 제조하는 단계이다. 이하에서 보다 상술한다. The first stage of the basic unit may be a single basic unit having a structure in which the same number of electrodes and separators are alternately stacked, or two basic units each having a structure in which the same number of electrodes and separators are alternately stacked And the step of producing a basic unit or more. This will be described in more detail below.
[기본 단위체의 구조][Structure of Basic Unit Structure]
본 발명에 따른 전극 조립체에서 기본 단위체는 전극과 분리막이 교대로 적층되어 형성된다. 이때 전극과 분리막은 같은 수만큼 적층된다. 예를 들어, 도 3에서 도시하고 있는 것과 같이, 기본 단위체(110a)는 2개의 전극(111, 113)과 2개의 분리막(112, 114)이 적층되어 형성될 수 있다. 이때 양극과 음극은 당연히 분리막을 통해 서로 마주 볼 수 있다. 기본 단위체가 이와 같이 형성되면, 기본 단위체의 일측 말단에 전극(도 3과 도 4에서 도면부호 111의 전극 참조)이 위치하게 되고, 기본 단위체의 타측 말단에 분리막(도 3과 도 4에서 도면부호 114의 분리막 참조)이 위치하게 된다. In the electrode assembly according to the present invention, the basic unit is formed by alternately stacking electrodes and a separator. At this time, the same number of electrodes and separator are stacked. For example, as shown in FIG. 3, the
본 발명의 일실시예에 따른 전극 조립체에서 기본 단위체의 적층만으로 단위체 스택부가 형성될 수 있다. 즉, 1종의 기본 단위체를 반복적으로 적층하여, 또는 2종 이상의 기본 단위체를 정해진 순서에 따라 적층하면 단위체 스택부가 형성될 수 있다. 이와 같은 특징을 가지는 기본 단위체는 이하와 같은 구조를 가질 수 있다. In the electrode assembly according to the embodiment of the present invention, the unit stack may be formed only by stacking the basic unit. That is, the unit body stack portion can be formed by repeatedly laminating one kind of basic unit body or by laminating two or more kinds of basic unit bodies in a predetermined order. The basic unit having such characteristics can have the following structure.
첫째로, 기본 단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 기본 단위체(110a, 110b)는 도 3에서 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 4에서 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. 이와 같은 구조를 가지는 기본 단위체를 이하에서 제1 기본 단위체라 한다. 이때 제1 전극(111)과 제2 전극(113)은 서로 반대되는 전극이다. 예를 들어, 제1 전극(111)이 양극이면 제2 전극(113)은 음극이다. First, the basic unit may be formed by sequentially stacking a first electrode, a first separator, a second electrode, and a second separator. 3, the
이와 같이 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층되어 기본 단위체가 형성되면, 후술할 단위체 스택부의 제조 단계(제2 단계)를 통해 도 5에서 도시하고 있는 것과 같이, 1종의 기본 단위체(110a)를 반복적으로 적층하는 것으로 단위체 스택부(100a)를 형성할 수 있다. When the first electrode, the first separator, the second electrode, and the second separator are stacked in order to form the basic unit, as shown in FIG. 5 through a manufacturing step (second step) The unit
여기서 기본 단위체는 이와 같은 4층 구조 이외에도 8층 구조나 12층 구조를 가질 수 있다. 즉, 기본 단위체는 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 기본 단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층되어 형성될 수도 있다. In addition to the four-layer structure, the basic unit may have an eight-layer structure or a twelve-layer structure. That is, the basic unit may have a structure in which a four-layer structure is repeatedly laminated. For example, the basic unit may include a first electrode, a first separator, a second electrode, a second separator, a first electrode, a first separator, a second electrode, and a second separator.
둘째로, 기본 단위체는, 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 수 있다. 전자의 구조를 가지는 기본 단위체를 이하에서 제2 기본 단위체라 하고, 후자의 구조를 가지는 기본 단위체를 이하에서 제3 기본 단위체라 한다. Second, the basic unit may be formed by stacking a first electrode, a first separator, a second electrode, a second separator, a first electrode, and a first separator in this order, or a second electrode, a second separator, 1 separator, a second electrode, and a second separator may be sequentially stacked. The basic unit having the former structure will hereinafter be referred to as a second basic unit and the basic unit having the latter structure will be referred to as a third basic unit hereinafter.
보다 구체적으로 제2 기본 단위체(110c)는 도 6에 도시되어 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 기본 단위체(110d)는 도 7에 도시되어 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.6, the second
제2 기본 단위체(110c)와 제3 기본 단위체(110d)를 하나씩만 적층하면 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조가 형성된다. 그러므로 제2 기본 단위체(110c)와 제3 기본 단위체(110d)를 하나씩 교대로 계속 적층하면, 도 8에서 도시하고 있는 것과 같이 제2 및 제3 기본 단위체의 적층으로도 단위체 스택부(100b)를 형성할 수 있다. When only one second
본 발명에서 1종의 기본 단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 배치된 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 배치된 구조를 가진다. 또한 본 발명에서 2종 이상의 기본 단위체를 각각 1개씩 정해진 순서에 따라 배치하면, 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 배치된 구조가 형성된다. 예를 들어, 전술한 제1 기본 단위체는 4층 구조를 가지고, 전술한 제2 기본 단위체와 제3 기본 단위체를 각각 1개씩 총 2개를 적층하면 4층 구조가 반복적으로 적층된 12층 구조가 형성된다. In the present invention, one kind of basic unit has a structure in which a four-layer structure or a four-layer structure in which a first electrode, a first separation membrane, a second electrode, and a second separation membrane are sequentially arranged is repeatedly arranged. Further, in the present invention, when two or more kinds of basic unit bodies are arranged in a predetermined order, a structure in which a four-layer structure or a four-layer structure is repeatedly arranged is formed. For example, when the first basic unit has a four-layer structure and two second basic units and three second basic units are stacked one upon the other, a twelve-layer structure in which a four-layer structure is repeatedly stacked .
따라서 본 발명에서 1종의 기본 단위체를 반복적으로 적층하거나, 또는 2종 이상의 기본 단위체를 정해진 순서에 따라 적층하면, 단지 적층만으로도 단위체 스택부를 형성할 수 있다. Therefore, in the present invention, when one kind of basic unit is repeatedly laminated or two or more kinds of basic units are laminated in a predetermined order, the unit stack can be formed only by lamination.
[기본 단위체의 제조][Production of basic unit]
도 9을 참조하여 대표적으로 제1 기본 단위체를 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 절단하고, 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. Referring to FIG. 9, a process for manufacturing the first basic unit will be described. First, a
그런 다음 라미네이터(L1, L2)에서 전극 재료와 분리막 재료를 서로 접착시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 접착으로 전극과 분리막이 일체로 결합된 기본 단위체가 제조될 수 있다. 결합의 방법은 다양할 수 있다. 라미네이터(L1, L2)는 접착을 위해 재료에 압력을 가하거나 압력과 열을 가한다. 이와 같은 접착은 단위체 스택부를 제조할 때 기본 단위체의 적층을 보다 용이하게 한다. 또한 이와 같은 접착은 기본 단위체의 정렬에도 유리하다. 이와 같은 접착 후에 제1 분리막 재료(122)와 제2 분리막 재료(124)를 커터(C3)를 통해 소정 크기로 절단하면, 기본 단위체(110a)가 제조될 수 있다. 이와 같은 과정 중에 분리막의 말단은 인접한 분리막의 말단과 접합되지 않는다.It is then preferable to adhere the electrode material and the separation membrane material to each other in the laminator (L 1 , L 2 ). By such adhesion, a basic unit in which the electrode and the separator are integrally combined can be produced. The methods of combining can vary. The laminator (L 1 , L 2 ) applies pressure or heat to the material for adhesion. Such adhesion makes it easier to laminate the base unit when the unit unit stack is manufactured. Such bonding is also advantageous for alignment of the basic unit. When the first
이와 같이 기본 단위체에서 전극은 인접한 분리막에 접착될 수 있다. 또는 분리막이 전극에 접착된다고 볼 수도 있다. 이때 전극은 분리막을 바라보는 면에서 전체적으로 분리막에 접착되는 것이 바람직하다. 이와 같으면 전극이 안정적으로 분리막에 고정될 수 있기 때문이다. 통상적으로 전극은 분리막보다 작다.In this way, the electrodes in the basic unit can be bonded to the adjacent separator. Or the separator is bonded to the electrode. At this time, it is preferable that the electrodes are adhered to the separator as a whole on the surface facing the separator. This is because the electrode can be stably fixed to the separator. Typically, the electrode is smaller than the separator.
이를 위해 접착제를 분리막에 도포할 수 있다. 그러나 이와 같이 접착제를 이용하려면 접착제를 접착면에 걸쳐 매시(mesh) 형태나 도트(dot) 형태로 도포할 필요가 있다. 접착제를 접착면의 전체에 빈틈없이 도포한다면, 리튬 이온과 같은 반응 이온이 분리막을 통과할 수 없기 때문이다. 따라서 접착제를 이용하면, 전극을 전체적으로 (즉, 접착면의 전체에 걸쳐서) 분리막에 접착시킬 수는 있다 하더라도 전체적으로 빈틈없이 접착시키기는 어렵다.To this end, an adhesive may be applied to the separator. However, in order to use the adhesive in this way, it is necessary to apply the adhesive in the form of a mesh or a dot over the adhesive surface. If an adhesive is applied to the entire adhesion surface without any gaps, reactive ions such as lithium ions can not pass through the separation membrane. Therefore, if an adhesive is used, it is difficult to bond the electrode as a whole even though the electrode can be adhered to the separator as a whole (that is, over the entire adhesive surface).
또는 접착력을 가지는 코팅층을 구비하는 분리막을 통해 전체적으로 전극을 분리막에 접착시킬 수 있다. 보다 상술한다. 분리막은 폴리올레핀 계열의 분리막 기재와 같은 다공성의 분리막 기재, 및 분리막 기재의 일면 또는 양면에 전체적으로 코팅되는 다공성의 코팅층을 포함할 수 있다. 이때 코팅층은 무기물 입자들과 무기물 입자들을 서로 연결 및 고정하는 바인더 고분자의 혼합물로 형성될 수 있다. Alternatively, the electrodes can be adhered to the separator as a whole through the separator having the coating layer having the adhesive force. Will be described in detail. The separator may comprise a porous separator substrate, such as a polyolefin-based separator substrate, and a porous coating layer that is entirely coated on one or both sides of the separator substrate. Wherein the coating layer can be formed of a mixture of binder polymers that connect and fix the inorganic particles and the inorganic particles to each other.
여기서 무기물 입자는 분리막의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다. 즉, 무기물 입자는 고온에서 분리막이 수축되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 바인더 고분자는 무기물 입자를 고정시켜 분리막의 기계적 안정성도 향상시킬 수 있다. 또한 바인더 고분자는 전극을 분리막에 접착시킬 수 있다. 바인더 고분자는 코팅층에 전체적으로 분포하므로, 전술한 접착제와 다르게 접착면의 전체에서 빈틈없이 접착이 일어날 수 있다. 따라서 이와 같은 분리막을 이용하면 전극을 보다 안정적으로 분리막에 고정 시킬 수 있다. 이와 같은 접착을 강화하기 위해 전술한 라미네이터를 이용할 수 있다.Herein, the inorganic particles can improve the thermal stability of the separator. That is, the inorganic particles can prevent the separation membrane from contracting at a high temperature. And the binder polymer can fix the inorganic particles and improve the mechanical stability of the separator. Further, the binder polymer can adhere the electrode to the separation membrane. Since the binder polymer is distributed throughout the coating layer, unlike the above-mentioned adhesive, adhesion can be gently formed on the whole of the adhesion surface. Therefore, by using such a separation membrane, the electrode can be more stably fixed to the separation membrane. In order to enhance such adhesion, the laminator described above can be used.
그런데 무기물 입자들은 충전 구조(densely packed structure)를 이루어 코팅층에서 전체적으로 무기물 입자들간의 인터스티셜 볼륨(interstitial volumes)을 형성할 수 있다. 이때 무기물 입자들이 한정하는 인터스티셜 볼륨에 의해 코팅층에는 기공 구조가 형성될 수 있다. 이러한 기공 구조로 인해 분리막에 코팅층이 형성되어 있더라도 리튬 이온이 분리막을 양호하게 통과할 수 있다. 참고로 무기물 입자들이 한정하는 인터스티셜 볼륨은 위치에 따라 바인더 고분자에 의해 막혀 있을 수도 있다.However, the inorganic particles may form a densely packed structure to form interstitial volumes between the inorganic particles as a whole in the coating layer. At this time, a pore structure can be formed in the coating layer by the interstitial volume defined by the inorganic particles. Even if a coating layer is formed on the separation membrane due to such a pore structure, lithium ions can pass through the separation membrane well. For reference, the interstitial volume defined by the inorganic particles may be blocked by the binder polymer depending on the position.
여기서 충전 구조는 유리병에 자갈이 담겨 있는 것과 같은 구조로 설명될 수 있다. 따라서 무기물 입자들이 충전 구조를 이루면, 코팅층에서 국부적으로 무기물 입자들간의 인터스티셜 볼륨이 형성되는 것이 아니라, 코팅층에서 전체적으로 무기물 입자들간의 인터스티셜 볼륨이 형성된다. 이에 따라 무기물 입자의 크기가 증가하면 인터스티셜 볼륨에 의한 기공의 크기도 함께 증가한다. 이와 같은 충전 구조로 인해 분리막의 전체면에서 리튬 이온이 원활하게 분리막을 통과할 수 있다. Here, the filling structure can be described as a structure in which gravel is contained in a glass bottle. Accordingly, when the inorganic particles are filled, the interstitial volume between the inorganic particles is not locally formed in the coating layer, but the interstitial volume is formed between the inorganic particles as a whole in the coating layer. Accordingly, as the size of the inorganic particles increases, the pore size due to the interstitial volume also increases. Due to such a charging structure, lithium ions can smoothly pass through the separator on the entire surface of the separator.
한편, 단위체 스택부에서 기본 단위체도 기본 단위체끼리 서로 접착될 수 있다. 예를 들어, 도 3에서 제2 분리막(114)의 하면에 접착제가 도포된다거나 전술한 코팅층이 코팅된다면, 제2 분리막(114)의 하면에 다른 기본 단위체가 접착될 수 있다. On the other hand, the basic unit bodies in the unit body stack portion can also be bonded to each other. For example, in FIG. 3, if the lower surface of the
이때 기본 단위체에서 전극과 분리막간의 접착력은 단위체 스택부에서 기본 단위체간의 접착력보다 클 수 있다. 물론 기본 단위체간의 접착력은 없을 수도 있다. 이와 같으면 단위체 스택부를 분리할 때 접착력의 차이로 인해 기본 단위체 단위로 분리될 가능성이 높다. 참고로, 접착력은 박리력으로 표현할 수도 있다. 예를 들어, 전극과 분리막간의 접착력은 전극과 분리막을 서로 떼어낼 때 필요한 힘으로 표현할 수도 있다. 이와 같이 단위체 스택부 내에서 기본 단위체는 인접한 기본 단위체와 결합되지 않거나, 또는 기본 단위체 내에서 전극과 분리막이 서로 결합된 결합력과 다른 결합력으로 인접한 기본 단위체와 결합될 수 있다.
In this case, the adhesion force between the electrode and the separator in the basic unit may be greater than the adhesion between the basic units in the unit stack. Of course, there may be no adhesion between the base units. In this case, when the unit stack portion is separated, there is a high possibility that it is separated into basic unit units due to difference in adhesive force. For reference, the adhesive force may be expressed by the peeling force. For example, the adhesive force between the electrode and the separator may be expressed as the force required to separate the electrode and the separator from each other. In this way, the basic unit body in the unit stack can not be combined with the adjacent basic unit body, or can be combined with the adjacent basic unit body in a bonding force different from that of the electrode and separator bonded to each other in the basic unit body.
단위체 monomer 스택부의Stack 제조 단계(제2 단계) Manufacturing step (second step)
단위체 스택부의 제조 단계(제2 단계)는 제1 단계에서 제조된 1종의 기본 단위체를 반복적으로 적층하거나, 또는 제1 단계에서 제조된 2종 이상의 기본 단위체를 정해진 순서에 따라, 예를 들어 교호적으로 적층하여 단위체 스택부를 제조하는 단계이다. 본 발명에서 단위체 스택부는 기본 단위체가 기본 단위체 단위로 적층되어 형성된다. 즉, 먼저 기본 단위체를 제작한 다음에 이를 반복적으로 또는 교호적으로 적층하여 단위체 스택부를 제작한다. (도 5 및 도 8 참조)In the manufacturing step (second step) of the unit stack portion, one kind of basic unit body manufactured in the first step is repeatedly laminated, or two or more kinds of basic unit bodies manufactured in the first step are stacked in a predetermined order, for example, And then stacking them together to form a unit stack. In the present invention, the unit stack portion is formed by stacking the basic unit units in units of basic units. That is, first, a basic unit body is manufactured and then it is repeatedly or alternately stacked to produce a unit body stack part. (See Figs. 5 and 8)
이와 같이 본 발명에 따른 전극 조립체에서 기본 단위체의 적층만으로 단위체 스택부를 형성할 수 있다. 이러한 방식(먼저 기본단위체를 제조한 후 이를 적층하는 방식)을 사용할 시 기본 단위체를 매우 정밀하게 정렬시킬 수 있다. 기본 단위체가 정밀하게 정렬되면 전극과 분리막도 단위체 스택부에서 정밀하게 정렬될 수 있다. 또한 이러한 방식은 단위체 스택부의 생산성을 매우 향상시킬 수 있다. 공정이 매우 단순해지기 때문이다.
As described above, in the electrode assembly according to the present invention, the unit stack can be formed only by stacking the base unit. When using such a method (first, a basic unit is manufactured and then laminated), the basic unit can be very precisely aligned. When the basic unit is precisely aligned, the electrode and the separator can be precisely aligned in the unit stack. This method can also greatly improve the productivity of the unit stack. This is because the process becomes very simple.
전극 조립체의 제조 단계(제3 단계 및 제4 단계)The manufacturing steps of the electrode assembly (third and fourth steps)
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 제조하는 방식을 도시하는 측면도이다. 10 is a side view showing a method of manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 10을 참조하면, 중간 단위체(150)는 서로 다른 개수의 전극(151)과 분리막(153)이 교대로 적층되는 형태를 가질 수 있다. 중간 단위체(150)는 단위체 스택부와 단위체 스택부의 사이 중간에 개재되는 단위체를 의미할 수 있다. 제3 단계는 이러한 중간 단위체(150)를 제조하는 단계이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에서 중간 단위체(150)는 분리막(153), 전극(151), 분리막(153)이 접합된 형태를 가질 수 있다. Referring to FIG. 10, the
중간 단위체(150)를 제조한 후에는 최종적인 전극 조립체를 제조하기 위하여 중간 단위체(150)를 사이에 두고 단위체 스택부를 서로 대칭되는 구조를 갖도록 배치시키고, 서로 접합시킬 수 있다. 이 단계가 제4 단계이다. After the
일례로 도 10에서 도시되는 바와 같이, 중간 단위체(150)를 중심으로 아래 쪽에 두 개의 기본 단위체(110a)를 포함하는 제1 단위체 스택부(170)가 위치되고, 위 쪽에 두 개의 반전 기본 단위체(110S)를 포함하는 제2 단위체 스택부(190)가 위치될 수 있다. 반전 기본 단위체(110S)는 기본 단위체(110a)를 거꾸로 뒤집은 형상일 수 있다. For example, as shown in FIG. 10, a first unit
중간 단위체(150)를 중심으로 제1 단위체 스택부(170) 및 제2 단위체 스택부(190)가 서로 대칭이 되는 구조를 가진다. 이러한 대칭 구조가 되도록 제1 단위체 스택부(170), 중간 단위체(150), 및 제2 단위체 스택부(190)가 배치되고, 이후에 이들은 서로 접합되어 전극 조립체로 제조될 수 있다. 이때, 접합의 순서가 반드시 정해져 있는 것은 아니다. 어느 하나를 붙이고 나머지 것을 붙일 수 도 있고, 동시에 두 곳을 접합시킬 수도 있다. The first
한편, 중간 단위체(150)는 단위체 스택부(170, 190)의 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 전극인 말단 전극(116)에 접합될 수 있는데, 도 10에서 도시되는 것과 같이 중간 단위체(150)는 분리막(153) / 상기 말단 전극의 반대 전극(151) / 분리막(153)이 순차로 결합된 형태를 가질 수 있다. 이 경우 단위체 스택부(170, 190)의 말단 전극(116)과 중간 단위체(150) 내부의 전극(151)이 서로 반대 전극이 될 수 있다. 그에 따라 분리막(153)을 사이에 두고 두 반대의 전극 간에 전지의 기능이 발휘될 수 있다. The
전극 조립체의 구조가 이와 같을 때, 제1 단위체 스택부(170)의 양 단부 각각에는 말단 분리막(171) 및 중간 단위체(150)와 접합하는 말단 전극(116)이 배치될 수 있고, 제2 단위체 스택부(190)의 양 단부 각각에는 말단 분리막(191) 및 중간 단위체(150)와 접합하는 말단 전극(116)이 배치될 수 있다. 또한, 중간 단위체(150)의 양단부에는 단위체 스택부(170, 190)의 말단 전극(116)과 접합하는 분리막(153)이 배치될 수 있다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이 중간 단위체(150)의 분리막과 단위체 스택부(170, 190)의 분리막은 서로 분리되어 있을 수 있다. When the structure of the electrode assembly is as described above, the
도 11은 도 10에서 도시되는 방식으로 제조된 전극 조립체에서 휘어짐이 억제되는 원리를 도시하는 모식도이다. 11 is a schematic diagram showing a principle of suppressing warp in an electrode assembly manufactured in the manner shown in Fig.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 방식으로 전극 조립체를 제조할 시, 단위체 스택부(170, 190)를 휘게 만드는 벤딩(bending) 응력은 서로 대칭되게 작용하게 된다. 서로 반대로 작용하는 벤딩 응력은 서로 상쇄되고, 벤딩 응력의 합력은 0이 된다. 그에 따라 제조된 전극 조립체는 한쪽으로 굽거나 휘는 변형이 방지될 수 있다. 전극 조립체가 휘지 않을 경우 전극 조립체를 이용하여 제조되는 최종 산물인 이차 전지 또한 한쪽으로 굽거나 휘지 않게 된다. Referring to FIG. 11, in manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention, the bending stresses that bend the unit stacks 170 and 190 act symmetrically with respect to each other. The bending stresses acting opposite to each other cancel each other and the resultant force of the bending stress becomes zero. The electrode assembly thus manufactured can be prevented from bending or bending deformation to one side. When the electrode assembly is not warped, the secondary battery, which is the final product manufactured using the electrode assembly, is not bent or warped to one side.
전극 조립체 또는 이차 전지가 정상적인 외형을 유지할 경우 전극 조립체 및 이차 전지가 본래의 목적대로 사용될 수 있고, 또한, 전지의 안정성을 확실히 담보할 수 있다. 그에 따라 소비자의 안전도 보장될 수 있다. When the electrode assembly or the secondary battery maintains its normal external shape, the electrode assembly and the secondary battery can be used for their original purposes, and the stability of the battery can be assured. Therefore, consumer safety can be guaranteed.
비록, 도 10 및 도 11에서는 제1 단위체 스택부(170) 및 제2 단위체 스택부(190)가 서로 완전히 대칭이 되는 구조가 도시되고 있지만, 전극 조립체의 형상이 반드시 완전한 대칭이 되어야만 하는 것은 아니다. 일부분만이 대칭 되더라도 벤딩 응력이 상쇄되어 전극 조립체의 벤딩이 어느 정도 방지될 수만 있다면, 허용 범위 내에서 비대칭적인 형상의 전극 조립체를 제조하는 방법 역시 본 발명의 범위에 속함은 당연하다.
Although the
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments and drawings, it is to be understood that the present invention is not limited thereto and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.
100a ~ 100b: 단위체 스택부
110a ~ 110d: 기본 단위체
110S: 반전 기본 단위체
111: 제1 전극
112: 제1 분리막
113: 제2 전극
114: 제2 분리막
116: 말단 전극
121: 제1 전극 재료
122: 제1 분리막 재료
123: 제2 전극 재료
124: 제2 분리막 재료
150: 중간 단위체
151: 전극(말단 전극의 반대 전극)
153: 분리막
170: 제1 단위체 스택부
171: 말단 분리막
190: 제2 단위체 스택부
191: 말단 분리막100a to 100b:
110a to 110d: basic unit
110S: Invert basic unit
111: first electrode
112: first separator
113: second electrode
114: second separator
116: terminal electrode
121: first electrode material
122: first separation membrane material
123: second electrode material
124: Second separation membrane material
150: intermediate unit
151: electrode (opposite electrode of the terminal electrode)
153: membrane
170: first unit body stack portion
171:
190: second unit body stack portion
191: terminal membrane
Claims (10)
상기 1종의 기본 단위체를 반복적으로 적층하거나, 또는 상기 2종 이상의 기본 단위체를 정해진 순서에 따라 적층하여 단위체 스택부를 제조하는 제2 단계;
서로 다른 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층되는 중간 단위체를 제조하는 제3 단계; 및
상기 중간 단위체를 사이에 두고 상기 단위체 스택부를 서로 대칭되는 구조를 갖도록 배치시키고, 서로 접합시키는 제 4단계를 포함하며,
상기 1종의 기본 단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지고,
상기 2종 이상의 기본 단위체를 각각 1개씩 정해진 순서에 따라 적층하면, 상기 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조가 형성되고,
상기 중간 단위체의 분리막과 상기 단위체 스택부의 분리막은 서로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.A first step of producing at least two kinds of basic unit bodies having a structure in which the same number of electrodes and separator films are alternately stacked, or two or more kinds of basic unit bodies having a structure in which the same number of electrodes and separator films are alternately stacked;
A second step of repeatedly laminating the one kind of basic unit bodies or laminating the two or more kinds of basic unit bodies according to a predetermined order;
A third step of manufacturing an intermediate unit in which a different number of electrodes and a separation membrane are alternately laminated; And
And a fourth step of disposing the unit stack parts having a structure symmetrical with respect to each other with the intermediate unit therebetween and bonding them together,
The one basic unit has a structure in which a four-layer structure in which a first electrode, a first separation membrane, a second electrode, and a second separation membrane are sequentially stacked, or a structure in which the four-
When the two or more basic unit bodies are stacked one by one in a predetermined order, a structure in which the four-layer structure and the four-layer structure are repeatedly laminated is formed,
Wherein the separation membrane of the intermediate unit and the separation membrane of the unit stack are separated from each other.
상기 단위체 스택부의 양단부 각각에는 분리막 및 상기 중간 단위체와 접합하는 말단 전극이 배치되고,
상기 중간 단위체의 양단부에는 상기 단위체 스택부의 말단 전극과 접합하는 분리막이 배치되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein a separation membrane and a terminal electrode for bonding to the intermediate unit are disposed at both ends of the unit stack,
Wherein a separation membrane is disposed on both ends of the intermediate unit to be connected to the end electrodes of the unit stack.
상기 제1 단계에서 상기 1종의 기본 단위체는 상기 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지는 제1 기본 단위체를 포함하며,
상기 제2 단계에서 상기 단위체 스택부는 상기 제1 기본 단위체가 반복적으로 적층된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.The method according to claim 1,
In the first step, the one kind of basic unit includes a first basic unit having a structure in which the four-layer structure or the four-layer structure is repeatedly laminated,
Wherein in the second step, the unit stack portion has a structure in which the first basic unit is repeatedly laminated.
상기 제1 단계에서 상기 2종 이상의 기본 단위체는,
제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극 및 제1 분리막이 차례로 적층된 구조를 가지는 제2 기본 단위체와,
제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층된 구조를 가지는 제3 기본 단위체를 포함하며,
상기 제2 단계에서 상기 단위체 스택부는 상기 제2 기본 단위체와 상기 제3 기본 단위체가 교호적으로 적층된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein, in the first step, the two or more kinds of basic unit bodies,
A second basic unit having a structure in which a first electrode, a first separation membrane, a second electrode, a second separation membrane, a first electrode and a first separation membrane are stacked in order,
And a third basic unit having a structure in which a second electrode, a second separation membrane, a first electrode, a first separation membrane, a second electrode, and a second separation membrane are stacked in this order,
Wherein the unit stack portion in the second step has a structure in which the second basic unit and the third basic unit are alternately stacked.
상기 제1 단계에서 상기 전극은 인접한 분리막에 접착되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the electrode is adhered to an adjacent separation membrane in the first step.
상기 제1 단계에서 상기 전극은 상기 인접한 분리막을 바라보는 면에서 전체적으로 상기 인접한 분리막에 접착되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.The method of claim 5,
Wherein the electrode is adhered to the adjacent separator as a whole on a surface facing the adjacent separator in the first step.
상기 제1 단계에서 상기 전극은 라미네이팅에 의해 상기 인접한 분리막을 바라보는 면에서 전체적으로 상기 인접한 분리막에 접착되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.The method of claim 5,
Wherein the electrode is adhered to the adjacent separator as a whole on a surface facing the adjacent separator by laminating.
상기 기본 단위체 내에서 상기 전극과 상기 인접한 분리막 간의 접착력은 상기 단위체 스택부 내에서 상기 기본 단위체간의 접착력보다 큰 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.The method of claim 5,
Wherein an adhesion force between the electrode and the adjacent separation membrane in the basic unit body is greater than an adhesion force between the basic unit body in the unit body stack unit.
상기 분리막은 다공성의 분리막 기재, 및 상기 분리막 기재의 일면 또는 양면에 전체적으로 코팅되는 다공성의 코팅층을 포함하고,
상기 코팅층은 무기물 입자들과 상기 무기물 입자들을 서로 연결 및 고정하는 바인더 고분자의 혼합물로 형성되며,
상기 전극은 상기 코팅층에 의해 상기 인접한 분리막에 접착되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.The method of claim 5,
Wherein the separation membrane comprises a porous membrane base material and a porous coating layer entirely coated on one or both sides of the membrane base material,
Wherein the coating layer is formed of a mixture of inorganic particles and a binder polymer that connects and fixes the inorganic particles to each other,
Wherein the electrode is bonded to the adjacent separation membrane by the coating layer.
상기 무기물 입자들은 충전 구조(densely packed structure)를 이루어 상기 코팅층에서 전체적으로 무기물 입자들간의 인터스티셜 볼륨(interstitial volumes)을 형성하고, 상기 무기물 입자들이 한정하는 인터스티셜 볼륨에 의해 상기 코팅층에 기공 구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법. The method of claim 9,
Wherein the inorganic particles form a densely packed structure to form interstitial volumes between the inorganic particles as a whole in the coating layer and form a pore structure in the coating layer by the interstitial volume defined by the inorganic particles. Wherein the electrode assembly is formed of a conductive material.
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