KR102076502B1 - Apparatus Capable of Accurately Transforming Surface Shape of Electrode - Google Patents

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Abstract

본 발명은 집전체의 일면 또는 양면에 전극 합제가 코팅되어 있는 전극을 레이저 어블레이션(laser ablation)에 의해 표면 처리하여 전극 합제층 형상을 성형하는 장치를 제공한다. The present invention provides an apparatus for forming an electrode mixture layer by surface-treating the electrode mixture coated on one or both surfaces of the current collector by laser ablation.

Figure R1020150161488
Figure R1020150161488

Description

전극의 표면 형상을 정밀하게 성형할 수 있는 장치 {Apparatus Capable of Accurately Transforming Surface Shape of Electrode}Apparatus Capable of Accurately Transforming Surface Shape of Electrode

본 발명은 전극의 표면 형상을 정밀하게 성형할 수 있는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus capable of precisely shaping the surface shape of an electrode.

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.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, many studies on batteries that can meet various demands have been conducted.

대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Representatively, there is a high demand for square and pouch type secondary batteries that can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness in terms of shape of the battery, and lithium ion batteries with high energy density, discharge voltage and output stability in terms of materials. Demand for lithium secondary batteries such as lithium ion polymer batteries is high.

또한, 이차전지는 양극, 음극 및 분리막으로 이루어진 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.In addition, secondary batteries are classified according to the structure of the electrode assembly consisting of a positive electrode, a negative electrode and a separator, typically, a jelly of a structure in which the long sheet-shaped positive electrode and the negative electrode is wound in the state of the separator -Roll (electrode) electrode assembly, a stack (stacked) electrode assembly in which a plurality of positive and negative electrodes cut in units of a predetermined size are sequentially stacked with a separator, and the anode and the cathode of a predetermined unit through a separator And a stack / foldable electrode assembly having a structure in which a bi-cell or full cells stacked in a state are wound.

이러한 전극조립체의 제조 공정은, 양극과 음극 합제를 제조하는 공정, 양극 집전체와 음극 집전체에 각각의 합제를 도포하여 양극 및 음극 으로 이루어진 전극 시트들을 각각 제조하는 공정, 전극 시트들을 프레싱(Pressing)하는 공정, 전극 시트들을 셀의 규격에 맞게 소폭 절단(Slitting)하여 전극을 제조 하는 공정, 진공 건조 공정, 전극 상에 전극 탭을 형성하는 공정, 제조된 전극인 양극, 음극 및 분리막 구성된 전극조립체를 형성하는 공정 등을 포함한다.The manufacturing process of the electrode assembly, a process for manufacturing a positive electrode and a negative electrode mixture, a process of applying the respective mixture to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector to produce electrode sheets consisting of a positive electrode and a negative electrode, respectively, pressing the electrode sheets ), A process of manufacturing the electrode by narrowing (slitting) the electrode sheets in accordance with the cell specification, the vacuum drying process, the process of forming the electrode tab on the electrode, the electrode assembly consisting of the anode, the cathode and the separator as the manufactured electrode Forming a step; and the like.

한편, 전극조립체를 제조하는 상기 일련의 과정들에는 특수한 레이저 빔을 이용하여 전극을 표면 처리하는 성형 과정이 포함될 수 있다. On the other hand, the series of processes for manufacturing the electrode assembly may include a molding process for surface treatment of the electrode using a special laser beam.

이러한 성형 과정은 예를 들어, 레이저 빔을 이용하여, 전극 합제층의 일부를 집전체 표면으로부터 제거하는 방식으로 전극 표면 형상을 변경하거나 불순물을 제거하는 등의 전극 표면 처리 과정이다.This molding process is, for example, an electrode surface treatment process such as changing the electrode surface shape or removing impurities by removing a part of the electrode mixture layer from the current collector surface using a laser beam.

이와 같이, 레이저 빔을 이용한 전극 성형은, 매우 정밀한 성형이 가능할 뿐만 아니라 성형에 소요되는 시간이 짧은 장점이 있다.As described above, the electrode molding using the laser beam has the advantage that not only a very precise molding is possible but also a short time required for molding.

그럼에도 불구하고, 레이저 빔을 이용한 전극 표면 처리 방법은 하기와 같은 이유로 전극의 품질을 전반적으로 저해할 수 있는 바, 매우 까다로운 작업 조건들이 수반되어야 한다. Nevertheless, the method of electrode surface treatment using a laser beam can generally impair the quality of the electrode for the following reasons, and therefore must be accompanied by very demanding working conditions.

첫째, 레이저 빔의 열기에 의해 제거되는 전극 합제층의 주변부위가 열 변형되면서 전극의 품질이 저하될 수 있고, 열에 의한 변형이 지속되면 전극 합제층이 분해되면서 전극의 기능을 손실할 수 있다. First, as the peripheral portion of the electrode mixture layer removed by the heat of the laser beam is thermally deformed, the quality of the electrode may be degraded. If the deformation by the heat is continued, the electrode mixture layer may be decomposed and the function of the electrode may be lost.

둘째, 레이저 빔이 조사되면, 전극 합제의 층 구조가 파괴되면서 전극 합제의 일부가 미소 분진('전극 가루들')의 형태로 비산되는데, 이 경우, 미소 전극 가루들이 소망하는 제거 부위로의 레이저 빔 조사를 차단하여, 소망하는 형태로 전극 표면이 성형되지 않을 수 있다. Second, when the laser beam is irradiated, part of the electrode mixture is scattered in the form of fine dust ('electrode powders') as the layer structure of the electrode mixture is destroyed, in which case the microelectrode powder is lasered to a desired removal site. By blocking the beam irradiation, the electrode surface may not be shaped into the desired shape.

이러한 이유로, 상기 레이저 빔을 이용한 전극 표면 처리 방법은 상당히 제한적인 시간 동안만 레이저 빔이 조사되어야 할 뿐만 아니라, 레이저 빔의 조사 과정이 비연속적으로 수행되어야 하며, 레이저 빔의 조사 범위 또한 매우 좁아, 소망하는 형태로의 전극 성형이 어려운 단점이 있다.For this reason, the electrode surface treatment method using the laser beam should not only irradiate the laser beam for a limited time, but also irradiate the laser beam discontinuously, and the irradiation range of the laser beam is also very narrow. There is a disadvantage that the molding of the electrode into the desired form is difficult.

따라서, 상기와 같은 문제점과 단점을 해결할 수 있는 기술의 필요성이 매우 높은 실정이다.Therefore, the need for technology that can solve the above problems and disadvantages is very high.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.

구체적으로, 본 발명의 목적은, 첫째로, 레이저 빔이 조사되는 부위와 인접한 전극 표면을 냉각하여, 레이저 빔의 열기에 의해, 전극이 열 변형되거나 분해되는 것을 방지할 수 있는 전극 성형 장치를 제공하는 것이고, 둘째로, 앞서 설명한 냉각과 동시에 전극 합제의 제거 과정에서 발생하는 미소 전극 가루들을 레이저 빔의 조사 위치로부터 신속하게 제거하여, 소망하는 형태로 전극을 정밀하게 성형할 수 있는 기술을 제공하는 것이다. Specifically, an object of the present invention is first to provide an electrode forming apparatus capable of cooling an electrode surface adjacent to a portion to which a laser beam is irradiated to prevent the electrode from being thermally deformed or decomposed by heat of the laser beam. Secondly, the micro-electrode powder generated in the process of removing the electrode mixture at the same time as the cooling described above is removed quickly from the irradiation position of the laser beam, thereby providing a technique for precisely forming the electrode in a desired shape. will be.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극 성형 장치는 집전체의 일면 또는 양면에 전극 합제가 코팅되어 있는 전극을 레이저 어블레이션(laser ablation)에 의해 표면 처리하여 전극 합제층 형상을 성형하는 장치로서,The electrode forming apparatus according to the present invention for achieving the above object is a device for forming the electrode mixture layer shape by surface treatment of the electrode mixture is coated on one or both sides of the current collector by laser ablation (laser ablation) ,

상기 집전체 표면이 외부로 노출되도록, 전극의 표면에 레이저 빔을 조사하여 전극 합제층의 일부를 제거하는 레이저 조사부; 및A laser irradiator which irradiates a surface of an electrode with a laser beam to remove a portion of the electrode mixture layer so that the surface of the current collector is exposed to the outside; And

상기 레이저 빔이 조사되는 부위를 제외한 전극 표면에 밀착된 상태로 전극을 고정시켜 전극이 유동하는 것을 방지하는 고정 플레이트;A fixing plate which fixes the electrode in a state of being in close contact with the surface of the electrode excluding the portion to which the laser beam is irradiated;

를 포함하며, Including;

상기 고정 플레이트는 레이저 빔이 조사되는 부위에 인접한 전극 표면을 냉각하기 위한 냉각 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. The stationary plate is characterized in that it comprises cooling means for cooling the electrode surface adjacent to the site to which the laser beam is irradiated.

즉, 본 발명에 따른 전극 성형 장치는, 상기 고정 플레이트의 냉각 수단에 의한 전극 표면의 국부적인 냉각에 의해, 레이저 빔이 조사되는 부위를 제외한 나머지 전극 합제층이 레이저 빔의 열기에 의해 분해되거나 승화되는 것을 방지하는 구조로 이루어져 있다.That is, in the electrode forming apparatus according to the present invention, due to the local cooling of the electrode surface by the cooling means of the fixing plate, the remaining electrode mixture layer except for the portion to which the laser beam is irradiated is decomposed or sublimated by the heat of the laser beam. It is structured to prevent it from becoming.

이러한 특징에 기반하여, 본 발명의 전극 성형 장치는 기존 대비 상당히 장시간 동안 레이저 빔의 조사가 가능하며, 그에 따라, 보다 정밀한 성형이 가능할 뿐만 아니라, 일정 온도, 예를 들면, 조사 주변부의 온도가 열 변형되거나 열 분해될 수 있는 온도에서는 레이저 빔의 조사를 중단한 후, 전극을 냉각하는 등의 불필요한 과정을 생략할 수 있어, 전극의 성형 과정을 연속적으로 수행할 수 있다.Based on these features, the electrode shaping apparatus of the present invention is capable of irradiating a laser beam for a considerably longer time than the conventional one, thus enabling more precise shaping and heating at a constant temperature, for example, a temperature around a radiation. At a temperature that can be deformed or thermally decomposed, an unnecessary process such as cooling the electrode after the irradiation of the laser beam is stopped can be omitted, and the forming process of the electrode can be continuously performed.

또한, 상기 고정 플레이트를 통한 냉각은 전극 표면의 국부적인 냉각으로 달성되는 점을 주목해야 한다.It should also be noted that cooling through the fixed plate is achieved by local cooling of the electrode surface.

즉, 레이저 빔의 열 에너지에 영향을 받는 전극 부위는, 레이저 빔의 조사 부위와 이에 인접한 일부 부위에 국한되므로, 전극의 전면을 냉각하는 것은 냉각 성능 측면과 경제성 측면에서 매우 비효율적이다. That is, since the electrode portion affected by the thermal energy of the laser beam is limited to the irradiation portion of the laser beam and some portions adjacent thereto, cooling the front surface of the electrode is very inefficient in terms of cooling performance and economy.

이에, 상기 냉각 수단은 레이저 빔의 조사 부위와 인접하고 있고, 레이저 빔의 조사에 영향을 받는 일부 부위를 집중적으로 냉각함으로써, 상기 부위에서의 냉각 효율을 극대화할 수 있고, 고정 플레이트의 크기 또한 콤팩트하게 설계할 수 있기 때문에, 경제성 측면에서도 장점을 가진다.Therefore, the cooling means is adjacent to the irradiated portion of the laser beam, by intensively cooling a portion affected by the irradiation of the laser beam, it is possible to maximize the cooling efficiency in the region, the size of the fixed plate is also compact Because it can be designed in a simple manner, it also has advantages in economics.

본 발명에서 레이저 어블레이션이란, 레이저 빔의 열에너지로 전극에 조사되는 부위를 에칭(etching) 시키는 수단의 하나로서, 특정 형상이나 면적으로 집전체상에 전극 합제를 도포하거나 전극 합제층을 노칭(notching) 및 압연하는 방식보다 전극을 세밀하게 성형 가공할 수 있다는 장점을 가진다.In the present invention, laser ablation is one of means for etching a portion irradiated to an electrode by thermal energy of a laser beam, and applying an electrode mixture onto a current collector in a specific shape or area or notching the electrode mixture layer. And it has the advantage that the electrode can be molded finely than the rolling method.

일반적으로, 전극 합제가 집전체 표면에 코팅된 전극에는 소망하지 않는 불순물들, 예를 들어 압연 과정이나 건조 과정 등의 전극 제조 과정에서 혼입될 수 있는 금속이나, 상호 반대 극성의 활물질 입자 등이 존재할 수 있으며, 이들은 전극의 성능을 저하시키는 주요한 원인으로 작용한다. In general, an electrode having an electrode mixture coated on the surface of a current collector may contain undesirable impurities, for example, metals that may be mixed during electrode manufacturing, such as rolling or drying, or active material particles having opposite polarities. They act as a major cause of deterioration of the electrode.

이에 본 발명에서는 상기 레이저 어블레이션이 전극 표면의 평탄화 또는 전극 표면의 불순물 제거를 위해, 전극 합제층의 일부를 식각(etching)하는 것일 수 있다.Accordingly, in the present invention, the laser ablation may etch a part of the electrode mixture layer to planarize the electrode surface or remove impurities from the electrode surface.

이와는 달리, 상기 레이저 어블레이션은, 전극 합제층의 일부를 집전체 표면으로부터 완전히 제거하여, 전극 탭 예정부를 형성하는 것일 수 있다.Alternatively, the laser ablation may completely remove a part of the electrode mixture layer from the current collector surface to form an electrode tab predetermined portion.

상기 레이저 어블레이션에서, 레이저 빔은 1 마이크로미터 내지 초 1 피코(pico) 초 이하의 펄스 시간으로 레이저 발전기로부터 출력될 수 있으며, 상당한 고 에너지 밀도를 갖는 특징에 기반하여 조사되는 물질이 고체라면, 이를 승화(sublimation)시킬 수 있다. 레이저 빔은 또한, 집광 렌즈에 집중된 상태로 소망하는 부위에 조사되어, 더욱 정밀하면서도 단시간에 성형 과정을 수행할 수 있다.In the laser ablation, the laser beam can be output from the laser generator with a pulse time of 1 micrometer to 1 pico seconds or less, and if the material to be irradiated is solid based on a feature with a significant high energy density, This can be sublimated. The laser beam can also be irradiated to the desired area in a concentrated state on the condenser lens, so that the molding process can be performed more precisely and in a short time.

이하에서는 비제한적인 예들을 통해, 고정 플레이트의 구체적인 구조 및 이를 이용한 냉각 구조를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the specific structure of the fixing plate and the cooling structure using the same will be described in more detail by way of non-limiting examples.

하나의 구체적인 예에서, 상기 냉각 수단은, In one specific example, the cooling means,

고정 플레이트의 내부에 중공 구조로 형성되어 있고 하기 냉매가 순환하는 냉매 유로; A refrigerant passage formed in a hollow structure inside the fixed plate and having the following refrigerant circulated therein;

상기 냉매 유로를 따라 유동하면서 고정 플레이트의 열을 수령하는 냉매; 및A refrigerant receiving heat of the fixed plate while flowing along the refrigerant passage; And

상기 냉매 유로에 연통되도록 연결되어 있고, 냉매를 냉매 유로로 공급하며, 순환된 냉매를 냉매 유로로부터 수령하도록 구성되어 있는 냉매 저장부;를 포함할 수 있다.And a refrigerant storage unit connected to communicate with the refrigerant passage, configured to supply the refrigerant to the refrigerant passage, and to receive the circulated refrigerant from the refrigerant passage.

이러한 구조는 냉매가 냉매 유로를 따라 고정 플레이트의 내부를 유동하면서, 전극 표면으로부터 고정 플레이트로 전도된 열을 수령하는 구조로 레이저 빔 조사부의 주변 부위를 열을 제거하도록 구성된 것으로서, 레이저 빔이 조사되는 동안에도 냉매의 순환과 열의 제거가 연속적으로 수행되기 때문에, 레이저 빔의 열에너지에 의해, 전극이 열화 되는 문제점을 근본적으로 해소할 수 있다.This structure is configured to remove heat from the peripheral portion of the laser beam irradiation portion in a structure that receives the heat conducted from the electrode surface to the fixed plate while the refrigerant flows inside the fixed plate along the refrigerant passage. Since the circulation of the coolant and the removal of heat are continuously performed during the process, the problem of deterioration of the electrode by the thermal energy of the laser beam can be essentially solved.

또한, 본 발명에서는 국부적인 냉각이 레이저 빔의 조사 범위에는 영향을 크게 미치지 않기 때문에, 이러한 냉각에도 불구하고 소망하는 전극 합제층의 제거 부위에 가해지는 레이저 빔의 열 에너지가 강하(dropping)하거나 이 부위에서 전극 합제층의 층상 구조가 수축 또는 응집되는 등의 현상들이 발생되지 않는다. 결과적으로, 상기 전극 성형 장치는 국부적인 냉각에 상관 없이, 조사 범위에서의 열 에너지와 전극 합제층의 구조가 유지되면서 소망하는 형태로 전극을 성형할 수 있다.In addition, in the present invention, since local cooling does not greatly affect the irradiation range of the laser beam, the thermal energy of the laser beam applied to the removal portion of the desired electrode mixture layer is dropped or notwithstanding this cooling. The phenomenon such as shrinkage or aggregation of the layer structure of the electrode mixture layer at the site does not occur. As a result, the electrode forming apparatus can form the electrode in a desired form while maintaining the structure of the electrode mixture layer and the thermal energy in the irradiation range, regardless of local cooling.

이를 위하여, 상기 고정 플레이트는 레이저 빔이 조사되는 부위와 대응되는 위치에 개구가 형성되어 있고, 상기 개구를 통해 레이저 빔이 조사되는 부위가 외부로 노출되는 구조일 수 있으며, 상기 개구의 면적은 적어도 레이저 빔의 조사 범위 보다는 큰 것이 바람직하며, 상세하게는 레이저 빔이 조사되는 부위의 면적 대비 110% 내지 500%의 크기일 수 있다.To this end, the fixing plate may have an opening formed at a position corresponding to the portion to which the laser beam is irradiated, and the portion to which the laser beam is irradiated through the opening may be exposed to the outside, and the area of the opening may be at least. It is preferable that the laser beam is larger than the irradiation range of the laser beam, and in detail, the laser beam may have a size of 110% to 500% of the area of the laser beam.

상기 개구의 면적이 저사 부위의 면적 대비 110% 미만인 경우, 레이저 빔이 고정 플레이트에 조사되면서 전극 합제층의 제거 부위에 가해지는 레이저 빔의 열 에너지가 강하(dropping)하거나 이 부위에서 전극 합제층의 층상 구조가 수축 또는 응집될 수 있으므로 바람직하지 않다. 반대로, 개구의 면적이 저사 부위의 면적 대비 150%를 초과하는 경우, 전극 합제층의 제거 부위에 인접한 부위가 냉각되지 않으면서, 본 발명이 의도한 효과가 달성되지 않는 바 바람직하지 않다. When the area of the opening is less than 110% of the area of the low dead area, the laser beam is irradiated onto the fixing plate and the thermal energy of the laser beam applied to the removal portion of the electrode mixture layer is dropped or at this site. It is not desirable because the layered structure may shrink or aggregate. On the contrary, when the area of the opening exceeds 150% of the area of the low sand portion, the portion adjacent to the removal portion of the electrode mixture layer is not cooled, and it is not preferable as the effect intended by the present invention is not achieved.

상기 냉매 유로는, 냉매 저장부로부터 냉매가 유입되는 냉매 유입구; 및 냉매 유로를 따라 순환된 냉매가 냉매 저장부로 배출되는 냉매 배출구;를 포함할 수 있고, 냉매 유입구로부터 냉매 배출구까지 연속적인 튜브 형상으로 고정 플레이트 내부에 형성된 구조일 수 있다.The refrigerant passage may include a refrigerant inlet through which refrigerant is introduced from the refrigerant storage unit; And a coolant outlet through which the coolant circulated along the coolant flow path is discharged to the coolant storage unit, and may have a structure formed inside the fixed plate in a continuous tube shape from the coolant inlet to the coolant outlet.

상기 연속적인 튜브 형상은 예를 들어 복수의 'U'자형의 유로가 서로 연결된 구조일 수 있으며, 이러한 구조는 협소한 공간 내에서 액상 냉매의 유동 거리를 최대화할 수 있으며, 그에 따라, 액상 냉매를 통한 냉각 효율이 증대될 수 있다.The continuous tube shape may be, for example, a structure in which a plurality of 'U'-shaped flow paths are connected to each other, and such a structure may maximize the flow distance of the liquid refrigerant in a narrow space, thereby Cooling efficiency through it can be increased.

본 발명에서, 상기 고정 플레이트는 열전도가 가능한 소재라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 철, 크로뮴, 니켈, 스테인레스, 알루미늄, 구리, 티타늄 등의 단일 금속, 이들이 조합된 금속 복합물 또는 이들 금속에 탄소, 또는 내열성 고분자 등이 첨가된 복합체일 수 있으며, 상세하게는 우수한 열전도성과 레이저 빔에 대한 반사율이 낮음과 동시에 레이저 빔의 열에너지에도 변형이나 용융되지 않는 스테인레스 스틸(stainless steel)일 수 있다. 이러한 스테인레스 스틸에는 내열성 고분자 수지가 추가로 코팅될 수 있다.In the present invention, the fixing plate is not particularly limited as long as it is a material capable of thermal conductivity, for example, a single metal such as iron, chromium, nickel, stainless steel, aluminum, copper, titanium, metal composites or combinations thereof, or these metals. Carbon, or a heat-resistant polymer, or the like may be added to the composite, and in particular, the excellent thermal conductivity and low reflectance for the laser beam may be stainless steel (stainless steel) that is not deformed or melted even in thermal energy of the laser beam. Such stainless steel may be further coated with a heat resistant polymer resin.

한편, 본 발명에 따른 전극 성형 장치는, 레이저 빔에 의해 유발되는 다량의 미소 전극 가루들을 제거하여, 레이저 어블레이션의 정밀한 공정을 가능하게 하는 구성들을 추가로 포함할 수 있다. On the other hand, the electrode forming apparatus according to the present invention may further include a configuration to enable the precise process of laser ablation by removing a large amount of micro electrode powder caused by the laser beam.

구체적으로, 상기 전극 성형 장치는, Specifically, the electrode molding apparatus,

고정 플레이트에 형성되어 있고, 전극에서 레이저 빔이 조사되는 부위가 그것을 통해 외부로 노출되는 개구;An opening formed in the fixed plate, through which an area to which the laser beam is irradiated from the electrode is exposed to the outside;

전극 합제층이 레이저 빔에 의해 제거되면서 비산되는 전극 가루들을 일 방향으로 유도하는 풍압기; 및A winder for guiding electrode powder scattered in one direction while the electrode mixture layer is removed by the laser beam; And

상기 풍압기에 의해 유도된 전극 가루들을 흡입하여 제거하는 흡입기;를 추가로 포함할 수 있다.It may further include; an inhaler for sucking and removing the electrode powder induced by the wind pressure.

이러한 구조의 전극 성형 장치는 상기한 구조를 바탕으로 하기에 상술하는 특별한 기술적 효과를 달성할 수 있다.The electrode forming apparatus of such a structure can achieve the special technical effects detailed below based on the above structure.

첫째, 상기 구조의 전극 성형 장치는, 레이저 빔에 부정적인 영향을 주는 미소 전극 가루들이 풍압기와 흡입기에 의해 제거되기 때문에, 레이저 빔의 열 에너지가 비산되는 미소 전극 가루들로 분산되지 않고, 전극 합제층 제거 부위에 집중됨으로써, 소망하는 형태로 전극을 정밀하게 성형할 수 있다. First, in the electrode forming apparatus of the above structure, since the micro electrode powders that negatively affect the laser beam are removed by the wind pressure and the inhaler, the electrode mixture layer is not dispersed into the micro electrode powders in which thermal energy of the laser beam is scattered. By concentrating on the removal site, the electrode can be precisely molded into a desired shape.

또한, 비산된 미소 전극 가루들이 레이저 빔의 성형 성능을 저하시키는 것을 미연에 방지할 수 있다.In addition, it is possible to prevent scattered microelectrode powders from lowering the molding performance of the laser beam.

이를 더욱 구체적으로 설명하면, 상기 전극 성형 장치는, 전극 표면에 레이저 빔이 조사될 때, 전극 합제층의 일부가 승화되어 집전체 표면으로부터 제거되며, 전극 합제층의 일부는 미소 전극 가루의 형태로 개구를 통해 외부로 배출되고, More specifically, the electrode forming apparatus, when a laser beam is irradiated to the electrode surface, a part of the electrode mixture layer is sublimated and removed from the current collector surface, a part of the electrode mixture layer in the form of micro electrode powder Discharge through the opening to the outside,

상기 고정 플레이트는 개구를 통해 배출되는 전극 가루들을 풍압기와 흡입기로 제거하여, 개구를 통과하는 레이저 빔이 전극 가루들에 의해 산란되는 현상을 방지할 수 있는 것이다.The fixing plate removes the electrode powder discharged through the opening to the wind pressure and the inhaler, thereby preventing the laser beam passing through the opening from being scattered by the electrode powder.

여기서, 상기 산란은 레이저 빔의 열 에너지의 분산 뿐만 아니라, 소망하지 않는 부위로의 레이저 빔 조사의 원인이 되기 때문에, 전극의 품질 전반에 악영향을 미칠 수 있으나, 본 발명은 미소 전극 가루들이 레이저 빔의 조사 위치로부터 신속하게 제거됨으로써, 소망하지 않는 레이저 빔의 산란이 방지될 수 있다.Here, the scattering may not only disperse the thermal energy of the laser beam, but also cause the laser beam to be irradiated to an undesired site, and thus may adversely affect the overall quality of the electrode. By being quickly removed from the irradiation position of, scattering of the unwanted laser beam can be prevented.

둘째, 상기 미소 전극 가루들은 생성과 동시에 풍압기와 흡입기에 의해 실시간으로 제거될 수 있는 바, 레이저 빔의 조사를 중단한 후, 미소 전극 가루들의 비산이 안정되기 까지 대기할 필요가 없고, 그에 따라, 전극의 성형 과정을 연속적으로 수행할 수 있다.Secondly, the microelectrode powders can be removed in real time by the wind pressure and the inhaler at the same time as they are generated, and after stopping the irradiation of the laser beam, there is no need to wait until the scattering of the microelectrode powders is stabilized. The molding process of the electrode can be carried out continuously.

셋째, 미소 전극 가루들은 레이저 빔의 조사에 의해, 탄화 또는 일부 성분이 열 분해된 상태이므로, 전극 합제층에 안착되거나 층의 내측으로 삽입될 경우, 전극 저항을 상당히 증가시킬 수 있으나, 이상과 같이, 본 발명에서는 전극 저항의 원인이 되는 미소 전극 가루들이 실시간으로 제거되기 때문에, 미소 전극 가루들로 인한 전극의 성능 저하가 미연에 방지될 수 있다.Third, since the fine electrode powder is carbonized or thermally decomposed by a laser beam, some components of the microelectrode powder may significantly increase electrode resistance when they are seated or inserted into the electrode mixture layer. In the present invention, since the fine electrode powders that cause the electrode resistance are removed in real time, the deterioration of the electrode due to the fine electrode powders can be prevented in advance.

이하에서는 비제한적인 예들을 통해, 전극 성형 장치의 구체적인 구조와 기능을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the specific structure and function of the electrode forming apparatus will be described in more detail by way of non-limiting examples.

하나의 구체적인 예에서, 미소 전극 가루들 대부분은 개구 상의 공기로 확산되므로, 상기 풍압기와 흡입기는, 미소 전극 가루들의 확산 전에 이들을 개구 상의 공기로부터 이탈 시키도록, 개구를 기준으로 서로 대향하는 위치에서, 레이저 조사부와 대면하는 고정 플레이트의 일면 상에 설치될 수 있다.In one specific example, most of the microelectrode dust diffuses into the air on the opening, so that the winder and the inhaler are opposed to each other with respect to the opening so as to dislodge them from the air on the opening prior to the diffusion of the microelectrode dust. It may be installed on one surface of the fixing plate facing the laser irradiation portion.

따라서, 풍압기와 흡입기 각각에 근접되어 있는 미소 전극 가루 일부를, 이들의 각각의 작동에 의해 레이저 빔 조사 위치로부터 즉시 이탈 및 제거시킬 수 있으며, 전극 가루 분진의 벌크(bulk)에 해당하는 대부분의 미소 전극 가루들은 풍압기와 흡입기의 상호 작용에 의해 본 발명의 장치로부터 제거될 수 있다.Thus, some of the microelectrode powder in proximity to each of the wind pressure and the inhaler can be immediately released and removed from the laser beam irradiation position by their respective operations, and most of the fines corresponding to the bulk of the electrode powder dust are removed. Electrode dust can be removed from the device of the present invention by the interaction of the air pressure and the inhaler.

구체적으로, 상기 풍압기는, 개구를 통해 레이저 빔의 조사 방향으로 비산되는 전극 가루들이 레이저 빔에 조사되지 않도록, 전극 가루들에 풍력을 인가하여, 전극 가루들을 레이저 빔의 조사 위치로부터 이탈시킬 수 있다.Specifically, the winder may apply wind power to the electrode powders so that the electrode powders scattered in the irradiation direction of the laser beam through the opening are not irradiated to the laser beam, thereby releasing the electrode powders from the irradiation position of the laser beam. .

또한, 상기 흡입기는, 개구를 통해 레이저 빔의 조사 방향으로 비산되는 전극 가루들이 레이저 빔에 조사되지 않도록, 전극 가루들을 흡입하여 레이저 빔의 조사 위치로부터 전극 가루들을 이탈시킬 수 있다.In addition, the inhaler may suck the electrode powders and separate the electrode powders from the irradiation position of the laser beam so that the electrode powders scattered in the irradiation direction of the laser beam through the opening are not irradiated to the laser beam.

이와 동시에, 상기 풍압기는 개구를 통해 레이저 빔의 조사 방향으로 비산되는 전극 가루들이 레이저 빔에 조사되지 않도록, 전극 가루들을 흡입기 방향으로 유도하고, 상기 흡입기는 풍압기에 의해 유도된 전극 가루들을 흡입하여 레이저 빔의 조사 위치로부터 전극 가루들을 제거할 수 있다.At the same time, the winder guides the electrode powders toward the inhaler so that the electrode powders scattered through the opening in the irradiation direction of the laser beam are not irradiated to the laser beam, and the inhaler sucks the electrode powders induced by the winder to the laser It is possible to remove the electrode powders from the irradiation position of the beam.

상기 흡입기에 형성되는 흡입력은 풍압기가 형성하는 풍력보다 크게 설정될 수 있으며, 이와 같이 흡입기에 형성되는 압력과 풍압기에 형성되는 압력 차이에 의해 미소 전극 가루들이 풍압기로부터 흡입기로 더욱 신속하게 유도될 수 있다. 또한, 이와 같은 압력 차이로 인하여 레이저 빔의 조사 직후 발생된 미소 전극 가루들은 흡입기 방향으로 비산될 수 있으므로 미소 전극 가루들이 레이저 빔의 조사 부위로부터 더욱 빠르게 이탈 및 제거될 수 있다.The suction force formed in the inhaler may be set to be larger than the wind formed by the wind accumulator, and thus, the microelectrode powder may be induced more quickly from the wind compressor to the inhaler due to the pressure difference formed in the inhaler and the pressure formed in the wind compressor. have. In addition, the microelectrode powder generated immediately after the irradiation of the laser beam may be scattered toward the inhaler due to such a pressure difference, so that the microelectrode powders may be separated and removed more quickly from the irradiation portion of the laser beam.

이와 관련하여, 상기 흡입기에 형성되는 흡입력이 풍압기가 형성하는 풍력 대비 200% 내지 400%일 수 있다. In this regard, the suction force formed in the inhaler may be 200% to 400% of the wind power formed by the wind pressure generator.

상기 범위 미만에서는 풍력 대비 흡입력이 너무 낮아, 풍압기에서 유도되는 미소 전극 가루들 대부분이 흡입기로 흡입되지 않고 흡입기 외부로 확산되는 단점이 있고, 상기 범위를 초과하여 풍력 대비 흡입력이 너무 높은 경우에는, 풍압기와 흡입기에 상당한 전력이 요구될 뿐만 아니라 이들의 크기 또한 증가되어야 하는 반면에 그에 따른 미소 전극 가루들의 제거 량이 비약적으로 증가하는 것은 아니기 때문에 경제성 및 공정성 측면에서 바람직하지 않다. Below the above range, the suction force is too low compared to the wind power, there is a disadvantage that most of the micro-electrode powder induced in the wind pressure is not sucked into the inhaler and diffuses to the outside of the inhaler, if the suction force is too high compared to the wind power above the above range, Not only is considerable power required for the wind pressure and inhaler, but their size must also be increased, while the amount of removal of the microelectrode powders is not dramatically increased, which is undesirable in terms of economy and fairness.

상기 풍압기와 흡입기는 각각, 고정 플레이트의 일면과 대면하는 부위에 자석이 장착되어 있고, 상기 자석의 자력에 의해 고정 플레이트의 일면에 고정될 수 있다. 경우에 따라서는, 별도의 기계적 체결구조, 예를 들어 나사와 볼트의 결합 또는 암수 체결구조에 의해 풍압기 및 흡입기 각각과 고정플레이트가 상호 결합될 수도 있다.The wind pressure and the inhaler may be mounted on a portion of the fixing plate facing the one surface of the fixing plate, respectively, and may be fixed to one surface of the fixing plate by the magnetic force of the magnet. In some cases, the winder and the inhaler and the fixing plate may be coupled to each other by a separate mechanical coupling structure, for example, a screw and bolt coupling or a male and female coupling structure.

본 발명에서 상기 풍압기는 전극 가루들에 풍력을 인가할 수 있도록 송풍기 또는 콤프레서(compressor)를 포함할 수 있으나, 이들 만으로 풍압기의 범주가 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the winder may include a blower or a compressor to apply wind power to the electrode powders, but the scope of the winder is not limited thereto.

상기 흡입기는 전극 가루들을 흡입할 수 있도록, 진공 펌프 또는 석션 장치(suction)를 포함할 수 있으나 이들 만으로 흡입기의 범주가 한정되는 것은 아니다. The inhaler may include a vacuum pump or suction device to suck the electrode powders, but the scope of the inhaler is not limited thereto.

본 발명은 또한, 상기 전극 성형 장치로 성형된 것을 특징으로 하는 전극 및 이를 포함하는 이차전지를 제공한다.The present invention also provides an electrode and a secondary battery comprising the same, which is molded by the electrode forming apparatus.

상기 이차전지는 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온(Li-ion) 이차전지, 리튬 폴리머(Li-polymer) 이차전지, 또는 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer) 이차전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.Although the type of the secondary battery is not particularly limited, specific examples thereof include lithium ion (Li-ion) secondary batteries and lithium polymer (Li-polymer) secondary batteries having advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability. It may be a battery, or a lithium secondary battery such as a lithium-ion polymer secondary battery.

일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다. In general, a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 및/또는 연장 집전부 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder onto a positive electrode current collector and / or an extension current collector, and then drying, and optionally adding a filler to the mixture. do.

상기 양극 집전체 및/또는 연장 집전부는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체 및 연장 집전부는, 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 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 양극 집전체 및 연장 집전부는 그것의 표면에 미소한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The positive electrode current collector and / or the extension current collector are generally made to a thickness of 3 to 500 micrometers. The positive electrode current collector and the extension current collector are not particularly limited as long as they have high conductivity without causing chemical change in the battery. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum Surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like on the surface of the stainless steel may be used. The positive electrode current collector and the extension current collector may increase the adhesion of the positive electrode active material by forming minute irregularities on the surface thereof, and may be in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The positive electrode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2-x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2, and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , Cu 2 V 2 O 7 and the like; Ni-site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x M x O 2 , wherein M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, and x = 0.01 to 0.3; Formula LiMn 2-x M x O 2 , wherein M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, and x = 0.01 to 0.1, or Li 2 Mn 3 MO 8 , where M = Fe, Co, Lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 and the like, but are not limited to these.

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.The conductive material is typically added in an amount of 1 to 30 wt% based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. Examples of the conductive material include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon blacks such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

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 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding the active material and the conductive material to the current collector, and is typically added in an amount of 1 to 30 wt% based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers, and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 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.The filler is optionally used as a component for inhibiting expansion of the positive electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing chemical change in the battery. Examples of the filler include olefinic polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials, such as glass fiber and carbon fiber, are used.

상기 음극은 음극 집전체 및/또는 연장 집전부 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying a negative electrode active material on a negative electrode current collector and / or an extension current collector, and optionally, the components as described above may be further included if necessary.

상기 음극 집전체 및/또는 연장 집전부는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체 및/또는 연장 집전부는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 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 미소한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector and / or the extension current collector is generally made to a thickness of 3 to 500 micrometers. Such a negative electrode current collector and / or an extended current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. For example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, Surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like on the surface of copper or stainless steel, aluminum-cadmium alloy, and the like can be used. In addition, similar to the positive electrode current collector, it is also possible to strengthen the bonding strength of the negative electrode active material by forming a small irregularities on the surface, it can be used in various forms such as film, sheet, foil, net, porous body, foam, nonwoven fabric.

상기 음극 활물질로는, 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, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.As said negative electrode active material, For example, carbon, such as hardly graphitized carbon and graphite type carbon; Li x Fe 2 O 3 (0 ≦ x ≦ 1), Li x WO 2 (0 ≦ x ≦ 1), Sn x Me 1-x Me ' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, halogen, 0 <x ≦ 1; 1 ≦ y ≦ 3; 1 ≦ z ≦ 8); Lithium metal; Lithium alloys; Silicon-based alloys; Tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , and metal oxides such as Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 마이크로미터이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 마이크로미터다. 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.The separator is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 micrometers, the thickness is generally 5 to 300 micrometers. As such a separator, for example, olefin polymers such as chemical resistance and hydrophobic polypropylene; Sheets made of glass fibers or polyethylene, nonwoven fabrics, and the like are used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.

상기 전해액은 리튬염 함유 비수계 전해액일 수 있고, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 비수 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The electrolyte may be a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte, and consists of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt. As the non-aqueous electrolyte, non-aqueous organic solvents, organic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like are used, but not limited thereto.

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.As the non-aqueous organic solvent, for example, N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma Butyl lactone, 1,2-dimethoxy ethane, tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolon, formamide, dimethylformamide, dioxorone , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphate triester, trimethoxy methane, dioxorone derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbo Aprotic organic solvents such as nate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyroionate and ethyl propionate can be used.

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 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphate ester polymers, polyedgetion lysine, polyester sulfides, polyvinyl alcohols, polyvinylidene fluorides, Polymers containing ionic dissociating groups and the like can be used.

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.Examples of the inorganic solid electrolytes include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, sulfates and the like of Li, such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , and the like, may be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a good material to dissolve in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 비수 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.In addition, for the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., for example, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide, Nitrobenzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrroles, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride and the like may be added. have. In some cases, in order to impart nonflammability, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further included, and carbon dioxide gas may be further included to improve high temperature storage characteristics, and FEC (Fluoro-Ethylene) may be further included. Carbonate), PRS (Propene sultone) may be further included.

하나의 구체적인 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.In one specific example, lithium salts such as LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2, and the like, may be prepared by cyclic carbonate of EC or PC, which is a highly dielectric solvent, and DEC, DMC, or EMC, which are low viscosity solvents. Lithium salt-containing non-aqueous electrolytes can be prepared by addition to a mixed solvent of linear carbonates.

본 발명은 또한, 상기 이차전지를 하나 이상 포함하는 전지팩과 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a battery pack including at least one secondary battery and a device including the battery pack.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 성형 장치는 하기와 같은 이점을 제공한다.As described above, the electrode forming apparatus according to the present invention provides the following advantages.

첫째, 본 발명의 전극 성형 장치는 고정 플레이트의 냉각 수단에 의한 전극 표면의 국부적인 냉각에 의해, 레이저 빔이 조사되는 부위를 제외한 나머지 전극 합제층이 레이저 빔의 열기에 의해 분해되거나 승화되는 것을 방지할 수 있으며, 이러한 특징에 기반하여, 기존 대비 상당히 장시간 동안 레이저 빔의 조사가 가능하며, 그에 따라, 보다 정밀한 성형이 가능할 뿐만 아니라, 일정 온도, 예를 들면, 조사 주변부의 온도가 열 변형되거나 열 분해될 수 있는 온도에서는 레이저 빔의 조사를 중단한 후, 전극을 냉각하는 등의 불필요한 과정을 생략할 수 있어, 전극의 성형 과정을 연속적으로 수행할 수 있다.First, the electrode forming apparatus of the present invention prevents the electrode mixture layer from being decomposed or sublimated by the heat of the laser beam except for the portion to which the laser beam is irradiated, by local cooling of the electrode surface by the cooling means of the fixing plate. Based on this feature, it is possible to irradiate the laser beam for a considerably longer time than the conventional one, thereby enabling more precise shaping, as well as a certain temperature, for example, the temperature of the radiation periphery or At a temperature that can be decomposed, an unnecessary process such as cooling the electrode after the irradiation of the laser beam is stopped can be omitted, and the forming process of the electrode can be continuously performed.

둘째, 본 발명의 전극 성형 장치는, 레이저 빔에 의해 전극 합제층의 일부가 승화되면서 비산되는 미소 전극 가루들을 고정 플레이트에 설치되어 있는 풍압기와 흡입기로 제거하여, 개구를 통과하는 레이저 빔이 전극 가루들에 의해 산란되는 현상을 방지할 수 있다.Secondly, the electrode forming apparatus of the present invention removes the fine electrode powder scattered while a part of the electrode mixture layer is sublimated by the laser beam by a wind pressure and an inhaler provided on the fixed plate, and the laser beam passing through the opening is the electrode powder. The phenomenon which is scattered by them can be prevented.

도 1은 본 발명에 따른 전극 성형 장치의 모식도이다;
도 2는 고정 플레이트와 레이저 조사부의 모식도이다;
도 3은 고정 플레이트의 평면 모식도이다;
도 4는 고정 플레이트에 의해 전극이 고정된 형태를 나타낸 평면 모식도이다;
도 5는 본 발명에 따른 전극 성형 장치의 작동을 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram of an electrode forming apparatus according to the present invention;
2 is a schematic diagram of a fixing plate and a laser irradiation part;
3 is a schematic plan view of the fixing plate;
4 is a schematic plan view showing a form in which an electrode is fixed by a fixing plate;
5 is a schematic view showing the operation of the electrode forming apparatus according to the present invention.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although described with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, this is for easier understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto.

도 1에는 본 발명에 따른 전극 성형 장치의 모식도가 도시되어 있고, 도 2는 고정 플레이트와 레이저 조사부가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 3에는 고정 플레이트의 평면 모식도가 도시되어 있다. A schematic diagram of an electrode forming apparatus according to the present invention is shown in FIG. 1, FIG. 2 schematically shows a fixing plate and a laser irradiation part, and FIG. 3 shows a schematic plan view of the fixing plate.

이들 도면을 함께 참조하면, 전극 성형 장치(100)는 레이저 빔(142)이 조사되도록 구성되어 있는 레이저 조사부(140) 및 레이저 조사부(140)의 하단에 위치하고 있는 고정 플레이트(110), 고정 플레이트(110)의 일면에 설치되어 있는 풍압기(130) 및 흡입기(120)를 포함한다.Referring to these drawings together, the electrode forming apparatus 100 is a laser irradiation part 140 and a fixing plate 110, a fixing plate (located at the bottom of the laser irradiation part 140, which is configured to irradiate the laser beam 142) It includes a wind pressure device 130 and the inhaler 120 installed on one surface of the 110.

고정 플레이트(110)에는 그것을 통해 레이저 빔(142)이 고정 플레이트(110) 외측으로 조사될 수 있도록 개구(114)가 형성되어 있고, 레이저 조사부(140)는 고정 플레이트(110)의 개구(114)와 대략 대응되는 위치에서 레이저 빔(142)을 조사하도록 구성되어 있다.The fixing plate 110 is formed with an opening 114 through which the laser beam 142 can be irradiated to the outside of the fixing plate 110, and the laser irradiation part 140 has an opening 114 of the fixing plate 110. And irradiate the laser beam 142 at a position corresponding substantially to the.

고정 플레이트(110)는 또한, 레이저 빔(142)의 열기에 의해 개구(114) 주변부, 나아가 고정 플레이트(110) 전체가 열화되는 것을 냉각하기 위한 냉각 수단을 포함한다. The fixing plate 110 also includes cooling means for cooling down the periphery of the opening 114 and further the entirety of the fixing plate 110 by the heat of the laser beam 142.

고정 플레이트(110)의 냉각 수단은, 액상의 냉매, 액상 냉매가 고정 플레이트(110)의 내부에서 유동할 수 있도록, 고정 플레이트(110)의 내부에 중공구조로 형성되어 있는 냉매 유로(112), 냉매 유로(112)에 연통되도록 연결되어 있고, 냉매를 냉매 유로(112)로 공급하며, 순환된 냉매를 냉매 유로(112)로부터 수령하도록 구성되어 있는 냉매 저장부(150)를 포함한다. The cooling means of the fixed plate 110 includes a refrigerant passage 112 formed in a hollow structure inside the fixed plate 110 so that the liquid refrigerant and the liquid refrigerant can flow inside the fixed plate 110. And a refrigerant storage unit 150 connected to the refrigerant passage 112, configured to supply the refrigerant to the refrigerant passage 112, and to receive the circulated refrigerant from the refrigerant passage 112.

여기서, 냉매 유로(112)는 고정 플레이트(110)의 일측 단부에서 냉매 저장부(150)로부터 냉매가 유입되는 냉매 유입구(115)와 연통되어 있고, 냉매 유로(112)를 따라 순환된 냉매가 냉매 저장부(150)로 배출되는 냉매 배출구(117)와 연통되어 있다.Here, the coolant flow path 112 is in communication with the coolant inlet 115 through which the coolant flows from the coolant storage unit 150 at one end of the fixed plate 110, and the coolant circulated along the coolant flow path 112 is the coolant. It is in communication with the refrigerant outlet 117 discharged to the storage 150.

냉매 유로(112)는 또한, 냉매 유입구(115)로부터 냉매 배출구(117)까지 복수의 'U'자형의 유로가 서로 연결된 구조의 연속적인 튜브 형상으로 고정 플레이트(110) 내부에 형성되어 있다. The coolant flow path 112 is also formed in the fixed plate 110 in a continuous tube shape in which a plurality of 'U'-shaped flow paths are connected to each other from the coolant inlet 115 to the coolant outlet 117.

이러한 구조는 협소한 공간 내에서 액상 냉매의 유동 거리를 최대화할 수 있으며, 그에 따라, 액상 냉매를 통한 고정 플레이트(110)의 냉각 효율이 증대될 수 있다.This structure can maximize the flow distance of the liquid refrigerant in the narrow space, and thus, the cooling efficiency of the fixing plate 110 through the liquid refrigerant can be increased.

한편, 풍압기(130)와 흡입기(120)는, 개구(114)를 기준으로 서로 대향하는 위치에서, 레이저 조사부(140)와 대면하는 고정 플레이트(110)의 일면 상에 설치되어 있다. On the other hand, the wind compressor 130 and the inhaler 120 are provided on one surface of the fixing plate 110 facing the laser irradiation part 140 at positions facing each other with respect to the opening 114.

여기서, 풍압기(130)와 흡입기(120)는 각각, 고정 플레이트(110)의 일면과 대면하는 부위에 자석이 장착되어 있으며, 이들 자석(122, 132)의 자력에 의해 고정 플레이트(110)의 일면에 고정되어 있다. Here, the winder 130 and the inhaler 120, respectively, the magnet is mounted on a portion facing one surface of the fixing plate 110, by the magnetic force of these magnets (122, 132) of the fixing plate 110 It is fixed on one side.

자석(122, 132)에 의한 고정은, 풍압기(130)와 흡입기(120)의 고정 위치를 용이하게 변경하기 위함이며, 경우에 따라서는, 별도의 기계적 체결구조, 예를 들어 나사와 볼트의 결합 또는 암수 체결구조에 의해 풍압기(130) 및 흡입기(120) 각각과 고정플레이트가 상호 결합될 수 있음은 물론이다.The fixing by the magnets 122 and 132 is for easily changing the fixing position of the wind compressor 130 and the inhaler 120. In some cases, a separate mechanical fastening structure, for example, screw and bolt Of course, each of the winder 130 and the inhaler 120 and the fixing plate may be coupled to each other by a coupling or male and female coupling structure.

도 4에는 고정 플레이트(110)에 의해 전극(200)이 고정된 형태의 평면 모식도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명에 따른 전극 성형 장치(100)의 작동을 나타낸 모식도가 도시되어 있다.4 is a schematic plan view of the electrode 200 is fixed by the fixing plate 110, Figure 5 is a schematic diagram showing the operation of the electrode forming apparatus 100 according to the present invention.

이들 도면을 도 1 내지 도 3과 함께 참조하여, 본 발명에 따른 전극 성형 장치(100)의 구조와 성형 구조를 더욱 상세하게 설명한다. With reference to these drawings together with FIGS. 1-3, the structure and shaping | molding structure of the electrode shaping apparatus 100 which concerns on this invention are demonstrated in detail.

먼저, 고정 플레이트(110)는 레이저 빔(142)이 조사되는 부위를 제외한 전극(200) 표면에 밀착된 상태로 전극(200)을 고정시켜 전극(200)이 유동하는 것을 방지하도록 구성되어 있으며, 레이저 빔(142)이 조사되는 전극(200) 표면은 개구(114)에 의해 외부로 노출되어 있다. First, the fixing plate 110 is configured to fix the electrode 200 in a state of being in close contact with the surface of the electrode 200 except for a portion to which the laser beam 142 is irradiated, to prevent the electrode 200 from flowing. The surface of the electrode 200 to which the laser beam 142 is irradiated is exposed to the outside by the opening 114.

따라서, 레이저 조사부(140)는 레이저 빔(142)을 전극(200)에 조사하고, 전극(200)의 전극 합제층(220)이 레이저 빔(142)에 의해 승화되면서 집전체(230)로부터 제거된다.Therefore, the laser irradiation unit 140 irradiates the laser beam 142 to the electrode 200, and removes from the current collector 230 while the electrode mixture layer 220 of the electrode 200 is sublimed by the laser beam 142. do.

이때, 레이저 빔(142)이 조사되는 부위에 인접한 전극(200) 표면에는 레이저 빔(142)의 열에너지로부터 유래되는 고열이 인가되는데, 이는 전극 합제층(220)의 분해시켜 전극(200)의 기능을 손실시킬 수 있다. At this time, high heat derived from the thermal energy of the laser beam 142 is applied to the surface of the electrode 200 adjacent to the portion to which the laser beam 142 is irradiated, which decomposes the electrode mixture layer 220 to function as the electrode 200. Can be lost.

이에 본 발명의 전극 성형 장치(100)는 고정 플레이트(110)가 레이저 빔(142)이 조사되는 부위에 인접한 전극(200) 표면을 냉각 수단을 이용하여 냉각하도록 구성되어 있다.Accordingly, the electrode forming apparatus 100 of the present invention is configured such that the fixing plate 110 cools the surface of the electrode 200 adjacent to the portion to which the laser beam 142 is irradiated by using a cooling means.

구체적으로, 고정 플레이트(110)는 그것 내부에 형성된 냉매 유로(112)와 이를 순환하는 냉매를 통해 그것과 밀착된 전극(200) 표면을 냉각시킬 수 있으며, 상세하게는 냉매가 냉매 유로(112)를 따라 고정 플레이트(110)의 내부를 유동하면서, 개구(114)에 노출된 전극(200) 표면을 제외한 전극(200) 표면으로부터 고정 플레이트(110)로 전도된 열을 수령하는 구조로 레이저 빔(142) 조사부의 주변 부위를 열을 제거하며, 레이저 빔(142)이 조사되는 동안에도 냉매의 순환과 열의 제거가 연속적으로 수행 된다.Specifically, the fixing plate 110 may cool the surface of the electrode 200 in close contact with the refrigerant path 112 formed therein and the refrigerant circulating therein, and the refrigerant may be the refrigerant path 112. While flowing inside the fixing plate 110, the laser beam has a structure that receives heat conducted from the surface of the electrode 200 except the surface of the electrode 200 exposed to the opening 114 to the fixing plate 110. 142) The heat is removed from the peripheral portion of the irradiator, and the circulation of the refrigerant and the heat removal are continuously performed while the laser beam 142 is irradiated.

또한, 고정 플레이트(110)는 전극(200) 표면의 전체가 아닌, 국부적인 형태로 전극(200) 표면에 밀착되어 있기 때문에, 상기 구조로 전극(200) 표면을 국부적으로 냉각시킬 수 있다.In addition, since the fixing plate 110 is in close contact with the surface of the electrode 200 in a local form instead of the entire surface of the electrode 200, the fixing plate 110 may locally cool the surface of the electrode 200.

더욱이, 이러한 국부적인 냉각이 레이저 빔(142)의 조사 범위에는 영향을 크게 미치지 않기 때문에, 이러한 냉각에도 불구하고 소망하는 전극 합제층(220)의 제거 부위에 가해지는 레이저 빔(142)의 열 에너지가 강하(dropping)하거나 이 부위에서 전극 합제층(220)의 층상 구조가 수축 또는 응집되는 등의 현상들이 발생되지 않는다. 결과적으로, 상기 전극 성형 장치(100)는 국부적인 냉각에 상관 없이, 조사 범위에서의 열 에너지와 전극 합제층(220)의 구조가 유지되면서 소망하는 형태로 전극(200)을 성형할 수 있다.Moreover, since such local cooling does not significantly affect the irradiation range of the laser beam 142, the thermal energy of the laser beam 142 applied to the removal site of the desired electrode mixture layer 220 despite this cooling. There is no phenomenon such as dropping or shrinking or aggregation of the layer structure of the electrode mixture layer 220 in this region. As a result, the electrode forming apparatus 100 may form the electrode 200 in a desired shape while maintaining the structure of the electrode mixture layer 220 and the thermal energy in the irradiation range, regardless of local cooling.

이를 위하여, 고정 플레이트(110)는 레이저 빔(142)이 조사되는 부위와 대응되는 위치에 형성되어 있는 개구(114)의 면적은 적어도 레이저 빔(142)의 조사 범위(220a) 보다 대략 500% 큰 크기로 이루어져 있다.To this end, the fixing plate 110 has an area of the opening 114 formed at a position corresponding to the portion to which the laser beam 142 is irradiated is at least approximately 500% larger than the irradiation range 220a of the laser beam 142. It consists of size.

이상과 같이, 본 발명에 따른 전극 성형 장치(100)는, 고정 플레이트(110)의 냉각 수단에 의한 전극(200) 표면의 국부적인 냉각에 의해, 레이저 빔(142)이 조사되는 부위를 제외한 나머지 전극 합제층(220)이 레이저 빔(142)의 열기에 의해 분해되거나 승화되는 것을 방지할 수 있다.As mentioned above, the electrode shaping | molding apparatus 100 which concerns on this invention except the site | part to which the laser beam 142 is irradiated by local cooling of the surface of the electrode 200 by the cooling means of the fixing plate 110 is carried out. The electrode mixture layer 220 may be prevented from being decomposed or sublimed by the heat of the laser beam 142.

이러한 특징에 기반하여, 전극 성형 장치(100)는 기존 대비 상당히 장시간 동안 레이저 빔(142)의 조사가 가능하며, 결과적으로, 보다 정밀한 성형이 가능할 뿐만 아니라, 일정 온도, 예를 들면, 조사 주변부의 온도가 열 변형되거나 열 분해될 수 있는 온도에서는 레이저 빔(142)의 조사를 중단한 후, 전극(200)을 냉각하는 등의 불필요한 과정을 생략할 수 있어, 전극(200)의 성형 과정을 연속적으로 수행할 수 있다.Based on this feature, the electrode forming apparatus 100 can irradiate the laser beam 142 for a considerably longer time than the conventional one, and as a result, not only a more precise molding but also a constant temperature, for example, At a temperature at which the temperature may be thermally deformed or thermally decomposed, an unnecessary process such as cooling the electrode 200 may be omitted after the irradiation of the laser beam 142 is stopped, thereby continuously forming the electrode 200. It can be done with

한편, 본 발명에 따른 전극 성형 장치(100)는 레이저 빔(142)에 의해 유발되는 다량의 미소 전극 가루들(210)을 제거하는 구조로 이루어져 있다.On the other hand, the electrode forming apparatus 100 according to the present invention has a structure for removing a large amount of the micro-electrode powder 210 caused by the laser beam 142.

구체적으로, 전극 성형 장치(100)는, 레이저 조사부(140)가 전극(200) 표면에 레이저 빔(142)을 조사하여 전극 합제층(220)의 일부를 승화시켜 제거한다. 여기서, 전극 합제층(220)의 일부는 미소 전극 가루(210)의 형태로 비산되는데, 고정 플레이트(110)의 개구(114)를 통해 외부로 배출된다. Specifically, in the electrode forming apparatus 100, the laser irradiation unit 140 irradiates a laser beam 142 on the surface of the electrode 200 to sublimate and remove a part of the electrode mixture layer 220. Here, a part of the electrode mixture layer 220 is scattered in the form of the micro-electrode powder 210, and is discharged to the outside through the opening 114 of the fixing plate 110.

다만, 레이저 빔(142)은 개구(114)를 통해 전극(200) 표면에 조사되므로, 비산되는 미소 전극 가루들(210)은 레이저 빔(142)의 조사 경로를 차단하고 이를 산란시킬 수 있으며, 이에 본 발명의 전극 성형 장치(100)는 개구(114)를 통해 배출되는 전극(200) 가루들을 풍압기(130)와 흡입기(120)로 제거하여, 개구(114)를 통과하는 레이저 빔(142)이 전극(200) 가루들에 의해 산란되는 현상을 방지할 수 있다.However, since the laser beam 142 is irradiated onto the surface of the electrode 200 through the opening 114, the scattered micro electrode powders 210 may block and scatter the irradiation path of the laser beam 142. Accordingly, the electrode forming apparatus 100 of the present invention removes the powders of the electrode 200 discharged through the opening 114 with the wind press 130 and the inhaler 120, thereby passing the laser beam 142 through the opening 114. ) May be prevented from being scattered by the powders of the electrode 200.

이러한 미소 전극 가루들(210) 대부분은 비산 직후, 개구(114) 상의 공기로 확산되는데, 풍압기(130)와 흡입기(120)는, 미소 전극 가루들(210)이 확산되기 전에 이들을 개구(114) 상의 공기로부터 이탈 및 제거 시키도록, 개구(114)를 기준으로 서로 대향하는 위치에서, 레이저 조사부(140)와 대면하는 고정 플레이트(110)의 일면에 설치되어 있다.Most of the micro electrode powders 210 diffuse into the air on the opening 114 immediately after scattering, and the winder 130 and the inhaler 120 allow them to be opened before the micro electrode powders 210 are diffused. It is provided on one surface of the fixing plate 110 facing the laser irradiation section 140 at positions facing each other with respect to the opening 114 so as to be separated and removed from the air on the).

구체적으로, 풍압기(130)는, 개구(114)를 통해 레이저 빔(142)의 조사 방향으로 비산되는 전극(200) 가루들이 레이저 빔(142)에 조사되지 않도록, 전극(200) 가루들에 풍력을 인가하여, 전극(200) 가루들을 레이저 빔(142)의 조사 위치로부터 이탈시킨다.Specifically, the winder 130 is applied to the powders of the electrode 200 so that the electrode 200 powders scattered in the irradiation direction of the laser beam 142 through the opening 114 are not irradiated to the laser beam 142. Wind power is applied to depart the electrode 200 powder from the irradiation position of the laser beam 142.

또한, 흡입기(120)는, 개구(114)를 통해 레이저 빔(142)의 조사 방향으로 비산되는 전극(200) 가루들이 레이저 빔(142)에 조사되지 않도록, 전극(200) 가루들을 흡입하여 레이저 빔(142)의 조사 위치로부터 전극(200) 가루들을 이탈시킨다.In addition, the inhaler 120 sucks the electrode 200 powder so as not to irradiate the laser beam 142 with the electrode 200 powder scattered in the irradiation direction of the laser beam 142 through the opening 114. The particles of the electrode 200 are separated from the irradiation position of the beam 142.

이와 동시에, 상기 풍압기(130)는 개구(114)를 통해 레이저 빔(142)의 조사 방향으로 비산되는 전극(200) 가루들이 레이저 빔(142)에 조사되지 않도록, 전극(200) 가루들을 흡입기(120) 방향으로 유도하고, 상기 흡입기(120)는 풍압기(130)에 의해 유도된 전극(200) 가루들을 흡입하여 레이저 빔(142)의 조사 위치로부터 전극(200) 가루들을 제거한다.At the same time, the winder 130 sucks the electrode 200 powder so that the electrode 200 powder scattered in the irradiation direction of the laser beam 142 through the opening 114 is not irradiated to the laser beam 142. In the direction of 120, the inhaler 120 removes the electrode 200 powder from the irradiation position of the laser beam 142 by suctioning the electrode 200 powder induced by the wind pressure 130.

한편, 흡입기(120)에 형성되는 흡입력은 풍압기(130)가 형성하는 풍력보다 크게 설정될 수 있으며, 이와 같이 흡입기(120)에 형성되는 압력과 풍압기(130)에 형성되는 압력 차이에 의해 미소 전극 가루들(210)이 풍압기(130)로부터 흡입기(120)로 더욱 신속하게 유도될 수 있다. On the other hand, the suction force formed in the inhaler 120 may be set larger than the wind power formed by the wind compressor 130, as described above, due to the pressure difference formed in the inhaler 120 and the pressure formed in the wind compressor 130 The micro electrode powders 210 may be induced more quickly from the wind pressure pressure 130 to the inhaler 120.

또한, 이와 같은 압력 차이는, 레이저 빔(142)의 조사 직후 발생된 미소 전극 가루들(210)을 흡입기(120) 방향으로의 비산을 유도하여, 미소 전극 가루들(210)을 레이저 빔(142)의 조사 부위로부터 더욱 빠르게 이탈 및 제거 시킬 수 있다.In addition, such a pressure difference induces scattering of the microelectrode powders 210 generated immediately after the irradiation of the laser beam 142 toward the inhaler 120, thereby causing the microelectrode powders 210 to be laser beams 142. Can be removed and removed more quickly from the irradiation site.

이상과 같이, 본 발명에 따른 전극 성형 장치(100)는, 레이저 빔(142)에 의해 전극 합제층(220)의 일부가 승화되면서 비산되는 미소 전극 가루들(210)을 고정 플레이트(110)에 설치되어 있는 풍압기(130)와 흡입기(120)로 제거하여, 개구(114)를 통과하는 레이저 빔(142)이 전극(200) 가루들에 의해 산란되는 현상을 방지할 수 있다.As described above, in the electrode forming apparatus 100 according to the present invention, a part of the electrode mixture layer 220 is sublimed by the laser beam 142 and scatters the minute electrode powders 210 to the fixed plate 110. It is possible to prevent the phenomenon in which the laser beam 142 passing through the opening 114 is scattered by the powders of the electrode 200 by removing the wind pressure 130 and the inhaler 120 installed therein.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. Although described above with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, those skilled in the art will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

Claims (23)

집전체의 일면 또는 양면에 전극 합제가 코팅되어 있는 전극을 레이저 어블레이션(laser ablation)에 의해 표면 처리하여 전극 합제층 형상을 성형하는 장치로서,
상기 집전체 표면이 외부로 노출되도록, 전극의 표면에 레이저 빔을 조사하여 전극 합제층의 일부를 제거하는 레이저 조사부; 및
상기 레이저 빔이 조사되는 부위를 제외한 전극 표면에 밀착된 상태로 전극을 고정시켜 전극이 유동하는 것을 방지하는 고정 플레이트;
를 포함하며,
상기 고정 플레이트는 레이저 빔이 조사되는 부위에 인접한 전극 표면을 냉각하기 위한 냉각 수단을 포함하고,
상기 고정 플레이트의 냉각 수단에 의한 전극 표면의 국부적인 냉각에 의해, 레이저 빔이 조사되는 부위를 제외한 나머지 전극 합제층이 레이저 빔의 열기에 의해 분해되거나 승화되는 것을 방지하며,
상기 고정 플레이트는 레이저 빔이 조사되는 부위와 대응되는 위치에 개구가 형성되어 있고, 상기 개구를 통해 레이저 빔이 조사되는 부위가 외부로 노출되며,
상기 냉각 수단은,
고정 플레이트의 내부에 중공 구조로 형성되어 있고 하기 냉매가 순환하는 냉매 유로;
상기 냉매 유로를 따라 유동하면서 고정 플레이트의 열을 수령하는 냉매; 및
상기 냉매 유로에 연통되도록 연결되어 있고, 냉매를 냉매 유로로 공급하며, 순환된 냉매를 냉매 유로로부터 수령하도록 구성되어 있는 냉매 저장부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 성형 장치.An apparatus for forming an electrode mixture layer by surface-treating an electrode having an electrode mixture coated on one or both surfaces of a current collector by laser ablation,
A laser irradiation part which irradiates a surface of an electrode with a laser beam to remove a part of the electrode mixture layer so that the surface of the current collector is exposed to the outside; And
A fixing plate which fixes the electrode in a state of being in close contact with the surface of the electrode excluding the portion to which the laser beam is irradiated;
Including;
The stationary plate comprises cooling means for cooling the electrode surface adjacent to the site to which the laser beam is irradiated,
By local cooling of the electrode surface by the cooling means of the fixing plate, the electrode mixture layer except for the portion to which the laser beam is irradiated is prevented from being decomposed or sublimated by the heat of the laser beam,
The fixing plate has an opening formed at a position corresponding to the portion to which the laser beam is irradiated, and the portion to which the laser beam is irradiated is exposed to the outside through the opening.
The cooling means,
A refrigerant passage formed in a hollow structure inside the fixed plate and having the following refrigerant circulated therein;
A refrigerant receiving heat of the fixed plate while flowing along the refrigerant passage; And
A refrigerant storage unit connected to communicate with the refrigerant passage, configured to supply a refrigerant to the refrigerant passage, and to receive the circulated refrigerant from the refrigerant passage;
Electrode molding apparatus comprising a. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 유로는,
냉매 저장부로부터 냉매가 유입되는 냉매 유입구; 및
냉매 유로를 따라 순환된 냉매가 냉매 저장부로 배출되는 냉매 배출구;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 성형 장치.The method of claim 1, wherein the refrigerant passage,
A refrigerant inlet through which the refrigerant flows from the refrigerant storage unit; And
A refrigerant outlet through which the refrigerant circulated along the refrigerant passage is discharged to the refrigerant storage unit;
Electrode molding apparatus comprising a. 제 4 항에 있어서, 상기 냉매 유로는 냉매 유입구로부터 냉매 배출구까지 연속적인 튜브 형상으로 고정 플레이트 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 성형 장치.5. The electrode forming apparatus according to claim 4, wherein the refrigerant passage is formed inside the fixed plate in a continuous tube shape from the refrigerant inlet to the refrigerant outlet. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 전극 성형 장치는,
고정 플레이트에 형성되어 있고, 전극에서 레이저 빔이 조사되는 부위가 그것을 통해 외부로 노출되는 개구;
전극 합제층이 레이저 빔에 의해 제거되면서 비산되는 전극 가루들을 일 방향으로 유도하는 풍압기; 및
상기 풍압기에 의해 유도된 전극 가루들을 흡입하여 제거하는 흡입기;
를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 성형 장치.The electrode forming apparatus of claim 1,
An opening formed in the fixed plate, wherein an opening to which the laser beam is irradiated from the electrode is exposed through the opening;
A winder for guiding electrode powder scattered in one direction while the electrode mixture layer is removed by the laser beam; And
An inhaler for sucking and removing electrode powders induced by the wind pressure regulator;
Electrode molding apparatus comprising a further. 제 7 항에 있어서, 상기 전극 성형 장치는, 전극 표면에 레이저 빔이 조사될 때, 전극 합제층의 일부가 승화(sublimation)되어 집전체 표면으로부터 제거되며, 전극 합제층의 일부는 미소 전극 가루의 형태로 개구를 통해 외부로 배출되고,
상기 고정 플레이트는 개구를 통해 배출되는 전극 가루들을 풍압기와 흡입기로 제거하여, 개구를 통과하는 레이저 빔이 전극 가루들에 의해 산란되는 현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 전극 성형 장치. 8. The electrode forming apparatus according to claim 7, wherein when the laser beam is irradiated on the electrode surface, a part of the electrode mixture layer is sublimated and removed from the current collector surface, and a part of the electrode mixture layer is formed of the fine electrode powder. In the form is discharged to the outside through the opening,
And the fixing plate removes the electrode powder discharged through the opening with a wind pressure reducer and an inhaler, thereby preventing the laser beam passing through the opening from being scattered by the electrode powder. 제 7 항에 있어서, 상기 풍압기와 흡입기는, 개구를 기준으로 서로 대향하는 위치에서, 레이저 조사부와 대면하는 고정 플레이트의 일면 상에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 성형 장치.8. The electrode forming apparatus according to claim 7, wherein the wind pressure and the inhaler are provided on one surface of the fixing plate facing the laser irradiation part at a position facing each other with respect to the opening. 제 9 항에 있어서, 상기 풍압기와 흡입기는 각각, 고정 플레이트의 일면과 대면하는 부위에 자석이 장착되어 있고, 상기 자석의 자력에 의해 고정 플레이트의 일면에 고정되는 것을 특징으로 하는 전극 성형 장치. 10. The electrode forming apparatus according to claim 9, wherein each of the wind pressure and the inhaler is mounted to a portion of the fixing plate facing the one surface of the fixing plate, and is fixed to one surface of the fixing plate by the magnetic force of the magnet. 제 7 항에 있어서, 상기 풍압기는, 개구를 통해 레이저 빔의 조사 방향으로 비산되는 전극 가루들이 레이저 빔에 조사되지 않도록, 전극 가루들에 풍력을 인가하여, 전극 가루들을 레이저 빔의 조사 위치로부터 이탈시키는 것을 특징으로 하는 전극 성형 장치.8. The wind turbine according to claim 7, wherein the winder applies wind power to the electrode powders so that the electrode powders scattered in the irradiation direction of the laser beam through the opening are not irradiated to the laser beam, thereby releasing the electrode powders from the irradiation position of the laser beam. Electrode forming apparatus, characterized in that. 제 7 항에 있어서, 상기 흡입기는, 개구를 통해 레이저 빔의 조사 방향으로 비산되는 전극 가루들이 레이저 빔에 조사되지 않도록, 전극 가루들을 흡입하여 레이저 빔의 조사 위치로부터 전극 가루들을 이탈시키는 것을 특징으로 하는 전극 성형 장치.8. The suction device as set forth in claim 7, wherein the inhaler sucks the electrode powders and separates the electrode powders from the irradiation position of the laser beam so that the electrode powders scattered in the irradiation direction of the laser beam through the opening are not irradiated to the laser beam. Electrode forming apparatus. 제 7 항에 있어서, 상기 풍압기는 개구를 통해 레이저 빔의 조사 방향으로 비산되는 전극 가루들이 레이저 빔에 조사되지 않도록, 전극 가루들을 흡입기 방향으로 유도하고, 상기 흡입기는 풍압기에 의해 유도된 전극 가루들을 흡입하여 레이저 빔의 조사 위치로부터 전극 가루들을 제거하는 것을 특징으로 하는 전극 성형 장치.The method of claim 7, wherein the winder guides the electrode powders toward the inhaler so that the electrode powders scattered through the opening in the irradiation direction of the laser beam are not irradiated to the laser beam, and the inhaler guides the electrode powders induced by the winder Inhaling to remove electrode powder from the irradiation position of the laser beam. 제 12 항에 있어서, 상기 흡입기에 형성되는 흡입력이 풍압기가 형성하는 풍력 대비 200% 내지 400%인 것을 특징으로 하는 전극 성형 장치.The electrode forming apparatus of claim 12, wherein the suction force formed in the inhaler is 200% to 400% of the wind power formed by the wind pressure generator. 제 7 항에 있어서, 상기 풍압기는 전극 가루들에 풍력을 인가할 수 있도록 송풍기 또는 콤프레서(compressor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 성형 장치.8. The electrode forming apparatus according to claim 7, wherein the wind pressure generator includes a blower or a compressor to apply wind power to the electrode powders. 제 7 항에 있어서, 상기 흡입기는 전극 가루들을 흡입할 수 있도록, 진공 펌프 또는 석션 장치(suction)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 성형 장치.8. The electrode shaping apparatus according to claim 7, wherein the inhaler includes a vacuum pump or a suction device to suck the electrode powders. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 어블레이션은, 전극 합제층의 일부를 집전체 표면으로부터 완전히 제거하여, 전극 탭 예정부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전극 성형 장치.The electrode forming apparatus according to claim 1, wherein the laser ablation completely removes a part of the electrode mixture layer from the current collector surface to form an electrode tab predetermined portion. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 어블레이션은, 전극 표면의 평탄화 또는 전극 표면의 불순물 제거를 위해, 전극 합제층의 일부를 식각(etching)하는 것을 특징으로 하는 전극 성형 장치. The electrode forming apparatus of claim 1, wherein the laser ablation etches a part of the electrode mixture layer to planarize the electrode surface or remove impurities from the electrode surface. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 플레이트는 스테인레스 스틸로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 성형 장치.The electrode forming apparatus according to claim 1, wherein the fixing plate is made of stainless steel. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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