KR102594367B1 - 다른 색의 코팅부를 포함하는 전극조립체 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2개 이상의 전극 및 상기 전극 사이에 배치되는 분리막을 포함하는 전극조립체에 있어서, 상기 분리막은 전극과 접하지 않는 잉여부에 색상을 갖는 코팅부가 마련되어 있으며, 이웃하는 분리막에 마련된 코팅부의 색상이 서로 상이한 전극조립체에 대한 것이다.

Description

다른 색의 코팅부를 포함하는 전극조립체 및 이의 제조방법{Electrode assembly comprising coated part with different color and method for preparing the same}
본원 발명은 이차전지용 전극조립체 및 이의 제조방법에 대한 것으로서, 구체적으로, 전극조립체를 구성하는 분리막 잉여부에 염료를 포함하는 코팅부를 형성하고, 교번 배열되는 분리막에 상기 코팅부의 색상을 상이하게 적용한 전극조립체 및 이의 제조방법에 대한 것이다.
최근 모바일 전자기기 및 웨어러블 전자기기들에 대한 수요가 증가하면서 이들의 에너지원으로서 리튬 이차전지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
특히 전자기기들의 경량화 및 소형화 경향에 따라 리튬 이차전지의 박형화 요구가 높다. 또한, 고기능 전자기기들의 에너지원으로 사용하기 위해서는 높은 에너지밀도를 갖는 리튬 이차전지의 필요성이 증가하고 있다.
일반적으로 원통형 리튬 이차전지 및 각형 리튬 이차전지에 사용되는 젤리-롤형 전극조립체는 권취 구조의 특성상 부피 대비 전지의 효율성이 낮고, 금속케이스의 두께 감소가 어렵고 전극조립체의 두께를 증가시키는 데 한계가 있는 바, 에너지 밀도가 낮은 문제가 있다.
반면, 적층형 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트에 수납된 구조의 파우치형 리튬 이차전지는, 젤리-롤형 전극조립체를 사용하는 경우 공간 낭비가 생기는 단점을 보완할 수 있으므로 상대적으로 에너지 밀도가 높고 형태 변형이 용이한 장점이 있다.
그러나, 분리막의 면적이 전극의 면적보다 큰 구조에서 적층형 전극조립체 제조시, 분리막 아래에 위치하는 전극이 분리막에 가려져서 설계된 위치와 달리 적층 위치가 어긋날 수 있다.
이와 같은 경우, 전극의 위치 정렬이 어렵고 서로 다른 전극 간의 단락이 일어날 수 있으며, 전극과 분리막의 접착 공정에서 상대적으로 큰 전극의 끝단이 상대적으로 작은 전극측으로 휘어질 수 있다.
또한, 휘어진 전극합제층이 전극집전체로부터 탈리되는 문제가 발생할 수 있다.
이와 관련하여, 특허문헌 1은 양극 및 음극보다 상대적으로 큰 크기의 분리막에서 극판이 위치하는 내면 부위를 제외한 외측의 잉여부 상에 극판 지지부가 코팅되어 있는 구조의 전극조립체를 개시하고 있으나, 복수의 양극 및 음극들을 포함하는 전극조립체에서 양극 및 음극의 적층 방향 중심축이 완전히 일치하도록 적층되는 구조 내지 방법에 대해서는 전혀 개시하지 못하고 있다
특허문헌 2는 전극 활물질이 도포된 코팅 영역 및 상기 전극 활물질이 도포되지 않은 돌출부를 갖는 전극판; 상기 돌출부가 노출되도록 상기 전극판의 양면에 배치된 세퍼레이터; 및 상기 전극판과 소정 간격 이격된 상태에서 상기 세퍼레이터의 대향되는 테두리의 적어도 일 부분에 개재되고, 상기 세퍼레이터의 테두리를 접착시킬 수 있는 접착층을 가진 절연성 고분자 필름을 구비하는 포케팅 전극체에 대한 것으로서, 음극 포케팅 전극체 및 양극 포케팅 전극체를 제조하고 있으나, 이들을 적층할 때 정렬이 어긋나는 문제를 바로잡기 위한 해결방안을 제시하지 못하고 있다.
특허문헌 3은 분리막 잉여부의 양측부의 양면에 분리막 수축 방지를 위해 분리막의 두께보다 두꺼운 코팅층이 형성되어 있으며, 상기 분리막 잉여부는 각각 분리막의 폭을 기준으로 5% 내지 12%의 크기로 구성되어 있고, 상기 코팅층은 일측의 분리막 잉여부의 폭을 기준으로 50% 내지 90%의 크기로 분리막 양면에 코팅되어 있으며, 상기 분리막 잉여부의 양측부의 양면에 형성된 코팅층들의 폭은, 서로 다르거나, 또는 서로 동일하게 구성되어 있는 전극조립체에 대한 것으로서, 양극 및 음극이 적층된 상태에서 상기 양극 및 음극의 중심축이 일치하는 구조를 인식하지 못하고 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 상태에서 적층된 구조의 전극조립체에서, 양극 중심축 및 음극 중심축을 완전히 일치시킴으로써, 적층 전극이 정렬에서 벗어나 돌출되는 것을 방지할 수 있고, 전극조립체의 제조 과정에서 전극의 위치 정렬을 용이하게 확인할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
한국 공개특허공보 제 2017-0036227 호 (2017.04.03) 한국 등록특허공보 제 1168650 호 (2012.07.19) 한국 등록특허공보 제 1750239 호 (2017.06.19)
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 적층형 전극조립체에서 분리막의 하부에 위치하는 전극의 위치 정렬을 용이하게 확인할 수 있으므로 적층된 전극들 간에 위치 공차가 발생하는 하는 방지할 수 있으며, 분리막 기재의 잉여부에 부가된 코팅부로 인하여 전극의 끝단이 변형되는 것을 방지할 수 있는 전극조립체 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1양태는 2개 이상의 전극 및 상기 전극 사이에 배치되는 분리막을 포함하는 전극조립체에 있어서, 상기 분리막은 전극과 접하지 않는 분리막 기재의 잉여부에 색상을 갖는 코팅부가 마련되어 있으며, 이웃하는 분리막에 마련된 코팅부의 색상이 서로 상이한 전극조립체이다.
제2양태는, 상기 코팅부는 바로 인접한 전극과 중첩되지 않으며, 상기 잉여부 전체에 형성되어 있는 전극조립체이다.
제3양태는, 상기 코팅부의 두께는 바로 인접한 전극의 두께와 동일하거나 또는 작은 크기로 이루어지는 전극조립체이다.
제4양태는, 상기 분리막은 양면에 형성된 코팅층의 색상이 동일한 전극조립체이다.
제5양태는, 상기 코팅부는 자외선 조사 또는 열에 의해 경화되는 소재를 포함하는 전극조립체이다.
제6양태는, 상기 전극조립체는 하나 이상의 단위셀을 포함하고, 상기 단위셀은 음극, 제1분리막, 양극, 제2분리막 및 음극으로 구성되는 C형 바이셀; 양극, 제2분리막, 음극, 제1분리막 및 양극으로 구성되는 A형 바이셀을 포함하는 전극조립체이다.
제7양태는, 상기 전극조립체의 제조방법으로서, (a) 제1전극을 컷팅하여 언와인딩(unwinding)되는 제1분리막 기재의 제1면에 간격을 두고 결착시키는 단계, (b) 상기 제1분리막 기재의 제1면 중 상기 제1전극과 접하지 않는 잉여부에 발색 물질을 코팅한 후 경화시키는 단계, (c) 상기 (a) 단계와 동시에 진행되는 것으로서, 제2전극을 컷팅하여 언와인딩(unwinding)되는 제2분리막 기재의 제2면에 간격을 두고 결착시키는 단계, (d) 상기 (b) 단계와 동시에 진행되는 것으로서, 상기 제2분리막 기재의 제2면 중 상기 제2전극과 접하지 않는 잉여부에 발색 물질을 코팅한 후 경화시키는 단계, (e) 상기 (b) 단계 및 (d) 단계와 동시에 진행되는 것으로서, 상기 제1분리막 기재의 제2면에 상기 제1전극에 대응하는 위치를 선정하고 상기 제1분리막 기재의 제2면의 가상의 잉여부에 발색 물질을 코팅한 후 경화시키는 단계, (f) 상기 (b) 단계 및 (d) 단계와 동시에 진행되는 것으로서, 상기 제2분리막 기재의 제1면에 상기 제2전극에 대응하는 위치를 선정하고 상기 제2분리막 기재의 제1면의 가상의 잉여부에 발색 물질을 코팅한 후 경화시키는 단계, (g) 상기 제1분리막 기재의 제2면의 미코팅 영역 및 상기 제2분리막 기재의 제1면의 미코팅 영역에 제3전극을 컷팅하여 배치하는 단계, (h) 상기 제1전극, 제1분리막, 제3전극, 제2분리막, 제2전극을 압착하는 단계 및 (i) 상기 제1분리막 및 제2분리막의 코팅 영역에서 절단하여 단위셀을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 (e) 단계 및 (f) 단계는 모두 진행되거나 또는 택일적으로 진행될 수 있다.
제8양태는, 상기 (e) 단계 및 (f) 단계의 코팅 두께의 합은 상기 제3전극의 두께와 동일한 전극조립체의 제조방법이다.
제9양태는, 상기 (e) 단계 또는 (f) 단계 중 하나의 단계만 실행이 되고, 이때 코팅 두께는 상기 제3전극의 두께와 동일한 전극조립체의 제조방법이다.
제10양태는, 상기 제1분리막 및 제2분리막의 전체 면적은 동일하며, 상기 제3전극의 면적이 상기 제1전극 및 제2전극의 면적 보다 작고, 상기 (e) 단계 및 (f) 단계의 가상의 잉여부의 면적은 상기 (b) 단계 및 (d) 단계의 잉여부 면적보다 넓은 전극조립체의 제조방법이다.
제11양태는, 상기 제1전극 및 제2전극이 양극일 경우, 상기 제3전극은 음극이거나, 또는 상기 제1전극 및 제2전극이 음극일 경우, 상기 제3전극은 양극인 전극조립체의 제조방법이다.
제12양태는, 상기 (b) 단계와 (e) 단계의 코팅의 색은 제1색이고, 상기 (d) 단계와 상기 (f) 단계의 코팅의 색은 제2색인 전극조립체의 제조방법이다.
제13양태는, 상기 제1색과 제2색은 상이한 색상인 전극조립체의 제조방법이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명은 분리막 잉여부에 코팅막이 형성되어 있는 바, 적층된 상태에서 분리막이 상하 방향에서 완전히 일치하게 배치되는 전극조립체를 제공한다.
또한, 분리막 코팅부의 색상이 교번 배열되도록 분리막을 배치함으로써, 상대적으로 면적이 작은 전극이 분리막에 가려져서 정위치 확인이 어려운 문제를 해결할 수 있다.
또한, 분리막 잉여부에 경화성 수지를 포함하는 코팅부가 형성되기 때문에, 전극이 정위치에서 벗어나서 경화된 코팅부와 중첩되는 경우 전극조립체의 두께 변화 차이가 커짐에 따라 불량 검출을 쉽게 할 수 있다.
또한, 전극과 접하지 않는 분리막 잉여부에 코팅부를 부가함으로써 이웃하는 전극의 크기 차이로 인하여 전극조립체 압연 단계에서 전극이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 전극의 변형으로 인하여 전극합제층이 전극집전체로부터 분리되는 문제를 방지할 수 있고, 불량 전극의 판단을 용이하게 할 수 있다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 전극 및 분리막의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 수직 단면도이다.
도 3은 하나의 실시예에 따른 분리막의 사시도이다.
도 4는 전극조립체의 제1실시예의 수직 단면도이다.
도 5는 전극조립체의 제2실시예의 수직 단면도이다.
도 6은 종래의 일반적인 전극조립체의 수직 단면도이다.
도 7은 전극조립체의 제3실시예의 수직 단면도이다.
도 8은 전극조립체의 제조 과정을 나타내는 모식도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 전극 및 분리막의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 수직 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 분리막(110)은 전극(120) 보다 큰 크기로 이루어져 있고, 분리막 기재(111)와 분리막 기재(111)의 외주변으로서 전극(120)과 접하지 않는 잉여부에 코팅부(112)가 형성된 구조이다.
전극(120)은 활물질이 코팅된 전극 본체(121)와 일측으로 돌출된 전극 탭(122)을 포함하고, 코팅부(112)는 전극 본체(121)의 외주변을 둘러싸도록 배치되며, 돌출된 전극 탭(122)과 중첩되는 분리막 기재(111) 상에는 코팅부가 형성되지 않는다.
따라서, 코팅부(112)가 형성된 분리막은 전극(120)의 위치를 가이드하는 역할을 할 수 있으며, 복수의 전극이 적층될 때 적층 방향에서 위치 공차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
코팅부(112)의 두께(a1)는 전극 본체(121)의 두께(a2)와 동일할 수 있고, 또는 코팅부가 전극의 위치 가이드 역할을 할 수 있다면, 분리막의 두께보다 작게 형성될 수 있다.
도 2는 전극 본체(121)와 코팅부(112)의 간격(G)이 어느 정도 형성된 상태를 도시하고 있으나, 코팅부가 전극의 위치 고정 역할을 하는 점을 고려할 때, 전극 본체(121)와 코팅부(112)의 간격(G)은 작은 것이 바람직하다. 이는, 하기 도 4, 도 5, 도 7 및 도 8에 도시된 전극 본체와 코팅부의 간격에도 동일하게 적용된다.
도 1은 분리막 기재(111)의 상면에만 코팅부(112)가 형성된 구조를 도시하고 있으나, 이와 달리 분리막 기재(111)의 상면 및 하면 각각에 코팅부가 형성될 수 있음은 물론이다.
도 3은 하나의 실시예에 따른 분리막의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 도 3의 분리막(130)은 도 1의 분리막(110)과 비교할 때, 분리막 기재(131) 및 코팅부(132)로 구성된 점에서 동일하나, 도 1의 코팅부(112)가 전극 탭(122)을 제외한 전극 본체(121)의 외주변 전체에 형성된 것과 달리, 코팅부(132)는 분리막 기재(131)의 코너부 외주변 잉여부에만 형성된 점에서 차이가 있다. 도 3의 코팅부(132)는 전극 본체의 코너와 대응되는 부분에 형성됨으로써 전극의 위치 고정 역할을 하는 동시에, 분리막 자체의 저항을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 3은 분리막 기재(131)의 상면에만 코팅부(132)가 형성된 구조를 도시하고 있으나, 이와 달리 분리막 기재(131)의 상면 및 하면 각각에 코팅부가 형성될 수 있음은 물론이다.
도 4는 전극조립체의 제1실시예의 수직 단면도이다.
양극과 음극의 크기는 설계된 전지의 용량 및 사이클 특성 등을 고려하여 결정될 수 있으나, 리튬 이온의 비가역성을 고려할 때 상대적으로 음극이 양극보다 크게 형성되는 점을 고려할 때, 전극조립체는 분리막(210)의 상면에 음극(220)이 있고, 하면에 양극(230)이 배치되는 구조이다.
다만, 상기에서 설명한 바와 같이, 양극을 음극 보다 더 크게 설계할 수 있으며, 분리막의 상면에 위치하는 큰 전극이 양극이고 하면에 위치하는 전극이 음극일 수 있음은 물론이다.
분리막(210)은 분리막 기재(211) 상면에 코팅부(212)가 형성되고 분리막 기재(211) 하면에 코팅부(213)가 형성된 구조이며, 상대적으로 음극(220)의 크기가 양극(230)의 크기보다 크기 때문에 분리막 기재(211) 음극면(217) 외주변 잉여부가 분리막 기재(211) 양극면(218) 외주변 잉여부보다 좁다. 따라서, 음극(220)과 중첩되지 않도록 형성된 코팅부(212)의 폭(c1)은 양극(230)과 중첩되지 않도록 형성된 코팅부(213)의 폭(c2) 보다 좁게 형성된다.
코팅부(212)와 코팅부(213)에는 유색 염료가 포함될 수 있으며, 동일한 분리막 기재(211) 상에 형성된 코팅부(212)와 코팅부(213)는 동일한 색상의 염료를 포함할 수 있다.
코팅부(212)의 두께(b1)는 음극(220)의 두께(b3)와 같거나 더 작고, 코팅부(213)의 두께(b2)는 양극(230)의 두께(b4)와 같거나 더 작다. 음극(220)의 두께(b3)와 양극(230)의 두께(b4)는 차이가 있을 수 있으므로, 코팅부(212)의 두께(b1)와 코팅부(213)의 두께(b2)도 동일하지 않을 수 있다.
도 5는 전극조립체의 제2실시예의 수직 단면도이다.
도 5를 참조하면, (a) 전극조립체는 음극(320), 분리막(310), 양극(330), 분리막(340) 및 음극(320)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진 C형 바이셀이고, (b) 전극조립체는 양극(330), 분리막(350), 음극(320), 분리막(360) 및 양극(330)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진 A형 바이셀이다.
음극(320)의 크기는 양극(330)의 크기보다 커서 분리막 기재(311)에서 음극(320)과 중첩되지 않는 음극면 외주변 잉여부에 형성되는 코팅부(312)의 폭은 분리막 기재(311)에서 양극(330)과 중첩되지 않는 양극면 외주변 잉여부에 형성되는 코팅부(313)의 폭 보다 좁다. 이는 분리막(340)에도 동일하게 적용되어, 분리막 기재(341)에서 음극(320)과 중첩되지 않는 음극면 외주변 잉여부에 형성되는 코팅부(342)의 폭은 분리막 기재(341)에서 양극(330)과 중첩되지 않는 양극면 외주변 잉여부에 형성되는 코팅부(343)의 폭 보다 좁다.
(b) 전극조립체에서, 음극(320)의 크기는 양극(330)의 크기보다 커서 분리막 기재(351)에서 음극(320)과 중첩되지 않는 음극면 외주변 잉여부에 형성되는 코팅부(353)의 폭은 분리막 기재(351)에서 양극(330)과 중첩되지 않는 양극면 외주변 잉여부에 형성되는 코팅부(352)의 폭 보다 좁다. 이는 분리막(360)에도 동일하게 적용되어, 분리막 기재(361)에서 음극(320)과 중첩되지 않는 음극면 외주변 잉여부에 형성되는 코팅부(363)의 폭은 분리막 기재(361)에서 양극(330)과 중첩되지 않는 양극면 외주변 잉여부에 형성되는 코팅부(362)의 폭 보다 좁다.
또한, 상기 코팅부는 자외선 조사 또는 열에 의해 경화되는 수지를 포함할 수 있는 바, 상기 코팅부를 형성한 후 자외선 조사 또는 가열에 의해 경화된 코팅부를 형성할 수 있다.
이와 같이 분리막 잉여부에 경화된 상태의 코팅부가 형성되기 때문에 분리막이 접히는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 코팅부는 상대적으로 크기가 큰 전극의 끝단과 중첩되도록 배치되는 바, 전극조립체의 라미네이팅 과정에서 상대적으로 크기가 큰 전극이 상대적으로 크기가 작은 전극 방향으로 구부러지지 않도록 상대적으로 크기가 큰 전극을 지지하는 역할을 한다. 또한, 전극이 정위치에서 벗어나서 경화된 코팅부와 중첩되는 경우에는, 전극조립체의 두께 변화에 현저한 차이가 발생하는 바, 두께를 측정하는 방법에 의해 용이하게 불량 전극조립체를 검출할 수 있다.
코팅부(313)와 코팅부(343)는 양극(330)의 외주에 형성되는 바, 코팅부(313)와 코팅부(343)의 폭은 서로 동일하고, 이들 두께의 합은 양극(330)의 두께와 동일하거나 작을 수 있다.
코팅부(312)와 코팅부(342)는 음극(320)의 외주에 형성되는 바, 코팅부(312)와 코팅부(342)의 폭은 서로 동일하고, 이들의 두께는 음극(320)의 두께와 동일하거나 작을 수 있다.
또한, 분리막(310)은 코팅부(313)가 형성되지 않고, 분리막(340)의 코팅부(343)가 양극(330)의 두께로 형성될 수 있으며, 또는, 분리막(340)은 코팅부(343)가 형성되지 않고, 분리막(310)의 코팅부(313)가 양극(330)의 두께로 형성될 수 있다.
코팅부(312, 313, 342, 343)에는 유색 염료가 포함될 수 있으며, 동일한 분리막 기재 상에 형성되는 코팅부에는 동일한 색상의 염료가 포함될 수 있는 바, 코팅부(312)와 코팅부(313)의 색상은 동일하고, 코팅부(342)와 코팅부(343)의 색상은 동일하나, 코팅부(312)와 코팅부(313)의 색상은 제1색이고, 코팅부(342)와 코팅부(343)의 색상은 제2색이며, 상기 제1색과 상기 제2색은 서로 상이한 색상일 수 있다.
따라서, 도 5와 같이 전극들 사이에 2개의 분리막이 개재된 구조에서, 어느 하나의 분리막이 정위치를 벗어나 틀어지게 배열되는 경우에는, 틀어진 분리막 코팅부가 노출되는 바, 전극조립체의 상부에서 측정하는 비젼 검사를 통하여 전극조립체의 정렬의 여부를 식별할 수 있다.
도 5의 (b) 전극조립체는 (a) 전극조립체에서 양극 및 음극의 위치가 교체된 구조로서, 분리막(310) 자리에는 분리막(360)이, 분리막(340) 자리에는 분리막(360)이 적용된 구조이고, 분리막 기재 및 코팅층에 대한 설명은 상기에서 설명한 분리막(310) 및 분리막(340)에 대한 설명과 동일하게 적용될 수 있다.
한편, 도 6은 종래의 일반적인 전극조립체의 수직 단면도인 바, 도 6을 참조하면, 전극조립체를 압연롤러(301)를 이용하여 화살표 방향으로 압연할 때, 양극(330)과 음극(320)의 크기 차이로 인하여 상대적으로 크기가 큰 음극(320)의 끝단이 상대적으로 크기가 작은 양극(330) 방향으로 구부러지는 문제가 있다.
그러나, 본 발명과 같이 외주변 잉여부에 코팅부가 형성된 분리막을 포함하는 전극조립체를 사용하는 경우에는, 상기 코팅부가 양극 및 음극 크기 차이에 따른 끝단 돌출 부분을 지지하는 역할을 하는 바, 상기 코팅부에 의해 전극 외주변이 지지되어 전극 끝단이 구부러지는 등 전극이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 전극조립체의 제3실시예의 수직 단면도이다.
도 7을 참조하면, (a) 전극조립체 및 (b) 전극조립체는 도 5의 (a) 전극조립체 및 (b) 전극조립체와 비교할 때 최외각 전극의 외면에 분리막이 추가된 형태이다.
추가된 분리막은 분리막 기재(371, 373, 381, 383)에서 전극과 대향하는 면에만 코팅부(372, 374, 382, 384)가 형성된 구조이며, 코팅부(372, 374)의 폭은 코팅부(312, 342)의 폭과 같고, 코팅부(382, 384)의 폭은 코팅부(352, 362)의 폭과 같다.
전극조립체에서 분리막의 외주변이 적층 방향으로 일치하도록 형성되는 바, 분리막이 틀어지는 것을 용이하게 확인할 수 있으며, 코팅부들이 밀착되어 적층된 형태가 되는 바, 제조 과정 중 분리막 접힘을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 전지의 사용 과정에서 전극조립체의 반복적인 팽창 및 수축에 의해 분리막이 변형되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전극조립체의 적층 방향에서 전극의 지지 및 보호 역할도 기대할 수 있다.
도 8은 전극조립체의 제조 과정을 나타내는 모식도이다.
도 8을 참조하면, 분리막 기재(421)와 분리막 기재(441)가 언와인딩 되며 취출되고, 분리막 기재(421)의 상면에는 컷팅된 음극(410)이 일정한 이격 간격을 유지하면서 부착되고, 분리막 기재(441)의 하면에는 컷팅된 음극(430)이 일정한 이격 간격을 유지하면서 부착된다.
음극(410)의 외주변에는 코팅기(491)에서 분사되는 수지에 의해 코팅부(422)가 형성되고, 분리막 기재(421)를 중심으로 코팅부(422)와 대응되는 분리막 기재(421)의 하면에는 컷팅된 양극(450)의 부착 예정부 외주변에 코팅부(423)가 형성된다.
코팅부(422)와 코팅부(423)의 폭은 양극(450) 및 음극(410)의 크기에 따라 다른 크기로 형성될 수 있으나, 코팅부(422)와 코팅부(423)에 포함되는 염료는 동일한 색상일 수 있고, 코팅부(422)와 코팅부(423)는 자외선 조사 또는 가열에 의해 경화되는 소재를 포함할 수 있다. 따라서, 이후 자외선 광원(492)을 통과하면 경화된 상태에서 발색하는 코팅부(422')와 코팅부(423')가 형성된다.
음극(430)의 외주변에는 코팅(491)에서 분사되는 수지에 의해 코팅부(442)가 형성되고, 분리막 기재(441)를 중심으로 코팅부(422)와 대응되는 분리막 기재(441)의 상면에는 컷팅된 양극(450)의 부착 예정부 외주변에 코팅부(443)가 형성된다.
코팅부(442)와 코팅부(443)의 폭은 음극(430) 및 양극(450)의 크기에 따라 다른 크기로 형성될 수 있으나, 코팅부(442)와 코팅부(443)에 포함되는 염료는 동일한 색상일 수 있고, 코팅부(442)와 코팅부(443)는 자외선 조사 또는 가열에 의해 경화되는 소재를 포함할 수 있다. 따라서, 이후 자외선 광원(492)을 통과하면서 경화된 상태에서 발색하는 코팅부(442')와 코팅부(443')가 형성된다.
다만, 코팅부(422')와 코팅부(423')의 발색은 코팅부(442')와 코팅부(443')의 발색과 상이하게 형성될 수 있다.
컷팅된 양극(450)은 분리막(420)과 분리막(440) 사이에 위치하는 바, 코팅부(423) 및 코팅부(443)의 내측에 안착하여 부착된다.
이와 같이 음극(410), 분리막(420), 양극(450), 분리막(440) 및 음극(430)은 적층 구조를 형성하는 바, 한 쌍의 압연롤러(493)를 통과하면서 라미네이션된다. 이 때, 양극과 중첩되지 않도록 분리막 외주변에 형성된 코팅부(423', 443')가 음극(410, 430) 끝단을 지지하는 바, 음극(410, 430)의 끝단이 양극(450)측으로 구부러지는 것을 방지할 수 있다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
110, 130, 210, 310, 340, 420, 440: 분리막
111, 131, 211, 311, 341, 351, 361, 371, 373, 381, 383, 421, 441: 분리막 기재
112, 132, 212, 213, 312, 313, 342, 343, 352, 353, 362, 363, 372, 374, 382, 384, 422, 422', 423, 423', 442,442', 443, 443': 코팅부
120: 전극
121: 전극 본체
122: 전극 탭
217: 분리막 기재 음극면
218: 분리막 기재 양극면
220, 320, 410, 430: 음극
230, 330, 450: 양극
300: 전극조립체
301, 493: 압연롤러
491: 코팅기
492: 자외선 광원
a1, b1, b2: 코팅부 두께
a2: 전극 두께
G: 전극 본체와 코팅부의 간격
b3: 음극 두께
b4: 양극 두께
c1, c2: 코팅부의 폭

Claims (13)

  1. 2개 이상의 전극 및 상기 전극 사이에 배치되는 분리막을 포함하는 전극조립체에 있어서,
    상기 분리막은 분리막 기재의 적어도 일면 중 전극과 접하지 않는 분리막 기재의 잉여부에 색상을 갖는 코팅부가 마련되어 있으며,
    이웃하는 분리막에 마련된 코팅부의 색상이 서로 상이하고,
    상기 코팅부의 두께는 바로 인접한 전극의 두께 이하이면서 상기 이웃하는 분리막의 서로 대향하는 코팅부의 두께의 합은 상기 바로 인접한 전극의 두께와 동일한 전극조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코팅부는 바로 인접한 전극과 중첩되지 않으며, 상기 잉여부 전체에 형성되어 있는 전극조립체.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분리막은 양면에 형성된 코팅층의 색상이 동일한 전극조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코팅부는 자외선 조사 또는 열에 의해 경화되는 소재를 포함하는 전극조립체.
  6. 제1항, 제2항, 제 4 항, 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 전극조립체로서,
    상기 전극조립체는 하나 이상의 단위셀을 포함하고,
    상기 단위셀은 음극, 제1분리막, 양극, 제2분리막 및 음극으로 구성되는 C형 바이셀; 및 양극, 제2분리막, 음극, 제1분리막 및 양극으로 구성되는 A형 바이셀을 포함하는 전극조립체.
  7. 제1항, 제2항, 제 4 항, 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 전극조립체의 제조방법으로서,
    (a) 제1전극을 컷팅하여 언와인딩(unwinding)되는 제1분리막 기재의 제1면에 간격을 두고 결착시키는 단계;
    (b) 상기 제1분리막 기재의 제1면 중 상기 제1전극과 접하지 않는 잉여부에 발색 물질을 코팅한 후 경화시키는 단계;
    (c) 상기 (a) 단계와 동시에 진행되는 것으로서, 제2전극을 컷팅하여 언와인딩(unwinding)되는 제2분리막 기재의 제2면에 간격을 두고 결착시키는 단계;
    (d) 상기 (b) 단계와 동시에 진행되는 것으로서, 상기 제2분리막 기재의 제2면 중 상기 제2전극과 접하지 않는 잉여부에 발색 물질을 코팅한 후 경화시키는 단계;
    (e) 상기 (b) 단계 및 (d) 단계와 동시에 진행되는 것으로서, 상기 제1분리막 기재의 제2면에 상기 제1전극에 대응하는 위치를 선정하고 상기 제1분리막 기재의 제2면의 가상의 잉여부에 발색 물질을 코팅한 후 경화시키는 단계;
    (f) 상기 (b) 단계 및 (d) 단계와 동시에 진행되는 것으로서, 상기 제2분리막 기재의 제1면에 상기 제2전극에 대응하는 위치를 선정하고 상기 제2분리막 기재의 제1면의 가상의 잉여부에 발색 물질을 코팅한 후 경화시키는 단계;
    (g) 상기 제1분리막 기재의 제2면의 미코팅 영역 및 상기 제2분리막 기재의 제1면의 미코팅 영역에 제3전극을 컷팅하여 배치하는 단계;
    (h) 상기 제1전극, 제1분리막, 제3전극, 제2분리막, 제2전극을 압착하는 단계; 및
    (i) 상기 제1분리막 및 제2분리막의 코팅 영역에서 절단하여 단위셀을 제조하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 (e) 단계 및 (f) 단계는 모두 진행되거나 또는 택일적으로 진행되는 전극조립체의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (e) 단계 및 (f) 단계의 코팅 두께의 합은 상기 제3전극의 두께와 동일한 전극조립체의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (e) 단계 또는 (f) 단계 중 하나의 단계만 실행이 되고, 이때 코팅 두께는 상기 제3전극의 두께와 동일한 전극조립체의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1분리막 및 제2분리막의 전체 면적은 동일하며,
    상기 제3전극의 면적이 상기 제1전극 및 제2전극의 면적 보다 작고, 상기 (e) 단계 및 (f) 단계의 가상의 잉여부의 면적은 상기 (b) 단계 및 (d) 단계의 잉여부 면적보다 넓은 전극조립체의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1전극 및 제2전극이 양극일 경우, 상기 제3전극은 음극이거나, 또는 상기 제1전극 및 제2전극이 음극일 경우, 상기 제3전극은 양극인 전극조립체의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 (b) 단계와 (e) 단계의 코팅의 색은 제1색이고, 상기 (d) 단계와 상기 (f) 단계의 코팅의 색은 제2색인 전극조립체의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1색과 제2색은 상이한 색상인 전극조립체의 제조방법.
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