KR101950448B1 - 전극조립체 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극조립체에 관한 것으로서, 제1 분리막시트; 및 상기 제1 분리막시트의 양면에 각각 접착되는 제1 전극시트 및 제2 전극시트를 포함하며, 상기 제1 분리막시트의 양면은 서로 다른 접착력을 가지고, 양면 중 높은 접착력을 가지는 제1 면에 상기 제1 전극시트가 접착되고, 낮은 접착력을 가지는 제2 면에 상기 제2 전극시트가 접착된다.

Description

전극조립체 및 그의 제조방법{THE ELECTRODE ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHOD OF THEREOF}
본 발명은 전극조립체 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 양극과 분리막의 접착력을 최소화하여 접착성을 개선한 전극조립체 및 그의 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.
특허등록번호 제10-0958649호
종래기술에 따른 이차전지는 전극조립체를 포함하며, 상기 전극조립체는 양극, 분리막 및 음극이 적층되는 구조를 가진다.
즉, 종래기술에 따른 이차전지는 분리막의 상면과 하면에 양극 및 음극을 각각 배치하고, 압력으로 라미네이션(lamination)한 다음, 폴딩(folding)을 통해 전극조립체를 제조한다.
그러나 종래기술에 따른 이차전지는 음극에 비해 양극의 접착력이 높으며, 이에 양극과 음극을 동일한 조건으로 분리막에 접착할 경우 양극과 음극의 접착력 편차로 인해 균일한 품질의 전극조립체를 확보하는데 문제가 있었다.
이와 같은 문제를 해결하기 위한 안출된 것으로서, 본 발명에 목적은 양극이 접착되는 분리막 표면의 접착력을 최소화하여 양극과 음극의 접착력을 균일하게 조절하며, 이에 균일한 품질의 전극조립체를 확보하는 전극조립체 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극조립체는 제1 분리막시트; 및 상기 제1 분리막시트의 양면에 각각 접착되는 제1 전극시트 및 제2 전극시트를 포함하며, 상기 제1 분리막시트의 양면은 서로 다른 접착력을 가지고, 양면 중 높은 접착력을 가지는 제1 면에 상기 제1 전극시트가 접착되고, 낮은 접착력을 가지는 제2 면에 상기 제2 전극시트가 접착될 수 있다.
상기 제1 분리막시트는 양면이 플라즈마(plasma) 처리에 의하여 접착력이 활성화되되, 상기 제2 면은 상기 제1 면 보다 약하게 플라즈마 처리될 수 있다.
상기 제1 분리막시트는 상기 제1 면에만 플라즈마 처리되어 접착력이 활성화될 수 있다.
상기 제1 분리막시트는 양면에 바인더(binder) 코팅층이 형성되되, 상기 제2 면은 상기 제1 면 보다 작은 두께의 바인더 코팅층이 형성될 수 있다.
상기 제1 분리막시트의 접착력은 상기 바인더 코팅층이 플라즈마(plasma) 처리되어 활성화될 수 있다.
상기 제2 면은 상기 제1 면 보다 약하게 플라즈마 처리될 수 있다.
상기 제1 전극시트는 음극이고, 상기 제2 전극시트는 양극일 수 있다.
상기 기본 단위체는 권취되어 젤리-롤 형태를 가질 수 있다.
상기 기본단위체는 상기 제1 전극시트 또는 상기 제 2 전극시트 중 어느 하나에 접착되는 제2 분리막시트를 더 포함하되, 상기 제2 분리막시트는 상기 기본단위체와 접착되는 면에 플라즈마(plasma) 처리되어 접착력이 활성될 수 있다.
한편, 발명에 따른 전극조립체 제조방법은 양면이 서로 다른 접착력을 가지도록 제1 분리막시트를 제조하는 단계(S10); 상기 제1 분리막시트의 양면 중 상대적으로 높은 접착력을 가지는 제1 면에 제1 전극시트를 배치하고, 상기 제1 분리막시트의 양면 중 상대적으로 낮은 접착력을 가지는 제2 면에 제2 전극시트를 배치하는 단계(S20); 및 열과 압력을 가하여 상기 제1 분리막시트의 양면에 상기 제1 전극시트 및 상기 제2 전극시트를 접착하여 기본단위체를 제조하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
상기 S10 단계는 상기 제1 분리막시트의 양면에 플라즈마(plasma) 처리하여 접착력을 활성화시키되, 상기 제2 면에는 상기 제1 면에 가해지는 플라즈마 보다 약하게 플라즈마 처리할 수 있다.
상기 S10 단계는 상기 상기 제1 면만 선택적으로 플라즈마 처리할 수 있다.
상기 S10 단계에서는 상기 제1 분리막시트의 양면에 바인더 코팅층을 형성되되, 상기 상기 제2 면은 상기 제1 면 보다 얇은 두께의 바인더 코팅층을 형성할 수 있다.
상기 S30 단계 후, 상기 기본 단위체의 제2 전극시트에 제2 분리막시트를 열과 압력을 가하여 접착하고, 상기 기본 단위체를 권취하여 전극조립체를 제조하는 단계(S40)를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.
첫째: 제1 분리막시트의 양면의 접착력을 달리 적용함으로써 제1 전극시트 및 제2 전극시트의 접착력을 균일하게 조절할 수 있으며, 이에 전극조립체의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
둘째: 제1 분리막시트의 제1 면과 제2 면에 가해지는 플라즈마를 달리하여 제1 분리막시트 양면의 접착력을 달리 적용할 수 있는 효과가 있다.
셋째: 제1 분리막시트의 제1 면에만 플라스마를 처리하여 활성화시킴으로써 제1 분리막시트 양면의 접착력을 달리 적용할 수 있는 효과가 있다.
넷째: 제1 분리막시트의 양면에 코팅되는 바인더 코팅층의 두께를 달리 적용함으로써 제1 분리막시트 양면의 접착력을 달리 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전극조립체를 도시한 도면.
도 2는 도 1에 표시된 'A'부분 확대도.
도 3은 본 발명에 따른 제2 분리막시트를 포함하는 전극조립체를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 전극조림체의 제조방법을 도시한 순서도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 분리막시트 제조상태를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 분리막시트 제조상태를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제1 분리막시트 제조상태를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 제2 분리막시트의 접착 상태를 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.
본 발명에 따른 전극조립체(100)는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 분리막시트(130)와 상기 제1 분리막시트(130)의 양면, 즉 도 1에서 보았을 때 상면과 하면에 각각 접착되는 제1 전극시트(110) 및 제2 전극시트(120)를 포함한다. 여기서 제1 전극시트(110)는 음극이고, 제2 전극시트(120)는 양극이다.
한편, 전극조립체(100)는 음극인 제1 전극시트(110)에 비해서 양극인 제2 분리막시트(112)의 접착력이 높으며, 이에 제1 전극시트(110) 및 제2 전극시트(120)를 제1 분리막시트(130)의 양면에 동일한 접착력으로 접착할 경우 제2 전극시트(120)의 접착력이 제1 전극시트(110) 보다 과도하게 크기 때문에 계면 접착성을 저해하는 요인이 발생하고 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 전극조립체(100)는 양면의 접착력이 다른 제1 분리막시트(130)를 통해 제1 전극시트(110) 및 제2 전극시트(120)의 접착력을 균일하게 조절할 수 있다. 즉, 제1 분리막시트(130)의 양면은 서로 다른 접착력을 가지고, 양면 중 높은 접착력을 가지는 제1 면(131)에 제1 전극시트(110)가 접착되고, 낮은 접착력을 가지는 제2 면(132)에 제2 전극시트(120)가 접착된다.
다시 말해, 제2 전극시트(120)가 접착되는 제1 분리막시트(130)의 제2 면(132) 접착력을 낮춤으로써 제1 전극시트(110)와 제2 전극시트(120)의 접착력을 균일하게 조절할 수 있다.
첫 번째 실시예로, 전극조립체(100)에서 제1 분리막시트(130)는 도 5를 참조하면, 양면이 플라즈마(plasma) 장치(200)의 플라즈마 처리에 의하여 접착력이 활성화되는데, 이때 제2 면(132)은 제1 면(131) 보다 약하게 플라즈마 처리되며, 이에 제2 면(132)의 접착력을 제1 면(131)의 접착력 보다 낮출 수 있다.
이와 같이 약하게 플라즈마 처리된 제2 면(132)에 제2 전극시트(120)를 접착하고, 제2 면(132) 보다 강하게 플라즈마 처리된 제1 면(131)에 제1 전극시트(110)를 접착함에 따라 제1 전극시트(110) 및 제2 전극시트(120)의 접착력을 균일하게 맞출 수 있다.
두 번째 실시예로, 전극조립체(100)에서 제1 분리막시트(130)는 도 6을 참조하면, 제1 면(131)에만 플라즈마 처리되어 접착력이 활성화된다. 즉, 플라즈마 처리를 통해 제1 면(131)의 접착력을 제2 면(132)의 접착력 보다 높여 줌으로써 제1 전극시트(110) 및 제2 전극시트(120)의 접착력을 균일하게 맞출 수 있다.
세 번째 실시예로, 전극조립체(100)에서 제1 분리막시트(130)는 도 2 및 도 7을 참조하면, 양면인 제1 면(131)과 제2 면(132)에 바인더(binder) 코팅층(133)이 형성되되, 제2 면(132)은 제1 면(131) 보다 작은 두께의 바인더 코팅층(133)이 형성된다. 즉, 제1 면(131)의 바인더 코팅층(133) 두께 'α' 보다 제2 면(132)의 바인더 코팅층(133) 두께 'β'를 작게 한다.(도 2 참조)
이와 같이 접착력을 가지는 바인더 코팅층(133)의 두께 편차를 이용하여 제1 면(131)과 제2 면(132)의 접착력을 조절하며, 다시 말해 제1 면(131)에 코팅된 바인더 코팅층(133)을 제2 면(132)에 코팅된 바인더 코팅층(133) 보다 두껍게 형성하여 제1 분리막시트(130)의 양면에 접착되는 제1 전극시트(110) 및 제2 전극시트(120)의 접착력을 균일하게 맞출 수 있다.
여기서 상기 제1 분리막시트(130)의 양면에 코팅된 바인더 코팅층(133)은 플라즈마(plasma) 처리되어 활성화될 수 있으며, 이에 바인더 코팅층(133)의 코팅력을 높일 수 있다.
한편, 작은 두께의 바인더 코팅층(133)이 코팅된 제2 면(132)은 제1 면(131) 보다 약하게 플라즈마 처리되어 활성화될 수 있으며, 이에 제1 면(131)과 제2 면(132)의 접착력 편차를 보다 명확히 할 수 있고, 제1 전극시트(110) 및 제2 전극시트(120)의 접착력을 균일하게 맞출 수 있다.
여기서 본 발명의 전극조립체(100)는 제1 전극시트(110) 또는 제2 전극시트(120) 중 어느 하나의 외측면에 접착되는 제2 분리막시트(140)를 더 포함한다.
즉, 전극조립체(100)를 권취하여 젤리-롤 형태로 제조하기 위해서는 최외각에 제2 분리막시트(140)를 포함해야 한다. 이에, 본 발명의 전극조립체(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 전극시트(120)의 하부에 제2 분리막시트(140)를 접착하여 제1 전극시트(110), 제1 분리막시트(130), 제2 전극시트(120) 및 제2 분리막시트(140)로 적층된 구조를 형성하고, 권취하여 젤리-롤 형태의 전극조립체를 제조한다.
한편, 제2 분리막시트(140)는 제1 전극시트(1110) 또는 제2 전극시트(120)에 접착되는 면에 플라즈마(plasma) 처리되어 접착력이 활성되며, 이에 제2 분리막시트(140)에 접착되는 전극시트의 접착력을 높일 수 있다.
여기서 제2 전극시트(120)의 외측면에 제2 분리막시트(140)가 접착되면, 제2 분리막시트(140)의 접착면과 제1 분리막시트(130)의 제2 면(132)은 동일한 접착력을 가지며, 이에 제2 전극시트(120)의 양면 접착력을 동일하게 맞출 수 있다.
또한 제1 전극시트(110)의 외측면에 제2 분리막시트(140)가 접착되면, 제2 분리막시트(140)의 접착면과 제1 분리막시트(130)의 제1 면(131)은 동일한 접착력을 가지며, 이에 제1 전극시트(111)의 양면 접착력을 동일하게 맞출 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 전극조립체 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 전극조립체 제조방법는 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 양면이 서로 다른 접착력을 가지도록 제1 분리막시트(130)를 제조하는 단계(S10), 제1 분리막시트(130)의 양면에 제1 전극시트(110) 및 제2 전극시트(120)를 배치하는 단계(S20); 및 제1 분리막시트(130)의 양면에 제1 전극시트(110) 및 제2 전극시트(120)를 접착하는 단계(S30)를 포함하며, 미완성된 전극조립체는 젤리-롤 형태로 권취하면 완성된 전극조립체(100)가 제조된다.
S10 단계에서는 제1 분리막시트(130) 양면의 접착력을 달리 적용한다.
첫 번째 방법으로, 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 분리막시트(130)의 양면에 플라즈마(plasma) 처리하여 접착력을 활성화시키되, 제2 면(132)에는 제1 면(131)에 가해지는 플라즈마 보다 약하게 플라즈마 처리하며, 이에 제2 면(132)은 제1 면(132) 보다 약한 접착력을 가지게 된다.
즉, 접착력이 높은 제1 면(131)과 접착력이 약한 음극인 제1 전극시트(110)가 접착되고, 접착력이 약한 제2 면(132)과 접착력이 높은 양극인 제2 전극시트(120)가 접착되면서 제1 전극시트(110) 및 제2 전극시트(120)의 접착력을 균일하게 맞출 수 있다.
두 번째 방법으로, 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 분리막시트(130)의 양면 중 제1 면(131)만 선택적으로 플라즈마 처리하여 접착력을 활성화시키며, 이에 제2 면(132)은 제1 면(132) 보다 약한 접착력을 가지게 되면서 제1 전극시트(110) 및 제2 전극시트(120)의 접착력을 균일하게 맞출 수 있다.
세 번째 방법으로, 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 분리막시트(130)의 양면에 바인더 코팅층(133)을 형성되되, 상기 제2 면(132)은 제1 면(131) 보다 얇은 두께의 바인더 코팅층(133)을 형성한다. 즉, 접착력을 가지는 바인더 코팅층(133)을 두께 차이를 이용하여 제2 면(132)의 접착력을 제1 면(131) 보다 약하게 하며, 이에 제1 전극시트(110) 및 제2 전극시트(120)의 접착력을 균일하게 맞출 수 있다.
S20 단계에서는 제1 분리막시트(130)의 양면 중 상대적으로 높은 접착력을 가지는 제1 면(131)에 제1 전극시트(110)를 배치하고, 제1 분리막시트(130)의 양면 중 상대적으로 낮은 접착력을 가지는 제2 면(132)에 제2 전극시트(120)를 배치한다.
S30 단계에서는 열과 압력을 가하여 제1 분리막시트(130)의 양면에 제1 전극시트(110) 및 제2 전극시트(120)를 접착하여 미완성된 전극조립체를 제조한다.
S30 단계 후, 미완성된 전극조립체의 최외각에 제2 분리막시트(140)를 접착하는 단계(S40)를 포함한다.
S40 단계에서는 도 8에 도시된 바와 같이, 미완성된 전극조립체의 제2 전극시트(120)에 제2 분리막시트(140)를 열과 압력을 가하여 접착하고, 젤리-롤 형태로 권취하여 전극조립체를 제조한다. 여기서 제2 분리막시트(140)의 접착면은 제1 분리막시트(130)의 제2 면(132)과 동일한 접착력을 가진다.
따라서 본 발명에 따른 전극조립체는 접착력이 서로 다른 양면을 가지는 분리막에 제1 전극시트(110) 및 제2 전극시트(120)를 각각 접착함으로써 제1 전극시트(110) 및 제2 전극시트(120)의 접착력을 균일하게 맞출 수 있으며, 이에 품질성을 높일 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 전극조립체
110: 제1 전극시트
120: 제2 전극시트
130: 제1 분리막시트
140: 제2 분리막시트

Claims (16)

  1. 제1 분리막시트;
    상기 제1 분리막시트의 양면에 각각 접착되는 제1 전극시트 및 제2 전극시트; 및
    상기 제1 전극시트 또는 상기 제2 전극시트 중 어느 하나의 외측면에 접착되는 제2 분리막시트; 를 포함하며,
    상기 제1 분리막시트의 양면은 서로 다른 접착력을 가지고, 양면 중 높은 접착력을 가지는 제1 면에 상기 제1 전극시트가 접착되고, 낮은 접착력을 가지는 제2 면에 상기 제2 전극시트가 접착되고,
    상기 제1 전극시트는 음극이고, 상기 제2 전극시트는 양극이며,
    상기 제1 전극시트의 외측면에 상기 제2 분리막시트가 접착되면, 상기 제2 분리막시트의 접착면과 상기 제1 분리막시트의 제1 면은 동일한 접착력을 가지는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 분리막시트는 양면이 플라즈마(plasma) 처리에 의하여 접착력이 활성화되되, 상기 제2 면은 상기 제1 면 보다 약하게 플라즈마 처리되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 분리막시트는 상기 제1 면에만 플라즈마 처리되어 접착력이 활성화되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 분리막시트는 양면에 바인더(binder) 코팅층이 형성되되, 상기 제2 면은 상기 제1 면 보다 작은 두께의 바인더 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 분리막시트의 접착력은 상기 바인더 코팅층이 플라즈마(plasma) 처리되어 활성화되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 면은 상기 제1 면 보다 약하게 플라즈마 처리되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 분리막시트는 상기 제1 전극시트 또는 상기 제2 전극시트에 접착되는 면에 플라즈마(plasma) 처리되어 접착력이 활성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전극시트의 외측면에 상기 제2 분리막시트가 접착되면, 상기 제2 분리막시트의 접착면과 상기 제1 분리막시트의 제2 면은 동일한 접착력을 가지는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  11. 삭제
  12. 양면이 서로 다른 접착력을 가지도록 제1 분리막시트를 제조하는 단계(S10);
    상기 제1 분리막시트의 양면 중 상대적으로 높은 접착력을 가지는 제1 면에 음극인 제1 전극시트를 배치하고, 상기 제1 분리막시트의 양면 중 상대적으로 낮은 접착력을 가지는 제2 면에 양극인 제2 전극시트를 배치하는 단계(S20); 및
    열과 압력을 가하여 상기 제1 분리막시트의 양면에 상기 제1 전극시트 및 상기 제2 전극시트를 접착하여 기본단위체를 제조하는 단계(S30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 S10 단계는 상기 제1 분리막시트의 양면에 플라즈마(plasma) 처리하여 접착력을 활성화시키되, 상기 제2 면에는 상기 제1 면에 가해지는 플라즈마 보다 약하게 플라즈마 처리하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 S10 단계는 상기 제1 면만 선택적으로 플라즈마 처리하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 S10 단계에서는 상기 제1 분리막시트의 양면에 바인더 코팅층을 형성되되, 상기 제2 면은 상기 제1 면 보다 얇은 두께의 바인더 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 S30 단계 후, 상기 기본 단위체의 제2 전극시트에 제2 분리막시트를 열과 압력을 가하여 접착하고, 상기 기본 단위체를 권취하여 전극조립체를 제조하는 단계(S40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
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