KR20110058657A - 전극 조립체 제조용 구조체 및 이로부터 제조되는 스택-폴딩형 전극 조립체 - Google Patents

전극 조립체 제조용 구조체 및 이로부터 제조되는 스택-폴딩형 전극 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전극 조립체 제조용 구조체 및 이로부터 제조되는 스택-폴딩형 전극 조립체에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명의 전극 조립체 제조용 구조체는, 제1 세퍼레이터와 상기 제1 세퍼레이터 양측에 위치한 양극 및 음극을 각각 구비하는 복수의 단위 셀; 및 상기 복수의 단위 셀이 그 일면에 소정 간격으로 배치되고, 상기 단위 셀들이 배치된 면과 대향하는 면에는 겔 폴리머 전해질이 도포된 제2 세퍼레이터;를 구비하는 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체이다. 본 발명의 전극 조립체는 전해액 누액의 염려가 없으며 전극과 세퍼레이터 간의 접착력이 우수하고 외부 충격에도 변형이 적어 전지 강도가 뛰어나다.

Description

전극 조립체 제조용 구조체 및 이로부터 제조되는 스택-폴딩형 전극 조립체{Structure for electrode assembly and Stack-folding typed electrode assembly prepared from the same}
본 발명은 전극 조립체 제조용 구조체 및 이로부터 제조되는 스택-폴딩형 전극 조립체에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 리튬 이차전지와 같은 전극 조립체 제조용 구조체 및 이로부터 제조되는 스택-폴딩형 전극 조립체에 관한 것이다.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전지의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기 화학 소자는 이러한 측면에서 가장 주목 받고 있는 분야이고, 특히 최근 전자기기의 소형화 및 경량화 추세에 따라, 소형 경량화 및 고용량으로 충방전 가능한 전지로서 이차 전지의 개발은 관심의 촛점이 되고 있다.
또한, 이차전지는 양극/세퍼레이터/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 세퍼레이터가 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극 조립체, 소정크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 세퍼레이터를 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극 조립체로 구분된다.
그러나, 이러한 종래의 전극조립체는 몇 가지 문제점을 가지고 있다.
첫째, 젤리-롤 전극 조립체는 긴 시트형의 양극과 음극을 밀집된 상태로 권취하여 단면상으로 원통형 또는 타원형의 구조로 만들므로, 충방전시 전극의 팽창 및 수축으로 인해 유발되는 응력이 전극 조립체 내부에 축적되게 되고, 그러한 응력 축적이 일정한 한계를 넘어서면 전극조립체의 변형이 발생하게 된다. 상기 전극 조립체의 변형으로, 전극 간의 간격이 불균일해져 전지의 성능이 급격히 저하되고 내부단락으로 인해 전지의 안전성이 위협받게 되는 문제점을 초래한다. 또한, 긴 시트형의 양극과 음극을 권취해야 하므로, 양극과 음극의 간격을 일정하게 유지하면서 빠르게 권취하는 것이 어려우므로 생산성이 저하되는 문제점도 가지고 있다.
둘째, 스택형 전극 조립체는 다수의 양극 및 음극 단위체들을 순차적으로 적층하여야 하므로, 단위체의 제조를 위한 극판의 전달공정이 별도로 필요하고, 순차적인 적층공정에 많은 시간과 노력이 요구되므로, 생산성이 낮다는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 세러페이터를 개재한 상태로 적층한 바이-셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 긴 길이의 연속적인 세러페이터 시트를 이용하여 권취한 구조의 스택-폴딩형 전극조립체가 개발되었고, 이는 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호 등에 개시되어 있다.
도 1 내지 도 3은 스택-폴딩형 전극 조립체의 구조를 개략적으로 도시한 단면도들이다. 도면에서, 동일 번호는 동일 부재를 의미한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 전극 조립체(10, 20, 30)는 제1 세퍼레이터(3a, 3b, 3c)와 제1 세퍼레이터(3a, 3b, 3c)의 양측에 위치한 음극(1a, 1b, 1c) 및 양극(5a, 5b, 5c)을 각각 구비한 단위 셀(7a, 7b, 7c1, 7c2)을 복수개 포함한다. 양극(5a, 5b, 5c)은 양극 집전체의 양면에 양극 활물질층이 형성된 구조이고, 음극(1a, 1b, 1c)은 음극 집전체의 양면에 음극 활물질층이 형성된 구조로 되어 있다. 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 단위 셀은 제1 세퍼레이터(3a, 3b)의 양측에 1개의 양극(5a, 5b)과 음극(1a, 1b)이 위치한 풀셀(7a, 7b)의 구조이거나, 양극(5c) 또는 음극(1c)의 양면에 제1 세퍼레이터(3c)가 각각 위치하고, 각각의 제1 세퍼레이터(3c) 위에 음극(1c) 또는 양극(5c)이 각각 위치한 바이-셀(7c1, 7c2)의 구조(양극/세퍼레이터/음극/세퍼레이터/양극의 구조 또는 음극/세퍼레이터/양극/세퍼레이터/음극의 구조) 등, 다양한 구조의 단위 셀로 형성될 수 있다.
전극 조립체((10, 20, 30) 내에서, 각각의 단위 셀(7a, 7b, 7c1, 7c2)들은 적층된 형태로 존재한다. 이 때, 서로 대응하도록 인접된 각각의 단위 셀(7a, 7b, 7c1, 7c2)들 사이에는 각각의 단위 셀(7a, 7b, 7c1, 7c2)들을 감싸도록 배치된, 연속된 단일의 제2 세퍼레이터(9a, 9b, 9c)가 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 다양한 형태로 개재되어 각각의 단위 셀들(7a, 7b, 7c1, 7c2) 사이의 세퍼레이터 기능을 수행한다.
제조된 스택-폴딩 전극 조립체는 전지 케이스에 수납된 후, 전해액을 주입하여 전지를 제조하게 된다. 하지만, 전해액을 주입한 후에는 세퍼레이터에 전해액이 충분히 스며들기 위해서는 시간이 필요하다. 그러나 생산성의 문제로 인해 충분한 함침 시간을 갖지 못하는 실정이어서 전해액이 세퍼레이터에 스며들지 못하게 되고 그에 따라 세퍼레이터에 스며들지 못한 전해액이 가혹 조건에서 누출될 위험이 상존하게 된다.
더욱이, 전해액의 분해 및 전지의 부반응으로 인해 발생된 가스는 전극과 세퍼레이터 간의 접착력 및 전극 활물질 간의 접착력을 저하시켜 전지의 성능을 떨어뜨린다. 따라서, 전극과 세퍼레이터 간의 충분한 접착력이 확보되지 않으면 전지의 팽창을 억제하기가 어렵고 그에 따라 전지 성능이 저하되며 외부에서 충격이 가해질 경우 변형에 취약하게 되어 전지의 강도가 저하될 수 있다. 특히, 고온 사용시에 이러한 문제점들이 발생할 가능성이 높아진다.
따라서 본 발명이 해결하려는 과제는, 전해액의 누액이 없고 전지의 팽창이 적으며, 외부 충격에도 변형이 적은 스택-폴딩형 전극 조립체용 구조체 및 이로부터 제조되는 전극 조립체를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 제1 세퍼레이터와 상기 제1 세퍼레이터 양측에 위치한 양극 및 음극을 각각 구비하는 복수의 단위 셀; 및 상기 복수의 단위 셀이 그 일면에 소정 간격으로 배치되고, 상기 단위 셀들이 배치된 면과 대향하는 면에는 겔 폴리머 전해질이 도포된 제2 세퍼레이터;를 구비하는 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체를 제공한다.
선택적으로, 본 발명의 전극 조립체 제조용 구조체에는 상기 단위 셀 대신에 양극 또는 음극의 양면에 제1 세퍼레이터가 각각 위치하고, 상기 각각의 제1 세퍼레이터 위에 음극 또는 양극이 각각 위치한 바이-셀(bi-cell)(양극/세퍼레이터/음극/세퍼레이터/양극의 구조 또는 음극/세퍼레이터/양극/세퍼레이터/음극의 구조)이 사용될 수 있다.
본 발명의 전극 조립체 제조용 구조체에 사용되는 겔 폴리머 전해질은 당 분야에서 통상적으로 사용되는 겔 폴리머 전해질이 사용될 수 있으며, 예를 들면 전해질염, 유기용매 및 겔 폴리머를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 구조체는 상기 제2 세퍼레이터가 단위 셀 또는 바이-셀을 감싸는 방향으로 접고 압착하여 제조되어, 상기 제2 세퍼레이터가 인접된 단위 셀 또는 바이-셀들 사이에 개재되며, 상기 단위 셀 또는 바이-셀은 적층된 형태로 서로 대응하도록 정렬되는 구조를 갖는 스택-폴딩형 전극 조립체의 제조에 사용될 수 있다. 본 발명의 스택-폴딩형 전극 조립체는 리튬 이차전지 등의 전기화학 소자의 제조에 유용하다.
본 발명의 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체는 겔 폴리머 전해질을 사용하여 전해액의 누액이 없고, 특히 전극과 세퍼레이터 간의 접착력을 우수하게 유지하여 전지의 팽창이 적어 장기간의 사용에도 전지의 성능을 우수하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 외부의 충격에도 변형이 적어 전지 강도가 우수하다. 따라서 전지의 성능 및 안전성을 개선시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래 전극 조립체의 일 구현예의 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래 전극 조립체의 다른 구현예의 개략적인 단면도이다
도 3은 종래 전극 조립체의 또 다른 구현예의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 단위 셀을 구비한 스택-폴딩형 전극 조립체용 구조체의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 바이-셀을 구비한 스택-폴딩형 전극 조립체용 구조체의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 단위 셀을 사용한 스택-폴딩형 전극 조립체의 개략적인 단면도이다.
도 7은 실시예 및 비교예에 따라 제조된 전지의 충방전 사이클 시험 수행 결과 그래프이다.
도 8은 실시예 및 비교예에 따라 제조된 전지의 3점 굽힘 시험 결과 그래프이다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 4에는 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체(100)의 일 구현예가 개략적으로 도시되어 있다. 하지만, 이하 본 명세서에 기재된 구현예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 4에 도시된 본 발명의 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체(100)는 제1 세퍼레이터와 상기 제1 세퍼레이터 양측에 위치한 양극 및 음극을 구비하는 단위 셀을 사용한 구조체로서, 제2 세퍼레이터(109)의 일면에 단위 셀들(110, 120, 130, 140, 150)이 소정 간격으로 배치되며, 상기 단위 셀들(110, 120, 130, 140, 150)이 배치되는 면의 반대 면에는 겔 폴리머 전해질(190)이 도포된다.
본 발명의 전극 조립체 제조용 구조체(100)는 겔 폴리머 전해질(190)을 구비하고 있으므로, 추후 전극 조립체로 제조된 후 전기화학 소자로 사용될 때에 추가적인 전해액의 주입이 필요치 않고, 전해액 누출의 염려가 없다. 그리고 액상의 전해질보다 가스 발생이 적어 전지의 팽창현상을 방지할 수 있고, 전극과 세퍼레이터간의 접착력이 우수하여 전지 팽창의 억제력이 뛰어나고 외부 충격에도 변형이 적어 뛰어난 전지의 강도를 발휘할 수 있다.
또한, 전극 조립체 제조 공정 중에는 전극 조립체를 형성한 후 압착 과정을 거치게 된다. 상기 압착 과정에서 겔 폴리머 전해질(190)로부터 전해액(전해질염이 용해된 유기용매)이 스며나와 제2 세퍼레이터(109) 및 단위 셀(110, 120, 130, 140, 150)에 침투될 수 있다. 본 발명의 구조체(100)를 형성하는 단위 셀(110, 120, 130, 140, 150)은 두께가 매우 얇아 상기 압착 과정에서 겔 폴리머 전해질(190)로부터 스며나온 전해액은 양극(101) 및 음극(105)의 활물질을 충분히 적실 수 있으며, 상기 전극들을 통과하여 제1 세퍼레이터(103)까지 침투될 수 있다. 따라서 본 발명의 구조체(100)는 제2 세퍼레이터(109)의 일면에만 겔 폴리머 전해질(190)을 구비하고 있지만, 전극 조립체 제조 과정에서 겔 폴리머 전해질(190)의 전해액이 조립체 내의 모든 세퍼레이터에 침투가 가능하므로 전기적 성능의 저하는 거의 없다.
본 발명에 따른 겔 폴리머 전해질(190)은 당분야에서 통상적으로 사용되는 겔 폴리머 전해질이 사용될 수 있으며, 예를 들면 전해질염이 용해된 유기용매에 겔 폴리머가 용해/분산되어 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전해질염은 겔 폴리머 전해질에 사용가능한 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 유기용매는 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마-부티로락톤(γ-부티로락톤) 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 겔 폴리머로는 선형 폴리머 또는 가교형 폴리머가 사용될 수 있으며, 예를 들면 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌, 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC)계 폴리머, 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide, PEO)계 폴리머, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN)계 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate, PMMA)계 폴리머, 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate) 등이 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 제1 세퍼레이터(103) 및 제2 세퍼레이터(109)는 전극 조립체에 세퍼레이터 용도로서 사용될 수 있는 것이라면 제한없이 사용이 가능하다. 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체 및 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름; 또는 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성된 다공성 필름 등이 사용될 수 있다.
상기 무기물 입자로는 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1 - xLaxZr1 -yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), Pb(Mg1 /3Nb2 /3)O3-PbTiO3(PMN-PT), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2 , SiC 또는 이들의 혼합체 등이 있다. 특히, 전술한 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1 - xLaxZr1 -yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), Pb(Mg1 /3Nb2 /3)O3-PbTiO3(PMN-PT) 및 하프니아(HfO2)와 같은 무기물 입자들은 유전율 상수 100 이상인 고유전율 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 일정 압력을 인가하여 인장 또는 압축되는 경우 전하가 발생하여 양쪽 면 간에 전위차가 발생하는 압전성(piezoelectricity)을 가짐으로써, 외부 충격에 의한 양(兩) 전극의 내부 단락 발생을 방지하여 전기화학소자의 안전성 향상을 도모할 수 있다.
상기 바인더 고분자로는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide), 부틸 아크릴레이트-에틸 아크릴레이트-시아노 아크릴 공중합체 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
선택적으로, 상기 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성된 다공성 필름은 다공성 기재의 적어도 일면에 접착되어 세퍼레이터로 사용될 수도 있다. 상기 다공성 기재로는 폴리올레핀계 다공성 기재; 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이트, 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성된 다공성 기재가 사용될 수 있다.
본 발명의 세퍼레이터와 함께 적용될 전극으로는 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극 활물질 슬러리를 집전체에 도포하여 제조할 수 있다. 전극에 사용되는 양극 활물질 및 음극 활물질은 종래 전기화학소자의 양극 및 음극에 사용될 수 있는 통상적인 전극 활물질을 사용할 수 있다. 전극 활물질 중 양극 활물질의 비제한적인 예로는 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬철산화물 또는 이들을 조합한 리튬복합산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 음극활물질의 비제한적인 예로는 리튬 금속 또는 리튬 합금, 연화탄소(soft carbon), 경화탄소(hard carbon), 천연 흑연, 키시흑연(Kish graphite), 열분해 탄소(pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유(mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체(meso-carbon microbeads), 액정피치(Mesophase pitches), 석유와 석탄계 코크스(petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등이 바람직하다.
상기 전극 활물질을 당분야에서 통상적인 방법에 따라 결착제, 도전재 등의 첨가제와 함께 유기용매에 첨가하여 전극 합제 슬러리를 제조한 후 각각의 전극 집전체에 도포하여 전극을 제조할 수 있다. 양극 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 등이 사용될 수 있고, 음극 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체에서 단위 셀 대신에 양극 또는 음극의 양면에 제1 세퍼레이터가 각각 위치하고, 상기 각각의 제1 세퍼레이터 위에 음극 또는 양극이 각각 위치한 바이-셀(bi-cell)(양극/세퍼레이터/음극/세퍼레이터/양극의 구조 또는 음극/세퍼레이터/양극/세퍼레이터/음극의 구조)이 사용될 수 있다.
도 5에는 바이-셀을 사용한 본 발명의 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체(200)가 개략적으로 도시되어 있다. 제2 세퍼레이터(209)의 일면에는 바이-셀(210, 220, 230, 240, 250)이 소정 간격으로 배치되며, 상기 바이-셀들(210, 220, 230, 240, 250)이 배치되는 면의 반대 면에는 겔 폴리머 전해질(290)이 도포된다. 바이-셀(210, 220, 230, 240, 250)은 양극(201)/제1 세퍼레이터(203)/음극(205)/제1 세퍼레이터(203)/양극(201)의 구조 또는 음극(205)/제1 세퍼레이터(203)/양극(201)/제1 세퍼레이터(203)/음극(205)의 구조를 가지게 된다. 바이-셀(210, 220, 230, 240, 250)이 사용되는 경우에는 도 1 내지 도 3과 같이 권취되는 경우에 하나의 바이-셀과 다른 하나의 바이-셀이 대향하는 면에서 양극과 음극이 만나도록 양극(201)/제1 세퍼레이터(203)/음극(205)/제1 세퍼레이터(203)/양극(201) 구조의 바이-셀과 음극(205)/제1 세퍼레이터(203)/양극(201)/제1 세퍼레이터(203)/음극(205) 구조의 바이-셀을 적절하게 배치하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명의 전극 조립체 제조용 구조체가 준비되면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 스택-폴딩(stack-folding) 방식을 사용하여 상기 구조체로부터 전극 조립체를 제조할 수 있다. 구체적으로는, 상기 구조체를 제2 세퍼레이터가 단위 셀 또는 바이-셀을 감싸는 방향으로 접되 상기 단위 셀 또는 바이-셀이 적층된 형태로 서로 대응하도록 정렬되는 구조를 갖도록 접는다.
도 4 및 도 5에는 본 발명에 따른 구조체로부터 도 1에 개시된 전극 조립체를 제조하기 위해 접히는 방향이 화살표로 표시되어 있고, 접히는 지점이 점선으로 표시되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 오른쪽 끝부터 접기 시작한다면 단위 셀(110) 또는 바이-셀(210)의 상단에 위치한 전극(101, 201)이 세퍼레이터(109, 209)와 접촉할 수 있도록 약 하나의 단위 셀(110) 또는 바이-셀(210)의 폭 정도만큼 단위 셀 또는 바이-셀이 배치되지 않은 영역이 있다.
그 이후 화살표 방향으로 점선으로 표시된 지점에서 연속하여 접는 공정을 수행하게 되면 모든 단위 셀(110, 120, 130, 140, 150) 또는 바이-셀(210, 220, 230, 240, 250)이 제2 세퍼레이터(109, 209)에 의해 감싸지고, 인접된 단위 셀 또는 바이-셀 사이에는 상기 제2 세퍼레이터(109, 209)가 개재되게 되며, 상기 단위 셀 또는 바이-셀은 적층된 형태로 서로 대응하도록 정렬되는 구조를 갖게 된다(스택-폴딩). 다만, 상기와 같은 스택-폴딩 공정이 수행되기 위해서는, 도 4 및 도 5에 도시된 최초 단위 셀(110) 및 바이-셀(210) 이후의 단위 셀들(120, 130, 140, 150) 및 바이-셀들(220, 230, 240, 250) 사이의 간격은 각 단위 셀 또는 바이-셀의 이전까지 적층된 셀들의 높이에 해당하므로 점차적으로 넓어지게 되어야 한다는 것은 당업자에게 자명하나, 상기 도 4 및 도 5에서는 표현상 편의를 위해 균일한 간격으로 도시되었음을 당업자는 이해하여야 한다.
도 6에는 단위 셀을 채택한 본 발명의 구조체를 도 1에 기재된 방식으로 스택-폴딩된 전극 조립체의 단면이 개략적으로 도시되어 있다.
상기와 같이 스택-폴딩 단계가 끝나면 압착 단계를 거쳐 본 발명의 전극 조립체를 제조할 수 있다. 상기 압착 공정은 본 발명에 따른 겔 폴리머 전해질이 단위 셀 또는 바이-셀 내부까지 침투될 수 있도록 열압착을 수행하는 것이 바람직하다.
전극 조립체가 완성되면 통상적인 방법으로 케이스에 수납하고 밀봉하여 전기화학 소자를 제조할 수 있다. 상기 전기화학 소자는 바람직하게는 리튬 이차전지이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예
<음극 제조>
음극활물질로 탄소 분말 96중량%, 결착제로 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF) 3중량%, 도전재로 카본 블랙 1중량%를 유기용매인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 첨가하여 음극 합제 슬러리를 제조하였다. 상극 음극 합제 슬러리를 두께가 10㎛인 음극 집전체인 구리 박막에 도포하고 건조하여 음극을 제조한 후, 롤 프레스 공정을 수행하였다.
<음극 제조>
양극활물질로 리튬 코발트 산화물(LiCoO2) 92중량%, 결착제로 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF) 4중량%, 도전재로 카본 블랙 4중량%를 유기용매인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 합제 슬러리를 제조하였다. 상극 양극 합제 슬러리를 두께가 20㎛인 양극 집전체인 알루미늄 박막에 도포하고 건조하여 양극을 제조한 후, 롤 프레스 공정을 수행하였다.
<제1 세퍼레이터 제조>
폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로에틸렌 공중합체(PVdF-HFP)를 아세톤에 약 5중량% 첨가한 후, 약 50℃에서 약 12 시간 동안 용해시켜 고분자 용액을 제조하였다. 상기 고분자 용액에 알루미나(Al2O3) 분말을 고형분 20중량%의 농도로 첨가한 후, 12 시간 이상 볼밀(ball mill) 공정을 수행하여 알루미나 분말을 파쇄 및 분산시킨 슬러리를 제조하였다. 제조된 슬러리 중의 알루미나 입경은 볼밀에 사용되는 비드의 사이즈(입도) 및 볼밀 공정 시간에 따라 제어할 수 있으며, 본 실시예에서는 분쇄된 알루미나의 입경은 약 500 nm이었다.
이어서, 상기 슬러리를 딥코팅법을 이용하여 폴리에틸렌 세퍼레이터 표면에 16㎛ 두께로 코팅하였다.
<겔 폴리머 전해질이 코팅된 제2 세퍼레이터 제조>
폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로에틸렌 공중합체(PVdF-HFP)를 1M LiPF6 용액(용매는 에틸렌 카보네이트:프로필렌 카보네이트 1:1 혼합 용매)에 9중량%로 첨가하여 분산시킨 후, 90℃에서 용해시켜 폴리머 졸을 형성하였다. 폴리머 졸을 닥터 블레이드법으로 폴리에틸렌 세퍼레이터의 일면에 20㎛ 두께로 코팅하였다.
<전지 제조>
상기 제조된 음극, 양극 및 제1 세퍼레이터로 바이-셀을 제조하고, 제조된 바이-셀을 상기 제조된 제2 세퍼레이터의 겔 폴리머 전해질이 코팅되지 않은 다른 일면에 소정 간격으로 배치한 후, 스택-폴딩 방식으로 전극 조립체를 제조하였다.
상기 제조된 스택-폴딩형 전극 조립체에 알루미나 파우치를 씌운 후, 80℃, 250kgf에서 프레스하고, 전해액을 주입하지 않는다는 것을 제외하고는 통상적인 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
비교예
제2 세퍼레이터의 일면에 겔 폴리머 전해질을 코팅하지 않고 스택-폴딩형 전극 조립체를 제조한 후 파우치에 넣은 다음, 1M LiPF6 전해액(용매는 에틸렌 카보네이트:프로필렌 카보네이트 1:1 혼합 용매)을 주입하는 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
시험예
1. 충방전 사이클 시험
상기 제조된 실시예 및 비교예의 전지를 1C/1C으로 45℃에서 충방전 사이클 시험을 하였으며, 그 결과를 도 7에 도시하였다.
도 7을 참고하면, 비교예의 전지는 200 사이클 이상부터는 방전 용량이 현저하게 감소하나, 실시예의 전지는 방전 용량의 감소가 매우 완만하여 안정된 사이클 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
2. 전지 강도 시험
상기 제조된 실시예 및 비교예의 전지에 대해 3-점 굽힘 시험(3-point bending test)을 수행하였으며, 그 결과를 도 8에 도시하였다.
도 8을 참고하면, 전지가 1mm의 휘어짐이 발생할 때까지의 힘이 비교예의 전지는 3360 gf인 반면, 실시예의 전지는 1차 수행시 7332 gf, 2차 수행시 7584 gf으로서, 비교예보다 2배 이상의 힘이 필요함을 알 수 있고, 그에 따라 본 발명에 따른 전지의 강도가 현저하게 우수함을 확인하였다.

Claims (13)

  1. 제1 세퍼레이터와 상기 제1 세퍼레이터 양측에 위치한 양극 및 음극을 각각 구비하는 복수의 단위 셀; 및
    상기 복수의 단위 셀이 그 일면에 소정 간격으로 배치되고, 상기 단위 셀들이 배치된 면과 대향하는 면에는 겔 폴리머 전해질이 도포된 제2 세퍼레이터;
    를 구비하는 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단위 셀 대신에 양극 또는 음극의 양면에 제1 세퍼레이터가 각각 위치하고, 상기 각각의 제1 세퍼레이터 위에 음극 또는 양극이 각각 위치한 바이-셀(양극/세퍼레이터/음극/세퍼레이터/양극의 구조 또는 음극/세퍼레이터/양극/세퍼레이터/음극의 구조)이 배치되는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 세퍼레이터 및 제2 세퍼레이터는 서로 독립적으로, 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체 및 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름; 또는 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성된 다공성 필름인 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 무기물 입자는 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1 - xLaxZr1 -yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), Pb(Mg1 /3Nb2 /3)O3-PbTiO3(PMN-PT), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2 및 SiC으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 바인더 고분자는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide) 및 부틸 아크릴레이트-에틸 아크릴레이트-시아노 아크릴 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성된 다공성 필름은 폴리올레핀계 다공성 기재; 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이트, 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성된 다공성 기재의 적어도 일면에 접착된 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 겔 폴리머 전해질은 전해질염, 유기용매 및 겔 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 겔 폴리머는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌, 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC)계 폴리머, 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide, PEO)계 폴리머, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN)계 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate, PMMA)계 폴리머, 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate) 및 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 유기용매는 환형 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC) 및 감마-부티로락톤(γ-부티로락톤)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 전해질염은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+ 및 K+로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진 금속 양이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 - 및 C(CF2SO2)3 -로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진 음이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 제조용 구조체를 상기 제1 세퍼레이터가 단위 셀 또는 바이-셀을 감싸는 방향으로 접고 압착하여 제조되어, 상기 제1 세퍼레이터가 인접된 단위 셀 또는 바이-셀들 사이에 개재되며, 상기 단위 셀 또는 바이-셀은 적층된 형태로 서로 대응하도록 정렬되는 구조를 갖는 스택-폴딩형 전극 조립체.
  12. 제11항의 전극 조립체가 케이스에 수납된 전기화학 소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전기화학 소자는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전기화학 소자.
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Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013005898A1 (ko) * 2011-07-07 2013-01-10 주식회사 엘지화학 전기화학소자용 전극 조립체 및 이를 구비한 전기화학소자
WO2013084098A1 (de) * 2011-12-07 2013-06-13 Basf Se Elektrochemische zellen enthaltend chelatliganden
KR20140055063A (ko) * 2012-10-30 2014-05-09 주식회사 엘지화학 연신된 세퍼레이터를 사용하는 전극 조립체 및 그의 제조방법
KR20140060797A (ko) * 2012-11-12 2014-05-21 주식회사 엘지화학 스택/폴딩형 전극조립체 및 그를 포함하는 전기화학소자
KR20150045624A (ko) * 2013-10-21 2015-04-29 주식회사 엘지화학 스택 폴딩형 전극조립체 및 그 제조방법
WO2015065127A1 (ko) * 2013-10-31 2015-05-07 주식회사 엘지화학 스택-폴딩형 전극 조립체
CN105375055A (zh) * 2014-08-13 2016-03-02 株式会社Lg化学 堆叠-折叠型电极组件、二次电池组及制造堆叠-折叠型电极组件的方法
JP2016173923A (ja) * 2015-03-17 2016-09-29 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
US9653724B2 (en) 2013-05-06 2017-05-16 Lg Chem, Ltd. Secondary battery, and secondary battery module and secondary battery pack comprising the same
EP3163663A4 (en) * 2015-02-27 2017-12-20 LG Chem, Ltd. Stack-folding typed electrode assembly
EP3168918A4 (en) * 2014-10-07 2018-01-03 LG Chem, Ltd. Electrode assembly wound in both directions, and lithium secondary battery comprising same
KR20180083254A (ko) 2017-01-12 2018-07-20 주식회사 엘지화학 이차전지
KR20180087967A (ko) * 2017-01-26 2018-08-03 한국세라믹기술원 울트라커패시터의 제조방법
US10205148B2 (en) 2013-11-07 2019-02-12 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable lithium battery
US11133532B2 (en) 2018-01-05 2021-09-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Membrane-electrode assembly for lithium battery, method of manufacturing the same, and lithium battery including the same
KR102323325B1 (ko) * 2021-03-10 2021-11-08 (주)엔에스 이차전지용 전극 조립체 및 그의 제조 방법
KR102345198B1 (ko) * 2021-04-06 2021-12-30 (주)엔에스 이차전지용 전극 조립체 및 그의 제조 방법
KR102355638B1 (ko) * 2021-04-06 2022-02-08 (주)엔에스 이차전지용 전극 조립체 및 그의 제조 방법

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2731186A4 (en) * 2011-07-07 2015-01-21 Lg Chemical Ltd ELECTRODE ASSEMBLY FOR AN ELECTROCHEMICAL APPARATUS AND ELECTROCHEMICAL DEVICE THEREFOR
KR101367754B1 (ko) * 2011-07-07 2014-02-27 주식회사 엘지화학 전기화학소자용 전극 조립체 및 이를 구비한 전기화학소자
CN103636046A (zh) * 2011-07-07 2014-03-12 株式会社Lg化学 用于电化学设备的电极组件以及具备其的电化学设备
EP2731186A1 (en) * 2011-07-07 2014-05-14 LG Chem, Ltd. Electrode assembly for an electrochemical device and electrochemical device including same
WO2013005898A1 (ko) * 2011-07-07 2013-01-10 주식회사 엘지화학 전기화학소자용 전극 조립체 및 이를 구비한 전기화학소자
JP2014524112A (ja) * 2011-07-07 2014-09-18 エルジー・ケム・リミテッド 電気化学素子用電極組立体及びこれを備えた電気化学素子
WO2013084098A1 (de) * 2011-12-07 2013-06-13 Basf Se Elektrochemische zellen enthaltend chelatliganden
KR20140055063A (ko) * 2012-10-30 2014-05-09 주식회사 엘지화학 연신된 세퍼레이터를 사용하는 전극 조립체 및 그의 제조방법
KR20140060797A (ko) * 2012-11-12 2014-05-21 주식회사 엘지화학 스택/폴딩형 전극조립체 및 그를 포함하는 전기화학소자
US9653724B2 (en) 2013-05-06 2017-05-16 Lg Chem, Ltd. Secondary battery, and secondary battery module and secondary battery pack comprising the same
KR20150045624A (ko) * 2013-10-21 2015-04-29 주식회사 엘지화학 스택 폴딩형 전극조립체 및 그 제조방법
WO2015065127A1 (ko) * 2013-10-31 2015-05-07 주식회사 엘지화학 스택-폴딩형 전극 조립체
KR20150050131A (ko) * 2013-10-31 2015-05-08 주식회사 엘지화학 스택-폴딩형 전극 조립체
US9484593B2 (en) 2013-10-31 2016-11-01 Lg Chem, Ltd. Stack-folding type electrode assembly
CN105393399A (zh) * 2013-10-31 2016-03-09 株式会社Lg化学 堆叠-折叠型电极组件
US10205148B2 (en) 2013-11-07 2019-02-12 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable lithium battery
CN105375055A (zh) * 2014-08-13 2016-03-02 株式会社Lg化学 堆叠-折叠型电极组件、二次电池组及制造堆叠-折叠型电极组件的方法
EP3168918A4 (en) * 2014-10-07 2018-01-03 LG Chem, Ltd. Electrode assembly wound in both directions, and lithium secondary battery comprising same
US10411304B2 (en) 2014-10-07 2019-09-10 Lg Chem, Ltd. Electrode assembly wound in both directions and lithium secondary battery including the same
US10374250B2 (en) 2015-02-27 2019-08-06 Lg Chem, Ltd. Stack-folding type electrode assembly
EP3163663A4 (en) * 2015-02-27 2017-12-20 LG Chem, Ltd. Stack-folding typed electrode assembly
JP2016173923A (ja) * 2015-03-17 2016-09-29 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
KR20180083254A (ko) 2017-01-12 2018-07-20 주식회사 엘지화학 이차전지
US11908996B2 (en) 2017-01-12 2024-02-20 Lg Energy Solution, Ltd. Secondary battery
KR20180087967A (ko) * 2017-01-26 2018-08-03 한국세라믹기술원 울트라커패시터의 제조방법
US11133532B2 (en) 2018-01-05 2021-09-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Membrane-electrode assembly for lithium battery, method of manufacturing the same, and lithium battery including the same
KR102323325B1 (ko) * 2021-03-10 2021-11-08 (주)엔에스 이차전지용 전극 조립체 및 그의 제조 방법
KR102345198B1 (ko) * 2021-04-06 2021-12-30 (주)엔에스 이차전지용 전극 조립체 및 그의 제조 방법
KR102355638B1 (ko) * 2021-04-06 2022-02-08 (주)엔에스 이차전지용 전극 조립체 및 그의 제조 방법

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