KR101941144B1 - 이차전지의 제조방법 및 전극 조립체의 제조방법 - Google Patents

이차전지의 제조방법 및 전극 조립체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차전지의 제조방법에 관한 것으로서, 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층된 미완성 전극조립체를 제조하는 제1 공정(S10); 패턴화된 가압돌기가 형성된 패턴부재를 준비하는 제2 공정(S20); 상기 가압돌기가 상기 미완성 전극조립체를 향하게 상기 패턴부재를 상기 미완성 전극조립체의 외측면에 적층하는 제3 공정(S30); 상기 패턴화된 가압돌기가 형성된 패턴부재를 통해 상기 미완성 전극조립체를 부분적으로 가압하여 상기 전극과 상기 분리막 계면을 패턴 접착함으로써 상기 전극과 상기 분리막 계면에서 접착 부분과 미접착 부분이 공존하는 완제품 전극조립체를 제조하는 제4 공정(S40); 상기 완제품 전극조립체를 케이스에 수용하는 제5 공정(S50); 상기 케이스의 개구부를 통해 전해액을 주입하여 상기 전극조립체를 함침시키는 한편, 상기 전해액이 상기 전극과 상기 분리막 계면의 미접착 부분으로 침투되면서 상기 전극조립체 내부까지 함침되는 제6 공정(S60); 상기 케이스의 개구부가 형성된 미실링면을 실링하여 이차전지를 제조하는 제7 공정(S70); 및 상기 이차전지의 표면 전체를 가열 가압하여 상기 전극과 상기 분리막 계면의 미접착 부분을 접착하는 제8 공정(S80)을 포함한다.

Description

이차전지의 제조방법 및 전극 조립체의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD OF ELECTRODE ASSEMBLY}
본 발명은 이차전지의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 전극과 분리막의 계면에 주액 합침력을 높인 후, 충방전시 미반응 영역도 제거할 수 있는 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
국내특허공개번호 제10-2015-0119628호
이차전지는 전극조립체, 전해액 및 상기 전극조립체와 전해액이 수용되는 케이스를 포함하며, 상기 전극조립체는 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층되면서 형성된다.
이와 같은 구성을 가진 이차전지는 상기 케이스의 내부에 상기 전극조립체를 삽입하는 공정과, 상기 전극조립체가 수용된 상기 케이스의 내부에 상기 전해액을 주입하는 공정, 및 상기 케이스의 개구부를 실링하는 공정을 통해 제조할 수 있다.
여기서 상기 케이스에 주입된 상기 전해액은 상기 전극조립체에 함침되면서 상기 전극조립체의 성능을 향상시킨다.
그러나 상기 이차전지는 전극과 분리막 계면의 접착력에 의한 저항으로 상기 전해액이 상기 전극조립체 내부까지 흡수하지 못하며, 이에 전극조립체의 성능을 향상시키는데 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 전극과 분리막 계면에 미접착 부분을 형성하는 공정을 포함함으로써 전해액의 함침력을 높이고, 전극조립체의 성능을 향상시킨 이차전지용 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전극과 분리막 계면에 형성된 미접착 부분을 접착하는 공정을 더 포함함으로써 충방전시 미반응 영역을 제거하고, 전극조립체의 성능을 향상시킨 이차전지용 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 제조방법은 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층된 미완성 전극조립체를 제조하는 제1 공정(S10); 패턴화된 가압돌기가 형성된 패턴부재를 준비하는 제2 공정(S20); 상기 가압돌기가 상기 미완성 전극조립체를 향하게 상기 패턴부재를 상기 미완성 전극조립체의 외측면에 적층하는 제3 공정(S30); 상기 패턴화된 가압돌기가 형성된 패턴부재를 통해 상기 미완성 전극조립체를 부분적으로 가압하여 상기 전극과 상기 분리막 계면을 패턴 접착함으로써 상기 전극과 상기 분리막 계면에서 접착 부분과 미접착 부분이 공존하는 완제품 전극조립체를 제조하는 제4 공정(S40); 상기 완제품 전극조립체를 케이스에 수용하는 제5 공정(S50); 상기 케이스의 개구부를 통해 전해액을 주입하여 상기 전극조립체를 함침시키는 한편, 상기 전해액이 상기 전극과 상기 분리막 계면의 미접착 부분으로 침투되면서 상기 전극조립체 내부까지 함침되는 제6 공정(S60); 상기 케이스의 개구부가 형성된 미실링면을 실링하여 이차전지를 제조하는 제7 공정(S70); 및 상기 이차전지의 표면 전체를 가열 가압하여 상기 전극과 상기 분리막 계면의 미접착 부분을 접착하는 제8 공정(S80)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 전극은 제1 전극과 제2 전극으로 마련되고, 상기 복수의 분리막은 제1 분리막과 제2 분리막으로 마련될 수 있다.
상기 미완성 전극조립체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 기본단위체, 또는 상기 기본단위체가 적어도 2개 이상 적층되는 구조를 가질 수 있다.
상기 미완성 전극조립체는 분리시트를 개재한 상태로 상하로 적층되는 제1 기본단위체와 제2 기본단위체로 마련되며, 상기 제1 기본단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막 및 제1 전극이 순차적으로 적층되는 구조를 가지고, 상기 제2 기본단위체는 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막 및 제2 전극이 순차적으로 적층되는 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극일 수 있다.
상기 제2 공정(S20)은 필름부재를 준비하고, 준비한 상기 필름부재의 일면에 패턴화된 가압돌기를 형성하여 패턴부재를 제조하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 제2 공정(S20)은 레이저장치를 통해 상기 필름부재의 일면을 부분적으로 커팅하여 패턴화된 가압돌기를 형성하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 제2 공정(S20)은 코팅장치를 통해 상기 필름부재의 일면에 코팅액을 부분적으로 코팅하여 패턴화된 가압돌기를 형성하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 가압돌기는 상기 패턴부재의 길이방향으로 형성되고, 상기 전극과 상기 분리막의 계면에 일자 형태의 패턴화된 접착 부분을 형성할 수 있다.
상기 제4 공정(S40)은 가압롤러를 통해 상기 패턴부재를 가열 가압할 수 있다.
상기 제8 공정(S80)은 상기 이차전지의 양측 표면을 동시에 가열 가압하는 가열 가압장치에 의해 이루어질 수 있다.
상기 가열 가압장치는 상기 이차전지가 탑재되는 가압본체와, 상기 가압본체에 탑재된 상기 이차전지를 가열 가압하는 발열플레이트가 구비된 가압부를 포함할 수 있다.
상기 발열 플레이트는 열선이 내장되어 있는 금속 플레이트로 마련될 수 있다.
상기 제7 공정(S70)은 실링장치를 통해 상기 케이스의 개구부가 형성된 미실링면을 압입함과 동시에 열을 가하여 모든 실링면이 밀폐된 이차전지를 제조할 수 있다.
상기 제8 공정(S80) 후, 상기 이차전지를 충방전하여 완제품 이차전지를 제조하는 제9 공정(S90)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 구성을 가진 이차전지의 제조방법에 포함된 전극조립체를 제조하는 방법을 별도로 수행할 수도 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 전극조립체 제조방법은 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층된 미완성 전극조립체를 제조하는 제1 공정(S10); 패턴화된 가압돌기가 형성된 패턴부재를 준비하는 제2 공정(S20); 상기 가압돌기가 상기 미완성 전극조립체를 향하게 상기 패턴부재를 상기 미완성 전극조립체의 외측면에 적층하는 제3 공정(S30); 상기 패턴화된 가압돌기가 형성된 패턴부재를 통해 상기 미완성 전극조립체를 부분적으로 가압하여 상기 전극과 상기 분리막 계면을 패턴 접착함으로써 상기 전극과 상기 분리막 계면에서 접착 부분과 미접착 부분이 공존하는 완제품 전극조립체를 제조하는 제4 공정(S40)을 포함할 수 있다.
상기 제2 공정(S20)은 필름부재를 준비하고, 준비한 상기 필름부재의 일면에 패턴화된 가압돌기를 형성하여 패턴부재를 제조하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 제2 공정(S20)은 레이저장치를 통해 상기 필름부재의 일면을 부분적으로 커팅하여 패턴화된 가압돌기를 형성하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 제2 공정(S20)은 코팅장치를 통해 상기 필름부재의 일면에 코팅액을 부분적으로 코팅하여 패턴화된 가압돌기를 형성하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 제4 공정(S40)은 가압롤러를 이용하여 상기 패턴부재를 가열 가압할 수 있다.
본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.
첫째: 본 발명은 복수의 전극과 복수의 분리막으로 마련된 전극조립체를 부분적으로 가열 가압함으로써 상기 전극과 상기 분리막 계면을 패턴 접착할 수 있으며, 이에 전해액을 전극조립체에 함침시킬 때 전해액이 상기 전극과 상기 분리막 계면의 미접착 공간으로 침투되면서 함침력을 높일 수 있다.
둘째: 본 발명은 패턴화된 가압돌기가 형성된 패턴부재를 이용하여 전극조립체를 부분적으로 가열 가압함으로써 전극과 분리막 계면을 용이하게 패턴 접착할 수 있다.
셋째: 본 발명은 전극과 분리막 계면을 전극조립체의 길이방향으로 접착되도록 패턴화함으로써 패턴 작업의 효율성을 높일 수 있고, 특히 전해액의 침투력을 높여 전해액 함침력을 향상시킬 수 있다.
넷째: 본 발명은 패턴 접착된 전극조립체가 포함된 이차전지를 가열 가압함으로써 전극조립체에 마련된 전극과 분리막 계면의 미접착 부분을 접착시킬 수 있으며, 이에 이차전지의 충방전시 미반응영역이 없어 충방전 효율성을 높일 수 있다.
다섯째: 본 발명은 가열 가압장치를 이용하여 패턴 접착된 전극조립체가 포함된 이차전지를 가열 가압함으로써 전극과 분리막 계면의 미접착 부분을 용이하게 접착할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 미완성 전극조립체의 제1 실시예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 미완성 전극조립체의 제2 실시예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 패턴부재를 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 패턴부재가 적층된 전극조립체를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 완제품 전극조립체를 제조하는 제4 공정을 도시한 도면.
도 7은 도 6에 표시된 'A'부분 확대도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 완제품 전극조립체를 케이스 수용하는 제5 공정을 도시한 도면.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 케이스에 전해액을 주입하는 제6 공정을 도시한 도면.
도 10은 도 9에 표시된 'B'부분 확대도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 케이스의 개구부를 실링하여 이차전지를 제조하는 제7 공정을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 이차전지를 가열 가압하는 제8 공정을 도시한 도면.
도 13은 도 12에 표시된 'C'부분 확대도.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 이차전지를 충방전하는 제9 공정을 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[이차전지 제조방법]
본 발명에 따른 이차전지 제조방법은 도 1 내지 도 14에 도시되어 있는 것과 같이, 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층된 미완성 전극조립체(10')를 제조하는 제1 공정(S10), 패턴부재(100)를 준비하는 제2 공정(S20), 패턴부재(100)를 미완성 전극조립체(10')에 적층하는 제3 공정(S30), 패턴부재(100)를 통해 미완성 전극조립체(10)를 부분적으로 가열 가압하여 전극과 분리막 계면이 패턴 접착된 완제품 전극조립체(10)를 제조하는 제4 공정(S40), 완제품 전극조립체(10)를 케이스(20)에 수용하는 제5 공정(S50), 케이스(20)의 개구부(21)를 통해 전해액(30)을 주입하여 전극조립체(10)에 함침시키는 한편, 전해액(30)은 전극과 분리막 계면의 미접착 부분(10b)으로 침투되면서 전극조립체(10) 내부까지 함침되는 제6 공정(S60), 케이스(20)의 개구부(21)가 형성된 미실링면을 실링하여 이차전지(1)를 제조하는 제7 공정(S70), 이차전지(1)의 표면 전체를 가열 가압하여 전극과 상기 분리막 계면의 미접착 부분(10b)을 접착하는 제8 공정(S80), 및 이차전지(1)를 충방전하여 활성화하는 제9 공정(S90)을 포함한다.
제1 공정(S10)
제1 공정(S10)은 도 2와 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 미완성 전극조립체(10')를 제조하는 공정이다. 즉, 제1 공정(S10)은 복수의 전극과 복수의 분리막을 교대로 적층하여 미완성 전극조립체(10')를 제조한다.
여기서 미완성 전극조립체(10')에서 복수의 전극은 제1 전극(11)과 제2 전극(13)으로 마련되고, 복수의 분리막은 제1 분리막(12)과 제2 분리막(14)으로 마련된다.
제1 실시예로, 미완성 전극조립체(10')는 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 전극(11), 제1 분리막(12), 제2 전극(13) 및 제2 분리막(14)이 순차적으로 적층된 기본단위체(10A), 또는 기본단위체(10A)가 적어도 2개 이상 적층되는 구조를 가진다.
제2 실시예로, 미완성 전극조립체(10')는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 분리시트(15)를 개재한 상태로 상하로 적층되는 제1 기본단위체(10B)와 제2 기본단위체(10C)로 마련되며, 제1 기본단위체(10B)는 제1 전극(11), 제1 분리막(12), 제2 전극(13), 제2 분리막(14) 및 제1 전극(11)이 순차적으로 적층되는 구조를 가지고, 제2 기본단위체(10C)는 제2 전극(13), 제2 분리막(14), 제1 전극(11), 제1 분리막(12) 및 제2 전극(13)이 순차적으로 적층되는 구조를 가진다.
여기서 제1 전극은 음극이고, 제2 전극은 양극이다. 이에 분리막이 개재된 상태로 음극과 양극이 적층된 미완성 전극조립체(10')를 제조할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 제1 실시예에 의해 제조된 미완성 전극조립체(10')를 참조하여 설명한다.
제2 공정(S20)
제2 공정(S20)은 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 일면에 패턴화된 가압돌기(110)가 형성된 패턴부재(100)를 준비한다. 여기서 패턴부재(100)는 도 4를 참조하면, 필름부재(110)와 필름부재(110)의 일면에 형성되는 패턴화된 가압돌기(120)로 마련된다.
제2 공정(S20)에서는 소정 길이를 가진 필름부재(110)를 준비한 다음, 필름부재(110)의 일면에 길이방향으로 패턴화된 가압돌기(120)를 형성시켜서 패턴부재(100)를 제조할 수 있다.
여기서 패턴화된 가압돌기(120)는 레이저장치(미도시) 또는 코팅장치(미도시)를 통해 형성할 수 있다.
제1 실시예로, 제2 공정(S20)은 레이저장치를 통해 필름부재(110)의 일면을 부분적으로 커팅하여 패턴화된 가압돌기(120)를 형성하며, 이에 필름부재(110)와 가압돌기(120)가 일체화된 패턴부재(100)를 제조할 수 있다. 이와 같이 제조된 패턴부재(100)는 제작의 비용이 저렴하고, 필름부재(110)와 가압돌기(120)의 결합강도를 높일 수 있다.
제2 실시예로, 제2 공정(S20)은 코팅장치를 통해 필름부재(110)의 일면에 코팅액을 부분적으로 코팅하여 패턴화된 가압돌기(120)를 형성하며, 이에 필름부재(110)에 가압돌기(120)가 코팅된 패턴부재(100)를 제조할 수 있다. 이와 같이 제조된 패턴부재(100)는 제조의 용이성을 얻을 수 있다.
한편, 패턴화된 가압돌기(120)는 필름부재(110)의 길이방향으로 길게 형성되면서 전극과 분리막의 계면에 일자 형태의 패턴화된 접착 부분을 형성할 수 있다.
제3 공정(S30)
제3 공정(S30)은 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 패턴부재(100)를 전극조립체(10)에 적층하는 것으로, 가압돌기(120)가 미완성 전극조립체(10')를 향하게 패턴부재(100)를 미완성 전극조립체(10')의 외측면, 도 5에서 보았을 때 상면에 적층한다.
제4 공정(S40)
제4 공정(S40)은 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 접착 부분과 미접착 부분이 공존하는 완제품 전극조립체를 제조하기 위한 것으로, 패턴화된 가압돌기(120)가 형성된 패턴부재(100)를 통해 미완성 전극조립체(10')를 부분적으로 가압하여 전극과 분리막 계면을 패턴 접착함으로써 전극과 분리막 계면에서 접착 부분(10a)과 미접착 부분(10b)이 공존하는 완제품 전극조립체(10)를 제조한다.
이때, 패턴부재(100)가 적층된 미완성 전극조립체(10')는 가압롤러(200)를 통해 가압될 수 있다.
일례로, 제4 공정(S40)은 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 가압롤러(200)를 하강시켜서 미완성 전극조립체(10')의 상면에 적층된 패턴부재(100)의 일단을 가압시킨다. 이와 같은 상태에서 가압롤러(200)를 회전시킴과 동시에 패턴부재(100)의 타단으로 이동시키면, 가압롤러(200)에 의해 패턴부재(100)가 가압되고, 패턴부재(100)의 패턴화된 가압돌기(120)에 의해 전극조립체(10)의 상면이 부분 가압되면서 전극과 분리막 계면이 부분 접착된 완제품 전극조립체(10)를 제조한다.
즉, 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 가압돌기(120)에 가압되는 전극과 분리막 계면은 접착되면서 접착 부분(10a)을 형성하고, 가압돌기(120)에 가압되지 않는 전극과 분리막 계면은 미접착 부분(10b)을 형성한다.
여기서 가압롤러(200)는 패턴부재(100)를 가열 가압할 수도 있으며, 이에 전극과 분리막 계면의 접착력을 높일 수 있다.
한편, 가압돌기(120)는 패턴부재(100)에 길이방향으로 형성되어 있어 전극과 분리막의 계면에 길이방향으로 일자 형태의 패턴화된 접착 부분(10a)을 형성한다. 물론 가압돌기(120)에 의해 가압되지 않는 전극과 분리막의 계면에는 길이방향으로 일자 형태의 미접착 부분(10b)을 형성한다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 소정 크기를 가진 전극조립체를 하나의 실시예로 설명하였으나, 전극시트와 분리막시트가 적층된 전극조립체도 패턴부재(100)를 통해 패턴 접착이 가능하다.
제5 공정(S50)
제5 공정(S50)은 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(10)를 케이스(20)에 수용하는 것으로, 완제품 전극조립체(10)에 적층된 패턴부재(100)를 제거한 다음, 완제품 전극조립체(10)(이하, 전극조립체(10)를 케이스(20)에 수용한다. 즉, 전극조립체(10)에 구비된 전극탭을 외부로 인출시킨 상태로 전극조립체(10)를 케이스(20)의 개구부(21)를 통해 삽입한다.
제6 공정(S60)
제6 공정(S60)은 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 케이스에 전해액을 주입하는 것으로, 전극조립체(10)가 수용된 케이스(20)의 내부에 전해액(30)을 주입하여 함침시킨다.
일례로, 제6 공정(S60)은 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 개구부(21)가 상부를 향하게 케이스(20)를 고정하고, 케이스(20)의 개구부(21)에 전해액 주입장치(200)를 위치시키며, 전해액 주입장치(300)를 통해 케이스(20)의 개구부(21)에 전해액(30)을 주입한다. 그러면, 케이스(20)에 주입된 전해액(30)은 전극조립체(10)에 흡수되면서 함침된다. 특히 전해액(30)은 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 전극과 분리막 계면의 미접착 부분(10b)으로 침투되면서 전극조립체(10) 내부까지 함침된다.
더욱이 미접착 부분(10b)은 일자 형태로 형성되어 있어 전해액(30)의 침투력을 높일 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은 전극과 분리막 계면에 전해액(30)이 침투할 수 있도록 미접착 부분(10b)을 형성하는 기술적 특징을 가지며, 이 미접착 부분공간(10b)으로 전해액과 전극조립체(10)의 함침력을 크게 높일 수 있다.
제7 공정(S70)
제7 공정(S70)은 도 11에 도시되어 있는 것과 같이, 케이스(20)를 밀폐되게 실링한다. 즉, 제7 공정(S70)은 케이스(20)의 개구부(21)가 형성된 미실링면을 실링하여 이차전지(1)를 제조한다.
일례로, 제7 공정(S70)은 도 11에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(10)와 전해액(30)이 수용된 케이스(20)의 미실링면을 열융착장치(400)로 열과 압력을 가하여 밀폐되게 실링하며, 이에 이차전지(1)를 제조할 수 있다.
제8 공정(S80)
제8 공정(S80)은 도 12에 도시되어 있는 것과 같이, 전극과 분리막 계면의 미접착 부분(10b)을 접착한다. 즉, 이차전지(1)의 표면 전체를 가열 가압하여 전극과 분리막 계면의 미접착 부분(10b)을 접착한다.
일례로, 제8 공정(S80)은 도 12에 도시되어 있는 것과 같이, 이차전지(1)의 양측 표면을 동시에 가열 가압하는 가열 가압장치(500)에 의해 이루어진다.
여기서 가열 가압장치(500)는 이차전지(1)가 탑재되는 가압본체(510)와, 가압본체(510)에 탑재된 이차전지(1)의 표면을 가열 가압하는 발열플레이트(521)가 구비된 가압부(520)를 포함한다. 한편, 가압본체(510)의 벽면과 이차전지(1)의 표면 사이에도 발열플레이트(521)가 구비된다.
즉, 가열 가압장치(500)는 도 13에 도시되어 있는 것과 같이, 가압본체(510)에 탑재된 이차전지(1)의 표면 전체를 가압부(520)로 가압하여 전극과 분리막 계면에 미접착 부분(10b)이 형성되지 않게 밀착시킨다. 이와 같은 상태에서 발열플레이트(521)에서 발생하는 고온의 열로 전극과 분리막 계면의 미접착 부분(10b)을 접착시킨다. 이에 전극과 분리막 계면 전체를 접착시킬 수 있다.
제9 공정(S90)
제9 공정(S90)은 도 14에 도시되어 있는 것과 같이, 이차전지(1)를 충방전하여 활성화한다. 즉, 이차전지(1)의 양극탭과 음극탭에 전원을 공급하여 충전과 방전을 연속실시하여 이차전지를 활성화한다.
이때, 전극과 분리막의 계면 전체가 접착되어 있어 미 반응영역이 없기 때문에 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은 전해액 함침력을 높이기 위해 전극과 분리막의 계면에 형성한 미접착 부분공간을 접착함으로써 충방전시 미반응영역을 제거할 수 있어 이차전지 성능을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 이차전지 제조방법은 전해액 함침력 향상 및 이차전지 성능 향상을 동시에 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성과 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[전극조립체 제조방법]
한편, 본 발명은 전극조립체를 제조하는 방법만 별도로 분리하여 수행할 수 있다.
본 실시예에 따른 전극조립체 제조방법은 도 1 내지 도 4를 참조하면, 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층된 미완성 전극조립체(10')를 제조하는 제1 공정(S10), 패턴부재(100)를 준비하는 제2 공정(S20), 패턴부재(100)를 미완성 전극조립체(10')에 적층하는 제3 공정(S30), 패턴부재(100)를 통해 미완성 전극조립체(10)를 부분적으로 가열 가압하여 전극과 분리막 계면이 패턴 접착된 완제품 전극조립체(10)를 제조하는 제4 공정(S40)을 포함한다.
즉, 제2 공정(S20)에서 준비한 패턴부재(100)로 제1 공정(S10)에서 제조한 미완성 전극조립체(10')를 부분적으로 가열 가압하여 전극과 분리막 계면이 패턴 접착된 완제품 전극조립체(10)를 제조한다.
한편, 제1 공정(S10), 제2 공정(S20), 제3 공정(S30) 및 제4 공정(S40)은 앞에서 설명한 이차전지 제조방법의 제1 공정(S10), 제2 공정(S20), 제3 공정(S30) 및 제4 공정(S40)과 동일하기에 자세한 설명을 생략한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 전극조립체 제조방법은 전극과 분리막 계면에 패턴화된 접착 부분를 가진 전극조립체(10)를 제조할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 패턴부재
110: 필름부재
120: 가압돌기
200: 가압롤러
300: 전해액 주입장치
400: 열융착장치
500: 가열 가압장치

Claims (20)

  1. 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층된 미완성 전극조립체를 제조하는 제1 공정(S10);
    패턴화된 가압돌기가 형성된 패턴부재를 준비하는 제2 공정(S20);
    상기 가압돌기가 상기 미완성 전극조립체를 향하게 상기 패턴부재를 상기 미완성 전극조립체의 외측면에 적층하는 제3 공정(S30);
    상기 패턴화된 가압돌기가 형성된 패턴부재를 통해 상기 미완성 전극조립체를 부분적으로 가압하여 상기 전극과 상기 분리막 계면을 패턴 접착함으로써 상기 전극과 상기 분리막 계면에서 접착 부분과 미접착 부분이 공존하는 완제품 전극조립체를 제조하는 제4 공정(S40);
    상기 완제품 전극조립체를 케이스에 수용하는 제5 공정(S50);
    상기 케이스의 개구부를 통해 전해액을 주입하여 상기 전극조립체를 함침시키는 한편, 상기 전해액이 상기 전극과 상기 분리막 계면의 미접착 부분으로 침투되면서 상기 전극조립체 내부까지 함침되는 제6 공정(S60);
    상기 케이스의 개구부가 형성된 미실링면을 실링하여 이차전지를 제조하는 제7 공정(S70); 및
    상기 이차전지의 표면 전체를 가열 가압하여 상기 전극과 상기 분리막 계면의 미접착 부분을 접착하는 제8 공정(S80)을 포함하는 이차전지의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 전극은 제1 전극과 제2 전극으로 마련되고, 상기 복수의 분리막은 제1 분리막과 제2 분리막으로 마련되는 이차전지의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 미완성 전극조립체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 기본단위체, 또는 상기 기본단위체가 적어도 2개 이상 적층되는 구조를 가지는 이차전지의 제조방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 미완성 전극조립체는 분리시트를 개재한 상태로 상하로 적층되는 제1 기본단위체와 제2 기본단위체로 마련되며,
    상기 제1 기본단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막 및 제1 전극이 순차적으로 적층되는 구조를 가지고,
    상기 제2 기본단위체는 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막 및 제2 전극이 순차적으로 적층되는 구조를 가지는 이차전지의 제조방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극인 이차전지의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 공정(S20)은 필름부재를 준비하고, 준비한 상기 필름부재의 일면에 패턴화된 가압돌기를 형성하여 패턴부재를 제조하는 공정을 포함하는 이차전지의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 공정(S20)은 레이저장치를 통해 상기 필름부재의 일면을 부분적으로 커팅하여 패턴화된 가압돌기를 형성하는 공정을 포함하는 이차전지의 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 공정(S20)은 코팅장치를 통해 상기 필름부재의 일면에 코팅액을 부분적으로 코팅하여 패턴화된 가압돌기를 형성하는 공정을 포함하는 이차전지의 제조방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압돌기는 상기 패턴부재의 길이방향으로 형성되고, 상기 전극과 상기 분리막의 계면에 일자 형태의 패턴화된 접착 부분을 형성하는 이차전지의 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제4 공정(S40)은 가압롤러를 통해 상기 패턴부재를 가열 가압하는 이차전지의 제조방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제8 공정(S80)은 상기 이차전지의 양측 표면을 동시에 가열 가압하는 가열 가압장치에 의해 이루어지는 이차전지의 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 가열 가압장치는 상기 이차전지가 탑재되는 가압본체와, 상기 가압본체에 탑재된 상기 이차전지를 가열 가압하는 발열플레이트가 구비된 가압부를 포함하는 이차전지의 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 발열 플레이트는 열선이 내장되어 있는 금속 플레이트로 마련되는 이차전지의 제조방법.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제7 공정(S70)은 실링장치를 통해 상기 케이스의 개구부가 형성된 미실링면을 압입함과 동시에 열을 가하여 모든 실링면이 밀폐된 이차전지를 제조하는 이차전지의 제조방법.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제8 공정(S80) 후, 상기 이차전지를 충방전하여 완제품 이차전지를 제조하는 제9 공정(S90)를 더 포함하는 이차전지의 제조방법.
  16. 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층된 미완성 전극조립체를 제조하는 제1 공정(S10);
    패턴화된 가압돌기가 형성된 패턴부재를 준비하는 제2 공정(S20);
    상기 가압돌기가 상기 미완성 전극조립체를 향하게 상기 패턴부재를 상기 미완성 전극조립체의 외측면에 적층하는 제3 공정(S30);
    상기 패턴화된 가압돌기가 형성된 패턴부재를 통해 상기 미완성 전극조립체를 부분적으로 가압하여 상기 전극과 상기 분리막 계면을 패턴 접착함으로써 상기 전극과 상기 분리막 계면에서 접착 부분과 미접착 부분이 공존하는 완제품 전극조립체를 제조하는 제4 공정(S40)을 포함하는 전극조립체의 제조방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제2 공정(S20)은 필름부재를 준비하고, 준비한 상기 필름부재의 일면에 패턴화된 가압돌기를 형성하여 패턴부재를 제조하는 공정을 포함하는 전극조립체의 제조방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제2 공정(S20)은 레이저장치를 통해 상기 필름부재의 일면을 부분적으로 커팅하여 패턴화된 가압돌기를 형성하는 공정을 포함하는 전극조립체의 제조방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 제2 공정(S20)은 코팅장치를 통해 상기 필름부재의 일면에 코팅액을 부분적으로 코팅하여 패턴화된 가압돌기를 형성하는 공정을 포함하는 전극조립체의 제조방법.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 제4 공정(S40)은 가압롤러를 이용하여 상기 패턴부재를 가열 가압하는 전극조립체의 제조방법.
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