KR102597007B1

KR102597007B1 - 셀 파우치의 제조방법

Info

Publication number: KR102597007B1
Application number: KR1020220181720A
Authority: KR
Inventors: 송녹정; 한희식; 이지민; 박한철; 김건룡
Original assignee: 율촌화학 주식회사
Priority date: 2022-12-22
Filing date: 2022-12-22
Publication date: 2023-11-02

Abstract

본 발명에 따른 셀 파우치의 제조방법은, 롤투롤 장치(roll to roll)의 표면 처리 모듈을 사용하여 표면 처리 작업을 수행하고, 상기 롤투롤 장치의 제1 건조 모듈을 사용하여 제1 건조 작업을 수행하고, 상기 롤투롤 장치의 코팅 모듈을 사용하여 코팅 작업을 수행하고, 상기 롤투롤 장치의 제1 합지 모듈을 사용하여 제1 합지 작업을 수행하고, 상기 롤투롤 장치의 제2 건조 모듈을 사용하여 제2 건조 작업을 수행하고, 상기 롤투롤 장치의 제2 합지 모듈을 사용하여 제2 합지 작업을 수행하고, 단재 장치를 사용하여 단재 작업을 수행하고, 숙성 장치를 사용하여 숙성 작업을 수행하는 것을 포함한다.

Description

셀 파우치의 제조방법{METHOD OF FABRICATING CELL POUCH}

본 발명은, 이차전지(secondary cell)의 외형 구조물을 만드는 셀 파우치(cell pouch)의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 리튬이차전지는 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 전지 중에서도 높은 에너지 밀도를 가지며 충전과 방전을 반복해도 용량감소 없고 높은 작동전압으로 사용기기의 소형화와 경량화를 꾀할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, 상기 리튬이차전지는 열적 안정성도 높아 이동통신의 IT기기에서부터 전기자동차의 동력을 담당하는 핵심부품으로 사용될 뿐만 아니라 현대인의 일상생활에 사용되는 이동식 전자기기들의 동력원으로 사용되고 있다.

여기서, 상기 리튬이차전지는 양극(anode), 음극(cathode), 전해질(electrolyte), 분리막(separator) 및 이를 포장하는 외장체로 이루어진다. 상기 외장체는 프레스 가공하여 형성되는 원통 형상 또는 직방체 형상보다 형상의 자유도를 갖는 셀 파우치(cell pouch)로 많이 사용되고 있다. 상기 외장체의 제조방법은, 도 1에 따르면, 제1 표면 처리 공정을 수행하고(P80), 제2 표면 처리 공정을 수행하고(P90), 제1 합지 공정을 수행하는 것(P100)을 포함한다.

또한, 상기 외장체의 제조방법은, 도 1에 따르면, 제1 숙성 공정을 수행하고(P110), 제2 합지 공정을 수행하고(P120), 제2 숙성 공정을 수행하고(P130), 단재 공정을 수행하는 것(P140)을 더 포함한다. 여기서, 상기 제1 또는 제2 표면 처리 공정은 도 2에서 개별적으로 제1 또는 제2 표면 처리 장비(34 또는 38)를 사용하여 가이드 롤(guide roll; 18)의 주행 제어를 바탕으로 기준 기재(reference substrate; S)에 대해 언와인드 롤(unwind roll; 4)의 권출 그리고 코팅기(14)의 롤(8) 코팅 그리고 건조기(24)의 건조 그리고 리와인드 롤(rewind roll; 28)의 권취를 바탕으로 수행된다.

상기 제1 합지 공정은 도 3에서 제1 합지 장비(75)를 사용하여 가이드 롤(54)의 주행 제어를 바탕으로 기준 기재(S)에 대해 언와인드 롤(44)의 권출 그리고 코팅기(54)의 롤(48) 코팅 그리고 건조기(63)의 건조 그리고 합지기(66)의 합지 그리고 리와인드롤(69)의 권취를 바탕으로 수행된다. 상기 제2 합지 공정은 제1 합지 장비(75)로부터 코팅기(54)와 건조기(63)을 제외시킨 제2 합지 장비(도면에 미도시)에서 수행될 수 있다.

이를 통해, 상기 기준 기재(S)는 제1 표면 처리 공정, 그리고 제2 표면 처리 공정, 그리고 제1 합지 공정, 그리고 제2 합지 공정을 적용받는 동안 기준 기재(S)의 일 면과 타 면에 외부 커버 기재와 내부 커버 기재(도면에 미도시)를 순차적으로 안착시킨다. 상기 이차전지에 외장체의 장착시, 상기 외부 커버 기재는 이차전지의 외부 환경에 노출되고, 상기 내부 커버 기재는 이차전지의 내부 환경에 노출된다.

상기 제1 또는 제2 숙성 공정은 제1 또는 제2 숙성 장비를 사용하여 외부 커버 기재와 기준 기재(S), 또는 외부 커버 기재와 기준 기재(S)와 내부 커버 기재를 일정한 조건(온도 및 시간)에서 건조시키도록 수행된다. 상기 단재 공정은 단재 장비를 사용하여 외부 커버 기재와 기준 기재(S)와 내부 커버 기재를 적당한 크기로 절단하여 리튬이차전지의 외장체 설계에 맞게 복수의 외장체를 만들도록 수행된다.

그러나, 상기 외부 커버 기재와 기준 기재(S)중 적어도 하나는 제1 표면 처리 공정, 또는 제2 표면 처리 공정, 또는 제1 합지 공정, 또는 제2 합지 공정에서 공정 수행 초기에 언와인드 롤과 리와인드 롤 사이의 길이만큼 자재 손실을 입는다. 왜냐하면, 상기 기준 기재(S)는 공정 수행 초기에 언와인드 롤의 권출과 리와인드 롤의 권취를 위해 공정 수행 없이 언와인드 롤과 리와인드 롤을 이어주어야 하기 때문이다.

또한, 상기 기준 기재(S)가 공정 수만큼 서로 다른 장비에 장착되어 불연속적인 공정을 적용받아야 하기 때문에, 상기 외장체의 제조방법은, 일정한 장소에서 장비 개수의 증가에 따라 장비 설치 자유도에 한계를 가지고, 복수의 장비에 기준 기재(S)의 반복적인 장착에 기인하여 작업 동선을 복잡하게 가지고, 복수의 장비 사이에서 개별 장비의 작업 대기 또는 개별 장비의 작업 진행을 통해 외부 또는 내부 커버 기재 및 기준 기재(S)에 이물질의 안착 확률을 크게 갖는다.

또한, 상기 제1 및 제2 숙성 공정은 제1 표면 처리 공정 그리고 제2 표면 처리 공정 그리고 제1 합지 공정 그리고 제2 합지 공정에 비해 상대적으로 오랜시간 동안 수행되기 때문에 외장체의 제조방법에 소요되는 시간을 매우 길게하여 자재 수축(또는 열변형)을 일으켜 자재의 초기 특성을 잃게 하면서 외장체의 제조 단가를 높인다. 한편, 상기 외장체의 제조방법은 한국공개특허공보 제10-2019-0112531호에서 "이차전지 셀 파우치 시트의 제조장치"에 종래기술로써 부분적으로 개시되고 있다.

한국공개특허공보 제10-2019-0112531호

본 발명은, 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 작업 동선을 단순화하여 수지 필름과 기준 기재의 자재 손실을 최소화하면서 작업 동선의 단순화를 통해 작업 시간을 줄이고 수지필름과 기준 기재에 이물질의 안착 확률을 작게하고, 수지 필름과 기준 기재에 적용되는 숙성 공정을 최적화하면서 자재의 열변형 없이 자재의 초기 특성을 일정하게 유지하면서 외장체의 제조 단가를 낮추는데 적합한, 셀 파우치의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 셀 파우치(cell pouch)의 제조방법은, 이차전지의 외형 구조물을 만들도록, 롤투롤 장치(roll to roll)의 표면 처리 모듈을 사용하여 표면 처리 작업을 수행하고, 상기 롤투롤 장치의 제1 건조 모듈을 사용하여 제1 건조 작업을 수행하고, 상기 롤투롤 장치의 코팅 모듈을 사용하여 코팅 작업을 수행하고, 상기 롤투롤 장치의 제2 건조 모듈을 사용하여 제2 건조 작업을 수행하고, 상기 롤투롤 장치의 제1 합지 모듈을 사용하여 제1 합지 작업을 수행하고, 상기 롤투롤 장치의 제2 합지 모듈을 사용하여 제2 합지 작업을 수행하고, 숙성 장치를 사용하여 숙성 작업을 수행하고, 단재 장치를 사용하여 단재 작업을 수행하는 것을 포함하고, 상기 표면 처리 작업 내지 상기 제2 합지 작업은 상기 표면 처리 작업과 상기 제1 건조 작업과 상기 코팅 작업과 상기 제2 건조 작업과 상기 제1 합지 작업과 상기 제2 합지 작업의 순서대로 상기 롤투롤 장치에서 언와인드 롤(unwind roll)로부터 리와인드 롤(rewind roll)을 향해 기준 기재의 1회 주행 동안 상기 기준 기재의 양 면 상에 연속적으로 수행되고, 상기 제1 합지 모듈과 상기 제2 합지 모듈은, 상기 롤투롤 장치에서 부분적으로 중첩하는 것을 특징으로 한다.

상기 표면 처리 모듈이, 제1 표면 처리 모듈과 제2 표면 처리 모듈을 포함하면서, 상기 표면 처리 작업을 수행하는 것은, 상기 롤투롤 장치 내 상기 표면 처리 모듈의 구동 상태에서, 상기 언와인드 롤로부터 권출되어 상기 제1 표면 처리 모듈 내 복수의 롤 그리고 상기 제2 표면 처리 모듈 내 복수의 롤에 상기 기준 기재를 이동시키는 동안, 상기 제1 표면 처리 모듈을 사용하여 상기 기준 기재의 일 면에 제1 표면 처리제를 코팅시키고, 상기 제2 표면 처리 모듈을 사용하여 상기 기준 기재의 타 면에 제2 표면 처리제를 코팅시키고, 상기 기준 기재에 상기 제2 표면 처리제의 코팅후, 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 상기 제1 건조 모듈에 전송시키는 것을 포함하고, 상기 기준 기재는, 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.

상기 제1 표면 처리 모듈 및 상기 제2 표면 처리 모듈은, 개별적으로, 다이렉트 그라비어(direct gravure), 리버스 그라비어(reverse gravure), 오프셋 그라비어(offset gravure), 파이브 롤(5 roll), 리버스-키스 그라비어(reverse-kiss gravure), 메이어 로드(mayer rod), 마이크로 그라비어(micro gravure), 콤마 & 슬럿 다이(comma & slot die), 또는 립 다이(lip die)를 포함하는 롤 구조로 이루어질 수 있다.

상기 표면 처리 모듈로부터 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 전송받는 때, 상기 제1 건조 작업을 수행하는 것은, 상기 롤투롤 장치 내 상기 제1 건조 모듈의 구동 상태에서, 상기 제1 건조 모듈의 일측으로부터 타측을 향해 상기 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 이동시키는 동안, 상기 제1 건조 모듈을 사용하여 에어 플로팅 방식으로 상기 표면 처리제 코팅된 기준 기재의 양 면에 100℃ 내지 300℃ 사이의 제1 공기를 조사시키고, 상기 표면 처리제 코팅된 기준 기재에 상기 제1 공기의 조사후, 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 제1 냉각 존(cooling zone)과 함께 적어도 하나의 제1 가이드 롤에 경유시켜 상기 코팅 모듈에 전송시키는 것을 포함하고, 상기 제1 냉각 존은, 적어도 하나의 제1 냉각 롤을 가질 수 있다.

상기 제1 건조 모듈로부터 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 전송받는 때, 상기 코팅 모듈이, 제1 코팅 모듈과 제2 코팅 모듈을 포함하면서, 상기 코팅 작업을 수행하는 것은, 상기 롤투롤 장치 내 상기 코팅 모듈의 구동 상태에서, 상기 제1 코팅 모듈 내 복수의 롤 그리고 상기 제2 코팅 모듈 내 복수의 롤에 상기 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 이동시키는 동안, 상기 제1 코팅 모듈을 사용하여 상기 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재의 일 면에 제1 접착제를 코팅시키고, 상기 제2 코팅 모듈을 사용하여 상기 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재의 타 면에 제2 접착제를 코팅시키고, 상기 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재에 상기 제2 접착제의 코팅후, 접착제 코팅된 기준 기재를 상기 제2 건조 모듈에 전송시키는 것을 포함할 수 있다.

상기 제1 코팅 모듈 및 상기 제2 코팅 모듈은, 개별적으로, 다이렉트 그라비어, 리버스 그라비어, 오프셋 그라비어, 파이브 롤, 리버스-키스 그라비어, 메이어 로드, 마이크로 그라비어, 콤마 & 슬럿 다이, 또는 립 다이를 포함하는 롤 구조로 이루어질 수 있다.

상기 코팅 모듈로부터 접착제 코팅된 기준 기재를 전송받는 때, 상기 제2 건조 작업을 수행하는 것은, 상기 롤투롤 장치 내 상기 제2 건조 모듈의 구동 상태에서, 상기 제2 건조 모듈의 일측으로부터 타측을 향해 상기 접착제 코팅된 기준 기재를 이동시키는 동안, 상기 제2 건조 모듈을 사용하여 에어 플로팅 방식으로 상기 접착제 코팅된 기준 기재의 양 면에 50℃ 내지 200℃ 사이의 제2 공기를 조사시키고, 상기 접착제 코팅된 기준 기재에 상기 제2 공기의 조사후, 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 제2 냉각 존에 경유시켜 상기 제1 합지 모듈에 전송시키는 것을 포함하고, 상기 제2 냉각 존은, 적어도 하나의 제2 냉각 롤을 가질 수 있다.

상기 제2 건조 모듈로부터 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 전송받는 때, 상기 제1 합지 모듈이, 제1 보조 언와인드 롤과 합지 롤을 포함하고, 상기 제2 합지 모듈이, 상기 제1 합지 모듈과 함께 상기 합지 롤을 공용으로 포함하면서, 상기 제1 합지 작업을 수행하는 것은, 상기 롤투롤 장치 내 상기 제1 합지 모듈의 구동 상태에서, 상기 제1 합지 모듈 내 합지 롤에 상기 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 이동시키는 동안, 상기 제1 합지 모듈 내 제1 보조 언와인드 롤로부터 내부 커버 기재를 권출시켜 합지 롤에서 드라이 라미네이션(dry lamination) 방식으로 열과 압력을 사용하여 상기 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재의 일 면에 상기 내부 커버 기재를 합지시키고, 상기 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재에 상기 내부 커버 기재의 합지후, 적층 기재를 제2 합지 모듈에 물리게 하는 것을 포함하고, 상기 내부 커버 기재는, 폴리프로필렌(polypropylene)을 포함하고, 상기 적층 기재는, 내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재로 이루어지고, 기준 기재와 내부 커버 기재 사이에 제1 또는 제2 접착제를 가질 수 있다.

상기 제1 합지 모듈로부터 적층 기재를 전송받는 때, 상기 적층 기재는, 내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재이고, 상기 제2 합지 모듈이, 제2 보조 언와인드 롤과 합지 롤을 포함하고, 상기 제1 합지 모듈이, 상기 제2 합지 모듈과 함께 상기 합지 롤을 공용으로 포함하면서, 상기 제2 합지 작업을 수행하는 것은, 상기 롤투롤 장치 내 제2 합지 모듈의 구동 상태에서, 상기 제2 합지 모듈 내 합지 롤에 상기 적층 기재를 이동시키는 동안, 상기 제2 합지 모듈 내 제2 보조 언와인드 롤로부터 외부 커버 기재를 권출시켜 합지 롤에서 드라이 라미네이션(dry lamination) 방식으로 열과 압력을 사용하여 상기 적층 기재에서 내부 커버 기재의 반대편에 상기 외부 커버 기재를 합지시키고, 상기 적층 기재에 상기 외부 커버 기재의 합지후, 조합 기재를 상기 리와인드 롤에 권취시키는 것을 포함하고, 상기 외부 커버 기재는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate; PET) 또는 나일 론(Nylon)을 포함하고, 상기 조합 기재는, 외부 및 내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재로 이루어지고, 기준 기재와 내부 커버 기재 사이에 제1 또는 제2 접착제를 가지고, 기준 기재와 외부 커버 기재 사이에 제2 또는 제1 접착제를 가질 수 있다.

상기 롤투롤 장치로부터 조합 기재를 권취시킨 리와인드 롤을 전송받는 때, 조합 기재가, 외부 및 내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재를 포함하면서, 상기 숙성 작업을 수행하는 것은, 상기 숙성 장치의 구동 상태에서, 상기 숙성 장치 내 상기 조합 기재를 권취시킨 리와인드 롤을 안착시키는 동안, 진공 분위기에서 30℃ 내지 100℃ 사이의 온도에 상기 조합 기재를 노출시키는 것을 포함할 수 있다.

상기 숙성 장치로부터 권취된 상태로 숙성된 조합 기재를 갖는 리와인드 롤을 전송받는 때, 상기 숙성된 조합 기재가, 외부 및 내부 커버 기재에 합지되어 숙성된 기준 기재를 포함하면서, 상기 단재 작업을 수행하는 것은, 상기 단재 장치의 구동 상태에서, 리와인드 롤로부터 상기 단재 장치를 향해 상기 숙성된 조합 기재를 권출시켜 상기 단재 장치 내 상기 숙성된 조합 기재를 이동시키는 동안, 상기 단재 장치의 슬리터(slitter)를 사용하여 상기 이차전지의 규격에 맞게 상기 숙성된 조합 기재의 반복적인 절단을 통해 상기 숙성된 조합 기재로부터 복수의 단편 조합 기재를 만들고, 상기 단재 장치의 컨베이어 벨트를 사용하여 상기 복수의 단편 조합 기재를 수거시키는 것을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 셀 파우치의 제조방법은, 이차전지의 외형 구조물을 만들도록, 롤투롤 장치의 표면 처리 모듈을 사용하여 표면 처리 작업을 수행하고, 상기 롤투롤 장치의 제1 건조 모듈을 사용하여 제1 건조 작업을 수행하고, 상기 롤투롤 장치의 코팅 모듈을 사용하여 코팅 작업을 수행하고, 상기 롤투롤 장치의 제2 건조 모듈을 사용하여 제2 건조 작업을 수행하고, 상기 롤투롤 장치의 제1 합지 모듈을 사용하여 제1 합지 작업을 수행하고, 상기 롤투롤 장치의 제2 합지 모듈을 사용하여 제2 합지 작업을 수행하고, 숙성 장치를 사용하여 숙성 작업을 수행하고, 단재 장치를 사용하여 단재 작업을 수행하는 것을 포함하고, 상기 표면 처리 작업 내지 상기 제2 합지 작업은 상기 표면 처리 작업과 상기 제1 건조 작업과 상기 코팅 작업과 상기 제2 건조 작업과 상기 제1 합지 작업과 상기 제2 합지 작업의 순서대로 상기 롤투롤 장치에서 언와인드 롤로부터 리와인드 롤을 향해 기준 기재의 1회 주행 동안 상기 기준 기재의 양 면 상에 연속적으로 수행되고, 상기 제1 합지 모듈과 상기 제2 합지 모듈은, 상기 롤투롤 장치에서 서로로부터 이격하는 것을 특징으로 한다.

상기 표면 처리 모듈로부터 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 전송받는 때, 상기 제1 건조 작업을 수행하는 것은, 상기 롤투롤 장치 내 상기 제1 건조 모듈의 구동 상태에서, 상기 제1 건조 모듈의 일측으로부터 타측을 향해 상기 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 이동시키는 동안, 상기 제1 건조 모듈을 사용하여 에어 플로팅 방식으로 상기 표면 처리제 코팅된 기준 기재의 양 면에 100℃ 내지 300℃ 사이의 제1 공기를 조사시키고, 상기 표면 처리제 코팅된 기준 기재에 상기 제1 공기의 조사후, 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 제1 냉각 존과 함께 적어도 하나의 가이드 롤에 경유시켜 상기 코팅 모듈에 전송시키는 것을 포함하고, 상기 제1 냉각 존은, 적어도 하나의 제1 냉각 롤을 가질 수 있다.

상기 제1 건조 모듈로부터 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 전송받는 때, 상기 코팅 작업을 수행하는 것은, 상기 롤투롤 장치 내 상기 코팅 모듈의 구동 상태에서, 상기 코팅 모듈 내 코팅 유닛과 적어도 하나의 가이드 롤에 상기 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 이동시키는 동안, 상기 코팅 유닛 내 복수의 롤을 사용하여 상기 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재의 일 면에 접착제를 코팅시키고, 상기 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재에 상기 접착제의 코팅후, 접착제 코팅된 기준 기재를 상기 제2 건조 모듈에 전송시키는 것을 포함할 수 있다.

상기 코팅 유닛은, 다이렉트 그라비어(direct gravure), 리버스 그라비어(reverse gravure), 오프셋 그라비어(offset gravure), 파이브 롤(5 roll), 리버스-키스 그라비어(reverse-kiss gravure), 메이어 로드(mayer rod), 마이크로 그라비어(micro gravure), 콤마 & 슬럿 다이(comma & slot die), 또는 립 다이(lip die)를 포함하는 롤 구조로 이루어질 수 있다.

상기 제2 건조 모듈로부터 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 전송받는 때, 상기 제1 합지 모듈이, 제1 보조 언와인드 롤과 합지 롤을 포함하면서, 상기 제1 합지 작업을 수행하는 것은, 상기 롤투롤 장치 내 상기 제1 합지 모듈의 구동 상태에서, 상기 제1 합지 모듈 내 합지 롤에 상기 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 이동시키는 동안, 상기 제1 합지 모듈 내 상기 제1 보조 언와인드 롤로부터 외부 커버 기재를 권출시켜 상기 합지 롤에서 드라이 라미네이션(dry lamination) 방식으로 열과 압력을 사용하여 상기 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재의 일 면에 상기 외부 커버 기재를 합지시키고, 상기 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재에 상기 외부 커버 기재의 합지후, 적층 기재를 제2 합지 모듈에 전송시키는 것을 포함하고, 상기 외부 커버 기재는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 나일 론을 포함하고, 상기 적층 기재는, 외부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재로 이루어지고, 기준 기재와 외부 커버 기재 사이에 접착제를 가질 수 있다.

상기 제1 합지 모듈로부터 적층 기재를 전송받는 때, 상기 제2 합지 모듈이, 제3 냉각 롤과 제2 보조 언와인드 롤과 압출 코터(extrusion coater)를 포함하고, 상기 적층 기재가, 외부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재를 포함하면서, 상기 제2 합지 작업을 수행하는 것은, 상기 롤투롤 장치 내 상기 제2 합지 모듈의 구동 상태에서, 상기 제2 합지 모듈 내 상기 제3 냉각 롤에 상기 적층 기재를 이동시키는 동안, 상기 제2 합지 모듈 내 상기 제2 보조 언와인드 롤로부터 필름(film) 형태의 내부 커버 기재를 권출시키면서 상기 압출 코터로부터 열용융 상태의 내부 커버 기재를 압출시켜 상기 제3 냉각 롤에서 상기 필름 형태의 내부 커버 기재와 상기 열용융 상태의 내부 커버 기재를 냉각하여 상기 적층 기재에 내부 커버 기재를 합지시키고, 상기 적층 기재에 상기 내부 커버 기재의 합지후, 조합 기재를 상기 리와인드 롤에 권취시키는 것을 포함하고, 상기 내부 커버 기재는, 상기 적층 기재에서 기준 기재를 기준으로 하여 상기 외부 커버 기재의 반대편에 위치되고, 폴리프로필렌을 포함하고, 상기 조합 기재는, 외부 및 내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재로 이루어지고, 기준 기재와 외부 커버 기재 사이에 접착제를 가질 수 있다.

상기 롤투롤 장치로부터 조합 기재를 권취시킨 리와인드 롤을 전송받는 때, 조합 기재가, 외부 및 내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재를 포함하면서, 상기 숙성 작업을 수행하는 것은, 상기 숙성 장치의 구동 상태에서, 상기 숙성 장치 내 조합 기재를 권취시킨 리와인드 롤을 안착시키는 동안, 진공 분위기에서 30℃ 내지 100℃ 사이의 온도에 상기 조합 기재를 노출시키는 것을 포함할 수 있다.

상기 숙성 장치로부터 권취된 상태로 숙성된 조합 기재를 갖는 리와인드 롤을 전송받는 때, 숙성된 조합 기재가, 외부 및 내부 커버 기재에 합지되어 숙성된 기준 기재를 포함하면서, 상기 단재 작업을 수행하는 것은, 상기 단재 장치의 구동 상태에서, 리와인드 롤로부터 상기 단재 장치를 향해 상기 숙성된 조합 기재를 권출시켜 상기 단재 장치 내 상기 숙성된 조합 기재를 이동시키는 동안, 상기 단재 장치의 슬리터(slitter)를 사용하여 상기 이차전지의 규격에 맞게 상기 숙성된 조합 기재의 반복적인 절단을 통해 상기 숙성된 조합 기재로부터 복수의 단편 조합 기재를 만들고, 상기 단재 장치의 컨베이어 벨트를 사용하여 상기 복수의 단편 조합 기재를 수거시키는 것을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 셀 파우치의 제조방법은,

하나의 롤투롤(roll to roll) 장치 내 하나의 언와인드 롤(unwind roll)과 하나의 리와인드 롤(rewind roll)을 기준 기재(reference substrate)로 이어주어 언와인드 롤과 리와인드 롤 사이에 표면 처리 작업 그리고 코팅 작업 그리고 제1 및 제2 건조 작업 그리고 제1 및 제2 합지 작업을 끊김없이 수행하면서,

롤투롤 장치 주변에서 하나의 숙성 장치를 사용하여 숙성 공정을 1회 수행한 후, 롤투롤 장치와 숙성 장치 주변에서 하나의 단재 장치를 사용하여 단재 공정을 수행하므로,

작업 동선을 단순화하여 수지 필름과 기준 기재의 자재 손실을 최소화하면서 작업 동선의 단순화를 통해 작업 시간을 줄이고 수지필름과 기준 기재에 이물질의 안착 확률을 작게하고, 수지 필름과 기준 기재에 적용되는 숙성 공정(30℃ 내지 100℃ 사이에서 수행)의 회수를 줄여 자재의 열변형 없이 자재의 초기 특성을 일정하게 유지하면서 외장체의 셀 파우치의 제조 단가를 낮출 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 이차전지를 둘러싸는 외장체의 제조방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 도 1의 제1 또는 제2 표면 처리 공정을 수행하는 표면 처리 장비를 보여주는 개략도이다.
도 3은 도 1의 제1 합지 공정을 수행하는 제1 합지 장비를 보여주는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 둘러싸는 셀 파우치의 제조방법을 설명하는 순서도이다.
도 5는 도 4의 셀 파우치의 제조방법을 수행하는 롤투롤 장치를 보여주는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지를 둘러싸는 셀 파우치의 제조방법을 설명하는 순서도이다.
도 7은 도 6의 셀 파우치의 제조방법을 수행하는 롤투롤 장치를 보여주는 개략도이다.
도 8 내지 도 16은 도 5 또는 도 7의 롤투롤 장치에서 표면 처리 모듈 또는 코팅 모듈에 선택적으로 채용되는 롤 구조를 보여주는 개략도이다.
도 17은 도 4 또는 도 6의 셀 파우치의 제조방법에서 외부 커버 기재와 기준 기재와 내부 커버 기재의 물성 평가 결과를 보여주는 표이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 제한적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 제한된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 둘러싸는 셀 파우치의 제조방법을 설명하는 순서도이고, 도 5는 도 4의 셀 파우치의 제조방법을 수행하는 롤투롤 장치를 보여주는 개략도이다.

또한, 도 8 내지 도 16은 도 5의 롤투롤 장치에서 표면 처리 모듈 또는 코팅 모듈에 선택적으로 채용되는 롤 구조를 보여주는 개략도이다. 이 경우에, 도 4 및 도 5는 기준 기재 상에 내부 커버 기재와 외부 커버 기재를 드라이 라미네이션(dry lamination) 방식으로 합지시키기 위한 롤투롤 장치를 개시한다.

도 4 및 도 5 그리고 도 8 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 셀 파우치(cell pouch)의 제조방법은, 이차전지의 외형 구조물을 만들기 위해서, 개략적으로 살펴볼 때, 롤투롤 장치(roll to roll; 334)의 표면 처리 모듈(174)을 사용하여 표면 처리 작업을 수행하고(S340), 롤투롤 장치(334)의 제1 건조 모듈(178)을 사용하여 제1 건조 작업을 수행하고(S350), 롤투롤 장치(334)의 코팅 모듈(204)을 사용하여 코팅 작업을 수행하고(S360), 롤투롤 장치(334)의 제2 건조 모듈(208)을 사용하여 제2 건조 작업을 수행하는 것(S370)을 포함한다.

또한, 상기 셀 파우치의 제조방법은, 이차전지의 외형 구조물을 만들기 위해서, 개략적으로 살펴볼 때, 롤투롤 장치(334)의 제1 합지 모듈(213)을 사용하여 제1 합지 작업을 수행하고(S380), 롤투롤 장치(334)의 제2 합지 모듈(216)을 사용하여 제2 합지 작업을 수행하고(S390), 숙성 장치(도면에 미도시)를 사용하여 숙성 작업을 수행하고(S400), 단재 장치(도면에 미도시)를 사용하여 단재 작업을 수행하는 것(S410)을 더 포함한다.

여기서, 상기 표면 처리 작업 내지 제2 합지 작업은 표면 처리 작업과 제1 건조 작업과 코팅 작업과 제2 건조 작업과 제1 합지 작업과 제2 합지 작업의 순서대로 롤투롤 장치(334)에서 언와인드 롤(unwind roll; 155)로부터 리와인드 롤(rewind roll; 218)을 향해 기준 기재(S1)의 1회 주행 동안 기준 기재(S1)의 양 면 상에 연속적으로 수행된다. 상기 기준 기재(S1)는 이차전지에 기계적 강도를 주고 이차전지의 내부와 외부를 통해 가스 출입을 차단한다. 상기 제1 합지 모듈(213)과 제2 합지 모듈(216)은, 롤투롤 장치(334)에서 부분적으로 중첩한다.

좀 더 상세하게 살펴볼 때, 상기 표면 처리 모듈(174)이, 제1 표면 처리 모듈(166)과 제2 표면 처리 모듈(169)을 포함하면서, 상기 표면 처리 작업을 수행하는 것(S340)은, 롤투롤 장치(334) 내 표면 처리 모듈(174)의 구동 상태에서, 언와인드 롤(155)로부터 권출되어 제1 표면 처리 모듈(166) 내 복수의 롤(163) 그리고 제2 표면 처리 모듈(169) 내 복수의 롤(163)에 기준 기재(S1)를 이동시키는 동안, 제1 표면 처리 모듈(166)을 사용하여 기준 기재(S1)의 일 면에 제1 표면 처리제(도면에 미도시)를 코팅시키고, 제2 표면 처리 모듈(169)을 사용하여 기준 기재(S1)의 타 면에 제2 표면 처리제(도면에 미도시)를 코팅시키고, 기준 기재(S1)에 제2 표면 처리제의 코팅후, 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 제1 건조 모듈(178)에 전송시키는 것을 포함한다. 상기 기준 기재(S1)는, 알루미늄(Al)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 표면 처리제는 기준 기재(S1)에 화성피막을 형성하여 기준 기재(S1)의 표면에 에칭 면을 형성하게 해준다. 상기 제1 및 제2 표면 처리제는 이후에 설명되는 외부 커버 기재와 내부 커버 기재에 대한 기준 기재(S1)의 접착력을 향상시켜 준다.

여기서, 상기 언와인드 롤(155)과 표면 처리 모듈(174)은 언와인드 롤(155)과 표면 처리 모듈(174) 사이에서 기준 기재(S1) 상에 크린 롤(clean roll)을 가질 수 있다. 상기 크린 롤은 기준 기재(S1) 상에 위치되는 이물질을 제거하도록 기능을 한다. 상기 제1 표면 처리 모듈(166) 및 제2 표면 처리 모듈(169)은, 개별적으로, 다이렉트 그라비어(direct gravure), 리버스 그라비어(reverse gravure), 오프셋 그라비어(offset gravure), 파이브 롤(5 roll), 리버스-키스 그라비어(reverse-kiss gravure), 메이어 로드(mayer rod), 마이크로 그라비어(micro gravure), 콤마 & 슬럿 다이(comma & slot die), 또는 립 다이(lip die)를 포함하는 롤 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 다이렉트 그라비어는 도 8에서 그라비어 롤(163)과 압동 롤(163A)을 포함하고 그라비어 롤(163)과 압동 롤(163A)의 회전 방향과 기준 기재의 주행 방향을 동일하게 갖는다. 상기 리버스 그라비어는 도 9에서 그라비어 롤(163)과 압동 롤(163A)을 포함하고 그라비어 롤(163)과 압동 롤(163A)에서 서로 다른 회전 방향을 갖는다. 상기 오프셋 그라비어는 도 10에서 그라비어 롤(163)과 오프셋 롤(163B)과 압동 롤(163C)을 포함하고 그라비어 롤(163)과 압동 롤(163C) 사이에 오프셋 롤(163B)을 위치시킨다.

상기 파이브 롤은 도 11에서 트랜스퍼 롤(163)을 기준으로 하여 하부측에 2개의 미터링 롤(metering roll; 163D, 163E)과 상부측에 압동 롤(163F)과 백 롤(back roll; 163G)을 포함하고 하부측으로부터 상부측을 향해 코팅액을 전이시킨다. 상기 리버스-키스 그라비어는 도 12에서 그라비어 롤(163)과 복수의 키스 롤(163H)을 포함하고 그라비어 롤(163)의 상부측에서 좌우에 복수의 키스 롤(163H)을 위치시킨다.

상기 메이어 로드는 도 13에서 기준 기재(S1) 아래에 그라비어 롤(163)과 메이어 로드(163I) 그리고 기준 기재(S1) 위에 복수의 홀드 다운 롤(hold down roll; 163J)을 포함하고 복수의 홀드 다운 롤(163J)을 사용하여 접촉각을 만들면서 그라비어 롤(163)을 사용하여 기준 기재(s1)에 코팅액을 코팅시키고 메이어 로드(163I)를 사용하여 코팅액을 깍는다. 상기 마이크로 그라비어는 도 14에서 기준 기재 아래에 마이크로 그라비어 롤(163)과 기준 기재 상에 복수의 키스 롤(163K)을 포함한다.

상기 콤마 & 슬럿 다이는 도 15에서 기준 기재(S1)의 일 측부에 백업 롤(backup roll; 163)과 기준 기재(S1)의 타 측부에 슬롯 다이(slot die; 163L)와 콤마 에지 롤(comma edge roll; 163M)를 포함하고 슬롯 다이(163L)에서 코팅액을 압출한다. 상기 립 다이는 도 16에서 기준 기재(S1)의 일 측부에 백업 롤(backup roll; 163)과 립(lip; 163N)을 포함하고 립(163N)에서 백업 롤(163)에 밀착되어 코팅액을 압출시킨다.

다음으로, 상기 제1 건조 모듈(178)이 표면 처리 모듈(174)로부터 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 전송받는 때, 상기 제1 건조 작업을 수행하는 것(S350)은, 롤투롤 장치(334) 내 제1 건조 모듈(178)의 구동 상태에서, 제1 건조 모듈(178)의 일측으로부터 타측을 향해 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 이동시키는 동안, 제1 건조 모듈(178)를 사용하여 에어 플로팅 방식으로 표면 처리제 코팅된 기준 기재의 양 면에 100℃ 내지 300℃ 사이의 제1 공기를 조사시키고, 표면 처리제 코팅된 기준 기재에 제1 공기의 조사후, 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 제1 냉각 존(cooling zone; Z1)과 함께 적어도 하나의 가이드 롤(184)에 경유시켜 코팅 모듈(204)에 전송시키는 것을 포함한다. 여기서, 상기 제1 냉각 존(Z1)은, 적어도 하나의 제1 냉각 롤(182)을 갖는다. 상기 제1 냉각 존(Z1)은, 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재의 온도를 낮추어 코팅 모듈(204)에서 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재 상에 접착재의 열변형을 없애 주는 기능을 한다.

상기 가이드 롤(184)은 석션 롤(suction roll)일 수 있다. 상기 석션 롤은 롤의 외부 대비 내부의 압력을 작게하여 기준 기재(S1)에 구동 마찰력을 주도록 기능을 한다. 다음으로, 상기 코팅 모듈(204)이 제1 건조 모듈(178)로부터 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 전송받는 때, 상기 코팅 모듈(204)이, 제1 코팅 모듈(196)과 제2 코팅 모듈(199)을 포함하면서, 상기 코팅 작업을 수행하는 것(S360)은, 롤투롤 장치(334) 내 코팅 모듈(204)의 구동 상태에서, 제1 코팅 모듈(196) 내 복수의 롤(193) 그리고 제2 코팅 모듈(199) 내 복수의 롤(193)에 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 이동시키는 동안, 제1 코팅 모듈(196)을 사용하여 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재의 일 면에 제1 접착제(도면에 미도시)를 코팅시키고, 제2 코팅 모듈(199)을 사용하여 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재의 타 면에 제2 접착제(도면에 미도시)를 코팅시키고, 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재에 제2 접착제의 코팅후, 접착제 코팅된 기준 기재를 제2 건조 모듈(208)에 전송시키는 것을 포함한다.

상기 제1 코팅 모듈(196) 및 제2 코팅 모듈(199)은, 개별적으로, 도 8 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 다이렉트 그라비어, 리버스 그라비어, 오프셋 그라비어, 파이브 롤, 리버스-키스 그라비어, 메이어 로드, 마이크로 그라비어, 콤마 & 슬럿 다이, 또는 립 다이를 포함하는 롤 구조로 이루어진다. 따라서, 도 8 내지 도 16에서 참조부호 '163 또는 163(알파벳)'은 참조부호 '193 또는 193(알파벳)'으로 대체될 수 있다.

다음으로, 상기 제2 건조 모듈(208)이 코팅 모듈(204)로부터 접착제 코팅된 기준 기재를 전송받는 때, 상기 제2 건조 작업을 수행하는 것(S370)은, 롤투롤 장치(334) 내 제2 건조 모듈(208)의 구동 상태에서, 제2 건조 모듈(208)의 일측으로부터 타측을 향해 접착제 코팅된 기준 기재를 이동시키는 동안, 제2 건조 모듈(208)을 사용하여 에어 플로팅 방식으로 접착제 코팅된 기준 기재의 양 면에 50℃ 내지 200℃ 사이의 제2 공기를 조사시키고, 접착제 코팅된 기준 기재에 제2 공기의 조사후, 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 제2 냉각 존(Z2)에 경유시켜 제1 합지 모듈(213)에 전송시키는 것을 포함한다. 상기 제2 냉각 존(Z2)은, 적어도 하나의 제2 냉각 롤(186)을 갖는다.

상기 제1 합지 모듈(213)이 제2 건조 모듈(208)로부터 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 전송받는 때, 상기 제1 합지 모듈(213)이, 제1 보조 언와인드 롤(211)과 합지 롤(212)을 포함하고, 상기 제2 합지 모듈(216)이, 제1 합지 모듈(213)과 함께 합지 롤(212)을 공용으로 포함하면서, 상기 제1 합지 작업을 수행하는 것(S380)은, 롤투롤 장치(334) 내 제1 합지 모듈(213)의 구동 상태에서, 제1 합지 모듈(213) 내 합지 롤(212)에 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 이동시키는 동안, 제1 합지 모듈(213) 내 제1 보조 언와인드 롤(211)로부터 내부 커버 기재(도면에 미도시)를 권출시켜 합지 롤(212)에서 드라이 라미네이션(dry lamination) 방식으로 열과 압력을 사용하여 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재의 일 면에 내부 커버 기재를 합지시키고, 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재에 내부 커버 기재의 합지후, 적층 기재를 제2 합지 모듈(216)에 물리게 하는 것을 포함한다.

상기 내부 커버 기재는, 이차전지의 내용물과 접촉하면서 내열성과 방습성과 열압착성을 갖는다. 상기 내부 커버 기재는, 폴리프로필렌(polypropylene; PP)을 포함한다. 상기 적층 기재는, 내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재로 이루어지고, 기준 기재와 내부 커버 기재 사이에 제1 또는 제2 접착제를 갖는다.

상기 제2 합지 모듈(216)이 제1 합지 모듈(213)로부터 적층 기재를 전송받는 때, 상기 적층 기재는, 내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재이고, 상기 제2 합지 모듈(216)이, 제2 보조 언와인드 롤(214)과 합지 롤(212)을 포함하고, 상기 제1 합지 모듈(213)이, 제2 합지 모듈(216)과 함께 합지 롤(212)을 공용으로 포함하면서, 상기 제2 합지 작업을 수행하는 것(S390)은, 롤투롤 장치(334) 내 제2 합지 모듈(216)의 구동 상태에서, 제2 합지 모듈(216) 내 합지 롤(212)에 적층 기재를 이동시키는 동안, 제2 합지 모듈(216) 내 제2 보조 언와인드 롤(214)로부터 외부 커버 기재(도면에 미도시)를 권출시켜 합지 롤(212)에서 드라이 라미네이션(dry lamination) 방식으로 열과 압력을 사용하여 적층 기재에서 내부 커버 기재의 반대편에 외부 커버 기재를 합지시키고, 적층 기재에 외부 커버 기재의 합지후, 조합 기재를 리와인드 롤(218)에 권취시키는 것을 포함한다.

여기서, 상기 외부 커버 기재는 이차전지의 외부 환경으로부터 기준 기재(S1)를 보호하도록 내열성과 내핀홀성과 내마모성을 갖는다. 상기 외부 커버 기재는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate; PET) 또는 나일 론(Nylon)을 포함한다. 상기 조합 기재는, 외부 및 내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재로 이루어지고, 기준 기재(S1)와 내부 커버 기재 사이에 제1 또는 제2 접착제를 가지고, 기준 기재(S1)와 외부 커버 기재 사이에 제2 또는 제1 접착제를 갖는다.

이어서, 상기 숙성 장치가 롤투롤 장치(334)로부터 조합 기재를 권취시킨 리와인드 롤을 전송받는 때, 조합 기재가, 외부 및 내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재를 포함하면서, 상기 숙성 작업을 수행하는 것(S400)은, 숙성 장치의 구동 상태에서, 숙성 장치 내 조합 기재를 권취시킨 리와인드 롤을 안착시키는 동안, 진공 분위기에서 30℃ 내지 100℃ 사이의 온도에 조합 기재를 노출시키는 것을 포함한다.

이후로, 상기 단재 장치가 숙성 장치로부터 권취된 상태로 숙성된 조합 기재를 갖는 리와인드 롤을 전송받는 때, 상기 숙성된 조합 기재가, 외부 및 내부 커버 기재에 합지되어 숙성된 기준 기재를 포함하면서, 상기 단재 작업을 수행하는 것(S410)은, 단재 장치의 구동 상태에서, 리와인드 롤로부터 단재 장치를 향해 숙성된 조합 기재를 권출시켜 단재 장치 내 숙성된 조합 기재를 이동시키는 동안, 단재 장치의 슬리터(slitter)를 사용하여 이차전지의 규격에 맞게 숙성된 조합 기재의 반복적인 절단을 통해 숙성된 조합 기재로부터 복수의 단편 조합 기재를 만들고, 단재 장치의 컨베이어 벨트를 사용하여 복수의 단편 조합 기재를 수거시키는 것을 포함한다.

한편, 상기 제1 합지 작업을 수행하는 것(S380)은, 제2 합지 작업을 수행하는 것(S390)과 동시에 수행되거나 제2 합지 작업을 수행하는 것(S390)보다 더 늦게 수행될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지를 둘러싸는 셀 파우치의 제조방법을 설명하는 순서도이고, 도 7은 도 6의 셀 파우치의 제조방법을 수행하는 롤투롤 장치를 보여주는 개략도이다.

이 경우에, 도 6 및 도 7은 기준 기재 상에 외부 커버 기재를 드라이 라미네이션(dry lamination) 방식으로 그리고 기준 기재 상에 내부 커버 기재를 압축(extrusion) 방식으로 합지시키기 위한 롤투롤 장치를 개시한다.

또한, 도 6 및 도 7은 도 4 및 도 5와 동일한 부재에 대해 동일한 부재를 가능한 사용하기로 한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 셀 파우치(cell pouch)의 제조방법은, 이차전지의 외형 구조물을 만들기 위해서, 개략적으로 살펴볼 때, 롤투롤 장치(338)의 표면 처리 모듈(174)을 사용하여 표면 처리 작업을 수행하고(S340), 롤투롤 장치(338)의 제1 건조 모듈(178)을 사용하여 제1 건조 작업을 수행하고(S350), 롤투롤 장치(338)의 코팅 모듈(205)을 사용하여 코팅 작업을 수행하고(S365), 롤투롤 장치(338)의 제2 건조 모듈(208)을 사용하여 제2 건조 작업을 수행하는 것(S375)을 포함한다.

또한, 상기 셀 파우치(cell pouch)의 제조방법은, 이차전지의 외형 구조물을 만들기 위해서, 개략적으로 살펴볼 때, 롤투롤 장치(338)의 제1 합지 모듈(216)을 사용하여 제1 합지 작업을 수행하고(S385), 롤투롤 장치(338)의 제2 합지 모듈(224)을 사용하여 제2 합지 작업을 수행하고(S395), 숙성 장치(도면에 미도시)를 사용하여 숙성 작업을 수행하고(S405), 단재 장치(도면에 미도시)를 사용하여 단재 작업을 수행하는 것(S415)을 포함한다. 여기서, 상기 표면 처리 작업 내지 제2 합지 작업은 표면 처리 작업과 제1 건조 작업과 코팅 작업과 제2 건조 작업과 제1 합지 작업과 제2 합지 작업의 순서대로 롤투롤 장치(338)에서 언와인드 롤(155)로부터 리와인드 롤(228)을 향해 기준 기재(S2)의 1회 주행 동안 기준 기재(S2)의 양 면 상에 연속적으로 수행된다. 상기 제1 합지 모듈(216)과 제2 합지 모듈(224)은, 롤투롤 장치(338)에서 서로로부터 이격한다.

좀 더 상세하게 살펴볼 때, 우선적으로, 상기 표면 처리 모듈(174)이, 제1 표면 처리 모듈(166)과 제2 표면 처리 모듈(169)을 포함하면서, 상기 표면 처리 작업을 수행하는 것(S340)은, 롤투롤 장치(338) 내 표면 처리 모듈(174)의 구동 상태에서, 언와인드 롤(155)로부터 권출되어 제1 표면 처리 모듈(166) 내 복수의 롤(163) 그리고 제2 표면 처리 모듈(169) 내 복수의 롤(163)에 기준 기재(S2)를 이동시키는 동안, 제1 표면 처리 모듈(166)을 사용하여 기준 기재(S2)의 일 면에 제1 표면 처리제를 코팅시키고, 제2 표면 처리 모듈(169)을 사용하여 기준 기재(S2)의 타 면에 제2 표면 처리제를 코팅시키고, 기준 기재(S2)에 제2 표면 처리제의 코팅후, 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 제1 건조 모듈(178)에 전송시키는 것을 포함한다. 상기 기준 기재(S2)는, 알루미늄(Al)을 포함한다.

여기서, 상기 언와인드 롤(155)과 표면 처리 모듈(174)은 언와인드 롤(155)과 표면 처리 모듈(174) 사이에서 기준 기재(S2) 상에 크린 롤(clean roll)을 가질 수 있다. 상기 제1 표면 처리 모듈(166) 및 제2 표면 처리 모듈(169)은, 개별적으로, 도 8 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 다이렉트 그라비어(direct gravure), 리버스 그라비어(reverse gravure), 오프셋 그라비어(offset gravure), 파이브 롤(5 roll), 리버스-키스 그라비어(reverse-kiss gravure), 메이어 로드(mayer rod), 마이크로 그라비어(micro gravure), 콤마 & 슬럿 다이(comma & slot die), 또는 립 다이(lip die)를 포함하는 롤 구조로 이루어질 수 있다. 상기 개별 표면 처리 모듈(166 또는 169)의 롤 구조는 도 4 및 도 5에서 상세히 설명되었다.

다음으로, 상기 제1 건조 모듈(178)이 표면 처리 모듈(174)로부터 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 전송받는 때, 상기 제1 건조 작업을 수행하는 것(S350)은, 롤투롤 장치(338) 내 제1 건조 모듈(178)의 구동 상태에서, 제1 건조 모듈(178)의 일측으로부터 타측을 향해 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 이동시키는 동안, 제1 건조 모듈(178)을 사용하여 에어 플로팅 방식으로 표면 처리제 코팅된 기준 기재의 양 면에 100℃ 내지 300℃ 사이의 제1 공기를 조사시키고, 표면 처리제 코팅된 기준 기재에 제1 공기의 조사후, 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 제1 냉각 존(Z1)과 함께 적어도 하나의 가이드 롤에 경유시켜 코팅 모듈(205)에 전송시키는 것을 포함한다. 여기서, 상기 제1 냉각 존(Z1)은, 적어도 하나의 제1 냉각 롤(182)을 갖는다. 상기 가이드 롤(184)은 석션 롤(suction roll)일 수 있다.

다음으로, 상기 코팅 모듈(205)이 제1 건조 모듈(178)로부터 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 전송받는 때, 상기 코팅 작업을 수행하는 것(S365)은, 롤투롤 장치(338) 내 코팅 모듈(205)의 구동 상태에서, 코팅 모듈(205) 내 코팅 유닛(196)과 적어도 하나의 가이드 롤(185)에 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 이동시키는 동안, 코팅 유닛(196) 내 복수의 코팅 롤(193)을 사용하여 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재의 일 면에 접착제를 코팅시키고, 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재에 접착제의 코팅후, 접착제 코팅된 기준 기재를 제2 건조 모듈(208)에 전송시키는 것을 포함한다.

상기 코팅 유닛(196)은, 다이렉트 그라비어(direct gravure), 리버스 그라비어(reverse gravure), 오프셋 그라비어(offset gravure), 파이브 롤(5 roll), 리버스-키스 그라비어(reverse-kiss gravure), 메이어 로드(mayer rod), 마이크로 그라비어(micro gravure), 콤마 & 슬럿 다이(comma & slot die), 또는 립 다이(lip die)를 포함하는 롤 구조로 이루어진다. 상기 롤 구조는 도 4 및 도 5에서 상세히 설명되었다.

다음으로, 상기 제2 건조 모듈(208)이 코팅 모듈(205)로부터 접착제 코팅된 기준 기재를 전송받는 때, 상기 제2 건조 작업을 수행하는 것(S375)은, 롤투롤 장치(338) 내 제2 건조 모듈(208)의 구동 상태에서, 제2 건조 모듈(208)의 일측으로부터 타측을 향해 접착제 코팅된 기준 기재를 이동시키는 동안, 제2 건조 모듈(208)을 사용하여 에어 플로팅 방식으로 접착제 코팅된 기준 기재의 양 면에 50℃ 내지 200℃ 사이의 제2 공기를 조사시키고, 접착제 코팅된 기준 기재에 제2 공기의 조사후, 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 제2 냉각 존(Z2)에 경유시켜 제1 합지 모듈(216)에 전송시키는 것을 포함한다. 여기서, 상기 제2 냉각 존(Z2)은, 적어도 하나의 제2 냉각 롤(186)을 갖는다.

다음으로, 상기 제1 합지 모듈(216)이 제2 건조 모듈(208)로부터 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 전송받는 때, 상기 제1 합지 모듈(216)이, 제1 보조 언와인드 롤(214)과 합지 롤(212)을 포함하면서, 상기 제1 합지 작업을 수행하는 것(S385)은, 롤투롤 장치(338) 내 제1 합지 모듈(216)의 구동 상태에서, 제1 합지 모듈(216) 내 합지 롤(212)에 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 이동시키는 동안, 제1 합지 모듈(216) 내 제1 보조 언와인드 롤(214)로부터 외부 커버 기재를 권출시켜 합지 롤(212)에서 드라이 라미네이션(dry lamination) 방식으로 열과 압력을 사용하여 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재의 일 면에 외부 커버 기재(도면에 미도시)를 합지시키고, 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재에 외부 커버 기재의 합지후, 적층 기재를 제2 합지 모듈(224)에 전송시키는 것을 포함한다.

여기서, 상기 외부 커버 기재는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 나일 론을 포함한다. 상기 적층 기재는, 외부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재로 이루어지고, 기준 기재(S2)와 외부 커버 기재 사이에 접착제를 갖는다.

다음으로, 상기 제2 합지 모듈(224)이 제1 합지 모듈(216)로부터 적층 기재를 전송받는 때, 상기 제2 합지 모듈(224)이, 제3 냉각 롤(221)과 제2 보조 언와인드 롤(222)과 압출 코터(extrusion coater; 223)를 포함하고, 상기 적층 기재가, 외부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재를 포함하면서, 상기 제2 합지 작업을 수행하는 것(S395)은, 롤투롤 장치(338) 내 제2 합지 모듈(224)의 구동 상태에서, 제2 합지 모듈(224) 내 제3 냉각 롤(221)에 적층 기재를 이동시키는 동안, 제2 합지 모듈(224) 내 제2 보조 언와인드 롤(222)로부터 필름(film) 형태의 내부 커버 기재를 권출시키면서 압출 코터(223)로부터 열용융 상태의 내부 커버 기재를 압출시켜 제3 냉각 롤(221)에서 필름 형태의 내부 커버 기재와 열용융 상태의 내부 커버 기재를 냉각하여 적층 기재에 내부 커버 기재를 합지시키고, 적층 기재에 내부 커버 기재의 합지후, 조합 기재를 리와인드 롤(228)에 권취시키는 것을 포함한다.

여기서, 상기 내부 커버 기재는, 적층 기재에서 기준 기재(S2)를 기준으로 하여 외부 커버 기재의 반대편에 위치되고, 폴리프로필렌을 포함한다. 상기 조합 기재는, 외부 및 내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재로 이루어지고, 기준 기재(S2)와 외부 커버 기재 사이에 접착제를 갖는다.

이어서, 상기 숙성 장치가 롤투롤 장치(338)로부터 조합 기재를 권취시킨 리와인드 롤을 전송받는 때, 조합 기재가, 외부 및 내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재를 포함하면서, 상기 숙성 작업을 수행하는 것(S405)은, 숙성 장치의 구동 상태에서, 숙성 장치 내 조합 기재를 권취시킨 리와인드 롤을 안착시키는 동안, 진공 분위기에서 30℃ 내지 100℃ 사이의 온도에 조합 기재를 노출시키는 것을 포함한다.

이후로, 상기 단재 장치가 숙성 장치로부터 권취된 상태로 숙성된 조합 기재를 갖는 리와인드 롤을 전송받는 때, 숙성된 조합 기재가, 외부 및 내부 커버 기재에 합지되어 숙성된 기준 기재를 포함하면서, 상기 단재 작업을 수행하는 것(S415)은, 단재 장치의 구동 상태에서, 리와인드 롤(228)로부터 단재 장치를 향해 숙성된 조합 기재를 권출시켜 단재 장치 내 숙성된 조합 기재를 이동시키는 동안, 단재 장치의 슬리터(slitter)를 사용하여 이차전지의 규격에 맞게 숙성된 조합 기재의 반복적인 절단을 통해 숙성된 조합 기재로부터 복수의 단편 조합 기재를 만들고, 단재 장치의 컨베이어 벨트를 사용하여 복수의 단편 조합 기재를 수거시키는 것을 포함한다.

도 17은 도 4 또는 도 6의 셀 파우치의 제조방법에서 외부 커버 기재와 기준 기재와 내부 커버 기재의 물성 평가 결과를 보여주는 표이다.

도 17을 참조하면, 비교예 1 및 2는 종래기술에서 외장체의 제조방법에 따라 복수의 롤투롤 장비와 함께 하나의 단재 장비와 두 개의 숙성 장비를 사용하여 만들어졌다. 또한, 실시예 1 및 2는 본 발명에서 셀 파우치의 제조방법에 따라 하나의 롤투롤 장치와 함께 하나의 단재 장비와 하나의 숙성 장비를 사용하여 만들어졌다

여기서, 비교예 1 및 2는 실시예 1 및 2와 동일한 구조, 예를 들면 외장 커버 기재와 기준 기재(Al)와 내부 커버 기재(PP)를 갖는다. 비교예 1 및 2는 실시예 1 및 2와 동일한 두께의 나일론을 층으로 가지기 때문에 표에서 제외시켰다. 먼저, 비교예 1과 실시예 1에서 박리 강도 1 및 2의 평가를 위해, 비교예 1 및 실시예 1은 개별적으로 기준 기재(Al)와 내부 커버 기재(PP)에서 두께 40㎛와 두께 80㎛를 각각 가지면서 가로 15㎜ 및 세로 150㎜의 면적을 가지는 시료로 준비되었다.

비교예 2와 실시예 2에서 박리 강도 1 및 2의 평가를 위해, 비교예 2 및 실시예 2는 개별적으로 기준 기재(Al)와 내부 커버 기재(PP)에서 두께 60㎛와 두께 80㎛를 각각 가지면서 가로 15㎜ 및 세로 150㎜의 면적을 가지는 시료로 준비되었다. 박리 강도 1은, 특정 온도(상온 또는 120℃에서 속도 50mm/min이고 180^oPeel조건으로 측정되었다. 박리 강도 2는, 특정 온도(상온 또는 80℃에서 속도 50mm/min이고 180^oPeel조건으로 측정되었다.

비교예 1 및 2 그리고 실시예 1 및 2에서, 기준 두께(Al)와 내부 커버 기재(PP)가 동일한 두께를 가질 때, 기준 기재(Al)와 외부 커버 기재의 박리 강도 1은 상온과 120℃에서 온도와 상관없이 비교예 1 및 2에서 보다 실시예 1 및 2에서 더 크게 나타난다. 비교예 1 및 2 그리고 실시예 1 및 2에서, 기준 기재(Al)와 내부 커버 기재(PP)가 동일한 두께를 가질 때, 기준 기재와 내부 커버 기재의 박리 강도 2는 상온과 80℃에서 온도와 상관없이 비교예 1 및 2에서 보다 실시예 1 및 2에서 더 크게 나타난다.

다음으로, 비교예 1과 실시예 1에서 인장 강도의 평가를 위해, 비교예 1 및 실시예 1은 개별적으로 기준 기재(Al)와 내부 커버 기재(PP)에서 두께 40㎛와 두께 80㎛를 각각 가지면서 가로 15㎜ 및 세로 150㎜의 면적을 가지는 시료로 준비되었다. 비교예 2와 실시예 2에서 인장 강도의 평가를 위해, 비교예 2 및 실시예 2는 개별적으로 기준 기재(Al)와 내부 커버 기재(PP)에서 두께 60㎛와 두께 80㎛를 각각 가지면서 가로 15㎜ 및 세로 150㎜의 면적을 가지는 시료로 준비되었다.

또한, 비교예 1과 실시예 1에서 성형 깊이의 평가를 위해, 비교예 1 및 실시예 1은 개별적으로 기준 기재(Al)와 내부 커버 기재(PP)에서 두께 40㎛와 두께 80㎛를 각각 가지면서 가로 240㎜ 및 세로 266㎜의 면적을 가지는 시료로 준비되었다. 비교예 2와 실시예 2에서 성형 깊이의 평가를 위해, 비교예 2 및 실시예 2는 개별적으로 기준 기재(Al)와 내부 커버 기재(PP)에서 두께 60㎛와 두께 80㎛를 각각 가지면서 가로 240㎜ 및 세로 266㎜의 면적을 가지는 시료로 준비되었다.

또한, 비교예 1과 실시예 1에서 Curl의 평가를 위해, 비교예 1 및 실시예 1은 개별적으로 기준 기재(Al)와 내부 커버 기재(PP)에서 두께 40㎛와 두께 80㎛를 각각 가지면서 가로 150㎜ 및 세로 150㎜의 면적을 가지는 시료로 준비되었다. 비교예 2와 실시예 2에서 Curl의 평가를 위해, 비교예 2 및 실시예 2는 개별적으로 기준 기재(Al)와 내부 커버 기재(PP)에서 두께 60㎛와 두께 80㎛를 각각 가지면서 가로 150㎜ 및 세로 150㎜의 면적을 가지는 시료로 준비되었다.

여기서, 인장강도는 상온에서 속도 50mm/min으로 측정되었다. 비교예 1 및 2 그리고 실시예 1 및 2에서, 기준 두께(Al)와 내부 커버 기재(PP)가 동일한 두께를 가질 때, 인장 강도는 비교예 1 및 2에서 보다 실시예 1 및 2에서 더 크게 나타난다. 또한, 성형 깊이는 시료의 찢어짐없이 시험 금형(90mm X 160mm)에서 최대 깊이를 확인하는데 주안점을 두었다. 비교예 1 및 2 그리고 실시예 1 및 2에서, 기준 두께(Al)와 내부 커버 기재(PP)가 동일한 두께를 가질 때, 성형 깊이는 비교예 1 및 2에서 보다 실시예 1 및 2에서 더 크게 나타난다.

또한, Curl 평가는 시료를 대각선 X자 모양으로 자른 후 시료 끝의 높이를 확인하는데 주안점을 두었다. 시료 끝의 높이가 낮을수록, Curl 상태는 양호한 것으로 평가된다. 비교예 1 및 2 그리고 실시예 1 및 2에서, 기준 두께(Al)와 내부 커버 기재(PP)가 동일한 두께를 가질 때, Curl 평가는 비교예 1 및 2에서 보다 실시예 1 및 2에서 더 양호한 것으로 나타난다.

위에서 상술된 바와 같이, 박리 강도 1 & 2, 인장 강도, 성형 깊이, 그리고 Curl 평가에서, 실시예 1 및 2은 비교예 1 및 2 보다 더 좋은 물성 결과를 갖는다. 왜냐하면, 실시예 1 및 2은 비교예 1 및 2 보다 숙성 회수를 더 작게 받아 비교예 1 및 2 보다 시료에 초기 재질의 특성을 온전하게 가지기 때문이다.

155; 언와인드 롤, 174; 표면 처리 모듈
178; 제1 건조 모듈, 203; 코팅 모듈
206; 제1 합지 모듈, 209; 제2 건조 모듈
214; 제2 합지 모듈, 218; 리와인드 롤
334; 롤투롤 장치, S1; 기준 기재
Z1; 제1 냉각 존, Z2; 제2 냉각 존

Claims

이차전지의 외형 구조물을 만드는 셀 파우치(cell pouch)의 제조방법에 있어서,
롤투롤 장치(roll to roll)의 표면 처리 모듈을 사용하여 표면 처리 작업을 수행하고,
상기 롤투롤 장치의 제1 건조 모듈을 사용하여 제1 건조 작업을 수행하고,
상기 롤투롤 장치의 코팅 모듈을 사용하여 코팅 작업을 수행하고,
상기 롤투롤 장치의 제2 건조 모듈을 사용하여 제2 건조 작업을 수행하고,
상기 롤투롤 장치의 제1 합지 모듈을 사용하여 제1 합지 작업을 수행하고,
상기 롤투롤 장치의 제2 합지 모듈을 사용하여 제2 합지 작업을 수행하고,
숙성 장치를 사용하여 숙성 작업을 수행하고,
단재 장치를 사용하여 단재 작업을 수행하는 것을 포함하고,
상기 표면 처리 작업 내지 상기 제2 합지 작업은 상기 표면 처리 작업과 상기 제1 건조 작업과 상기 코팅 작업과 상기 제2 건조 작업과 상기 제1 합지 작업과 상기 제2 합지 작업의 순서대로 상기 롤투롤 장치에서 언와인드 롤(unwind roll)로부터 리와인드 롤(rewind roll)을 향해 기준 기재의 1회 주행 동안 상기 기준 기재의 양 면 상에 연속적으로 수행되고,
상기 제1 합지 모듈과 상기 제2 합지 모듈은,
상기 롤투롤 장치에서 부분적으로 중첩하는, 셀 파우치의 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 표면 처리 모듈이,
제1 표면 처리 모듈과 제2 표면 처리 모듈을 포함하면서,
상기 표면 처리 작업을 수행하는 것은,
상기 롤투롤 장치 내 상기 표면 처리 모듈의 구동 상태에서, 상기 언와인드 롤로부터 권출되어 상기 제1 표면 처리 모듈 내 복수의 롤 그리고 상기 제2 표면 처리 모듈 내 복수의 롤에 상기 기준 기재를 이동시키는 동안,
상기 제1 표면 처리 모듈을 사용하여 상기 기준 기재의 일 면에 제1 표면 처리제를 코팅시키고,
상기 제2 표면 처리 모듈을 사용하여 상기 기준 기재의 타 면에 제2 표면 처리제를 코팅시키고,
상기 기준 기재에 상기 제2 표면 처리제의 코팅후, 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 상기 제1 건조 모듈에 전송시키는 것을 포함하고,
상기 기준 기재는,
알루미늄(Al)을 포함하는, 셀 파우치의 제조방법.
제2 항에 있어서,
상기 제1 표면 처리 모듈 및 상기 제2 표면 처리 모듈은,
개별적으로, 다이렉트 그라비어(direct gravure), 리버스 그라비어(reverse gravure), 오프셋 그라비어(offset gravure), 파이브 롤(5 roll), 리버스-키스 그라비어(reverse-kiss gravure), 메이어 로드(mayer rod), 마이크로 그라비어(micro gravure), 콤마 & 슬럿 다이(comma & slot die), 또는 립 다이(lip die)를 포함하는 롤 구조로 이루어지는, 셀 파우치의 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 표면 처리 모듈로부터 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 전송받는 때,
상기 제1 건조 작업을 수행하는 것은,
상기 롤투롤 장치 내 상기 제1 건조 모듈의 구동 상태에서, 상기 제1 건조 모듈의 일측으로부터 타측을 향해 상기 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 이동시키는 동안,
상기 제1 건조 모듈을 사용하여 에어 플로팅 방식으로 상기 표면 처리제 코팅된 기준 기재의 양 면에 100℃ 내지 300℃ 사이의 제1 공기를 조사시키고,
상기 표면 처리제 코팅된 기준 기재에 상기 제1 공기의 조사후, 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 제1 냉각 존(cooling zone)과 함께 적어도 하나의 제1 가이드 롤에 경유시켜 상기 코팅 모듈에 전송시키는 것을 포함하고,
상기 제1 냉각 존은,
적어도 하나의 제1 냉각 롤을 가지는, 셀 파우치의 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 제1 건조 모듈로부터 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 전송받는 때,
상기 코팅 모듈이,
제1 코팅 모듈과 제2 코팅 모듈을 포함하면서,
상기 코팅 작업을 수행하는 것은,
상기 롤투롤 장치 내 상기 코팅 모듈의 구동 상태에서, 상기 제1 코팅 모듈 내 복수의 롤 그리고 상기 제2 코팅 모듈 내 복수의 롤에 상기 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 이동시키는 동안,
상기 제1 코팅 모듈을 사용하여 상기 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재의 일 면에 제1 접착제를 코팅시키고,
상기 제2 코팅 모듈을 사용하여 상기 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재의 타 면에 제2 접착제를 코팅시키고,
상기 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재에 상기 제2 접착제의 코팅후, 접착제 코팅된 기준 기재를 상기 제2 건조 모듈에 전송시키는 것을 포함하는, 셀 파우치의 제조방법.
제5 항에 있어서,
상기 제1 코팅 모듈 및 상기 제2 코팅 모듈은,
개별적으로, 다이렉트 그라비어, 리버스 그라비어, 오프셋 그라비어, 파이브 롤, 리버스-키스 그라비어, 메이어 로드, 마이크로 그라비어, 콤마 & 슬럿 다이, 또는 립 다이를 포함하는 롤 구조로 이루어지는, 셀 파우치의 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 코팅 모듈로부터 접착제 코팅된 기준 기재를 전송받는 때,
상기 제2 건조 작업을 수행하는 것은,
상기 롤투롤 장치 내 상기 제2 건조 모듈의 구동 상태에서, 상기 제2 건조 모듈의 일측으로부터 타측을 향해 상기 접착제 코팅된 기준 기재를 이동시키는 동안,
상기 제2 건조 모듈을 사용하여 에어 플로팅 방식으로 상기 접착제 코팅된 기준 기재의 양 면에 50℃ 내지 200℃ 사이의 제2 공기를 조사시키고,
상기 접착제 코팅된 기준 기재에 상기 제2 공기의 조사후, 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 제2 냉각 존에 경유시켜 상기 제1 합지 모듈에 전송시키는 것을 포함하고,
상기 제2 냉각 존은,
적어도 하나의 제2 냉각 롤을 가지는, 셀 파우치의 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 제2 건조 모듈로부터 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 전송받는 때,
상기 제1 합지 모듈이,
제1 보조 언와인드 롤과 합지 롤을 포함하고,
상기 제2 합지 모듈이,
상기 제1 합지 모듈과 함께 상기 합지 롤을 공용으로 포함하면서,
상기 제1 합지 작업을 수행하는 것은,
상기 롤투롤 장치 내 상기 제1 합지 모듈의 구동 상태에서, 상기 제1 합지 모듈 내 합지 롤에 상기 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 이동시키는 동안,
상기 제1 합지 모듈 내 제1 보조 언와인드 롤로부터 내부 커버 기재를 권출시켜 합지 롤에서 드라이 라미네이션(dry lamination) 방식으로 열과 압력을 사용하여 상기 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재의 일 면에 상기 내부 커버 기재를 합지시키고,
상기 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재에 상기 내부 커버 기재의 합지후, 적층 기재를 제2 합지 모듈에 물리게 하는 것을 포함하고,
상기 내부 커버 기재는,
폴리프로필렌(polypropylene; PP)을 포함하고,
상기 적층 기재는,
내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재로 이루어지고,
기준 기재와 내부 커버 기재 사이에 제1 또는 제2 접착제를 가지는, 셀 파우치의 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 제1 합지 모듈로부터 적층 기재를 전송받는 때,
상기 적층 기재는,
내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재이고,
상기 제2 합지 모듈이,
제2 보조 언와인드 롤과 합지 롤을 포함하고,
상기 제1 합지 모듈이,
상기 제2 합지 모듈과 함께 상기 합지 롤을 공용으로 포함하면서,
상기 제2 합지 작업을 수행하는 것은,
상기 롤투롤 장치 내 제2 합지 모듈의 구동 상태에서, 상기 제2 합지 모듈 내 합지 롤에 상기 적층 기재를 이동시키는 동안,
상기 제2 합지 모듈 내 제2 보조 언와인드 롤로부터 외부 커버 기재를 권출시켜 합지 롤에서 드라이 라미네이션(dry lamination) 방식으로 열과 압력을 사용하여 상기 적층 기재에서 내부 커버 기재의 반대편에 상기 외부 커버 기재를 합지시키고,
상기 적층 기재에 상기 외부 커버 기재의 합지후, 조합 기재를 상기 리와인드 롤에 권취시키는 것을 포함하고,
상기 외부 커버 기재는,
폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate; PET) 또는 나일론(Nylon)을 포함하고,
상기 조합 기재는,
외부 및 내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재로 이루어지고,
기준 기재와 내부 커버 기재 사이에 제1 또는 제2 접착제를 가지고,
기준 기재와 외부 커버 기재 사이에 제2 또는 제1 접착제를 가지는, 셀 파우치의 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 롤투롤 장치로부터 조합 기재를 권취시킨 리와인드 롤을 전송받는 때,
조합 기재가,
외부 및 내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재를 포함하면서,
상기 숙성 작업을 수행하는 것은,
상기 숙성 장치의 구동 상태에서, 상기 숙성 장치 내 상기 조합 기재를 권취시킨 리와인드 롤을 안착시키는 동안,
진공 분위기에서 30℃ 내지 100℃ 사이의 온도에 상기 조합 기재를 노출시키는 것을 포함하는, 셀 파우치의 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 숙성 장치로부터 권취된 상태로 숙성된 조합 기재를 갖는 리와인드 롤을 전송받는 때,
상기 숙성된 조합 기재가,
외부 및 내부 커버 기재에 합지되어 숙성된 기준 기재를 포함하면서,
상기 단재 작업을 수행하는 것은,
상기 단재 장치의 구동 상태에서, 리와인드 롤로부터 상기 단재 장치를 향해 상기 숙성된 조합 기재를 권출시켜 상기 단재 장치 내 상기 숙성된 조합 기재를 이동시키는 동안,
상기 단재 장치의 슬리터(slitter)를 사용하여 상기 이차전지의 규격에 맞게 상기 숙성된 조합 기재의 반복적인 절단을 통해 상기 숙성된 조합 기재로부터 복수의 단편 조합 기재를 만들고,
상기 단재 장치의 컨베이어 벨트를 사용하여 상기 복수의 단편 조합 기재를 수거시키는 것을 포함하는, 셀 파우치의 제조방법.
이차전지의 외형 구조물을 만드는 셀 파우치의 제조방법에 있어서,
롤투롤 장치의 표면 처리 모듈을 사용하여 표면 처리 작업을 수행하고,
상기 롤투롤 장치의 제1 건조 모듈을 사용하여 제1 건조 작업을 수행하고,
상기 롤투롤 장치의 코팅 모듈을 사용하여 코팅 작업을 수행하고,
상기 롤투롤 장치의 제2 건조 모듈을 사용하여 제2 건조 작업을 수행하고,
상기 롤투롤 장치의 제1 합지 모듈을 사용하여 제1 합지 작업을 수행하고,
상기 롤투롤 장치의 제2 합지 모듈을 사용하여 제2 합지 작업을 수행하고,
숙성 장치를 사용하여 숙성 작업을 수행하고,
단재 장치를 사용하여 단재 작업을 수행하는 것을 포함하고,
상기 표면 처리 작업 내지 상기 제2 합지 작업은 상기 표면 처리 작업과 상기 제1 건조 작업과 상기 코팅 작업과 상기 제2 건조 작업과 상기 제1 합지 작업과 상기 제2 합지 작업의 순서대로 상기 롤투롤 장치에서 언와인드 롤로부터 리와인드 롤을 향해 기준 기재의 1회 주행 동안 상기 기준 기재의 양면 상에 연속적으로 수행되고,
상기 제1 합지 모듈과 상기 제2 합지 모듈은,
상기 롤투롤 장치에서 서로로부터 이격하는, 셀 파우치의 제조방법.
제12 항에 있어서,
상기 표면 처리 모듈이,
제1 표면 처리 모듈과 제2 표면 처리 모듈을 포함하면서,
상기 표면 처리 작업을 수행하는 것은,
상기 롤투롤 장치 내 상기 표면 처리 모듈의 구동 상태에서, 상기 언와인드 롤로부터 권출되어 상기 제1 표면 처리 모듈 내 복수의 롤 그리고 상기 제2 표면 처리 모듈 내 복수의 롤에 상기 기준 기재를 이동시키는 동안,
상기 제1 표면 처리 모듈을 사용하여 상기 기준 기재의 일 면에 제1 표면 처리제를 코팅시키고,
상기 제2 표면 처리 모듈을 사용하여 상기 기준 기재의 타 면에 제2 표면 처리제를 코팅시키고,
상기 기준 기재에 상기 제2 표면 처리제의 코팅후, 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 상기 제1 건조 모듈에 전송시키는 것을 포함하고,
상기 기준 기재는,
알루미늄(Al)을 포함하는, 셀 파우치의 제조방법.
제13 항에 있어서,
상기 제1 표면 처리 모듈 및 상기 제2 표면 처리 모듈은,
개별적으로, 다이렉트 그라비어(direct gravure), 리버스 그라비어(reverse gravure), 오프셋 그라비어(offset gravure), 파이브 롤(5 roll), 리버스-키스 그라비어(reverse-kiss gravure), 메이어 로드(mayer rod), 마이크로 그라비어(micro gravure), 콤마 & 슬럿 다이(comma & slot die), 또는 립 다이(lip die)를 포함하는 롤 구조로 이루어지는, 셀 파우치의 제조방법.
제12 항에 있어서,
상기 표면 처리 모듈로부터 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 전송받는 때,
상기 제1 건조 작업을 수행하는 것은,
상기 롤투롤 장치 내 상기 제1 건조 모듈의 구동 상태에서, 상기 제1 건조 모듈의 일측으로부터 타측을 향해 상기 표면 처리제 코팅된 기준 기재를 이동시키는 동안,
상기 제1 건조 모듈을 사용하여 에어 플로팅 방식으로 상기 표면 처리제 코팅된 기준 기재의 양 면에 100℃ 내지 300℃ 사이의 제1 공기를 조사시키고,
상기 표면 처리제 코팅된 기준 기재에 상기 제1 공기의 조사후, 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 제1 냉각 존과 함께 적어도 하나의 가이드 롤에 경유시켜 상기 코팅 모듈에 전송시키는 것을 포함하고,
상기 제1 냉각 존은,
적어도 하나의 제1 냉각 롤을 가지는, 셀 파우치의 제조방법.
제12 항에 있어서,
상기 제1 건조 모듈로부터 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 전송받는 때,
상기 코팅 작업을 수행하는 것은,
상기 롤투롤 장치 내 상기 코팅 모듈의 구동 상태에서, 상기 코팅 모듈 내 코팅 유닛과 적어도 하나의 가이드 롤에 상기 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재를 이동시키는 동안,
상기 코팅 유닛 내 복수의 롤을 사용하여 상기 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재의 일 면에 접착제를 코팅시키고,
상기 표면 처리제 코팅되어 건조된 기준 기재에 상기 접착제의 코팅후, 접착제 코팅된 기준 기재를 상기 제2 건조 모듈에 전송시키는 것을 포함하는, 셀 파우치의 제조방법.
제16 항에 있어서,
상기 코팅 유닛은,
다이렉트 그라비어(direct gravure), 리버스 그라비어(reverse gravure), 오프셋 그라비어(offset gravure), 파이브 롤(5 roll), 리버스-키스 그라비어(reverse-kiss gravure), 메이어 로드(mayer rod), 마이크로 그라비어(micro gravure), 콤마 & 슬럿 다이(comma & slot die), 또는 립 다이(lip die)를 포함하는 롤 구조로 이루어지는, 셀 파우치의 제조방법.
제12 항에 있어서,
상기 코팅 모듈로부터 접착제 코팅된 기준 기재를 전송받는 때,
상기 제2 건조 작업을 수행하는 것은,
상기 롤투롤 장치 내 상기 제2 건조 모듈의 구동 상태에서, 상기 제2 건조 모듈의 일측으로부터 타측을 향해 상기 접착제 코팅된 기준 기재를 이동시키는 동안,
상기 제2 건조 모듈을 사용하여 에어 플로팅 방식으로 상기 접착제 코팅된 기준 기재의 양 면에 50℃ 내지 200℃ 사이의 제2 공기를 조사시키고,
상기 접착제 코팅된 기준 기재에 상기 제2 공기의 조사후, 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 제2 냉각 존에 경유시켜 상기 제1 합지 모듈에 전송시키는 것을 포함하고,
상기 제2 냉각 존은,
적어도 하나의 제2 냉각 롤을 가지는, 셀 파우치의 제조방법.
제12 항에 있어서,
상기 제2 건조 모듈로부터 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 전송받는 때,
상기 제1 합지 모듈이,
제1 보조 언와인드 롤과 합지 롤을 포함하면서,
상기 제1 합지 작업을 수행하는 것은,
상기 롤투롤 장치 내 상기 제1 합지 모듈의 구동 상태에서, 상기 제1 합지 모듈 내 합지 롤에 상기 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재를 이동시키는 동안,
상기 제1 합지 모듈 내 상기 제1 보조 언와인드 롤로부터 외부 커버 기재를 권출시켜 상기 합지 롤에서 드라이 라미네이션(dry lamination) 방식으로 열과 압력을 사용하여 상기 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재의 일 면에 상기 외부 커버 기재를 합지시키고,
상기 접착제 코팅되어 건조된 기준 기재에 상기 외부 커버 기재의 합지후, 적층 기재를 제2 합지 모듈에 전송시키는 것을 포함하고,
상기 외부 커버 기재는,
폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 나일 론을 포함하고,
상기 적층 기재는,
외부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재로 이루어지고,
기준 기재와 외부 커버 기재 사이에 접착제를 가지는, 셀 파우치의 제조방법.
제12 항에 있어서,
상기 제1 합지 모듈로부터 적층 기재를 전송받는 때,
상기 제2 합지 모듈이,
제3 냉각 롤과 제2 보조 언와인드 롤과 압출 코터(extrusion coater)를 포함하고,
상기 적층 기재가,
외부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재를 포함하면서,
상기 제2 합지 작업을 수행하는 것은,
상기 롤투롤 장치 내 상기 제2 합지 모듈의 구동 상태에서, 상기 제2 합지 모듈 내 상기 제3 냉각 롤에 상기 적층 기재를 이동시키는 동안,
상기 제2 합지 모듈 내 상기 제2 보조 언와인드 롤로부터 필름(film) 형태의 내부 커버 기재를 권출시키면서 상기 압출 코터로부터 열용융 상태의 내부 커버 기재를 압출시켜 상기 제3 냉각 롤에서 상기 필름 형태의 내부 커버 기재와 상기 열용융 상태의 내부 커버 기재를 냉각하여 상기 적층 기재에 내부 커버 기재를 합지시키고,
상기 적층 기재에 상기 내부 커버 기재의 합지후, 조합 기재를 상기 리와인드 롤에 권취시키는 것을 포함하고,
상기 내부 커버 기재는,
상기 적층 기재에서 기준 기재를 기준으로 하여 상기 외부 커버 기재의 반대편에 위치되고,
폴리프로필렌을 포함하고,
상기 조합 기재는,
외부 및 내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재로 이루어지고,
기준 기재와 외부 커버 기재 사이에 접착제를 가지는, 셀 파우치의 제조방법.
제12 항에 있어서,
상기 롤투롤 장치로부터 조합 기재를 권취시킨 리와인드 롤을 전송받는 때,
조합 기재가,
외부 및 내부 커버 기재를 합지시킨 기준 기재를 포함하면서,
상기 숙성 작업을 수행하는 것은,
상기 숙성 장치의 구동 상태에서, 상기 숙성 장치 내 조합 기재를 권취시킨 리와인드 롤을 안착시키는 동안,
진공 분위기에서 30℃ 내지 100℃ 사이의 온도에 상기 조합 기재를 노출시키는 것을 포함하는, 셀 파우치의 제조방법.
제12 항에 있어서,
상기 숙성 장치로부터 권취된 상태로 숙성된 조합 기재를 갖는 리와인드 롤을 전송받는 때,
숙성된 조합 기재가,
외부 및 내부 커버 기재에 합지되어 숙성된 기준 기재를 포함하면서,
상기 단재 작업을 수행하는 것은,
상기 단재 장치의 구동 상태에서, 리와인드 롤로부터 상기 단재 장치를 향해 상기 숙성된 조합 기재를 권출시켜 상기 단재 장치 내 상기 숙성된 조합 기재를 이동시키는 동안,
상기 단재 장치의 슬리터(slitter)를 사용하여 상기 이차전지의 규격에 맞게 상기 숙성된 조합 기재의 반복적인 절단을 통해 상기 숙성된 조합 기재로부터 복수의 단편 조합 기재를 만들고,
상기 단재 장치의 컨베이어 벨트를 사용하여 상기 복수의 단편 조합 기재를 수거시키는 것을 포함하는, 셀 파우치의 제조방법.