KR20130013823A - 이차 전지 제조방법 및 이차 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두 장의 세퍼레이터와 음극판과 양극판을 와인딩하여 전극판에 고율 충방전이 가능하도록 음극판과 양극판에서 직접 멀티탭을 제작 사용하는 방법을 기본으로 하되, 세퍼레이터의 수축에 의해 음극판과 양극판이 서로 접지되는 현상을 방지하는 이차 전지 제조방법 및 이차 전지에 관한 것으로, 본 발명은 세퍼레이터와 음극판과 세퍼레이터 및 양극판을 한쪽 끝단을 기준으로 이송라인을 따라 맨드릴 측에 연속 공급하는 단계와; 상기 음극판과 양극판의 이송 방향과 교차되는 세로 방향의 양측단부 중에서 적어도 하나의 측단부를 탭 형성 장치에 의해 펀칭하여 상기 음극판과 양극판의 적어도 일측단부에 복수개의 음극탭과 양극탭을 각각 간격을 두고 형성하는 단계와; 상기 세퍼레이터만을 상기 맨드릴측에 이송시켜 와인딩시킴으로써 기저 수축 커버층을 형성한 다음, 상기 세퍼레이터와 함께 상기 음극판과 양극판을 함께 와인딩하여 전극 조립체를 형성하고, 상기 음극판과 양극판을 컷팅기로 절단하여 상기 세퍼레이터만을 다시 상기 맨드릴 측에 공급하여 와인딩함으로써 상기 전극 조립체의 마감단에 마감 수축 커버층을 형성하는 와인딩 단계와; 상기 기저 수축 커버층과 마감 수축 커버층이 형성된 상기 전극 조립체를 컷팅기를 이용하여 개별화시키는 단계를 포함한다.

Description

이차 전지 제조방법 및 이차 전지{Secondary battery manufacturing method and secondary batter thereby}

본 발명은 이차 전지 제조방법 및 이차 전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음극판과 양극판을 절연시키는 기능을 하는 세퍼레이터의 수축에 대비하여 세퍼레이터를 음극판과 양극판에 비하여 이차 전지의 와인딩 시작부분과 와인딩 종료 부분에서 상대적으로 더 많이 와인딩함으로써, 세퍼레이터의 수축이 일어나더라도 음극판과 양극판 사이의 접지 현상이 생기는 것을 방지할 수 있는 이차 전지 제조방법 및 이에 의한 이차 전지에 관한 것이다.

전력을 저장하고 공급하기 위한 장치가 오랫동안 사용되어 왔다. 전지라고 하면 적어도 한 세트의 단자 사이에서 전위를 공급하는 전기 화학적 전지(electro-chemical cell) 및 전지들의 집합을 포함하는 장치를 의미한다. 전지의 단자들은 전기적, 예를 들면 직류(DC) 부하에 접속되어 그 부하에 에너지 즉 전압을 제공할 수 있다. 전지는 건전지, 습전지(예를 들면, 납-산(lead-acid) 전지), 및 일반적으로 화학적으로 이용 가능한 기전력을 전류로 변환하는 기타 장치를 포함한다.

이러한 전지 중에서 이차 전지는 양극판과 세퍼레이터 및 음극판의 3단층 구조 또는 양극판과 세퍼레이터와 음극판과 세퍼레이터 및 양극판의 5단층 이상의 다층 구조로 된 전극조립체를 이용하여 제작되는 것으로, 이러한 이차 전지는 사용 후 "재충전" 될 수 있고, 그 용량이 무한정은 아니지만 어느 정도까지 방전 처리를 역으로 행함으로써 동일 전지의 반복적인 사용이 가능하다.

그런데, 종래 이차 전지 설계 중에는 한 쪽에서 세퍼레이터를 공급하고, 다른 쪽에서는 단위셀(양극탭을 가진 양극판과 음극탭을 가진 음극판이 구비된 셀)을 주기적으로 공급하여 이차 전지를 제조하는 방식이 있는데, 이러한 이차 전지 제조방식은 공정수가 많이 들어가므로 생산성이 상대적으로 저조하여 대량 생산에는 적절하지 못하다는 단점과, 전극 측면 절단시 발생하는 이물질(파티클 등)에 의해 전지 안전성에 악영향을 끼치고 높을 수율을 달성할 수 없다는 단점을 가지고 있다.

또한, 종래의 이차 전지 설계에서 나타나는 다른 문제점은 극판, 다시 말해, 음극판과 양극판 간의 적층 용접 방식 등을 채용함으로써, 양극과 음극간의 단차(틀어짐 현상 등)를 정확히 조절하지 못하는 단점이 있었다.

이러한 종래 이차 전지의 문제를 해결하기 위해 연속으로 세퍼레이터와 음극판과 세퍼레이터 및 양극판을 공급하면서 펀칭 작업을 수행하여 음극탭과 양극탭을 만들면서 상기 세퍼레이터와 음극판과 세퍼레이터 및 양극판들의 적층체를 와인딩시켜 이차 전지를 만드는 방식이 제공되어 있다. 즉, 상기 적층체를 말아서 음극판과 양극판이 세퍼레이터에 의해 절연처리되고 양극탭과 음극탭이 둘레부에 구비된 이차 전지를 만드는 방식이 제공되어 있다.

그런데, 상기와 같이 양극판과 세퍼레이터 및 음극판의 적층체를 와인딩하여 이차 전지를 제조하는 방식에서는 세퍼레이터가 극판들에 대하여 상대적으로 더 많이 수축됨으로 인하여 음극판과 양극판들이 노출되는 부분이 생기고, 이러한 세퍼레이터 상대 수축으로 노출된 음극판과 양극판들이 서로 접촉되면서 접지 현상이 생길 수 있으며, 이처럼 이차 전지의 각 극판(즉, 음극판과 양극판)들이 접지되어 버리면, 이차 전지의 소손 등과 같은 바람직하지 못한 결과를 초래할 수 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 음극판과 양극판 및 세퍼레이터들의 적층체를 와인딩하여 이차 전지를 제조할 때에 세퍼레이터가 극판들에 대하여 상대적으로 더 많이 수축되는 점을 감안하여 와인딩 시작 지점과 종료 지점에서 세퍼레이터를 극판들에 비하여 상대적으로 더 많이 권취하는 방식을 채용함으로써 이차 전지의 각 극판(음극판과 양극판)들이 접지되는 현상을 방지하므로, 극판들의 접지로 인한 이차 전지의 소손 등을 방지하는 새로운 이차 전지 제조방법 및 이에 의한 이차 전지를 제공하고자 한다.

이를 위해 본 발명에 따른 이차 전지 제조방법은, 음극판을 기준으로 상하부에 세퍼레이터를 배치하고 상측 세퍼레이터의 위쪽이나 하측 세퍼레이터의 아래쪽에는 양극판을 배치하여 세퍼레이터와 음극판과 세퍼레이터 및 양극판을 한쪽 끝단을 기준으로 이송라인을 따라 맨드릴 측에 연속 공급하는 단계와; 상기 음극판과 양극판의 이송 방향과 교차되는 세로 방향의 양측단부 중에서 적어도 하나의 측단부를 탭 형성 장치에 의해 펀칭하여 상기 음극판과 양극판의 적어도 일측단부에 복수개의 음극탭과 양극탭을 각각 간격을 두고 형성하는 단계와; 상기 세퍼레이터만을 상기 맨드릴측에 이송시켜 와인딩시킴으로써 기저 수축 커버층을 형성한 다음, 상기 세퍼레이터와 함께 상기 음극판과 양극판을 함께 와인딩하여 전극 조립체를 형성하고, 상기 음극판과 양극판을 컷팅기로 절단하여 상기 세퍼레이터만을 다시 상기 맨드릴 측에 공급하여 와인딩함으로써 상기 전극 조립체의 마감단에 마감 수축 커버층을 형성하는 와인딩 단계와; 상기 기저 수축 커버층과 상기 마감 수축 커버층이 형성된 상기 전극 조립체를 컷팅기를 이용하여 개별화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조방법이 제공된다.

상기 와인딩 단계는, 상기 탭 형성 장치와 상기 맨드릴 사이에 배치된 극판 버퍼 장치에 의해 상기 양극판과 상기 음극판의 이송 경로를 증가시킴으로써 상기 음극판과 양극판을 일정 길이만큼 저장하여 상기 맨드릴 측으로 상기 세퍼레이터만이 이송되도록 하는 극판 스타트 버퍼링 단계와; 상기 맨드릴 측으로 이송된 상기 세퍼레이터를 일정 횟수만큼 와인딩하여 기저 수축 커버층을 형성하는 스타트 와인딩 단계와; 상기 극판 버퍼 장치에 의해 상기 양극판과 상기 음극판의 이송 경로 증가분을 원위치 상태로 감쇄시켜서 상기 음극판과 양극판을 상기 세퍼레이터와 함께 상기 맨드릴 측으로 이송하는 단계와; 상기 맨드릴의 회전에 의해 상기 기저 수축 커버층이 와인딩되어 있는 상기 세퍼레이터와 상기 양극판 및 상기 음극판을 함께 와인딩하여 측단부에 복수개의 음극탭과 양극탭이 적층 구비된 전극 조립체를 만드는 단계와; 상기 음극판과 양극판을 컷팅 장치에 의해 상기 전극 조립체에 와인딩되기 이전의 위치를 컷팅하는 단계와; 상기 극판 버퍼 장치에 의해 상기 양극판과 상기 음극판의 이송 경로를 다시 증가시켜 상기 음극판과 양극판을 일정 길이만큼 저장하여 상기 맨드릴 측으로 상기 세퍼레이터만이 일정 길이만큼 이송되도록 하는 극판 피니시 버퍼링 단계와; 상기 맨드릴 측으로 이송된 일정길이의 세퍼레이터만을 와인딩하여 상기 전극 조립체의 마감단에 마감 수축 커버층을 형성하는 피니시 와인딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조방법이 제공된다.

상기 극판 버퍼 장치는, 상기 극판들의 이송 경로에 이어져 설치되며 상기 극판들이 거쳐가도록 가이드하는 롤러를 구비한 롤러 유닛과, 상기 롤러 유닛이 일정 길이만큼 이송되도록 가이드하여 상기 롤러 유닛을 통하여 지나가는 상기 극판들을 일정 길이만큼 저장할 수 있도록 하는 가이드 레일을 포함하며, 상기 가이드 레일을 따라 상기 롤러 유닛과 상기 극판들이 거쳐가는 상기 롤러를 당겨주는 방향으로 이송시켜서 상기 극판들을 일정 길이만큼 저장되도록 하는 버퍼 기능을 하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 롤러 유닛의 상기 롤러는 상기 가이드 레일의 길이 방향 중심부를 기준으로 서로 대칭되는 위치에 한 쌍으로 설치하고, 상기 롤러 유닛의 상기 한 쌍의 롤러 사이에는 중간 롤러를 설치하여, 상기 롤러 유닛의 상기 한 쌍의 롤러와 상기 중간 롤러를 극판이 지나가도록 가이드하며, 상기 롤러 유닛과 상기 한 쌍의 롤러가 상기 가이드 레일을 따라 당겨지는 방향으로 이송될 때에 상기 한 쌍의 롤러에 의해 극판의 버퍼 구간이 대칭되는 두 쌍의 버퍼 구간으로 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 맨드릴 측의 전단 위치에 배치된 극판 버퍼 장치에 의해 상기 세퍼레이터의 이송 경로를 증가시킴으로써 상기 세퍼레이터를 일정 길이만큼 저장하는 세퍼레이터 버퍼링 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 음극판의 상기 음극탭과 상기 양극판의 상기 양극탭은 이송방향과 직교하는 세로 방향을 기준으로 서로 어긋난 위치에 배열되는 것을 특징으로 한다.

상기 음극판의 상기 음극탭과 상기 양극판의 상기 양극탭은 이송방향을 기준으로 서로 반대되는 단부측에 각각 배열되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기의 제조방법에 의해 제조된 이차 전지가 제공될 수 있다.

본 발명의 이차 전지 제조방법에 의하면, 세퍼레이터(10)와 음극판과 세퍼레이터(10) 및 양극판(40)을 한쪽 끝단을 기준으로 이송라인을 따라 맨드릴(20)측에 연속 공급하면서 음극판(30)과 양극판(40)의 측단부에 탭 형성 장치에 의해 펀칭하여 음극판(30)과 양극판(40)의 측단부에 복수개의 음극탭(32)과 양극탭(42)을 각각 간격을 두고 형성하면서 계속 이송시키고, 상기 음극판(30)과 양극판(40) 위치에 설치된 극판 버퍼 장치(100)의 롤러 유닛(104)을 당겨주는 풀링 무브먼트를 수행하여 극판들을 일정 거리 저장시키고, 세퍼레이터(10)만을 맨드릴(20)측에 이송하여 와인딩함으로써 기저 수축 커버층(72)을 형성하고, 계속해서 극판 버퍼 장치(100)의 롤러 유닛(104)을 원위치로 복귀시키는 리턴 무브먼트를 시행하여 세퍼레이터(10)와 극판들을 동시에 공급하여 와인딩시킴으로써 전극 조립체(50)를 만들고, 컷팅 장치에 의해 극판들을 컷팅한 다음 극판 버퍼 장치(100)의 롤러 유닛(104)을 당겨주는 풀링 무브먼트를 시행하여 세퍼레이터(10)만을 맨드릴(20)측에 공급하고, 계속해서 세퍼레이터(10)만을 와인딩시켜 마감단에 마감 수축 커버층(82)이 감겨져 있는 전극 조립체(50)를 만든 다음, 최종적으로 컷팅 장치에 의해 세퍼레이터(10) 부분을 컷팅하여 전극 조립체(50)를 개별화시키면, 시작단과 마감단에 각각 세퍼레이터(10)가 몇 장 겹쳐진 형태의 기저 수축 커버층(72)과 마감 수축 커버층(82)(72)이 있는 전극 조립체(50)를 만들 수 있으며, 이러한 전극 조립체(50)를 파우치에 수용하여 밀봉시키면 이차 전지를 만들 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 이차 전지에서 핵심부분인 전극 조립체(50)의 시작단, 가장 안쪽단 지점에 세퍼레이터(10)가 여러 장 겹쳐진 형태의 기저 수축 커버층(72)이 있고, 전극 조립체(50)의 마감단 지점에도 역시 세퍼레이터(10)가 여러 장 겹쳐진 형태의 마감 수축 커버층(82)이 구비되어 있어서, 세퍼레이터(10)가 열에 의해 극판들에 비하여 상대적으로 더 많이 수축됨으로 인하여 음극판(30)과 양극판(40)들이 노출되는 부분이 생기지 않으며, 이처럼 세퍼레이터(10) 수축이 일어나더라도 미리 말려져 있던 기저 수축 커버층(72)과 마감 수축 커버층(82)이 그대로 극판들을 절연한 상태를 충실히 유지할 수 있으므로, 극판들이 서로 접촉되면서 접지 현상이 생기는 것을 방지하는 효과가 있고, 이처럼 이차 전지의 각 극판(음극판(30)과 양극판(40))들이 접지되어 버리는 현상을 미연에 방지하므로, 이차 전지의 소손 등과 같은 바람직하지 못한 결과가 야기되는 것을 차단할 수 있는 것이다.

이차 전지의 충전시 등에는 열이 많이 발생하고, 세퍼레이터(10) 자체는 수축성이 극판들보다 높은 재질로 이루어져서 있어서, 이차 전지의 충방전시 등에 생기는 열에 의해 세퍼레이터(10)가 수축되면, 세퍼레이터(10)의 시작단과 마감단(즉, 전극 조립체(50)의 가장 안쪽의 말려진 단부와 가방 바깥쪽의 말려진 단부)이 수축되면서 세퍼레이터(10)가 절연하고 있는 음극판(30)과 양극판(40)이 노출되면서 서로 접지될 수 있는데, 본 발명에서는 이를 감안하여 전극 조립체(50)의 가장 안쪽 말려진 시작단에 여러 장 겹쳐진 세퍼레이터(10)에 의해 기저 수축 커버층(72)을 형성하고, 전극 조립체(50)의 가장 바깥쪽 말려진 마감단에도 역시 여러 장 겹쳐진 세퍼레이터(10)에 의해 마감 수축 커버층(82)을 미리 확보한 구조의 이차 전지를 제공하는 것이라서, 세퍼레이터(10)가 열 등에 의해 수축되더라도 상기 기저 수축 커버층(72)과 마감 수축 커버층(82)에 의해 여전히 음극판(30)과 양극판(40)을 절연한 상태를 견실하게 유지할 수 있으므로, 상기와 같은 극판들의 접지로 인한 이차 전지의 소손 등의 문제는 전혀 생기지 않는 것이다.

한편, 본 발명에서는 극판들의 이송 경로를 늘려서 일정 길이 저장하는 극판 버퍼 장치에서 롤러 유닛이 극판들을 당겨주는 풀링 무브먼트를 수행하면, 극판들에 일정한 압력을 가함으로써 극판들의 일정한 텐션을 유지할 수 있으므로, 이차 전지 가공 편의성과 정밀도 등을 향상시키는 효과도 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 이차 전지 제조방법을 개략적으로 보여주는 측면도
도 2는 도 1에 도시된 음극판과 양극판에 각각 음극탭과 양극탭을 형성하는 과정을 보여주는 평면도
도 3은 본 발명에 사용되는 맨드릴의 사용 상태를 보여주는 정면도
도 4는 도 3에 도시된 맨드릴의 평면도
도 5a는 본 발명에 의한 이차 전지 제조방법에서 극판과 세퍼레이터를 이송하는 주요부를 개념적으로 보여주는 측면도
도 5b는 도 5a에 도시된 주요부에 의해 극판들과 세퍼레이터가 서로 밀착된 상태로 맨드릴 측에 이송되는 과정을 확대하여 보여주는 측면도
도 6a는 본 발명에 의한 이차 전지 제조방법에서 극판 버퍼 장치에 의해 극판 스타트 버퍼링 단계를 수행하는 과정을 개념적으로 보여주는 측면도
도 6b는 도 6a에 도시된 극판 버퍼 장치에 의해 세퍼레이터들만이 맨드릴 측으로 이송된 상태를 확대하여 보여주는 측면도
도 7a는 도 6a에 도시된 극판 버퍼 장치를 원위치 복귀시키는 리턴 무브먼트를 수행하는 과정을 보여주는 측면도
도 7b는 도 6b에 도시된 세퍼레이터들만을 와인딩시키는 세퍼레이터 스타트 와인딩 단계를 확대하여 보여주는 측면도
도 8a는 도 7b에 도시된 극판들을 세퍼레이터와 동시에 이송되도록 극판 버퍼 장치를 원위치로 복귀한 상태를 보여주는 측면도
도 8b는 도 8a에 도시된 극판과 세퍼레이터를 동시에 와인딩하여 전극 조립체를 만드는 전극 조립체 형성 단계를 확대하여 보여주는 측면도
도 9a는 도 8b에 도시된 세퍼레이터들만이 맨드릴 측으로 이송되도록 극판 버퍼 장치의 풀링 무브먼트를 수행한 상태를 보여주는 측면도
도 9b는 도 9a에 도시된 극판 버퍼 장치에 의해 세퍼레이터만을 맨드릴 측에 이송한 상태를 확대하여 보여주는 측면도
도 10a는 도 9a에 도시된 극판 버퍼 장치를 원위치 복귀시키는 리턴 무브먼트를 수행한 상태를 보여주는 측면도
도 10b는 도 9b에 도시된 세퍼레이터를 와인딩하는 세퍼레이터 피니시 와인딩 단계를 수행하고 전극 조립체를 개별화시킨 상태를 확대한 측면도
도 11은 본 발명에 의해 제조된 이차 전지를 개념적으로 보여주는 사시도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 씨엠피 헤드 커버 어셈블리에 대해 상세히 설명한다.

도면을 참조하면, 본 발명의 이차 전지 제조방법은 기본적으로 세퍼레이터(10)와 음극판(30)과 세퍼레이터(10) 및 양극판(40)의 적층체를 와인싱시키는 방식으로 일측단 또는 양측단에 양극탭(42)과 음극탭(32)이 구비된 전극 조립체(50)를 만들어 주는 방식을 채용하되, 음극판(30)과 양극판(40)의 측단에 각각 음극탭(32)과 양극탭(42)을 만들어주도록 펀칭하는 탭 형성 장치와 와인딩 작업이 수행되는 맨드릴(20) 사이에 극판 버퍼 장치(100)를 배치하고, 이러한 극판 버퍼 장치(100)에 의해 세퍼레이터(10)를 스타트 부분에서 먼저 일정 두께만큼 감아서 기저 수축 커버층(72)을 형성한 다음, 상기 음극판(30)과 양극판(40)을 세퍼레이터(10)와 같이 공급하여 동시에 와인딩시켜서 전극 조립체(50)를 만들고, 이어서 상기 극판 버퍼 장치(100)에 의해 다시 세퍼레이터(10)만을 공급하여 일정 두께만큼 감아서 마감 수축 커버층(82)이 형성된 전극 조립체(50)를 만들어 줌으로써, 세퍼레이터(10)가 열에 의해 수축되더라도 기저 수축 커버층(72)과 마감 수축 커버층(82)에 의해 음극판(30)과 양극판(40)을 항상 절연시키는 상태로 유지하여 음극판(30)과 양극판(40)이 서로 접지되는 현상을 방지하기 때문에, 이차 전지의 소손과 같은 문제가 생기지 않도록 한 것에 특징이 있는 것이다.

본 발명에 의하면, 상측에서부터 순차적으로 배치된 공급롤에서 최상측 음극판(30), 세퍼레이터(10), 이러한 세퍼레이터(10) 하측의 양극판(40), 이 양극판(40) 아래의 세퍼레이터(10)를 동일한 이송라인 상에서 맨드릴(20) 측에 연속적으로 공급한다. 이때, 각 세페레이터(10)와 음극판(30) 및 양극판(40)은 별도의 가이드롤과 같은 공급가이더에 의해 이송라인을 따라 연속공급될 수 있다. 도면에서는 복수개의 가이드롤들을 적정 위치와 갯수로 배열하여 세퍼레이터(10)들과 양극판(40) 및 음극판(30)이 맨드릴(20) 측으로 적절하게 연속 공급되는 상태를 보여주고 있다. 가이드롤은 극판들의 방향 전환 가이드롤, 극판들을 밀착되는 방향으로 좁혀지도록 가이드하는 밀착 가이드롤 등으로 구성될 수 있음은 당연하다.

한편, 상기 음극판(30)은 전해질 물질(활물질)이 코팅 처리되어 있는 코팅면(31)과, 세로 방향(여기서 세로 방향이라 함은 음극판(30)의 이송방향과 직교하는 방향을 의미함) 일측단 위치의 표면에 구비된 비코팅면(33)(즉, 전해질 물질(활물징)이 코팅처리되지 않은 면)으로 구획된 구조이고, 양극판(40) 역시 코팅면(41)과 비코팅면(43)으로 구획된 구조이며, 각 세퍼레이터(10)의 세로 방향 너비(즉, 이송방향과 직교하는 방향의 너비)는 양극판(40)의 코팅면(41) 및 음극판(30)의 코팅면(31) 보다 일정한 길이 이상 크게 구성되어 있다. 통상적으로, 음극판(30) 대비 0.5mm ~ 4.0 mm 정도 세퍼레이터(10)가 큰 사이즈로 되어 있다.

본 발명은 음극판(30)과 양극판(40)의 이송 방향과 교차되는 세로 방향의 양측단부 중에서 적어도 하나의 측단부를 탭 형성 장치에 의해 펀칭하여, 음극판(30)과 양극판(40)의 적어도 일측단부에 복수개의 음극탭(32)과 양극탭(42)을 각각 간격을 두고 형성하는 단계를 포함한다.

상기와 같이 연속으로 공급되는 음극판(30)의 세로 방향(즉, 음극판(30)이 길게 이송되는 가로 방향과 직교하는 방향) 일측단의 비코팅면(33)을 탭 형성 장치(승강되는 펀치에 의해 펀칭하는 방식을 이용하는 펀칭유닛이 될 수 있음)에 의해 각각 펀칭하여 복수개의 음극탭(32)을 음극판(30)의 세로 방향 일측단 위치에 일정 간격(g)으로 형성하고, 연속으로 공급되는 양극판(40)의 세로 방향(즉, 양극판(40)이 길게 이송되는 가로 방향과 직교하는 방향) 일측단의 비코팅면(43)도 역시 탭 형성 장치에 의해 각각 복수개의 양극탭(42)을 양극판(40)의 세로 방향 일측단 위치에 일정 간격(g)으로 형성한다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 음극판(30)의 음극탭(32)과 양극판(40)의 양극탭(42)은 가로 이송방향과 교차되는 세로 방향을 기준으로 서로 어긋난 위치에 배열되도록 각각의 탭 형성 장치에 의해 음극판(30)의 일측과 양극판(40)의 일측을 펀칭 가공한다. 그래야만, 후술할 전극 조립체(50)를 형성할 때 음극탭(32)과 양극탭(42)이 겹치지 않고 나란하게 형성될 수 있게 된다. 도 2에 도시된 폴딩라인(fl)은 후술할 적층체(S)를 말아주는 과정(와인딩 과정)을 통해 전극 조립체(50)를 형성할 때 접혀지는 선을 의미한다.

본 발명은 양극탭(42)과 음극탭(32)이 측단에 각각 형성된 음극판(30)과 양극판(40)을 감아주어서 전극 조립체(50)를 형성하는 단계를 포함하는데, 이러한 와인딩 단계의 핵심은 세퍼레이터(10)만을 맨드릴(20)측에 이송시켜 와인딩시킴으로써 기저 수축 커버층(72)을 형성하고, 세퍼레이터(10)와 함께 음극판(30)과 양극판(40)을 함께 와인딩하여 전극 조립체(50)를 형성하고, 음극판(30)과 양극판(40)을 컷팅기로 절단한 다음, 상기 세퍼레이터(10)만을 맨드릴(20)측에 공급하여 와인딩함으로써 전극 조립체(50)의 마감단에 마감 수축 커버층(82)을 형성한다는 것에 있다.

상기 와인딩 단계는 크게 극판 스타트 버퍼링 단계, 세퍼레이터 스타트 와인딩 단계, 전극 조립체 형성 단계, 극판 컷팅 단계, 극판 피니시 버퍼링 단계, 세퍼레이터 피니시 와인딩 단계로 구성된다.

상기 극판 스타트 버퍼링 단계에서는 음극판(30)과 양극판(40)에 각각 음극탭(32)과 양극탭(42)을 형성하도록 펀칭하는 탭 형성 장치와 맨드릴(20) 사이에 배치된 극판 버퍼 장치(100)에 의해 음극판(30)과 양극판(40)의 이송 경로를 증가시킴으로써 음극판(30)과 양극판(40)을 일정 길이만큼 저장하여 상기 맨드릴(20)측으로 세퍼레이터(10)만이 이송되도록 하는 단계이다.

이때, 상기 극판 버퍼 장치(100)는 음극판(30)과 양극판(40)의 이송 경로에 이어져 설치되며 극판(30,40)들이 거쳐가도록 가이드하는 롤러(102)를 구비한 롤러 유닛(104)과, 이러한 롤러 유닛(104)이 일정 길이만큼 이송되도록 가이드하여 롤러 유닛(104)을 통하여 지나가는 음극판(30)과 양극판(40)을 일정 길이만큼 저장할 수 있도록 하는 가이드 레일(106)을 포함한다. 물론, 롤러 유닛(104)에는 미도시된 실린더와 같은 이송 구동장치가 연결되어 있어서, 이러한 이송 구동장치의 작동에 의해 롤러 유닛(104)과 이에 장착된 한 쌍의 롤러(102)들이 가이드 레일(106)을 따라 전후진된다. 롤러 유닛(104)의 이송 장치는 LM 가이드가 될 수도 있으며, 이 밖에 도 롤러 유닛(104)을 이송시킬 수 있는 수단은 모두 채용 가능할 것이다.

도면에서는 롤러 유닛(104)을 가이드 레일(106)을 따라 이동시켜 극판들의 이송 거리를 늘려주는 풀링 무브먼트(Pulling movement)와, 이러한 풀링 무브먼트 상태에서 롤러 유닛(104)과 이에 장착된 롤러(102)들을 원위치로 되돌리도록 복귀시키는 리턴 무브먼트(Return movement)를 수행하는 것이 도시되어 있다.

또한, 도면에서는 극판 버퍼 장치(100)의 가이드 레일(106)이 극판들의 이송 방향을 따라 나란하게 설치되고, 두 개의 롤러(102)를 구비한 롤러 유닛(104)이 가이드 레일(106)을 따라 슬라이드되면서 극판들의 이송 거리를 늘리도록 구성된 것이 도시되어 있으나, 이러한 극판 버퍼 장치(100)는 작업 조건에 따라 적절한 상태로 배치하면 될 것이다. 또한, 본 발명에서 이용되는 극판 버퍼 장치(100)는 롤러 유닛(104)의 롤러(102)가 가이드 레일(106)의 길이 방향 중심부를 기준으로 서로 대칭되는 위치에 한 쌍으로 설치되고, 롤러 유닛(104)의 한 쌍의 롤러(102) 사이에는 중간 롤러(105)를 설치하여, 롤러 유닛(104)의 한 쌍의 롤러(102)와 중간 롤러(105)를 음극판(30)과 양극판(40)이 지나가도록 가이드한다. 이러한 극판 버퍼 장치(100)의 각각의 롤러(102)를 극판(30,40)들이 물흐르듯이 자연스럽게 거쳐가도록 하기 위해서 극판 버퍼 장치(100)의 극판 투입단과 극판 배출단에 적절한 갯수와 위치로 가이드 롤러(102) 등을 배치하면 될 것이다. 방향 전환용 가이드 롤러도 설치할 수 있음은 물론이다. 도면에서는 극판 버퍼 장치(100)의 극판 투입단과 배출단에 가이드 롤러(102)들을 적절하게 갯수와 위치로 배치한 하나의 예를 보여주는 것이다. 한편, 상기 롤러 유닛(104)은 에어 실린더 등에 의해 일정한 압력을 가하면서 이동(풀링 무브먼트) 작동을 함으로써 극판들의 일정한 텐션을 유지할 수 있는 구조를 가지고 있다.

상기 극판 버퍼 장치(100)를 이용한 극판 스타트 버퍼링 단계는 도 6a와 도 6b에 도시되어 있는데, 이를 참조하여 극판 스타트 버퍼링 단계를 다시 설명한다.

먼저, 도 5a와 도 5b에 도시된 상태에서는 음극판(30)과 양극판(40) 및 두 장의 세퍼레이터(10)가 동시에 공급되는 상태를 보여주는데, 이러한 상태에서, 도 6a에 도시된 바와 같이, 탭 형성 장치와 맨드릴(20) 사이에 배치된 극판 버퍼 장치(100)에서 롤러 유닛(104)과 한 쌍의 롤러(102)들을 당겨주는 풀링 무브먼트(Pulling movement) 동작을 수행하면, 롤러 유닛(104)의 각 롤러(102)와 중간 롤러(105)를 지나가는 음극판(30)과 양극판(40)의 이송 경로가 증가되면서 음극판(30)과 양극판(40)을 일정 길이만큼 저장(버퍼링)하므로, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 맨드릴(20) 측으로 세퍼레이터(10) 만이 이송되도록 할 수 있다. 이때, 롤러 유닛(104)에는 두 개의 롤러(102)가 구비되어 있어서, 롤러 유닛(104)과 한 쌍의 롤러(102)가 가이드 레일(106)을 따라 당겨주는 방향으로 이송(풀링 무브먼트)시킬 때에 롤러 유닛(104)의 한 쌍의 롤러(102)에 의해 극판(30,40)들의 버퍼 구간이 대칭되는 두 쌍의 버퍼 구간으로 형성될 수 있게 된다. 즉, 상기 세퍼레이터(10)들과 극판(30,40)들의 이송 속도가 동일하다고 상정하고, 이러한 극판 버퍼 장치(100)에 의해 음극판(30)과 양극판(40)의 이송 경로를 증가시키면, 음극판(30)과 양극판(40)에 비하여 세퍼레이터(10)가 먼저 멘드릴(20) 측으로 투입되므로, 음극판(30)과 양극판(40)을 제외한 두 장의 세퍼레이터(10)만이 맨드릴(20) 측으로 이송될 수 있다. 이러한 의미에서 극판 스타트 버퍼링 단계라 할 수 있는 것이다.

상기 세퍼레이터 스타트 와인딩 단계는 도 7a와 도 7b에 도시되어 있다. 이를 참조하면, 도 6a와 도 6b에 도시된 바와 같은 극판 스타트 버퍼링 단계에서 두 장의 세퍼레이터(10)만이 맨드릴(20)측에 이송된 상태에서 맨드릴(20)에 의해 두 장의 세퍼레이터(10)를 물어준 상태에서 일정 횟수(예를 들어, 2회 또는 3회 정도)만큼 와인딩시키면, 세퍼레이터(10)들만이 중첩 와인딩되므로, 전극 조립체(50)의 가장 안쪽 위치에 기저 수축 커버층(72)을 형성할 수 있게 된다. 즉, 서로 중첩된 상태로 와인딩된 세퍼레이터(10)에 의해 전극 조립체(50)의 스타트 부분에 기저 수축 커버층(72)이 형성될 수 있는 것이다. 기저 수축 커버층(72)은 도 10b에 도시되어 있다.

여기서, 본 발명에서 채용되는 맨드릴(20)은, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 전후진 가능한 맨드릴 부재(20a 및 20b)와, 이러한 맨드릴 부재(20a 및 20b)의 서로 마주하는 면에 돌출 형성된 홀딩편(20c)을 포함하여 구성된 것으로, 한 쌍의 맨드릴 부재(20a,20b)가 후퇴하여 있다가 세퍼레이터(10)들이 각 맨드릴 부재(20a,20b)의 홀딩편(20c) 사이로 이송되어 오면, 상기 한 쌍의 맨드릴(20) 부재(20a,20b)가 다시 전진하여 각각의 홀딩편(20c)에 의해 세퍼레이터(10)들을 그립핑한 상태에서 맨드릴(20) 자체가 함께 회전하면서 세퍼레이터(10)들을 와인딩함으로써, 상기 기저 수축 커버층(72)을 형성할 수 있게 되는 것이며, 이러한 기저 수축 커버층(72)은 와인딩되어 제작되는 전극 조립체(50)의 안쪽(즉, 와인딩 스타트 지점)에서 세퍼레이터(10)의 수축시 음극판(30)과 양극판(40)이 서로 접지되지 않도록 대비하는 절연체 기능을 하게 된다.

또한, 본 발명은 극판들과 세퍼레이터 동시 이송 단계가 포함되는데, 도 7a와 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 극판 버퍼 장치(100)에 의해 음극판(30)과 양극판(40)의 이송 경로 증가분을 원위치 상태로 감쇄시켜서 음극판(30)과 양극판(40)을 세퍼레이터(10)와 함께 맨드릴(20) 측으로 이송하는 단계이다. 도시된 바와 같이, 도 7a와 도 7b의 단계에서 맨드릴(20)에 의해 세퍼레이터(10)들만을 와인딩 작업할 때에 극판 버퍼 장치(100)의 롤러 유닛(104)을 가이드 레일(106)을 따라 원위치로 복귀시키는 작동(리턴 무브먼트)을 수행하면, 음극판(30)과 양극판(40)의 이송 경로가 원위치 상태로 짧아지므로, 도 7b에 도시된 바와 같이 음극판(30)과 양극판(40) 및 두 장의 세퍼레이터(10)들이 동시에 맨드릴(20) 측으로 이송될 수 있는 상태가 되며, 이처럼 극판들과 세퍼레이터(10)가 동시에 이송되어 온 상태에서 맨드릴(20)에 의해 극판(30,40)들과 세퍼레이터(10)들의 적층체를 그립핑하여 회전시킴으로써 전극 조립체(50)를 와인딩 방식으로 만들 수 있게 된다. 도 8a와 도 8b는 전극 조립체(50)를 와인딩 방식으로 만드는 과정을 보여주는데, 도 8b에서는 와인딩된 전극 조립체(50)가 도시되어 있다.

이어서, 도 9a와 도 9b에서는 극판 피시니 버퍼링 단계가 도시되어 있다. 도 8a와 도 8b에 도시된 단계에서 전극 조립체(50) 형성한 다음에는 연속 공급되고 있는 음극판(30)과 양극판(40)을 컷팅장치를 이용하여 컷팅한다. 그래야, 전극 조립체(50)를 형성한 단계 다음에 도 9a와 도 9b에 도시된 극판 피니시 버퍼링 단계를 수행할 수 있다.

다시 말해, 도 8a와 도 8b에 도시된 단계에서 전극 조립체(50)를 와인딩하여 형성하는데, 음극판(30)과 양극판(40) 및 세퍼레이터(10)들은 연속적으로 이어져서 공급되고 있는 상태이며, 이처럼 음극판(30)과 양극판(40)이 세퍼레이터(10)와 함께 연속 공급되는 상태에서 도 9a와 도 9b에 도시된 단계와 같이 세퍼레이터(10)만을 공급하기 위해서는 컷팅장치에 의해 음극판(30)과 양극판(40)을 끊어주어야 하는 것이다. 이때, 컷팅장치로는 음극판(30)과 양극판(40)의 상하부 위치에 구비되어 서로 마주하는 방향으로 승강되는 한 쌍의 컷터날을 가진 것을 채용할 수 있다. 즉, 컷팅장치는 각 극판(30,40)들의 상하부 위치에서 서로 마주하는 방향으로 전진하는 한 쌍의 대칭하는 승강대와, 이 승강대에 각각 장착된 한 쌍의 컷터날을 가진 구조를 가질 수 있으며, 이러한 승강대를 실린더와 같은 승강 구동유닛에 의해 서로 마주하는 방향으로 전진시켜 두 개의 컷터날에 의해 음극판(30)과 양극판(40)을 컷팅하는 방식을 채용할 수 있는 것이다. 본 발명에서는 음극판(30)과 양극판(40)이 세퍼레이터(10)와 맞닿아 겹쳐지기 직전 위치에서 컷팅장치에 의해 컷팅 작업을 하도록 구성할 수 있다. 물론, 컷팅된 음극판(30)과 양극판(40)의 끝단은 도시되지 않은 가이드 롤러와 같은 극판 가이드 수단에 의해 맨드릴(20) 측으로 적절하게 이송될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 음극판(30)과 양극판(40)을 컷팅할 수 있는 수단은 모두 컷팅장치로 채용할 수 있음은 물론이다.

상기 컷팅장치로 음극판(30)과 양극판(40)을 컷팅하여 전극 조립체(50)에 들어간 음극판(30)과 양극판(40)을 연속 공급되는 음극판(30)과 양극판(40)으로부터 끊어 놓은 상태에서 도 10a와 도 10b에 도시된 극판 피니시 버퍼링 단계를 수행한다. 즉, 극판 버퍼링 장치의 롤러 유닛(104)이 가이드 레일(106)을 따라 원위치에 있는 상태에서 상기 롤러 유닛(104)을 가이드 레일(106)을 따라 당기는 동작(즉, 풀링 무브먼트)를 수행하면, 롤러 유닛(104)의 각 롤러(102)와 중간 롤러(105)를 지나가는 음극판(30)과 양극판(40)의 이송 경로가 다시 증가되면서 음극판(30)과 양극판(40)을 일정 길이만큼 저장(극판 버퍼링)하므로, 상기 맨드릴(20) 측으로 세퍼레이터(10)만이 이송되도록 할 수 있다. 도 5a와 동일한 상태가 되는 것이다.

다음, 도 9b에 도시된 극판 피니시 버퍼링 단계에서 전극 조립체(50)에 마지막으로 감겨질 세퍼레이터(10)의 길이가 확보되어 있으며, 이러한 상태에서, 도 10b에 도시된 바와 같이, 맨드릴(20)을 계속하여 회전시키면 먼저 공급되어 있던 세퍼레이터(10)의 길이만큼 전극 조립체(50)의 마지막 부분에 세퍼레이터(10)가 소정 횟수(대략 2회에서 3회 정도) 감겨지면서 마감 수축 커버층(82)이 형성될 수 있으며, 이러한 세퍼레이터(10)의 적층에 의한 마감 수축 커버층(82)이 전극 조립체(50)의 마감단을 마무리할 수 있게 된다. 결과적으로, 상기 전극 조립체(50)의 가장 안쪽 위치 시작 지점과 가장 바깥 위치 마감 지점에 각각 세퍼레이터(10)가 몇 겹으로 중첩된 기저 수축 커버층(72)과 마감 수축 커버층(82)이 형성될 수 있게 되는 것이며, 이러한 기저 수축 커버층(72)과 마감 수축 커버층(82)은 열에 의해 세퍼레이터(10)가 길이 방향으로 수축되더라도, 세퍼레이터(10)의 수축 부분만큼 극판(30,40)들의 상호 노출 길이를 보상하므로, 극판(30,40)들이 서로 노출되지 않고 항상 절연된 상태를 견실하게 유지할 수 있다.

다음, 상기와 같은 단계를 거쳐 시작단과 종료단에 각각 기저 수축 커버층(72)과 마감 수축 커버층(82)이 있는 전극 조립체(50)를 형성한 다음, 상기와 같은 컷팅장치에 의해 세퍼레이터(10)의 이어진 부분을 컷팅함으로써 전극 조립체(50)를 개별화시키면 된다. 도 10b에는 상기와 같은 와인딩 제조 방식에 의해 제작 완료된 전극 조립체(50)를 개별화시킨 상태까지 도시되어 있다.

그리고, 상기와 같은 과정을 계속적으로 수행함으로써 복수층의 세퍼레이터(10) 사이에 복수층의 양극판(40)과 음극판(30)이 적층되고 일측에는 양극탭(42)과 음극탭(32)이 구비된 구조의 전극 조립체(50)를 대량으로 제작할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서는 전극 조립체(50)를 개별화하기 위해 컷팅 작업을 수행하는 동안 약간의 휴지 시간이 있을 수 있으므로, 세퍼레이터(10)에도 역시 버퍼 작업을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명은 맨드릴(20)측의 전단 위치에 배치된 극판 버퍼 장치(100)에 의해 세퍼레이터(10)의 이송 경로를 증가시킴으로써 세퍼레이터(10)를 일정 길이만큼 저장하는 세퍼레이터(10) 버퍼링 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 세퍼레이터(10) 버퍼를 위한 극판 버퍼 장치(100) 역시 세퍼레이터(10)의 이송 경로에 이어져 설치되며 세퍼레이터(10)가 거쳐가도록 가이드하는 롤러(102)를 구비한 롤러 유닛(104)과, 이러한 롤러 유닛(104)이 일정 길이만큼 이송되도록 가이드하여 롤러 유닛(104)을 통하여 지나가는 세퍼레이터(10)를 일정 길이만큼 저장할 수 있도록 하는 가이드 레일(106)을 포함한 구성이다. 즉, 극판들의 버퍼를 위한 상기 극판 버퍼 장치(100)와 세퍼레이터(10) 버퍼 장치의 구성은 동일하다고 할 수 있는데, 상기 가이드 레일(106)을 따라 롤러 유닛(104)과 세퍼레이터(10)가 거쳐가는 롤러(102)를 당겨주는 방향으로 이송시켜서 세퍼레이터(10)를 일정 길이만큼 저장되도록 하는 버퍼 기능을 수행할 수도 있는 것이다.

이처럼 세퍼레이터(10)를 버퍼하여 이송 경로를 저장하는 이유는 전극 조립체(50) 완성 후에 컷팅작업 시행시 세퍼레이터(10)가 잠시 중지되도록 하여 이차 전지 제조작업상의 원활성을 보다 높일 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 세퍼레이터(10)를 끊어서 전극 조립체(50)를 개별화할 때 세퍼레이터(10)가 과도하게 지나쳐서 작업에 방해가 될 수 있는 경우에도 대비한 것이다.

상기와 같은 단계를 거쳐서 전극 조립체(50)를 와인딩 방식으로 권취시켜 만든 다음, 전극 조립체(50)의 양극탭(42)과 음극탭(32)을 각각 용접하여 탭(32,42) 끼리 접합시킨 후, 탭(32,42)의 끝단부를 트리밍(trimming) 작업하여 각 탭(32,42)의 끝단 길이를 동일하게 맞추어 준다.

전극 조립체(50)의 양극탭(42)과 음극탭(32)을 용접한 다음에는 양극탭(42)과 음극탭(32)에 각각 양극리드 단자(44)와 음극리드 단자(34)를 용접하여 접합시킨다. 이때에는 초음파 융착기와 같은 통상의 장치를 이용할 수 있다.

그리고, 양극탭(42)과 음극탭(32)에 양극리드 단자(44)와 음극리드 단자(34)가 융착된 전극 조립체(50)를 파우치(90)에 의해 밀봉 처리한다. 이때, 양극리드 단자(44)와 음극리드 단자(34)에 미리 융착용 탭테이프(70)를 먼저 붙인 다음에 파우치(90)에 의해 전극 조립체(50)를 밀봉 처리하는 것이 바람직하다.

다시 말해, 파우치(90)를 전극 조립체(50)의 양면을 커버하도록 파우치(90) 내부에 전극 조립체(50)를 집어넣고, 파우치(90)의 상하 좌우 네 둘레부 중에서 상하측 둘레부와 좌측 또는 우측 둘레부를 먼저 열간 실링 방식으로 융착 접합한다.

그러면, 파우치(90)의 좌측 또는 우측 둘레부가 밀봉되는 한편 파우치(90)의 상단 둘레부에서 양극리드 단자(44)와 음극리드 단자(34)와 마주하는 부분은 미리 부착되어 있던 탭테이프(70)에 의해 일체로 양극리드 단자(44)와 음극리드 단자(34)와 융착되는 방식으로 밀봉 접합될 수 있게 된다. 즉, 탭테이프(70)를 매개로 양극리드 단자(44)와 음극리드 단자(34)에 파우치(90)를 보다 견고하게 융착 접합할 수 있으므로, 양극 및 음극리드 단자(34)와 파우치(90) 사이의 밀봉성을 더욱 높일 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 이차 전지를 구성하는 부분인 파우치(90)의 전체 둘레부 중에서 한쪽의 둘레부는 실링처리하지 않고 개방부를 형성한 상태에서 전해액을 주입하고, 이차 전지에 충방전을 완료한 다음, 전지 내부의 가스를 제거 후 여분의 파우(90)를 잘라낸 후, 파우치(90)의 나머지 부분을 실링 처리한다. 이차 전지에 충방전 작업시에 가스 등이 발생하여 파우치(90)의 내부에 차게 되고, 파우치(90)가 이로 인해 부풀어 오르는데, 파우치(90) 내부의 여유공간으로 가스가 모이면, 이후 가스 제거(degassing) 작업을 통해 내부 가스를 빼내고 여유분 파우치(90)를 잘라낸 후, 파우치(90)의 나머지 개방부를 열간 실링 등의 방식으로 밀봉 처리하면 되는 것이다. 도 11은 본 발명의 이차 전지 제조방법에 의해 제조 완료된 이차 전지의 하나의 예를 보여준다.

한편, 본 발명에서는 음극판(30)의 음극탭(32)과 양극판(40)의 양극탭(42)은 이송방향을 기준으로 서로 반대되는 단부측에 각각 배열되도록 함으로써 이차 전지가 세로 방향의 서로 반대되는 단부에 각각 음극탭(32)과 양극탭(42)이 구비되도록 할 수도 있다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

10. 세퍼레이터 30. 음극판
40. 양극판 50. 전극 조립체
72. 기저 수축 커버층 82. 마감 수축 커버층
100. 극판 버퍼 장치 102. 롤러
104. 롤러 유닛 106. 가이드 레일

Claims (8)

1. 음극판을 기준으로 상하부에 세퍼레이터를 배치하고 상측 세퍼레이터의 위쪽이나 하측 세퍼레이터의 아래쪽에는 양극판을 배치하여 세퍼레이터와 음극판과 세퍼레이터 및 양극판을 한쪽 끝단을 기준으로 이송라인을 따라 맨드릴 측에 연속 공급하는 단계와;
   상기 음극판과 양극판의 이송 방향과 교차되는 세로 방향의 양측단부 중에서 적어도 하나의 측단부를 탭 형성 장치에 의해 펀칭하여 상기 음극판과 양극판의 적어도 일측단부에 복수개의 음극탭과 양극탭을 각각 간격을 두고 형성하는 단계와;
   상기 세퍼레이터만을 상기 맨드릴측에 이송시켜 와인딩시킴으로써 기저 수축 커버층을 형성한 다음, 상기 세퍼레이터와 함께 상기 음극판과 양극판을 함께 와인딩하여 전극 조립체를 형성하고, 상기 음극판과 양극판을 컷팅기로 절단하여 상기 세퍼레이터만을 다시 상기 맨드릴 측에 공급하여 와인딩함으로써 상기 전극 조립체의 마감단에 마감 수축 커버층을 형성하는 와인딩 단계와;
   상기 기저 수축 커버층과 상기 마감 수축 커버층이 형성된 상기 전극 조립체를 컷팅기를 이용하여 개별화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 와인딩 단계는,
   상기 탭 형성 장치와 상기 맨드릴 사이에 배치된 극판 버퍼 장치에 의해 상기 양극판과 상기 음극판의 이송 경로를 증가시킴으로써 상기 음극판과 양극판을 일정 길이만큼 저장하여 상기 맨드릴 측으로 상기 세퍼레이터만이 이송되도록 하는 극판 스타트 버퍼링 단계와;
   상기 맨드릴 측으로 이송된 상기 세퍼레이터를 일정 횟수만큼 와인딩하여 기저 수축 커버층을 형성하는 스타트 와인딩 단계와;
   상기 극판 버퍼 장치에 의해 상기 양극판과 상기 음극판의 이송 경로 증가분을 원위치 상태로 감쇄시켜서 상기 음극판과 양극판을 상기 세퍼레이터와 함께 상기 맨드릴 측으로 이송하는 단계와;
   상기 맨드릴의 회전에 의해 상기 기저 수축 커버층이 와인딩되어 있는 상기 세퍼레이터와 상기 양극판 및 상기 음극판을 함께 와인딩하여 측단부에 복수개의 음극탭과 양극탭이 적층 구비된 전극 조립체를 만드는 단계와;
   상기 음극판과 양극판을 컷팅 장치에 의해 상기 전극 조립체에 와인딩되기 이전의 위치를 컷팅하는 단계와;
   상기 극판 버퍼 장치에 의해 상기 양극판과 상기 음극판의 이송 경로를 다시 증가시켜 상기 음극판과 양극판을 일정 길이만큼 저장하여 상기 맨드릴 측으로 상기 세퍼레이터만이 일정 길이만큼 이송되도록 하는 극판 피니시 버퍼링 단계와; 상기 맨드릴 측으로 이송된 일정길이의 세퍼레이터만을 와인딩하여 상기 전극 조립체의 마감단에 마감 수축 커버층을 형성하는 피니시 와인딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 극판 버퍼 장치는, 상기 극판들의 이송 경로에 이어져 설치되며 상기 극판들이 거쳐가도록 가이드하는 롤러를 구비한 롤러 유닛과, 상기 롤러 유닛이 일정 길이만큼 이송되도록 가이드하여 상기 롤러 유닛을 통하여 지나가는 상기 극판들을 일정 길이만큼 저장할 수 있도록 하는 가이드 레일을 포함하며, 상기 가이드 레일을 따라 상기 롤러 유닛과 상기 극판들이 거쳐가는 상기 롤러를 당겨주는 방향으로 이송시켜서 상기 극판들을 일정 길이만큼 저장되도록 하는 버퍼 기능을 하도록 구성한 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조방법.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 롤러 유닛의 상기 롤러는 상기 가이드 레일의 길이 방향 중심부를 기준으로 서로 대칭되는 위치에 한 쌍으로 설치하고, 상기 롤러 유닛의 상기 한 쌍의 롤러 사이에는 중간 롤러를 설치하여, 상기 롤러 유닛의 상기 한 쌍의 롤러와 상기 중간 롤러를 극판이 지나가도록 가이드하며, 상기 롤러 유닛과 상기 한 쌍의 롤러가 상기 가이드 레일을 따라 당겨지는 방향으로 이송될 때에 상기 한 쌍의 롤러에 의해 극판의 버퍼 구간이 대칭되는 두 쌍의 버퍼 구간으로 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 맨드릴 측의 전단 위치에 배치된 극판 버퍼 장치에 의해 상기 세퍼레이터의 이송 경로를 증가시킴으로써 상기 세퍼레이터를 일정 길이만큼 저장하는 세퍼레이터 버퍼링 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 음극판의 상기 음극탭과 상기 양극판의 상기 양극탭은 이송방향과 직교하는 세로 방향을 기준으로 서로 어긋난 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 음극판의 상기 음극탭과 상기 양극판의 상기 양극탭은 이송방향을 기준으로 서로 반대되는 단부측에 각각 배열되도록 할 수 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조방법.
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나에 의해 제조된 이차 전지.

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