KR102340101B1 - 이차 전지 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차 전지 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전극 리드가 결합하는 최소한의 부분 외에는 이차전지의 용량으로 활용하는 이차 전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 이차 전지 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전극 리드가 결합하는 최소한의 부분 외에는 이차전지의 용량으로 활용하는 이차 전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
배터리를 구성하는 단위전지로서의 파우치형 리튬 이차전지는 유연성을 가져 그 형상이 비교적 자유로우며 무게가 가볍고 안전성도 우수하여 휴대폰, 캠코더, 노트북 컴퓨터와 같은 휴대용 전자기기 전원으로 수요가 증가하고 있다.
또한, 상기 이차전지의 형태는 전지케이스의 형상에 따라 구분되는데, 전극 조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 경우에는 원통형 전지 및 각형 전지로 분류되고, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 경우에는 파우치형 전지로 분류된다.
또한, 전지케이스에 내장되는 전극 조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 삽입된 분리막 구조로 이루어져 충/방전이 가능하고, 전극 조립체의 형태는 전극 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극, 분리막 및 음극을 순차적으로 적층하여 권취한 젤리-롤형과, 전극 활물질이 도포된 소정 크기의 양극, 분리막 및 음극을 순차적으로 다수 개 적층한 스택형으로 분류된다.
또한, 상기 전극 조립체의 음극과 양극에 각각 달려 있는 배터리 리드는 배터리 내부에 충전된 전하가 외부로 이동하는 통로로서, 용접을 통해 몸체와 결합된다.
상기 전극 조립체는 전극 활물질이 도포되어 있어, 그 위에 용접을 수행하는 경우에는 리드와 몸체 간 마찰열이 도포된 전극 활물질로 인하여 제대로 전달되지 않아 용접이 원활하게 수행되지 않는다.
그러므로 용접을 원활하게 수행하기 위해서는 전극 활물질이 도포되지 않은 리드 결합영역이 형성되어야 한다.
상기 리드 결합영역이 형성된 종래의 이차전지에 대해서는 아래 도1을 들어 자세히 살펴보도록 한다.
도 1은 종래의 이차 전지 내 전극 조립체의 구조도이다.
도 1을 참고하면, 전극 조립체는 양극 시트 전면에 전극 활물질이 도포되어 있는 양극과 음극 시트 전면에 전극 활물질이 도포되어 있는 음극 사이에 분리막이 삽입된 상태에서 순차적으로 적층된 구조로 이루어져 있다.
또한, 양극 및 음극의 일측 단부에는, 이차 전지의 전극단자를 구성하는 양극 리드 및 음극 리드에 각각 전기적으로 연결되기 위하여, 활물질이 도포되어 있지 않은 리드 결합영역이 형성되어 있다.
이러한 리드 결합영역은 각각의 리드가 구성되지 않는 부분까지 형성되어 있으므로 일정한 형성 크기가 정해져 있는 이차 전지의 활용도가 다소 감소되는 문제가 있다.
따라서 상기와 같이 양극 리드 및 음극 리드가 각각의 전극에 결합되는 리드 결합영역의 공간적 활용도를 증대시키는 기술 개발이 요구된다.
본 발명은 이차 전지 내 전극 활물질이 도포되지 않은 리드 결합영역의 공간 활용도를 증대시키는 이차 전지 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지는 원통형 이차전지에 있어서, 전극 활물질이 도포된 양극/음극 및 분리막이 적층된 상태로 권취되는 전극조립체 및 상기 전극 조립체가 수용되는 케이스를 포함하여 구성되고, 상기 전극 조립체의 양극은 양극 리드가 결합되는 양극 리드 단부를 포함하고, 상기 전극 조립체의 음극은 음극 리드가 결합되는 음극 리드 단부를 포함하며, 상기 양극 리드 단부의 일부는 전극 활물질이 도포되지 않고 양극 리드가 접촉하여 결합되는 양극 리드 결합영역을 형성하고, 양극 리드 결합영역을 제외한 나머지 부분에는 전극 활물질이 도포되며, 상기 음극 리드 단부의 일부는 전극 활물질이 도포되지 않고 음극 리드가 접촉하여 결합되는 음극 리드 결합영역을 형성하고, 음극 리드 결합영역을 제외한 나머지 부분에는 전극 활물질이 도포된다.
상기 전극 조립체의 양극 및 음극에 도포된 전극 활물질은, 양극 및 음극의 일면 또는 양면에 도포된다.
본 발명의 이 실시 예에 따른 이차전지 제조방법은 원통형 이차전지를 제조하는 방법에 있어서, 양극 시트 및 음극 시트에 전극 활물질을 도포하고 전극 탭을 결합하여 양극 및 음극을 준비하는 양극 및 음극 준비단계, 상기 양극 및 음극 준비단계에서 준비된 양극 및 음극을 양극, 음극 및 분리막 순서로 적층한 후, 권취하여 전극 조립체를 제조하는 전극 조립체 제조단계 및 상기 전극 조립체 제조단계에서 제조된 전극 조립체를 케이스에 조립하는 케이스 조립단계를 포함하여 구성된다.
상기 양극 및 음극 준비단계는, 양극 및 음극을 형성하는 시트롤의 소정범위를 제외한 나머지 부분에 전극 활물질을 도포하는 전극 활물질 도포단계, 상기 전극 활물질 도포단계에서 전극 활물질이 도포되지 않은 소정범위를 리드 결합영역으로 형성하고, 양극 및 음극 크기에 맞춰 상기 시트롤을 절단하여 양극 또는 음극을 형성하는 양극 또는 음극 형성단계 및 상기 양극 또는 음극 형성단계에서 형성된 양극 또는 음극의 각 리드 결합영역에 전극 리드를 결합하는 전극 리드 결합단계를 포함하여 구성된다.
상기 양극 및 음극 준비단계는, 양극 및 음극을 형성하는 시트롤에 전극 활물질을 도포하는 전극 활물질 도포단계, 상기 전극 활물질 도포단계에서 전극 활물질이 도포된 시트롤 중 끝단 일부분에 레이저 어블레이션(Laser Ablation)을 수행하는 전극 활물질 제거단계, 상기 전극 활물질 제거단계에서 제거된 끝단의 일부분을 리드 결합영역으로 형성하고, 양극 및 음극 크기에 맞춰 상기 시트롤을 절단하여 양극 및 음극을 형성하는 양극 및 음극 형성단계 및 상기 양극 및 음극 형성단계에서 형성된 양극 및 음극의 각 리드 결합영역에 전극 리드를 결합하는 전극 리드 결합단계를 포함하여 구성된다.
본 발명의 삼 실시 예에 따른 이차 전지는 파우치형 이차전지에 있어서, 전극 활물질이 도포된 양극/음극 및 분리막이 복수개로 적층되는 전극 조립체를 포함하여 구성되고, 상기 전극 조립체의 양극은 양극 리드가 결합되는 양극 리드 단부를 포함하고, 상기 전극 조립체의 음극은 음극 리드가 결합되는 음극 리드 단부를 포함하며, 상기 양극 리드 단부의 일부는 전극 활물질이 도포되지 않고 양극 리드가 접촉하여 결합되는 양극 리드 결합영역을 형성하고, 양극 리드 결합영역을 제외한 나머지 부분에는 전극 활물질이 도포되며, 상기 음극 리드 단부의 일부는 전극 활물질이 도포되지 않고 음극 리드가 접촉하여 결합되는 음극 리드 결합영역을 형성하고, 음극 리드 결합영역을 제외한 나머지 부분에는 전극 활물질이 도포된다.
본 발명의 사 실시 예에 따른 이차전지 제조방법은 파우치 형 이차전지를 제조하는 방법에 있어서, 양극 및 음극을 형성하는 시트롤에 전극 활물질을 도포하는 전극 활물질 도포단계, 상기 전극 활물질 도포단계에서 전극 활물질이 도포된 시트롤 중 중앙 일부분에 레이저 어블레이션(Laser Ablation)을 수행하는 전극 활물질 제거단계, 상기 전극 활물질 제거단계에서 제거된 일부분을 양극 탭 및 음극 탭으로 형성하고, 기 설정된 양극 및 음극의 크기에 맞춰 상기 시트롤을 절단하여 양극 및 음극을 형성하는 양극 및 음극 형성단계 및 상기 양극 및 음극 형성단계에서 형성된 양극 및 음극을 이용하여 파우치 셀을 형성하는 파우치 셀 형성단계를 포함하여 구성된다.
상기 파우치 셀 형성단계는, 양극, 분리막 및 음극 순서로 복수 개를 적층하여 전극 조립체를 제조하는 전극 조립체 제조단계 및 상기 전극 조립체 제조단계에서 조립된 전극 조립체에 리드를 용접하는 리드 용접단계를 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지 및 이의 제조방법은 전극 활물질이 도포되지 않은 리드 결합영역의 크기를 감소시켜 이차 전지의 용량을 증대시킬 수 있다.
도 1은 종래의 이차 전지 내 전극 조립체의 구조도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 구조도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지 내 전극 조립체의 구조도.
도 4는 본 발명의 이 실시 예에 따른 이차 전지 제조방법의 순서도.
도 5는 본 발명의 이 실시 예에 따른 이차 전지 제조방법 중 양극 및 음극 준비단계의 모식도.
도 6은 본 발명의 이 실시 예에 따른 이차 전지 제조방법 중 또 다른 양극 및 음극 준비단계의 모식도.
도 7은 본 발명의 사 실시 예에 따른 이차 전지 제조방법의 모식도.
도 8은 본 발명의 사 실시 예에 따른 이차 전지 제조방법 중 파우치 셀 형성단계의 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 구조도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지 내 전극 조립체의 구조도.
도 4는 본 발명의 이 실시 예에 따른 이차 전지 제조방법의 순서도.
도 5는 본 발명의 이 실시 예에 따른 이차 전지 제조방법 중 양극 및 음극 준비단계의 모식도.
도 6은 본 발명의 이 실시 예에 따른 이차 전지 제조방법 중 또 다른 양극 및 음극 준비단계의 모식도.
도 7은 본 발명의 사 실시 예에 따른 이차 전지 제조방법의 모식도.
도 8은 본 발명의 사 실시 예에 따른 이차 전지 제조방법 중 파우치 셀 형성단계의 순서도.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 단지 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 식별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
<실시 예 1>
다음으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지는 원통형 모형으로서, 양극 및 음극에 전극 활물질이 소정 범위 도포되지 않은 리드 결합영역을 축소 형성하여 종래의 이차전지보다 용량이 증대될 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 구조도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지(100)는 원통형 이차 전지로서, 전극 활물질이 도포된 양극/음극 및 분리막이 적층된 상태로 권취되는 전극 조립체(200) 및 전극 조립체(200)가 수용되는 케이스(300)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 전극 조립체의 각 구성은 도 3을 들어 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지 내 전극 조립체의 구조도이다.
도 3을 참고하면, 상기 전극 조립체(200)는 전극 활물질이 도포된 양극(210)/ 음극(230) 및 분리막(220) 적층된 상태로 권취되는 구성으로서, 좀 더 엄밀히 말하자면 양극(210), 분리막(220) 및 음극(230)이 순차적으로 적층된 상태로 권취된다.
또한, 상기 전극 조립체의 양극(210)은 양극 리드(212)가 결합되는 양극 리드 단부(미도시)를 포함하고, 상기 전극 조립체의 음극(230)은 음극 리드(232)가 결함되는 음극 리드 단부(미도시)를 포함하며,
상기 양극 리드 단부(미도시)의 일부는 양극 리드(212)가 접촉하여 결합되는 양극 리드 결합영역(211)을 형성하고, 양극 리드 결합영역을 제외한 나머지 부분에는 전극 활물질이 도포되며, 상기 음극 리드 단부(미도시)의 일부는 음극 리드(232)가 접촉하여 결합되는 음극 리드 결합영역(231)을 형성하고, 음극 리드 결합영역(231)을 제외한 나머지 부분에는 전극 활물질이 도포된다.
좀 더 엄밀히 말하자면, 상기 전극 조립체(200)의 상기 양극 리드 결합영역(211)에는 양극 리드(212)를 결합하고, 상기 음극 리드 결합영역(231)에는 음극 리드(232)를 결합한다. 이렇게 결합된 각각의 리드는 전자의 통로를 형성하여 전류가 흐를 수 있도록 한다.
또한, 상기 양극 리드 결합영역(211) 및 음극 리드 결합영역(231)는 양극 및 음극의 가로길이의 50% 이내로 길이를 형성하고 양극 및 음극의 세로길이의 10% 이내로 폭을 형성하여 상기 도 1과 같이 종래에 리드 결합영역이 세로 전면에 구성된 구조보다 이차 전지의 용량이 증대될 수 있도록 한다.
상기 전극 활물질은 양극(210) 및 음극(230)이 상이하게 형성되며 각 시트에 해당 활물질을 도포하여 도포시키며, 상기 양극(210) 및 음극(230) 시트의 일면 또는 양면에 도포된다.
상기 케이스(300)는 원통형으로 형성되어 권취된 전극 조립체가 삽입될 수 있도록 한다.
<실시 예 2>
다음으로 본 발명의 이 실시 예에 따른 이차전지 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 이 실시 예에 따른 이차전지 제조방법은 원통형 이차전지 내 전극시트의 소정 범위의 리드 결합영역을 제외한 영역에 전극 활물질을 도포하거나 전면에 전극 활물질이 도포된 전극 시트에 소정 범위만큼 전극 활물질을 제거하여 종래보다 이차전지의 용량이 증대될 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 이 실시 예에 따른 이차전지 제조방법의 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 이 실시 예에 따른 이차전지 제조방법은 양극 시트 및 음극 시트에 전극 활물질을 도포하고 전극 탭을 결합하여 양극 및 음극을 준비한다(양극 및 음극 준비단계: S410).
상기 양극 및 음극 준비단계(S410)에서 준비된 양극 및 음극을 양극(210), 분리막(220) 및 음극(230) 순서로 적층한 후, 권취하여 전극 조립체(200)를 제조한다(전극 조립체 제조단계: S420).
또한, 상기 전극 조립체 제조단계(S420)에서 제조된 전극 조립체(200)를 케이스(300)에 조립한다(케이스 조립단계: S430).
또한, 상기 이차전지 제조방법의 각 단계는 하기에서 더욱 상세하게 설명한다.
상기 양극 및 음극 준비단계(S410)는 양극 시트 및 음극 시트에 전극 활물질을 도포하고 전극 탭을 결합하여 양극 및 음극을 준비하는 단계로서, 도 5 및 도 6을 들어 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 이 실시 예에 따른 이차 전지 제조방법 중 양극 및 음극 준비단계의 모식도이다.
도 5를 참고하면, 상기 양극 및 음극 준비단계(S410)는 양극 및 음극을 형성하는 시트롤의 소정범위를 제외한 나머지 부분에 전극 활물질을 도포한다(전극 활물질 도포단계: S411_1).
또한, 상기 전극 활물질 도포단계(S411_1)에서 전극 활물질이 도포되지 않은 소정범위를 리드 결합영역으로 형성하고, 상기 시트롤을 양극 및 음극 크기에 맞춰 절단하여 양극 또는 음극을 형성한다(양극 또는 음극 형성단계: S412_1).
또한, 상기 양극 또는 음극 형성단계(S412_1)에서 형성된 양극 또는 음극의 각 리드 결합영역에 전극 리드를 결합한다(전극 리드 결합단계: S413_1).
이러한 양극 및 음극을 준비하는 방법은 전극 활물질 도포 시 기 설정된 리드 결합영역 영역에 전극 활물질을 도포하지 않는 방법이다.
좀 더 상세하게 설명하자면, 상기 전극 활물질 도포단계(S411_1)는 양극 및 음극을 형성하는 시트롤의 소정범위를 제외한 나머지 부분에 전극 활물질을 도포하는 단계로서, 상기 전극 활물질은 일반적으로 리튬 코발트계 산화물(양극) 및 탄소 및 실리콘 산화물(음극)로 각각 다르게 구성되므로 제조공정상 편의를 위하여 하나의 전극(양극 또는 음극) 시트롤을 제조한다.
따라서 종래에 세로 길이에 따른 양극 및 음극의 한면을 리드 결합영역으로 형성하던 방법에서 소정범위로 리드 결합영역이 축소됨에 따라 이차 전지의 용량이 증대될 수 있도록 한다.
또한, 상기 양극 및 음극 형성단계(S412_1)는 상기 전극 활물질 도포단계(S411_1)에서 전극 활물질이 도포되지 않은 소정범위를 리드 결합영역으로 형성하고, 양극 및 음극 크기에 맞춰 상기 시트롤을 절단하여 양극 또는 음극을 형성한다.
또한, 절단되는 시트롤의 형상은 기 지정된 양극 및 음극 크기에 맞춰 리드 결합영역이 기 지정된 위치에 오도록 절단한다.
또한, 상기 양극 및 음극 형성단계(S412_1)에서의 리드 결합영역은, 양극 및 음극의 가로길이의 50% 이내가 되는 길이로 형성되고, 양극 및 음극의 세로길이의 10% 이내의 폭으로 형성된다.
또한, 상기 전극 리드 결합단계(S413_1)는 상기 양극 또는 음극 형성단계(S412_1)에서 형성된 양극 또는 음극의 각 리드 결합영역에 전극 리드를 결합하는 단계로서, 결합된 각 리드는 전자의 통로를 형성하여 전류가 흐를 수 있도록 한다.
또한, 도 6은 본 발명의 이 실시 예에 따른 이차 전지 제조방법 중 또 다른 양극 및 음극 준비단계의 모식도이다.
도 6을 참고하면, 상기 양극 및 음극 준비단계(S410)는 양극 및 음극을 형성하는 시트롤에 전극 활물질을 도포하고(전극 활물질 도포단계: S411_2), 전극 활물질이 도포된 시트롤 중 끝단 일부분에 레이저 어블레이션(Laser Ablation)을 수행한다(전극 활물질 제거단계: S412_2).
또한, 상기 전극 활물질 제거단계(S412_2)에서 제거된 끝단의 일부분을 리드 결합영역으로 형성하고, 양극 및 음극 크기에 맞춰 상기 시트롤을 절단하여 양극 및 음극을 형성한다(양극 및 음극 형성단계: S413_2).
상기 양극 및 음극 형성단계(S413_2)에서 형성된 양극 및 음극의 각 리드 결합영역에 전극 리드를 결합한다(전극 리드 결합단계: S414_2).
이와 같이 또 다른 양극 및 음극을 준비하는 방법은 전극 활물질을 전체 시트롤에 도포하고, 소정 범위에만 전극 활물질을 제거하여 리드 결합영역 영역을 형성하는 방법이다.
좀 더 상세하게 설명하자면, 상기 전극 활물질 도포단계(S411_2)는 양극 및 음극을 형성하는 시트롤의 전면에 전극 활물질을 도포하는 단계로서, 상기 전극 활물질은 일반적으로 리튬 코발트계 산화물(양극) 및 탄소 및 실리콘 산화물(음극)로 각각 다르게 구성되므로 제조공정상 편의를 위하여 하나의 전극(양극 또는 음극) 시트롤을 제조한다.
따라서 종래에 세로 길이에 따른 양극 및 음극의 한면을 리드 결합영역으로 형성하던 방법에서 소정범위로 리드 결합영역이 축소됨에 따라 이차 전지의 용량이 증대될 수 있도록 한다.
또한, 상기 전극 활물질 제거단계(S412_2)는 전극 활물질이 도포된 시트롤 중 끝단 일부분에 전극 활물질이 제거되도록 레이저 어블레이션(Laser Ablation)을 수행한다.
이는 종래에 시트롤의 세로 한면의 전극 활물질을 제거하던 방법에서 시트롤의 끝단 일부분으로 전극 활물질이 제거되는 영역을 축소시킴에 따라 이차 전지의 용량이 증대될 수 있도록 한다.
또한, 상기 전극 활물질 제거단계(S412_2)에서의 시트롤 끝단 일부분은, 양극 및 음극의 가로길이의 50% 이내가 되는 길이로 형성되고, 양극 및 음극의 세로길이의 10% 이내의 폭으로 형성된다.
또한, 상기 양극 및 음극 형성단계(S413_2)는 상기 전극 활물질 제거단계(S412_2)에서 제거된 끝단의 일부분을 리드 결합영역으로 형성하고, 양극 및 음극 크기에 맞춰 상기 시트롤을 절단하여 양극 및 음극을 형성한다.
또한, 절단되는 시트롤의 형상은 기 지정된 양극 및 음극 크기에 맞춰 리드 결합영역이 기 지정된 위치에 오도록 절단한다.
또한, 상기 전극 리드 결합단계(S414_2)는 상기 양극 또는 음극 형성단계(S413_2)에서 형성된 양극 또는 음극의 각 리드 결합영역에 전극 리드를 결합하는 단계로서, 결합된 각 리드는 전자의 통로를 형성하여 전류가 흐를 수 있도록 한다.
<실시 예 3>
다음으로 본 발명의 삼 실시 예에 따른 이차 전지에 대하여 설명한다.
본 발명의 삼 실시 예에 따른 이차 전지는 파우치형 모형으로서, 양극 및 음극에 전극 활물질이 소정 범위 도포되지 않은 리드 결합영역을 축소 형성하여 종래의 이차전지보다 용량이 증대될 수 있도록 한다.
본 발명의 삼 실시 예에 따른 이차전지는, 파우치형 이차전지로서, 전극 활물질이 도포된 양극/음극 및 분리막이 복수개로 적층되는 전극 조립체를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 전극 조립체의 각 구성은 하기에서 더욱 상세하게 설명한다.
상기 전극 조립체는 전극 활물질이 도포된 양극/음극 및 분리막이 복수개로 적층되는 구성으로서, 좀 더 엄밀히 말하자면 양극, 분리막 및 음극이 순차적으로 복수개 적층되는 형태를 의미한다.
또한, 상기 전극 조립체의 양극은 양극 리드가 결합되는 양극 리드 단부를 포함하고, 상기 전극 조립체의 음극은 음극 리드가 결함되는 음극 리드 단부를 포함하며,
상기 양극 리드 단부의 일부는 양극 리드가 접촉하여 결합되는 양극 리드 결합영역을 형성하고, 양극 리드 결합영역을 제외한 나머지 부분에는 전극 활물질이 도포되며, 상기 음극 리드 단부의 일부는 음극 리드가 접촉하여 결합되는 음극 리드 결합영역을 형성하고, 음극 리드 결합영역을 제외한 나머지 부분에는 전극 활물질이 도포된다.
좀 더 엄밀하게 말하자면, 상기 전극 조립체의 상기 양극 리드 결합영역에는 양극 리드를 결합하고, 상기 음극 리드 결합영역에는 음극 리드를 결합한다. 이렇게 결합된 각각의 리드는 전자의 통로를 형성하여 전류가 흐를 수 있도록 한다.
또한, 상기 양극 리드 결합영역 및 음극 리드 결합영역은 양극 및 음극의 가로길이의 40% 이내로 폭을 형성하고 양극 및 음극의 세로길이의 20% 이내로 길이를 형성하여 종래에 비해 폭이 감소되어 종래에 리드 결합영역이 가로 전면에 구성된 구조보다 이차 전지의 용량이 증대될 수 있도록 한다.
또한, 시트롤에 전극 활물질 도포 시 리드 결합영역을 형성하는 소정범위만큼 전극 활물질을 도포하지 않거나 전극 활물질이 전면 도포된 시트롤에 리드 결합영역을 형성하는 소정범위만큼 전극 활물질을 제거하여 상기 양극 리드 결합영역 및 음극 리드 결합영역이 형성될 수 있도록 한다.
상기 전극 활물질은 일반적으로 리튬 코발트계 산화물(양극) 및 탄소 및 실리콘 산화물(음극)로 각각 다르게 구성되어 각 시트에 해당 활물질을 도포시키며, 상기 양극 및 음극 시트의 일면 또는 양면에 도포된다.
<실시 예 4>
다음으로 본 발명의 사 실시 예에 따른 이차전지 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 사 실시 예에 따른 이차전지 제조방법은 소정 범위의 리드 결합영역을 제외한 영역에 전극 활물질을 도포하거나 전면에 전극 활물질이 도포된 전극 시트에 소정 범위만큼 전극 활물질을 제거하여 종래보다 이차전지의 용량이 증대될 수 있도록 한다.
도 7은 본 발명의 사 실시 예에 따른 이차 전지 제조방법의 모식도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 사 실시 예에 따른 이차전지 제조방법은 양극 및 음극을 형성하는 시트롤에 전극 활물질을 도포하고(전극 활물질 도포단계: S710), 전극 활물질이 도포된 시트롤 중 중앙 일부분에 레이저 어블레이션(Laser Ablation)을 수행한다(전극 활물질 제거단계: S720).
상기 전극 활물질 제거단계(S720)에서 제거된 일부분을 리드 결합영역으로 형성하고, 리드 결합영역에 결합되는 양극 탭 및 음극 탭의 크기에 맞춰 상기 시트롤을 절단한다(시트롤 절단단계: S730).
또한, 상기 시트롤 절단단계(S730)에서 절단된 각 시트를 양극 및 음극으로 이용하여 파우치 셀을 형성한다(파우치 셀 형성단계: S740).
또한, 상기 이차전지 제조방법의 각 단계는 하기에서 더욱 상세하게 설명한다.
상기 전극 활물질 도포단계(S710)는 양극 및 음극을 형성하는 시트롤에 전극 활물질을 도포하는 단계로서, 전체 시트롤에 전극 활물질을 도포한다.
또한, 상기 전극 활물질은 일반적으로 리튬 코발트계 산화물(양극) 및 탄소 및 실리콘 산화물(음극)로 각각 다르게 구성되므로 제조공정상 편의를 위하여 하나의 전극(양극 또는 음극) 시트롤을 제조한다.
또한, 상기 전극 활물질 제거단계(S720)는 전극 활물질이 도포된 시트롤 중 중앙 일부분에 전극 활물질이 제거되도록 레이저 어블레이션(Laser Ablation)을 수행한다.
이는 종래에 시트롤의 세로에 한 줄로 전극 활물질을 제거하던 방법에서 시트롤의 중앙 일부분으로 전극 활물질이 제거되는 영역을 축소시킴에 따라 이차 전지의 용량이 증대될 수 있도록 한다.
또한, 상기 시트롤 절단단계(S730)는 상기 전극 활물질 제거단계(S720)에서 제거된 일부분을 리드 결합영역으로 형성하고, 기 설정된 양극 및 음극의 크기에 맞춰 상기 시트롤을 절단한다. 좀 더 엄밀히 말하면 기 설정된 양극 및 음극 크기에 맞춰 각 탭이 기 지정된 위치에 오도록 절단한다.
또한, 상기 파우치 셀 형성단계(S740)는 상기 시트롤 절단단계(S730)에서 절단된 각 시트를 양극 및 음극으로 이용하여 파우치 셀을 형성하는 단계로서, 도 8을 들어 상세하게 설명한다.
도 8은 본 발명의 사 실시 예에 따른 이차 전지 제조방법 중 파우치 셀 형성단계의 순서도이다.
도 8을 참고하면, 상기 파우치 셀 형성단계(S740)는 상기 시트롤 절단단계(S730)에서 절단된 양극 및 음극을 양극, 분리막 및 음극 순서로 복수 개를 적층하여 전극 조립체를 제조한다(전극 조립체 제조단계: S741).
상기 전극 조립체 제조단계(S741)에서 조립된 전극 조립체에 리드를 용접한다(리드 용접단계: S742).
상기 파우치 셀 형성단계를 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 전극 조립체 제조단계(S741)는 추가적으로 양극, 분리막 및 음극 순서로 복수 개를 적층한 후, 적층된 복수 개의 양극끼리 연결된 양극 탭을 형성하며, 복수 개의 음극끼리 연결된 음극 탭을 형성한다.
또한, 상기 리드 용접단계(S742)는 상기 전극 조립체 제조단계(S741)에서 조립된 전극 조립체에 리드를 용접하는데, 좀 더 엄밀히 말하자면, 상기 양극 탭 및 음극 탭에 각 극에 해당하는 리드를 용접한다.
이렇게 결합된 탭과 리드는 전자의 통로를 형성하여 전류가 흐를 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 서술한 특허청구범위 기술 내에서 다양한 실시 예가 가능할 수 있을 것이다.
100: 이차전지
200: 전극 조립체
210: 양극
211: 양극 리드 결합영역
212: 양극 리드
220: 분리막
230: 음극
231: 음극 리드 결합영역
232: 음극 리드
300: 케이스
200: 전극 조립체
210: 양극
211: 양극 리드 결합영역
212: 양극 리드
220: 분리막
230: 음극
231: 음극 리드 결합영역
232: 음극 리드
300: 케이스
Claims (8)
- 삭제
- 삭제
- 원통형 이차전지를 제조하는 방법에 있어서,
양극 및 음극 시트에 전극 활물질을 도포하고 전극 탭을 결합하여 양극 및 음극을 준비하는 양극 및 음극 준비단계;
상기 양극 및 음극 준비단계에서 준비된 양극 및 음극을 양극, 음극 및 분리막 순서로 적층한 후, 권취하여 전극 조립체를 제조하는 전극 조립체 제조단계; 및
상기 전극 조립체 제조단계에서 제조된 전극 조립체를 케이스에 조립하는 케이스 조립단계; 를 포함하여 구성되며,
상기 양극 및 음극 준비 단계는,
양극 및 음극을 형성하는 시트롤의 양극 및 음극 리드 결합 영역보다 큰 소정영역을 제외한 나머지 부분에 전극 활물질을 도포하는 전극 활물질 도포단계;
양극 및 음극 크기에 맞춰 상기 전극 활물질이 도포되지 않은 영역을 횡단하며 상기 시트롤을 절단하여 양극 또는 음극을 형성하는 양극 또는 음극 형성단계; 및
상기 양극 또는 음극 형성단계에서 형성된 양극 또는 음극의 상기 전극 활물질이 도포되지 않은 영역에 전극 리드를 결합하는 전극 리드 결합단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
- 삭제
- 원통형 이차전지를 제조하는 방법에 있어서,
양극 및 음극 시트에 전극 활물질을 도포하고 전극 탭을 결합하여 양극 및 음극을 준비하는 양극 및 음극 준비단계;
상기 양극 및 음극 준비단계에서 준비된 양극 및 음극을 양극, 음극 및 분리막 순서로 적층한 후, 권취하여 전극 조립체를 제조하는 전극 조립체 제조단계; 및
상기 전극 조립체 제조단계에서 제조된 전극 조립체를 케이스에 조립하는 케이스 조립단계; 를 포함하여 구성되며,
상기 양극 및 음극 준비단계는,
양극 및 음극을 형성하는 시트롤의 전면에 전극 활물질을 도포하는 전극 활물질 도포단계;
상기 전극 활물질 도포단계에서 전극 활물질이 도포된 시트롤 중 양극 및 음극 리드 결합 영역보다 큰 소정영역 레이저 어블레이션(Laser Ablation)을 수행하여 전극 활물질을 제거하는 전극 활물질 제거단계;
상기 전극 활물질 제거단계에서 전극 활물질 제거된 소정, 영역을 횡단하도록 상기 시트롤을 절단하여 양극 및 음극을 형성하는 양극 및 음극 형성단계; 및
상기 양극 및 음극 형성단계에서 형성된 양극 및 음극의 각 리드 결합영역에 전극 리드를 결합하는 전극 리드 결합단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
- 삭제
- 파우치 형 이차전지를 제조하는 방법에 있어서,
양극 및 음극을 형성하는 시트롤 전면에 전극 활물질을 도포하는 전극 활물질 도포단계;
상기 전극 활물질 도포단계에서 전극 활물질이 도포된 시트롤 중 소정 영역에 양극 및 음극 리드 결합 영역보다 큰 소정 영역에 레이저 어블레이션(Laser Ablation)을 수행하여 전극 활물질을 제거하는 전극 활물질 제거단계;
상기 전극 활물질 제거단계에서 전극 활물질이 제거된 소정 영역을 횡단 및 종단하여 상기 시트롤을 절단하는 시트롤 절단단계;
상기 시트롤 절단단계에서 절단된 시트롤의 전극활물질이 제거된 소정 영역을 포함하여 양극 및 음극을 형성하는 양극 및 음극 형성단계; 및
상기 양극 및 음극 형성단계에서 형성된 양극 및 음극을 이용하여 파우치 셀을 형성하는 파우치 셀 형성단계; 를 포함하여 구성되며,
상기 전극 활물질 제거단계는,
상기 시트롤의 중앙 일부분에 세로로 일정한 간격을 가지는 한 줄로 레이저 어블레이션(ablation)하여 제거 하는 것을 포함하여 구성되며,
상기 파우치 셀 형성단계는,
양극, 분리막 및 음극 순서로 복수 개를 적층하여 전극 조립체를 제조하는 전극 조립체 제조단계; 및
상기 전극 조립체 제조단계에서 조립된 전극 조립체에 리드를 용접하는 리드 용접단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
- 삭제
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|---|---|---|---|---|
| JP2003068271A (ja) * | 2001-06-13 | 2003-03-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウム二次電池及びこの電池に用いる正極板の製造方法 |
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