KR102264685B1 - Manufacturing Apparatus of Electrode Assembly and Method for Manufacturing Electrode Assembly - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기본 단위체로서 적어도 1종 이상의 전극 단위체를 포함하고 있는 전극조립체를 제조하는 장치로서,
하나의 양극판과 하나의 분리막이 2층 구조로 적층된 제 1 양극 단위체, 및 하나의 음극판과 하나의 분리막이 2층 구조로 적층된 제 1 음극 단위체를 접합(laminating) 하기 위한 라미네이터(laminator);
접합된 제 1 양극 단위체와 제 1 음극 단위체를 적어도 1회 이상 교번 적층하여 적층 구조체를 형성시키기 위한 적층 이송부;
제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체의 노출된 전극의 위치를 확인하여 정렬(align)하기 위한 정렬 판독부; 및
적층된 제 1 양극 단위체 및 제 1 음극 단위체 간의 접착이 이루어지도록 적층 구조체를 가열 압착하기 위한 열압착부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조장치를 제공한다.The present invention provides an apparatus for manufacturing an electrode assembly including at least one type of electrode unit as a basic unit,
a laminator for laminating a first anode unit in which one positive electrode plate and one separator are stacked in a two-layer structure, and a first anode unit in which one negative electrode plate and one separator are stacked in a two-layer structure;
a lamination transfer unit for alternately laminating the bonded first positive electrode unit and the first negative electrode unit at least once to form a laminated structure;
an alignment reading unit for checking and aligning the exposed electrode of the first positive electrode unit or the first negative electrode unit; and
a thermocompression bonding unit for heat-compressing the laminated structure to achieve adhesion between the stacked first positive electrode units and the first negative electrode units;
It provides an electrode assembly manufacturing apparatus comprising a.

Figure R1020160161532
Figure R1020160161532

Description

전극조립체 제조장치 및 전극조립체를 제조하는 방법 {Manufacturing Apparatus of Electrode Assembly and Method for Manufacturing Electrode Assembly}{Manufacturing Apparatus of Electrode Assembly and Method for Manufacturing Electrode Assembly}

본 발명은 전극조립체 제조장치 및 전극조립체를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly manufacturing apparatus and a method for manufacturing an electrode assembly.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지('전지셀')에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지셀 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지셀이 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries ('battery cells') as an energy source is rapidly increasing, and among such secondary battery cells, they exhibit high energy density and operating potential, have a long cycle life, and , a lithium secondary battery cell with a low self-discharge rate has been commercialized and widely used.

전지셀은 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스에 내장된 일 단위의 이차전지 구조를 지칭하며, 양극과 음극 및 분리막 등의 셀 구성체들이 조립 및 조합된 구조를 넓은 의미에서 전극조립체라 지칭하기도 한다. A battery cell refers to a structure of a secondary battery in which an electrode assembly is built into a battery case together with an electrolyte, and a structure in which cell components such as a positive electrode, a negative electrode, and a separator are assembled and combined is also referred to as an electrode assembly in a broad sense.

이러한 전극조립체의 종류는 구조에 따라 크게 전극들과 분리막 등의 셀 구성체들이 권취된 권취형과 상기 셀 구성체들이 적층된 스택형으로 구분된다. 권취형 전극조립체는, 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조된다. 권취형 전극조립체는 원통형 전지에는 적합한 구조적 특징이 있다.The type of the electrode assembly is largely divided into a winding type in which cell components such as electrodes and a separator are wound, and a stack type in which the cell components are stacked, depending on the structure. The wound-type electrode assembly is formed by coating an electrode active material on a metal foil used as a current collector, drying and pressing, then cutting it into a band shape of a desired width and length, using a separator to separate the negative electrode and the positive electrode, and then spirally. manufactured by winding The wound electrode assembly has structural characteristics suitable for cylindrical batteries.

여기서, 스택형 전극조립체는 단일 또는 복수의 양극 및 음극 단위체들을 순차적으로 적층하고 전극과 분리막들을 접합시킨 구조로서, 기본 단위체를 순차적으로 적층한 뒤 라미네이션 하는 것으로 단순한 제조방법이 가능하므로, 권취형 전극조립체 보다 제조가 쉬운 이점이 있다.Here, the stacked electrode assembly is a structure in which single or a plurality of positive and negative electrode units are sequentially stacked and electrodes and separators are bonded, and a simple manufacturing method is possible by sequentially stacking the basic units and then laminating, so a wound-up electrode It has the advantage of being easier to manufacture than an assembly.

또한, 스택형 전극조립체는 일반적으로 반자동화된 제조 라인, 예를 들어, 전극조립체를 구성하는 셀 구성체들이 물체의 이송이 가능한 레일 또는 회전 롤을 따라 커팅 공정, 접합 공정, 적층 공정 등의 가공을 수행하는 장치들로 이송되며, 상기 장치들에서 최종 전극조립체 형태로 조합 또는 제조될 수 있다.In addition, the stacked electrode assembly is generally a semi-automated manufacturing line, for example, a cutting process, a bonding process, a lamination process, etc. along a rail or a rotating roll in which the cell components constituting the electrode assembly can transport objects. It is transferred to the devices that perform it, and can be assembled or manufactured in the form of a final electrode assembly in the devices.

이중, 접합 공정은 전극들 사이에 분리막이 위치한 상태에서 전극과 분리막에 열과 압력을 인가하여 이들을 상호 접합시키는 라미네이션 방식이 일반적으로 이용되고 있다. Among the bonding processes, a lamination method in which heat and pressure are applied to an electrode and a separator in a state where a separator is positioned between the electrodes to bond them to each other is generally used.

이러한 라미네이션 공정에서는 둘 이상의 전극들이 분리막과 동시에 접합되므로, 이들이 서로 어긋나거나 단차가 발생되어 접합되지 않도록, 정 위치에서 정렬된 상태로 접합되어야 한다. In such a lamination process, since two or more electrodes are bonded simultaneously with the separator, they must be bonded in an aligned state in a position so that they are not bonded to each other due to misalignment or a step difference.

만약, 어느 하나의 전극이 다른 전극에 대해 사선을 이루며 어긋난 상태로 접합된 경우 전극조립체는 전극이 돌출된 형상을 가지며, 돌출된 부위에서 단선이 일어나거나, 양극과 음극이 이격된 부위가 전지의 내부 저항을 높이는 원인이 될 수 있는 등에 불량을 발생시키는 문제가 있었다.If any one electrode is connected in a displaced state while forming an oblique line with respect to the other electrode, the electrode assembly has a protruding shape, disconnection occurs at the protruding portion, or the area where the positive and negative electrodes are spaced apart from the battery. There was a problem of generating defects in the back, which could cause an increase in internal resistance.

이와 관련하여, 도 1에는 종래 기술에 따른 기본 단위체들이 적층되어 형성된 적층 구조체를 나타낸 단면도가 도시되어 있다.In this regard, FIG. 1 is a cross-sectional view showing a stacked structure formed by stacking basic units according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래 기술에서는 적층 구조체(40)를 구성하는 기본 단위체인 라미네이션 적합된 양극판(14)/제 1 분리막(13)/음극판(12)/제 2 분리막(11) 구조로 이루어진 모노셀(Mono-Cell, 15)들을 순차적으로 적층하고, 다수의 모노셀(15)들이 적층된 적층체를 열과 압력을 인가하여 이들을 상호 접합시키는 라미네이션을 수행하여 전극조립체를 제조하였다. Referring to FIG. 1 , in the prior art, a lamination-suited positive electrode plate 14 / first separator 13 / negative electrode plate 12 / second separator 11 structure, which is a basic unit constituting the laminate structure 40 , is monolithic. An electrode assembly was manufactured by sequentially stacking cells (Mono-Cells, 15), and performing lamination in which a multilayer body in which a plurality of mono-cells 15 were stacked was bonded to each other by applying heat and pressure.

그러나, 종래 기술의 모노셀은 이미 모노셀을 제조하는 과정에서 1 차적으로 양극판, 제 1 분리막, 음극판 및 제 2 분리막을 모두 한번에 라미네이션하는 공정을 수행함으로, 이때 양극판과 음극판의 위치가 서로 어긋나기 쉬워 조립 공차가 발생할 수 있었고, 또한, 모노셀들을 적층하는 공정에서는 적층 정렬(stacking align)을 위해 정렬 판독부가 음극판에 적층된 제 1 분리막의 위치를 기준으로 정렬을 실시하기 때문에, 실질적으로 높은 정밀도가 필요한 음극판과 양극판 간의 적층 정렬의 정밀도가 떨어지는 문제가 있었다.However, the prior art monocell is already in the process of manufacturing the monocell, primarily by performing a process of laminating all of the positive electrode plate, the first separator, the negative electrode plate and the second separator at once, in this case, the positions of the positive electrode plate and the negative electrode plate are shifted from each other. Assembly tolerance could easily occur, and in the process of stacking monocells, the alignment reading unit aligns based on the position of the first separator stacked on the negative plate for stacking align, so substantially high precision There was a problem in that the precision of stacking alignment between the negative plate and the positive plate, which requires

따라서, 적층 구조체의 기본 단위체들의 적층 공정에서 전극들이 소망하는 위치에 적층 정렬되어 접합 공정을 실시할 수 있도록 새로운 전극조립체 제조 장치 및 제조방법의 기술이 필요한 실정이다. Therefore, in the stacking process of the basic units of the stacked structure, there is a need for a new electrode assembly manufacturing apparatus and manufacturing method so that the electrodes are stacked and aligned at a desired position to perform the bonding process.

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

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 본 발명의 전극조립체를 구성하기 위한 기본 단위체로 하나의 양극판과 하나의 분리막이 2층 구조로 적층된 제 1 양극 단위체, 및 하나의 음극판과 하나의 분리막이 2층 구조로 적층된 제 1 음극 단위체를 라미네이터로 접합을 수행하거나, 적층 이송부로 정렬 적층할 경우, 적층 공정에서 전극들이 소망하는 위치에 높은 정밀도로 적층 정렬을 실시할 수 있어, 음극과 양극간의 조립 공차를 획기적으로 줄일 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.After repeated in-depth research and various experiments, the inventors of the present application, as will be described later, as a basic unit for constructing the electrode assembly of the present invention, the first positive electrode plate and one separator are stacked in a two-layer structure. When the positive electrode unit and the first negative electrode unit in which one negative electrode plate and one separator are laminated in a two-layer structure are bonded with a laminator or stacked in alignment with a lamination transfer unit, the electrodes are positioned at desired positions in the lamination process with high precision. It was confirmed that stacking alignment can be performed, and the assembly tolerance between the negative electrode and the positive electrode can be dramatically reduced, and the present invention has been completed.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전극조립체를 제조하는 장치는,For achieving the above object, an apparatus for manufacturing an electrode assembly according to the present invention,

기본 단위체로서 적어도 1종 이상의 전극 단위체를 포함하고 있는 전극조립체를 제조하는 장치로서,An apparatus for manufacturing an electrode assembly including at least one type of electrode unit as a basic unit,

하나의 양극판과 하나의 분리막이 2층 구조로 적층된 제 1 양극 단위체, 및 하나의 음극판과 하나의 분리막이 2층 구조로 적층된 제 1 음극 단위체를 접합(laminating) 하기 위한 라미네이터(laminator);a laminator for laminating a first anode unit in which one positive electrode plate and one separator are stacked in a two-layer structure, and a first anode unit in which one negative electrode plate and one separator are stacked in a two-layer structure;

접합된 제 1 양극 단위체와 제 1 음극 단위체를 적어도 1회 이상 교번 적층하여 적층 구조체를 형성시키기 위한 적층 이송부;a lamination transfer unit for alternately laminating the bonded first positive electrode unit and the first negative electrode unit at least once to form a laminated structure;

제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체의 노출된 전극의 위치를 확인하여 정렬(align)하기 위한 정렬 판독부; 및an alignment reading unit for checking and aligning the exposed electrode of the first positive electrode unit or the first negative electrode unit; and

적층된 제 1 양극 단위체 및 제 1 음극 단위체 간의 접착이 이루어지도록 적층 구조체를 가열 압착하기 위한 열압착부;a thermocompression bonding unit for heat-compressing the laminated structure to achieve adhesion between the stacked first positive electrode units and the first negative electrode units;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it includes.

따라서, 본 발명에 따른 전극조립체를 제조하는 장치는, 전극조립체를 구성하기 위한 기본 단위체로 하나의 양극판과 하나의 분리막이 2층 구조로 적층된 제 1 양극 단위체, 및 하나의 음극판과 하나의 분리막이 2층 구조로 적층된 제 1 음극 단위체를 라미네이터로 접합을 수행하고, 이렇게 접합된 제 1 양극 단위체 및 제 1 음극 단위체를 적층 이송부를 통해 정렬 적층함으로써, 적층 공정에서 전극들이 소망하는 위치에 높은 정밀도로 적층 정렬을 실시할 수 있어, 음극판과 양극판 간의 조립 공차를 획기적으로 줄일 수 있는 효과를 발휘한다.Accordingly, the apparatus for manufacturing an electrode assembly according to the present invention includes a first positive electrode unit in which one positive electrode plate and one separator are stacked in a two-layer structure as a basic unit for constituting an electrode assembly, and one negative electrode plate and one separator The first negative electrode unit stacked in this two-layer structure is bonded with a laminator, and the first positive electrode unit and the first negative electrode unit thus bonded are aligned and stacked through a lamination transfer unit, so that the electrodes are positioned at desired positions in the lamination process. It is possible to perform stacking alignment with precision, which has the effect of dramatically reducing the assembly tolerance between the negative and positive plates.

여기서, 양극판 및 음극판 각각은 전도성 금속으로 이루어진 집전체의 일면 또는 양면에 전극 합재가 코팅된 구성을 말한다.Here, each of the positive and negative plates refers to a configuration in which an electrode mixture is coated on one or both surfaces of a current collector made of a conductive metal.

하나의 구체적인 예에서, 상기 접합된 제 1 양극 단위체와 상기 접합된 제 1 음극 단위체를 적층 이송부로 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식으로 이송하기 위한 복수의 롤러들을 더 포함하고 있을 수 있다.In one specific example, it may further include a plurality of rollers for transferring the bonded first positive electrode unit and the bonded first negative electrode unit to the stacking transfer unit in a roll-to-roll manner. can

한편, 종래 기술의 롤-투-시트(roll to sheet) 방식을 이용하는 제조 공정에서는 펀칭(punching) 또는 레이저 컷팅(laser cutting)을 이용하여 집전체 및 분리막의 형상을 가공하였다. 그러나, 펀칭(punching) 또는 레이저 컷팅(laser cutting)의 형상 공정은 전극판 및 분리막의 제어가 까다롭고, 형상 가공된 전극판 및 분리막을 매거진에 수납하는 공정이 필요하므로, 롤-투-롤 방식의 노칭 공정에 비해 생산 속도가 느리고, 매거진(magazine)을 사용에 따라 고가의 설비와 넓은 작업 장소의 소요가 있어, 제조 비용을 상승되는 문제가 있었다.On the other hand, in the manufacturing process using the roll-to-sheet method of the prior art, the shapes of the current collector and the separator were processed using punching or laser cutting. However, in the shape process of punching or laser cutting, it is difficult to control the electrode plate and the separator, and a process of accommodating the shape-processed electrode plate and the separator in a magazine is required, so the roll-to-roll method The production speed is slow compared to the notching process of the magazine, and expensive equipment and a large work area are required according to the use of a magazine, so there is a problem in that the manufacturing cost is increased.

따라서, 본 발명의 전극조립체 제조 장치는, 집전체 및 분리막의 형상을 가공하기 위해 롤-투-롤 방식으로 집전체 및 분리막을 이송하는 중에 노칭(notching) 공정으로 그 형상 가공을 수행함으로써, 종래기술의 펀칭 공정 또는 레이저 컷팅을 이용하는 공정에 비해 생산 속도가 빠르며, 저가의 설비와 적은 작업 공간을 필요로 하는 바, 제조 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 효과를 발휘한다.Therefore, the electrode assembly manufacturing apparatus of the present invention is a roll-to-roll method to process the shape of the current collector and the separator by performing the shape processing by a notching process while the current collector and the separator are transferred in a conventional manner. The production speed is faster than the process using the punching process or laser cutting technology, and it requires a low-cost facility and a small work space, which has the effect of dramatically reducing the manufacturing cost.

하나의 구체적인 예에서, 상기 적층 이송부는, 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체를 취하여 지정된 위치로 이송 및 적층하기 위한 로봇 암(robot arm)을 포함하고 있을 수 있다. 상기 로봇 암은 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체를 취하여 정렬 판독부로 이를 이송한 뒤, 정렬 판독부가 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체의 노출된 전극의 위치를 확인하는 과정에 이용될 수 있다.In one specific example, the stacking transfer unit may include a robot arm for taking the first positive electrode unit or the first negative electrode unit and transporting and stacking the first positive electrode unit to a designated position. The robot arm may be used in a process of taking the first positive electrode unit or the first negative electrode unit and transferring it to the alignment reading unit, and then the alignment reading unit confirming the position of the exposed electrode of the first positive electrode unit or the first negative electrode unit. .

또한, 상기 정렬 판독부는 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체의 전극의 위치를 확인하기 위한 비전(vision)부를 포함하고 있고, 상기 비전부가, 전극의 위치를 확인한 후, 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체를 정위치에 적층하기 위한 교정 신호를 적층 이송부로 송출할 수 있다.In addition, the alignment reading unit includes a vision unit for confirming the position of the electrode of the first anode unit or the first cathode unit, and the vision unit confirms the position of the electrode, and then the first anode unit or the first cathode unit. A calibration signal for stacking the cathode unit in place may be transmitted to the stacking transfer unit.

또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 적층 구조체는 가장 처음으로 적층되는 전극 단위체가 제 1 양극 단위체일 수 있고, 또한, 가장 마지막으로 적층되는 전극 단위체는 제 1 양극 단위체일 수 있다. 이때, 상기 제 1 양극 단위체는 집전체의 일면에만 양극합재가 코팅된 하나의 양극판으로만 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 적층 구조체는 최하단 및 최상단에 위치한 전극 단위체는 제 1 양극 단위체이고, 적층 구조체의 최하단 및 최상단의 제 1 양극 단위체들의 최외각층은 양극합재가 비코팅된 집전체가 위치되어 있을 수 있다.In another specific example, in the stacked structure, the first electrode unit to be stacked may be the first positive electrode unit, and the last electrode unit to be stacked may be the first positive electrode unit. In this case, the first positive electrode unit may be composed of only one positive electrode plate in which the positive electrode mixture is coated on only one surface of the current collector. That is, in the stacked structure according to the present invention, the electrode units located at the lowermost and uppermost stages are the first positive electrode units, and the current collector with the positive electrode mixture uncoated is located in the outermost layer of the first positive electrode units at the lowermost and uppermost stages of the stacked structure. can

따라서, 본 발명에 따른 전극조립체 장치로 제조된 전극조립체는, 종래 전극조립체의 최상단 및 최하단에 위치에 전극조립체의 외면을 구성하는 분리막을 포함하는 음극 단위체를 위치시킨 구성과 달리, 전극조립체의 분리막을 비포함하는 최상단 및 최하단에 양극 단위체를 위치시킴으로써, 분리막 구성을 생략하고도 전극조립체를 구현하는 것이 가능하고, 이에 따라, 전극조립체의 에너지 밀도를 효과적으로 높일 수 있다.Therefore, the electrode assembly manufactured with the electrode assembly device according to the present invention is different from the configuration in which the negative electrode unit including the separator constituting the outer surface of the electrode assembly is positioned at the uppermost and lowermost positions of the conventional electrode assembly, the separator of the electrode assembly By locating the positive electrode unit at the uppermost and lowermost ends that do not include the electrode assembly, it is possible to implement the electrode assembly even without the separation membrane configuration, and thus, it is possible to effectively increase the energy density of the electrode assembly.

또한, 상기 정렬 판독부가 제 1 양극 단위체의 전극의 위치를 기준으로 이후에 적층되는 전극 단위체의 전극의 위치를 정렬할 수 있다.Also, the alignment reading unit may align the positions of the electrodes of the electrode units to be subsequently stacked based on the positions of the electrodes of the first positive electrode unit.

하나의 구체적인 예에서, 상기 접합된 제 1 양극 단위체 및 상기 접합된 제 1 음극 단위체를 진공 건조시키기 위한 진공 건조기(vacuum dryer)를 더 포함하고 있을 수 있다.In one specific example, a vacuum dryer for vacuum drying the bonded first positive electrode unit and the bonded first negative electrode unit may be further included.

또한, 상기 진공 건조기는 롤-투-롤 방식으로 전극판 및 분리막을 이송하는 중에 진공 건조 공정을 수행할 수 있고, 매거진에 수납된 전극판 및 분리막을 진공 건조 공정을 수행하는 방식에 비해 공간 효율이 2배 이상 높아, 제조 설비 시설의 비용을 절감할 수 있는 효과를 발휘한다.In addition, the vacuum dryer can perform a vacuum drying process while transferring the electrode plate and the separator in a roll-to-roll manner, and space efficiency compared to the method of performing the vacuum drying process for the electrode plate and the separator accommodated in the magazine This is more than twice as high, which has the effect of reducing the cost of manufacturing facilities.

하나의 구체적인 예에서, 상기 열압착부는 상기 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체를 적층 장착하기 위한 제 1 열압착 지그; 및 상기 제 1 열압착 지그에 적층 장착된 적층 구조체의 외면을 가열 가압하기 위한 제 2 열압착 지그;를 포함하고 있을 수 있다.In one specific example, the thermocompression bonding unit may include: a first thermocompression bonding jig for stacking and mounting the first positive electrode unit or the first negative electrode unit; and a second thermocompression bonding jig for heating and pressing the outer surface of the laminated structure stacked and mounted on the first thermocompression bonding jig.

하나의 구체적인 예에서, 상기 적층 구조체는 기본 단위체로서, 제 1 양극 단위체의 제 1 양극판의 평면 크기와 다른 크기를 가진 제 2 양극판, 및 상기 제 1 양극 단위체의 제 1 분리막과 평면 크기와 다른 크기를 가진 제 2 분리막으로 구성된 제 2 양극 단위체를 더 포함하고 있을 수 있다.In a specific example, the stacked structure includes a basic unit, a second positive electrode plate having a size different from that of the first positive electrode plate of the first positive electrode unit, and a size different from that of the first separator of the first positive electrode unit It may further include a second positive electrode unit composed of a second separator having a.

또한, 상기 적층 구조체는 기본 단위체로서, 제 1 음극 단위체의 제 1 음극판의 평면 크기와 다른 크기를 가진 제 2 음극판, 및 상기 제 1 음극 단위체의 제 1 분리막과 평면 크기와 다른 크기를 가진 제 2 분리막으로 구성된 제 2 음극 단위체를 더 포함하고 있을 수 있다.In addition, the laminated structure is a basic unit, a second negative electrode plate having a size different from that of the first negative electrode plate of the first negative electrode unit, and a second negative electrode plate having a size different from that of the first separator of the first negative electrode unit. It may further include a second anode unit composed of a separator.

하나의 구체적인 예에서, 상기 양극판, 음극판 및 분리막은 노칭(notching) 공정에 의해 그 형상이 제조될 수 있다.In one specific example, the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator may have a shape manufactured by a notching process.

본 발명은 또한, 상기 전극조립체 제조장치를 사용하여 제조된 전극조립체를 제공할 수 있다. 또한, 상기 전극조립체의 가장 하단에 위치한 전극 단위체는 제 1 양극 단위체일 수 있다.The present invention may also provide an electrode assembly manufactured by using the electrode assembly manufacturing apparatus. In addition, the electrode unit located at the bottom of the electrode assembly may be the first positive electrode unit.

본 발명은 또한, 기본 단위체로서 적어도 1종 이상의 전극 단위체로 이루어진 전극조립체를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of manufacturing an electrode assembly composed of at least one type of electrode unit as a basic unit.

구체적으로, 본 발명에 따른 기본 단위체로서 적어도 1종 이상의 전극 단위체로 이루어진 전극조립체를 제조하는 방법은,Specifically, the method for manufacturing an electrode assembly composed of at least one type of electrode unit as a basic unit according to the present invention comprises:

(a) 라미네이터(laminator)가, 제 1 양극판과 제 1 분리막이 교대로 적층된 제 1 양극 단위체, 및 제 1 음극판과 제 1 분리막이 교대로 적층된 제 1 음극 단위체를 각각 접합하는 과정;(a) a process of bonding, by a laminator, a first positive electrode unit in which a first positive electrode plate and a first separator are alternately stacked, and a first negative electrode unit in which a first negative electrode plate and a first separator are alternately stacked;

(b) 적층 이송부가 접합된 제 1 양극 단위체 및 접합된 제 1 음극 단위체를 라미네이터로부터 이송하기 위해, 이송 장치가 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체를 취하는 과정;(b) a process in which the transfer device takes the first positive electrode unit or the first negative electrode unit so that the stacking transfer unit transfers the bonded first positive electrode unit and the bonded first negative electrode unit from the laminator;

(c) 정렬 판독부가 이송 장치에 취해진 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체의 노출된 전극의 위치를 확인하고, 단위체를 정위치에 적층하기 위한 교정 신호를 적층 이송부의 이송 장치로 송출하는 과정;(c) the alignment reading unit confirms the position of the exposed electrode of the first positive electrode unit or the first negative electrode unit taken by the transfer device, and transmits a calibration signal for stacking the unit in the correct position to the transfer device of the stacking transfer unit;

(d) 적층 이송부의 이송 장치가 제 1 양극 단위체 및 제 1 음극 단위체 각각이 적어도 1회 이상 교번 적층되도록 열압착부에 적층하는 과정; 및(d) laminating the first positive electrode unit and the first negative electrode unit to the thermocompression bonding unit so that each of the first positive electrode unit and the first negative electrode unit is alternately laminated at least once by the stacking conveyance unit; and

(e) 열압착부에 적층된 제 1 양극 단위체 및 제 1 음극 단위체 간의 접착이 이루어지도록 가열 압착하는 과정;(e) heat-compressing the first positive electrode unit and the first negative electrode unit stacked on the thermocompression bonding unit to achieve adhesion;

을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it contains

하나의 구체적인 예에서, 상기 양극판, 분리막 및 음극판은 과정(a) 이전에 노칭(notching) 공정에서 그 형상이 제조될 수 있다.In one specific example, the positive electrode plate, the separator, and the negative electrode plate may be manufactured in their shape in a notching process prior to step (a).

하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(b)에서, 접합된 제 1 양극 단위체 및 접합된 제 1 음극 단위체는 적층 이송부로 롤-투-롤 방식으로 이송될 수 있다.In one specific example, in step (b), the bonded first positive electrode unit and the bonded first negative electrode unit may be transferred to the stacking transfer unit in a roll-to-roll manner.

하나의 구체적인 예에서, 상기 적층 이송부의 이송 장치는 제 1 양극 단위체 및 제 1 음극 단위체를 취한 후, 지정된 위치에 이송 적층하기 위한 로봇 암(arm)일 수 있다.In one specific example, the transfer device of the stacking transfer unit may be a robot arm for taking the first positive electrode unit and the first negative electrode unit and then transferring and stacking the first positive electrode unit and the first negative electrode unit to a designated position.

상기 정렬 판독부는 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체의 전극의 위치를 확인하기 위한 비전(vision)부를 포함하고; the alignment reading unit includes a vision unit for confirming the position of the first anode unit or the electrode of the first cathode unit;

하나의 구체적인 예에서, 상기 비전부가, 전극의 위치를 확인한 후, 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체를 정위치에 적층하기 위한 교정 신호를 적층 이송부로 송출할 수 있다.In one specific example, the vision unit may transmit a calibration signal for stacking the first positive electrode unit or the first negative electrode unit at the correct position to the stacking transfer unit after confirming the position of the electrode.

하나의 구체적인 예에서, 상기 적층 이송부는 제 1 양극 단위체 및 제 1 음극 단위체를 열압착부에 교번 적층하여 적층 구조체를 형성시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 적층 이송부의 로봇 암은 열압착부의 제 1 열압착 지그에 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체를 적층 장착할 수 있다.In one specific example, the stacking transfer unit may alternately laminate the first positive electrode unit and the first negative electrode unit to the thermocompression bonding unit to form a laminated structure. Specifically, the robot arm of the lamination transfer unit may stack and mount the first positive electrode unit or the first negative electrode unit to the first thermocompression bonding jig of the thermocompression bonding unit.

하나의 구체적인 예에서, 상기 접합된 제 1 양극 단위체 및 제 1 음극 단위체는 적층 이송부로 롤-투-롤 방식으로 이송되는 중에 진공 건조기(vacuum dryer)를 이용하여 진공 건조될 수 있다.In a specific example, the bonded first positive electrode unit and the first negative electrode unit may be vacuum-dried using a vacuum dryer while being transferred to the lamination transfer unit in a roll-to-roll manner.

하나의 구체적인 예에서, 상기 적층 구조체는 기본 단위체로서, 제 1 양극 단위체의 제 1 양극판의 평면 크기와 다른 크기를 가진 제 2 양극판, 및 상기 제 1 양극 단위체의 제 1 분리막과 평면 크기와 다른 크기를 가진 제 2 분리막으로 구성된 제 2 양극 단위체를 더 포함할 수 있다.In a specific example, the stacked structure includes a basic unit, a second positive electrode plate having a size different from that of the first positive electrode plate of the first positive electrode unit, and a size different from that of the first separator of the first positive electrode unit It may further include a second positive electrode unit composed of a second separator having a.

또한, 상기 적층 구조체는 기본 단위체로서, 제 1 음극 단위체의 제 1 음극판의 평면 크기와 다른 크기를 가진 제 2 음극판, 및 상기 제 1 음극 단위체의 제 1 분리막과 평면 크기와 다른 크기를 가진 제 2 분리막으로 구성된 제 2 음극 단위체를 더 포함할 수 있다.In addition, the laminated structure is a basic unit, a second negative electrode plate having a size different from that of the first negative electrode plate of the first negative electrode unit, and a second negative electrode plate having a size different from that of the first separator of the first negative electrode unit. It may further include a second anode unit composed of a separator.

본 발명은 또한, 상기 전극조립체 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 전극조립체를 제공한다.The present invention also provides an electrode assembly, characterized in that manufactured by the method for manufacturing the electrode assembly.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조될 수 있으며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode may, for example, be prepared by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder on a positive electrode current collector and then drying the mixture, and if necessary, further adding a filler to the mixture.

상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 등과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M' = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The positive active material is a material capable of causing an electrochemical reaction, and as a lithium transition metal oxide, includes two or more transition metals, for example, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) substituted with one or more transition metals (LiCoO 2 ), lithium layered compounds such as nickel oxide (LiNiO 2 ); lithium manganese oxide substituted with one or more transition metals; Formula LiNi 1-y M y O 2 (wherein M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn or Ga and includes at least one of the above elements, 0.01≤y≤0.7) Lithium nickel-based oxide represented by; Li 1+z Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , Li 1+z Ni 0.4 Mn 0.4 Co 0.2 O 2 , etc. Li 1+z Ni b Mn c Co 1-(b+c+d ) M d O (2-e) A e (where -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d <1, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si or Y, and A = F, P or Cl) a lithium nickel cobalt manganese composite oxide; Formula Li 1+x M 1-y M' y PO 4-z X z where M = transition metal, preferably Fe, Mn, Co or Ni, M' = Al, Mg or Ti, X = F, S or N, and -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 olivine-based lithium metal phosphate, etc.), but is not limited thereto.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 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 20% by weight based on the total weight of the mixture including the positive active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon black, 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, aluminum, and nickel powder; conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; A conductive material such as a polyphenylene derivative may be used.

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 the expansion of the positive electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. For example, an olipine-based polymer such as polyethylene or polypropylene; A fibrous material such as glass fiber or carbon fiber is used.

또한, 상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다. 또한, 상기 음극 활물질은 흑연계 탄소, 코크스계 탄소 및 하드 카본으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.In addition, the negative electrode, for example, is prepared by coating a mixture of a negative electrode active material, a conductive material, and a binder on the negative electrode current collector and then drying, and, if necessary, further adding a filler to the mixture. In addition, the negative active material may be at least one selected from the group consisting of graphite-based carbon, coke-based carbon, and hard carbon.

앞서 설명한 전극조립체를 제조하기 위한 제조 구성들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.Since manufacturing configurations for manufacturing the electrode assembly described above are known in the art, detailed description thereof will be omitted herein.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 전극조립체를 제조하는 장치는, 전극조립체를 구성하기 위한 기본 단위체로 하나의 양극판과 하나의 분리막이 2층 구조로 적층된 제 1 양극 단위체, 및 하나의 음극판과 하나의 분리막이 2층 구조로 적층된 제 1 음극 단위체를 라미네이터로 접합을 수행하고 적층 이송부에 의해 정렬 적층할 경우, 적층 공정에서 전극들이 소망하는 위치에 높은 정밀도로 적층 정렬을 실시할 수 있어, 음극판과 양극판 간의 조립 공차를 획기적으로 줄일 수 있는 효과를 발휘한다.As described above, the apparatus for manufacturing an electrode assembly according to the present invention includes a first positive electrode unit in which one positive electrode plate and one separator are stacked in a two-layer structure as a basic unit for constituting the electrode assembly, and one negative electrode plate and When the first negative electrode unit in which one separator is laminated in a two-layer structure is bonded with a laminator and aligned and stacked by a lamination transfer unit, the electrodes can be stacked at a desired position with high precision in the stacking process. It has the effect of dramatically reducing the assembly tolerance between the negative and positive plates.

도 1은 종래 기술에 따른 기본 단위체들이 적층되어 형성된 적층 구조체를 나타낸 단면도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체를 제조하는 장치를 나타낸 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체를 제조하는 장치에 의해 기본 단위체들이 적층되어 형성된 적층 구조체를 나타낸 단면도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체를 제조하는 장치의 열압착부를 나타낸 단면도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체를 나타낸 단면도이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 단면도가 도시되어 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 단면도가 도시되어 있다.
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다;1 is a cross-sectional view showing a stacked structure formed by stacking basic units according to the prior art;
2 is a schematic diagram showing an apparatus for manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional view showing a laminated structure formed by laminating basic units by an apparatus for manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional view showing a thermocompression bonding unit of an apparatus for manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention;
5 is a cross-sectional view showing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention;
6 is a cross-sectional view of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention;

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 내용을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the content of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체를 제조하는 장치를 나타낸 모식도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체를 제조하는 장치에 의해 기본 단위체들이 적층되어 형성된 적층 구조체를 나타낸 단면도가 도시되어 있다.2 is a schematic diagram showing an apparatus for manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention, and in FIG. 3, basic units are stacked by an apparatus for manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention. A cross-sectional view showing the laminated structure formed by the process is shown.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전극조립체를 제조하는 장치(100)는,2 and 3, the apparatus 100 for manufacturing the electrode assembly according to the present invention,

기본 단위체로서 적어도 1종 이상의 전극 단위체를 포함하고 있는 전극조립체를 제조하기 위한 장치(100)로서,An apparatus 100 for manufacturing an electrode assembly including at least one type of electrode unit as a basic unit, the apparatus 100 comprising:

집전체(21)의 양면에 양극합재(23)가 코팅된 하나의 양극판(32)과 하나의 분리막(31)이 2층 구조로 적층된 제 1 양극 단위체(37), 및 집전체(24)의 양면에 음극합재(26)가 코팅된 하나의 음극판(34)과 하나의 분리막(33)이 2층 구조로 적층된 제 1 음극 단위체(38)를 접합하기 위한 라미네이터(130, 132);A first positive electrode unit 37 in which one positive electrode plate 32 and one separator 31 are laminated in a two-layer structure on both surfaces of the current collector 21 with a positive electrode mixture 23 coated thereon, and a current collector 24 Laminators 130 and 132 for bonding the first negative electrode unit 38 in which one negative electrode plate 34 and one separator 33 are laminated in a two-layer structure on both sides of the negative electrode mixture 26 coated;

접합된 제 1 양극 단위체(37)와 접합된 제 1 음극 단위체(38)를 적어도 1회 이상 교번 적층하여 적층 구조체(50)를 형성시키기 위한 적층 이송부(150);a lamination transfer unit 150 for alternately stacking the bonded first positive electrode unit 37 and the bonded first negative electrode unit 38 at least once to form a laminate structure 50;

제 1 양극 단위체(37) 또는 제 1 음극 단위체(38)의 노출된 전극의 위치를 확인하여 정렬하기 위한 정렬 판독부(180); 및an alignment reading unit 180 for checking and aligning the exposed electrode of the first anode unit 37 or the first cathode unit 38; and

적층된 제 1 양극 단위체(37) 및 제 1 음극 단위체(38) 간의 접착이 이루어지도록 적층 구조체(50)를 가열 압착하기 위한 열압착부(160);a thermocompression bonding unit 160 for heat-compressing the laminated structure 50 to achieve adhesion between the stacked first positive electrode units 37 and the first negative electrode units 38 ;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it includes.

여기서 양극판(32), 음극판(34) 및 분리막은 다수의 롤러들(144) 상에서 이송되면서 노칭(notching) 공정에 의해 그 형상이 제조된다.Here, the positive electrode plate 32 , the negative electrode plate 34 , and the separator are transported on a plurality of rollers 144 and their shapes are manufactured by a notching process.

또한, 접합된 제 1 양극 단위체(37)와 접합된 제 1 음극 단위체(38)를 적층 이송부(150)로 롤-투-롤 방식으로 이송하기 위한 복수의 롤러들(145)을 더 포함하고 있다.In addition, it further includes a plurality of rollers 145 for transferring the bonded first positive electrode unit 37 and the bonded first negative electrode unit 38 to the stacking transfer unit 150 in a roll-to-roll manner. .

이러한 적층 이송부(150)는, 제 1 양극 단위체(37) 및 제 1 음극 단위체(38)를 취하여 지정된 위치로 이송 및 적층하기 위한 로봇 암들(151, 152)을 포함하고 있다.The stacking transfer unit 150 includes robot arms 151 and 152 for taking the first positive electrode unit 37 and the first negative electrode unit 38 and transferring and stacking them to a designated position.

또, 정렬 판독부(180)는, 제 1 양극 단위체(37) 또는 제 1 음극 단위체(38)의 전극의 위치를 확인하기 위한 비전부들(182, 184)을 포함하고 있고, 이러한 비전부들(182, 184)이, 전극 단위체들(37, 38)의 전극의 위치를 확인한 후, 제 1 양극 단위체(37) 또는 제 1 음극 단위체(38)를 정위치에 적층하기 위한 교정 신호를 적층 이송부(150)로 송출할 수 있다.Further, the alignment reading unit 180 includes vision units 182 and 184 for confirming the position of the electrode of the first positive electrode unit 37 or the first negative electrode unit 38 , and these vision units 182 . , 184, after confirming the positions of the electrodes of the electrode units 37 and 38, the stacking transfer unit 150 sends a calibration signal for stacking the first positive electrode unit 37 or the first negative electrode unit 38 in place. ) can be sent.

접합된 제 1 양극 단위체(37) 및 접합된 제 1 음극 단위체(38)를 진공 건조시키기 위한 진공 건조기들(140, 142)을 더 포함하고 있고, 상기 진공 건조기들(140, 142)은 다수의 롤러들(144)에 제 1 양극 단위체(37) 또는 제 1 음극 단위체(38)이 이송되는 중에 건조 공정을 실시 할 수 있다.It further includes vacuum dryers 140 and 142 for vacuum drying the bonded first positive electrode unit 37 and the bonded first negative electrode unit 38 , wherein the vacuum dryers 140 and 142 are a plurality of vacuum dryers. A drying process may be performed while the first positive electrode unit 37 or the first negative electrode unit 38 is transferred to the rollers 144 .

또한, 본 발명에 따른 전극조립체를 제조하는 장치(100)는, 다수의 롤러들(144), 공급부(111, 112, 113, 114) 및 커팅부(121, 122, 123, 124)를 더 포함하고 있다.In addition, the apparatus 100 for manufacturing an electrode assembly according to the present invention further includes a plurality of rollers 144 , supply parts 111 , 112 , 113 , 114 and cutting parts 121 , 122 , 123 , 124 . are doing

다수의 롤러들(144)은 제조 장치(100)의 전반에서 절단 이전의 전극 원단들(17, 18) 및 분리막 원단들(11, 12)의 하단을 지지하고, 이를 일 방향으로 이송할 수 있도록 회전하는 롤러이다.A plurality of rollers 144 support the lower ends of the electrode fabrics 17 and 18 and the separator fabrics 11 and 12 before cutting in the first half of the manufacturing apparatus 100, so that they can be transported in one direction. It is a rotating roller.

제 1 공급부(111) 및 제 2 공급부(112)는 절단 이전의 양극 원단(17) 및 음극 원단(18)을 공급하고, 제 3 공급부(113) 및 제 4 공급부(114)는 절단 이전의 분리막 원단들(11, 12)을 공급한다.The first supply part 111 and the second supply part 112 supply the positive electrode fabric 17 and the negative electrode fabric 18 before cutting, and the third supply part 113 and the fourth supply part 114 are the separators before cutting. The fabrics 11 and 12 are supplied.

또한, 절취 이전의 시트 형태의 전극 원단들(17, 18)과 분리막 원단들(11, 12)은 상기한 커팅부들(121, 122, 123, 124)에서 소망하는 크기로 절단될 수 있다.In addition, the sheet-form electrode fabrics 17 and 18 and the separator fabrics 11 and 12 before cutting may be cut to a desired size by the above-described cutting portions 121 , 122 , 123 , 124 .

도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체를 제조하는 장치(100)에 열압착부(160)를 나타낸 단면도가 도시되어 있다.4 is a cross-sectional view showing the thermocompression bonding unit 160 in the apparatus 100 for manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 열압착부(160)는 제 1 양극 단위체(37) 또는 제 1 음극 단위체(38)를 적층 장착하기 위한 제 1 열압착 지그(162) 및 제 1 열압착 지그(162)에 적층 장착된 적층 구조체(50)의 외면을 가열 가압하기 위한 제 2 열압착 지그(164)를 포함하고 있다.Referring to FIG. 4 , the thermocompression bonding unit 160 includes a first thermocompression bonding jig 162 and a first thermocompression bonding jig 162 for stacking and mounting the first positive electrode unit 37 or the first negative electrode unit 38 . and a second thermocompression bonding jig 164 for heating and pressing the outer surface of the laminated structure 50 laminated to the mounted structure.

또한, 열압착부(160)는 가열을 위한 히터들(172, 173)이 포함되어 있다.In addition, the thermocompression bonding unit 160 includes heaters 172 and 173 for heating.

도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체를 나타낸 단면도가 도시되어 있다.5 is a cross-sectional view showing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

도 5을 참조하면, 본 발명은 전극조립체 제조 장치(100)에 의해 제조된 전극조립체(300)가 개시되어 있고, 전극조립체(300)의 양극판(32) 및 음극판(34)에는 양극 탭(25) 및 음극 탭(27)이 형성되어 있다.5, the present invention discloses an electrode assembly 300 manufactured by the electrode assembly manufacturing apparatus 100, and the positive electrode plate 32 and the negative electrode plate 34 of the electrode assembly 300 have a positive electrode tab 25 ) and a negative electrode tab 27 are formed.

도 6에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 단면도가 도시되어 있다.6 is a cross-sectional view of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 전극조립체(305)의 적층 구조체(304)는 가장 처음으로 적층되는 전극 단위체가 양극 단위체(306)이고, 가장 마지막으로 적층되는 전극 단위체는 양극 단위체(307)이다. 이때, 1 양극 단위체들은 집전체(308)의 일면에만 양극합재(309)가 코팅된 하나의 양극판으로만 구성되어 있다. 또한, 본 발명에 따른 적층 구조체(305)는 적층 구조체의 최하단 및 최상단의 양극 단위체들(306, 307)의 최외각층은 양극합재가 비코팅된 집전체(308)가 위치되어 있는 구조로 인해, 최하단 및 최상단의 전극 단위체의 분리막 구성을 생략할 수 있는 효과를 발휘한다.Referring to FIG. 6 , in the stacked structure 304 of the electrode assembly 305 , the first electrode unit to be stacked is the positive electrode unit 306 , and the last electrode unit to be stacked is the positive electrode unit 307 . In this case, one positive electrode unit consists of only one positive electrode plate in which the positive electrode composite material 309 is coated on only one surface of the current collector 308 . In addition, in the stacked structure 305 according to the present invention, the outermost layer of the positive electrode units 306 and 307 of the lowermost and uppermost portions of the stacked structure has a structure in which the current collector 308 uncoated with the positive electrode mixture is located. It exhibits the effect that the structure of the separator of the lowermost and uppermost electrode units can be omitted.

도 7에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 단면도가 도시되어 있다.7 is a cross-sectional view of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 전극조립체(310)의 적층 구조체(315)는 기본 단위체로서, 제 1 양극 단위체(37)의 제 1 양극판(32)의 평면 크기보다 작은 크기를 가진 제 2 양극판(43), 및 제 1 양극 단위체(37)의 제 1 분리막(31)과 평면 크기보다 작은 크기를 가진 제 2 분리막(45)으로 구성된 제 2 양극 단위체(41)를 더 포함하고 있다.Referring to FIG. 7 , the stacked structure 315 of the electrode assembly 310 is a basic unit, and the second positive electrode plate 43 has a size smaller than the planar size of the first positive electrode plate 32 of the first positive electrode unit 37 . , and a second positive electrode unit 41 including a first separator 31 of the first positive electrode unit 37 and a second separator 45 having a size smaller than a planar size.

또한, 전극조립체(310)의 적층 구조체(315)는 기본 단위체로서, 제 1 음극 단위체(38)의 제 1 음극판(34)의 평면 크기보다 작은 크기를 가진 제 2 음극판(34), 및 제 1 음극 단위체(38)의 제 1 분리막(33)과 평면 크기보다 작은 크기를 가진 제 2 분리막(46)으로 구성된 제 2 음극 단위체(42)를 더 포함하고 있다.In addition, the stacked structure 315 of the electrode assembly 310 is a basic unit, the second negative electrode plate 34 having a size smaller than the planar size of the first negative electrode plate 34 of the first negative electrode unit 38 , and the first It further includes a second negative electrode unit 42 composed of a first separator 33 of the negative electrode unit 38 and a second separator 46 having a size smaller than a planar size.

도 8에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체를 제조하는 방법을 나타낸 순서도가 도시되어 있다.8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3과 함께 도 8을 참조하면, 본 발명은 또한, 기본 단위체로서 적어도 1종 이상의 전극 단위체로 이루어진 전극조립체를 제조하는 방법을 제공한다.Referring to FIG. 8 together with FIGS. 2 and 3 , the present invention also provides a method of manufacturing an electrode assembly including at least one type of electrode unit as a basic unit.

본 발명에 따른 기본 단위체로서 적어도 1종 이상의 전극 단위체로 이루어진 전극조립체를 제조하는 방법(500)은,The method 500 for manufacturing an electrode assembly composed of at least one type of electrode unit as a basic unit according to the present invention comprises:

라미네이터들(130, 132)이, 하나의 양극판(32)과 하나의 분리막(32)이 교대로 적층된 제 1 양극 단위체(37), 및 하나의 음극판(34)과 하나의 분리막(33)이 교대로 적층된 제 1 음극 단위체(38)를 각각 접합하는 과정(a)(510);The laminators 130 and 132 include a first positive electrode unit 37 in which one positive electrode plate 32 and one separator 32 are alternately stacked, and one negative electrode plate 34 and one separator 33 are formed. (a) (510) bonding the alternately stacked first anode units 38, respectively;

적층 이송부(150)가 접합된 제 1 양극 단위체(37) 및 접합된 제 1 음극 단위체(38)를 라미네이터(130)로부터 이송하기 위해, 이송 장치(100)가 제 1 양극 단위체(37) 또는 제 1 음극 단위체(38)를 취하는 과정(b)(520);In order for the stacking transfer unit 150 to transfer the bonded first positive electrode unit 37 and the bonded first negative electrode unit 38 from the laminator 130 , the transfer device 100 is configured to transfer the first positive electrode unit 37 or the first negative electrode unit 38 to the laminator 130 . 1 step (b) (520) of taking the anode unit (38);

정렬 판독부(180)가 이송 장치(100)에 취해진 제 1 양극 단위체(37) 또는 제 1 음극 단위체(38)의 노출된 전극의 위치를 확인하고, 단위체를 정위치에 적층하기 위한 교정 신호를 적층 이송부(150)의 이송 장치(100)로 송출하는 과정(c)(530);The alignment reading unit 180 confirms the position of the exposed electrode of the first anode unit 37 or the first cathode unit 38 taken by the transfer device 100, and provides a calibration signal for stacking the unit in place. The process (c) (530) of sending the stacked transport unit 150 to the transport device 100;

적층 이송부(150)의 이송 장치(100)가 제 1 양극 단위체(37) 및 제 1 음극 단위체(38) 각각이 적어도 1회 이상 교번 적층되도록 열압착부(160)에 적층하는 과정(d)(540); 및The process (d) (d) of the transfer device 100 of the stacking transfer unit 150 stacking the first positive electrode unit 37 and the first negative electrode unit 38 alternately stacked at least once or more 540); and

열압착부(160)에 적층된 제 1 양극 단위체(37) 및 제 1 음극 단위체(38) 간의 접착이 이루어지도록 가열 압착하는 과정(e)(550);a process (e) (550) of heat-compressing the first positive electrode unit body 37 and the first negative electrode unit body 38 stacked on the thermocompression bonding unit 160 to achieve adhesion;

을 포함하고 있다.contains

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극조립체를 제조하는 장치는, 전극조립체를 구성하기 위한 기본 단위체로 하나의 양극판과 하나의 분리막이 2층 구조로 적층된 제 1 양극 단위체, 및 하나의 음극판과 하나의 분리막이 2층 구조로 적층된 제 1 음극 단위체를 라미네이터로 접합을 수행하고, 이렇게 접합된 제 1 양극 단위체 및 제 1 음극 단위체를 적층 이송부로 정렬 적층함으로써, 적층 공정에서 전극들이 소망하는 위치에 높은 정밀도로 적층 정렬을 실시할 수 있어, 음극판과 양극판 간의 조립 공차를 획기적으로 줄일 수 있는 효과를 발휘한다.As described above, the apparatus for manufacturing an electrode assembly according to the present invention includes a first positive electrode unit in which one positive electrode plate and one separator are stacked in a two-layer structure as a basic unit for constituting the electrode assembly, and one negative electrode plate; The first negative electrode unit in which one separator is stacked in a two-layer structure is bonded with a laminator, and the first positive electrode unit and the first negative electrode unit thus bonded are aligned and stacked by a lamination transfer unit, whereby the electrodes are positioned at a desired position in the lamination process. It can perform stacking alignment with high precision, which has the effect of dramatically reducing the assembly tolerance between the negative and positive plates.

Claims (14)

기본 단위체로서 적어도 1종 이상의 전극 단위체를 포함하고 있는 전극조립체를 제조하는 장치로서,
하나의 양극판과 하나의 분리막이 2층 구조로 적층된 제 1 양극 단위체, 및 하나의 음극판과 하나의 분리막이 2층 구조로 적층된 제 1 음극 단위체를 접합(laminating) 하기 위한 라미네이터(laminator);
접합된 제 1 양극 단위체와 제 1 음극 단위체를 적어도 1회 이상 교번 적층하여 적층 구조체를 형성시키기 위한 적층 이송부;
제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체의 노출된 전극의 위치를 확인하여 정렬(align)하기 위한 정렬 판독부; 및
적층된 제 1 양극 단위체 및 제 1 음극 단위체 간의 접착이 이루어지도록 적층 구조체를 가열 압착하기 위한 열압착부를 포함하고,
상기 정렬 판독부는 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체의 전극의 위치를 확인하기 위한 비전(vision)부를 포함하고 있고;
상기 비전부가, 전극의 위치를 확인한 후, 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체를 정위치에 적층하기 위한 교정 신호를 적층 이송부로 송출하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조장치.An apparatus for manufacturing an electrode assembly including at least one type of electrode unit as a basic unit,
a laminator for laminating a first anode unit in which one positive electrode plate and one separator are stacked in a two-layer structure, and a first anode unit in which one negative electrode plate and one separator are stacked in a two-layer structure;
a lamination transfer unit for alternately laminating the bonded first positive electrode unit and the first negative electrode unit at least once to form a laminated structure;
an alignment reading unit for checking and aligning the exposed electrode of the first positive electrode unit or the first negative electrode unit; and
a thermocompression bonding unit for thermally compressing the laminated structure to achieve adhesion between the stacked first positive electrode units and the first negative electrode units;
the alignment reading unit includes a vision unit for confirming a position of an electrode of the first positive electrode unit or the first negative electrode unit;
The vision unit, after confirming the position of the electrode, an electrode assembly manufacturing apparatus, characterized in that for transmitting a calibration signal for stacking the first positive electrode unit or the first negative electrode unit in the correct position to the stacking transfer unit. 제 1 항에 있어서, 상기 접합된 제 1 양극 단위체와 상기 접합된 제 1 음극 단위체를 적층 이송부로 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식으로 이송하기 위한 복수의 롤러들을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조장치.The method of claim 1, further comprising a plurality of rollers for transferring the bonded first positive electrode unit and the bonded first negative electrode unit to a stacking transfer unit in a roll-to-roll manner. Electrode assembly manufacturing apparatus, characterized in that. 제 1 항에 있어서, 상기 적층 이송부는, 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체를 취하여 지정된 위치로 이송 및 적층하기 위한 로봇 암(robot arm)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조장치.The electrode assembly manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the stacking transfer unit includes a robot arm for taking the first positive electrode unit or the first negative electrode unit and transferring and stacking the first positive electrode unit or the first negative electrode unit to a designated position. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 접합된 제 1 양극 단위체 및 상기 접합된 제 1 음극 단위체를 진공 건조시키기 위한 진공 건조기(vacuum dryer)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조장치.The apparatus of claim 1, further comprising a vacuum dryer for vacuum drying the bonded first positive electrode unit and the bonded first negative electrode unit. 제 1 항에 있어서, 상기 열압착부는
상기 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체를 적층 장착하기 위한 제 1 열압착 지그; 및
상기 제 1 열압착 지그에 적층 장착된 적층 구조체의 외면을 가열 가압하기 위한 제 2 열압착 지그;
를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조장치.According to claim 1, wherein the thermocompression bonding portion
a first thermocompression bonding jig for stacking and mounting the first positive electrode unit or the first negative electrode unit; and
a second thermocompression bonding jig for heating and pressing the outer surface of the laminated structure stacked on the first thermocompression bonding jig;
Electrode assembly manufacturing apparatus comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 적층 구조체는 기본 단위체로서, 제 1 양극 단위체의 제 1 양극판의 평면 크기와 다른 크기를 가진 제 2 양극판, 및 상기 제 1 양극 단위체의 제 1 분리막과 평면 크기와 다른 크기를 가진 제 2 분리막으로 구성된 제 2 양극 단위체를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조장치.According to claim 1, wherein the stacked structure is a basic unit, a second positive electrode plate having a size different from that of the first positive electrode plate of the first positive electrode unit, and a size different from that of the first separator of the first positive electrode unit Electrode assembly manufacturing apparatus, characterized in that it further comprises a second anode unit composed of a second separator having a. 제 1 항에 있어서, 상기 적층 구조체는 기본 단위체로서, 제 1 음극 단위체의 제 1 음극판의 평면 크기와 다른 크기를 가진 제 2 음극판, 및 상기 제 1 음극 단위체의 제 1 분리막과 평면 크기와 다른 크기를 가진 제 2 분리막으로 구성된 제 2 음극 단위체를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조장치.According to claim 1, wherein the laminated structure is a basic unit, a second negative electrode plate having a size different from that of the first negative electrode plate of the first negative electrode unit, and a size different from that of the first separator of the first negative electrode unit Electrode assembly manufacturing apparatus, characterized in that it further comprises a second anode unit composed of a second separator having a. 삭제delete 기본 단위체로서 적어도 1종 이상의 전극 단위체로 이루어진 전극조립체를 제조하는 방법으로서,
(a) 라미네이터(laminator)가, 제 1 양극판과 제 1 분리막이 교대로 적층된 제 1 양극 단위체, 및 제 1 음극판과 제 1 분리막이 교대로 적층된 제 1 음극 단위체를 각각 접합하는 과정;
(b) 적층 이송부가 접합된 제 1 양극 단위체 및 접합된 제 1 음극 단위체를 라미네이터로부터 이송하기 위해, 이송 장치가 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체를 취하는 과정;
(c) 정렬 판독부가 이송 장치에 취해진 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체의 노출된 전극의 위치를 확인하고, 단위체를 정위치에 적층하기 위한 교정 신호를 적층 이송부의 이송 장치로 송출하는 과정;
(d) 적층 이송부의 이송 장치가 제 1 양극 단위체 및 제 1 음극 단위체 각각이 적어도 1회 이상 교번 적층되도록 열압착부에 적층하여 적층 구조체를 형성하는 과정; 및
(e) 열압착부에 적층된 제 1 양극 단위체 및 제 1 음극 단위체 간의 접착이 이루어지도록 가열 압착하는 과정을 포함하고,
상기 정렬 판독부는 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체의 전극의 위치를 확인하기 위한 비전(vision)부를 포함하고 있고;
상기 비전부가, 전극의 위치를 확인한 후, 제 1 양극 단위체 또는 제 1 음극 단위체를 정위치에 적층하기 위한 교정 신호를 적층 이송부로 송출하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.A method of manufacturing an electrode assembly composed of at least one type of electrode unit as a basic unit, the method comprising:
(a) bonding, by a laminator, a first positive electrode unit in which a first positive electrode plate and a first separator are alternately stacked, and a first negative electrode unit in which a first negative electrode plate and a first separator are alternately stacked;
(b) a process in which the transfer device takes the first positive electrode unit or the first negative electrode unit so that the stacking transfer unit transfers the bonded first positive electrode unit and the bonded first negative electrode unit from the laminator;
(c) the alignment reading unit confirms the position of the exposed electrode of the first positive electrode unit or the first negative electrode unit taken by the transfer device, and transmitting a calibration signal for stacking the unit in the correct position to the transfer device of the stacking transfer unit;
(d) stacking the first positive electrode unit and the first negative electrode unit to the thermocompression bonding unit so that each of the first positive electrode unit and the first negative electrode unit is alternately laminated at least once to form a laminated structure; and
(e) heat-compressing the first positive electrode unit and the first negative electrode unit stacked on the thermocompression bonding unit to achieve adhesion,
the alignment reading unit includes a vision unit for confirming a position of an electrode of the first positive electrode unit or the first negative electrode unit;
The method for manufacturing an electrode assembly, characterized in that the vision unit, after confirming the position of the electrode, transmits a calibration signal for stacking the first positive electrode unit or the first negative electrode unit at the correct position to the stacking transfer unit. 제 10 항에 있어서, 상기 양극판, 분리막 및 음극판은 과정(a) 이전에 노칭(notching) 공정에서 그 형상이 제조되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.11. The method of claim 10, wherein the positive electrode plate, the separator, and the negative electrode plate are shaped in a notching process prior to step (a). 제 10 항에 있어서, 상기 과정(b)에서, 접합된 제 1 양극 단위체 및 접합된 제 1 음극 단위체는 적층 이송부로 롤-투-롤 방식으로 이송되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.11. The method according to claim 10, wherein in the step (b), the bonded first positive electrode unit and the bonded first negative electrode unit are transferred to the stacking transfer unit in a roll-to-roll manner. 제 10 항에 있어서, 상기 적층 구조체는 기본 단위체로서, 제 1 양극 단위체의 제 1 양극판의 평면 크기와 다른 크기를 가진 제 2 양극판, 및 상기 제 1 양극 단위체의 제 1 분리막과 평면 크기와 다른 크기를 가진 제 2 분리막으로 구성된 제 2 양극 단위체를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.11. The method of claim 10, wherein the stacked structure is a basic unit, a second positive electrode plate having a size different from that of the first positive electrode plate of the first positive electrode unit, and a size different from that of the first separator of the first positive electrode unit A method for manufacturing an electrode assembly, characterized in that it further comprises a second anode unit composed of a second separator having a. 제 10 항에 있어서, 상기 적층 구조체는 기본 단위체로서, 제 1 음극 단위체의 제 1 음극판의 평면 크기와 다른 크기를 가진 제 2 음극판, 및 상기 제 1 음극 단위체의 제 1 분리막과 평면 크기와 다른 크기를 가진 제 2 분리막으로 구성된 제 2 음극 단위체를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.11. The method of claim 10, wherein the stacked structure is a basic unit, a second negative electrode plate having a size different from that of the first negative electrode plate of the first negative electrode unit, and a size different from that of the first separator of the first negative electrode unit The method for manufacturing an electrode assembly, characterized in that it further comprises a second negative electrode unit composed of a second separator having a.
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