KR20150049768A - 전지셀의 전극조립체 테이핑 장치 및 상기 테이핑 장치를 이용하여 제조된 전지셀 - Google Patents

전지셀의 전극조립체 테이핑 장치 및 상기 테이핑 장치를 이용하여 제조된 전지셀 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 전극조립체의 외면에 접착테이프를 부착하기 위한 장치로서, 접착테이프의 비접착면의 상부를 고정하는 제 1 고정단이 구비된 제 1 누름대(pressure bar), 및 상기 접착테이프의 비접착면의 하부를 고정하는 제 2 고정단이 구비된 제 2 누름대를 포함하고 있는 테이핑부; 상기 접착테이프의 비접착면이 상기 제 1 누름대 및 제 2 누름대의 일측에 위치되도록 접착테이프를 인취(引取)하는 클램프; 및 상기 제 1 누름대 및 제 2 누름대를 이송하는 이송부;를 포함하고 있고,
상기 제 1 누름대 및 제 2 누름대는, 제 1 고정단과 제 2 고정단이 전극조립체에 대한 위치에서 서로 단차를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체 테이핑 장치.

Description

전지셀의 전극조립체 테이핑 장치 및 상기 테이핑 장치를 이용하여 제조된 전지셀 {Device for Taping Electrode Assembly of Battery Cell and Battery Cell Manufactured Using the same}
본 발명은 전지셀의 전극조립체 테이핑 장치 및 상기 테이핑 장치를 이용하여 제조된 전지셀에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
특히, 최근에는 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.
이러한 이차전지에서 주요 연구 과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이다. 예를 들어, 이차전지는 내부 단락, 허용된 전류 및 전압을 초과한 과충전 상태, 고온에의 노출, 낙하 또는 외부 충격에 의한 변형 등 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발이 초래될 수 있다.
이러한 안전성의 문제 중 하나로, 스택형 전극조립체의 경우, 전지의 낙하 또는 외부 충격의 인가시 분리막을 중심으로 한 전극들의 움직임으로 인해 전극간의 단락이 유발될 가능성이 높으며, 이에 따라, 전극조립체의 외주면에 전극조립체를 고정하기 위한 고정용 접착테이프가 부가되기도 한다.
도 1에는 종래의 전극조립체의 외주면에 접착테이프가 부가되어 있는 스택형 전극조립체의 구조를 나타낸 모식도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 외주면에 고정용 접착테이프가 부가된 스택형 전극조립체의 일단면의 구조를 확대한 모식도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전극조립체(50)는 양극(10), 음극(20), 및 이러한 양극(10)과 음극(20) 사이에 개재되는 분리막(30)이 교대로 적층되어 있는 구조로서, 전극조립체(50)의 서로 대향하는 외주면에는 각각 두 개의 접착테이프(41, 42, 43, 44)가 부가되어 있다. 이러한 전극조립체(50)를 이송하는 중, 양극, 음극, 및 분리막들의 배열이 어긋나는 것을 방지하기 위해, 전극조립체의 외주면 중의 일부에 고정용 접착테이프를 부가함으로써 제조되었다.
하지만, 이러한 구조에서는 고정용 접착테이프를 부가되는 과정에서 분리막의 외주면이 불규칙하게 절곡되는 현상이 자주 발생되고, 불규칙하게 절곡된 분리막은 전극조립체의 일부 단층을 돌출되게 하거나, 적층 배열을 흐트러지게 하는 현상을 발생시켜 품질을 저해하는 등에 전지셀 내부에 손상을 발생시킬 수 있고 제품의 불량률이 높아지는 문제가 있었다.
또한, 종래에는 이러한 문제를 해결하기 위해, 고정용 장착부재가 부가되기 전에 전극조립체의 분리막을 미리 절곡 성형하거나, 또는 불균칙하게 절곡된 분리막의 접착테이프를 탈착한 후, 임의로 접착테이프를 재부가하는 등의 추가적인 인력 및 공정 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 제 1 누름대 및 제 2 누름대는, 제 1 고정단과 제 2 고정단이 전극조립체에 대한 위치에서 서로 단차를 이루는 구조를 형성하고 있어, 전극조립체의 분리막의 외주변 잉여부가 상향 또는 하향으로 일정하게 절곡되도록 접착테이프를 부가하는 것이 가능하므로, 전지의 불량률을 최소화하고 우수한 품질의 전지셀의 제조가 가능한 전극조립체 테이핑 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 전극조립체의 분리막의 외주면 잉여부를 일정한 방향으로 절곡함으로써, 전지케이스에 수납이 용이한 전극조립체를 제조할 수 있고, 상기 분리막의 외주면 잉여부를 양극 및 음극과 함께 접착 및 고정함으로써, 전극조립체의 적층 구조를 안정적으로 고정하며, 고온의 환경에서도 분리막이 수축되는 것에 의해 내부 단락이 발생하는 것을 방지하여 고온 안전성이 향상된 전지셀을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 전극조립체의 외면에 접착테이프를 부착하기 위한 장치는,
접착테이프의 비접착면의 상부를 고정하는 제 1 고정단이 구비된 제 1 누름대(pressure bar), 및 상기 접착테이프의 비접착면의 하부를 고정하는 제 2 고정단이 구비된 제 2 누름대를 포함하고 있는 테이핑부;
상기 접착테이프의 비접착면이 상기 제 1 누름대 및 제 2 누름대의 일측에 위치되도록 접착테이프를 인취(引取)하는 클램프; 및
상기 제 1 누름대 및 제 2 누름대를 이송하는 이송부;
를 포함하고 있고,
상기 제 1 누름대 및 제 2 누름대는, 제 1 고정단과 제 2 고정단이 전극조립체에 대한 위치에서 서로 단차를 형성하고 있는 구조로 구성되어 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 전극조립체 테이핑 장치는, 제 1 고정단과 제 2 고정단이 서로 단차를 형성하고 있는 구조에 의해, 전극조립체 외면의 상부 또는 하부의 일측단부터 반대편 일측단까지 연속적으로 접착테이프를 부착하는 것이 가능하므로, 상기 분리막의 외주면 잉여부가 동일한 방향으로 절곡되도록 접착테이프를 부가할 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 고정단과 제 2 고정단은, 이들 고정단들에 고정된 접착테이프의 경사면이 지면에 수직인 방향을 기준으로 50도 내지 80도의 각도를 갖도록 서로 단차가 형성된 구조일 수 있다.
상기 경사면이 50도 미만의 각도인 경우, 분리막 외주면 잉여부를 의도한 방향으로 일정하게 절곡시키는 것이 가능한 거리의 단차를 형성할 수 없고, 80도를 초과한 경우, 상기 단차의 크기가 과도하게 커지므로, 보다 긴 접착테이프를 사용해야 하고, 그에 따라 접착테이프가 낭비될 수 있다.
본 발명에 따른 전극조립체 테이핑 장치는, 상기 접착테이프가 분리막의 외주면 잉여부를 상향(上向) 또는 하향(下向)으로 절곡되도록 부착시킬 수 있다.
이러한 본 발명의 제 1 누름대 및 제 2 누름대 각각은, 상기 전극조립체의 외면에 접착테이프를 면밀하게 부착하기 위한 구성으로, 접착테이프를 전극조립체의 외면에 밀착시키는 적어도 하나 이상의 돌기를 포함할 수 있고, 상세하게는, 상기 제 1 누름대의 돌기 및 제 2 누름대의 돌기는 전극조립체를 기준으로 서로 대향하여 돌출된 구조로 형성된 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 테이핑부는 지면에 수직인 방향을 기준으로 상향(上向) 또는 하향(下向) 대각선 방향에서 전극조립체 쪽으로 전진하여 전극조립체의 일측에 접근하고, 상기 테이핑부의 돌기가 전극조립체의 최상면과 최하면에 밀착 전진하는 것에 의해, 접착테이프를 전극조립체에 부착할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전극조립체 테이핑 장치는, 상기 테이핑부가 상향 또는 하향 대각선 방향으로 전지하여 전극조립체의 일측에 접근함으로써, 상기 전극조립체의 일측에 돌출되어 있는 분리막의 외주면 잉여부를 상향 또는 하향 방향으로 일정하게 절곡시킬 수 있다.
상기 하향 대각선 방향으로 전진하는 테이핑부는, 접착테이프를 순차적으로 전극조립체의 최상면, 외측면, 및 최하면에 부착할 수 있고, 상기 상향 대각선 방향으로 전진하는 테이핑부는 접착테이프를 순차적으로 전극조립체의 최하면, 외측면, 및 최상면에 부착할 수 있다.
구체적으로, 상기 대각선 방향은 지면에 수직인 방향을 기준으로 30도 내지 60도의 범위일 수 있다. 상기 대각선 방향이 30도 미만인 경우, 상기 분리막 외주면 잉여부를 본 발명이 의도한 상향 또는 하향 방향으로 절곡시키는데 충분한 각도가 되지 않아, 잉여부의 절곡되는 방향이 불규칙해질 수 있고, 60도 초과인 경우, 상기 테이핑부가 전극조립체의 일측에 접근하는 것이 용이하지 않으므로, 바람직하지 않다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 고정단 및 제 2 고정단은 흡착방식으로 접착테이프를 고정하고, 상세하게는, 제 1 고정단 및 제 2 고정단에는 접착테이프를 흡착하기 위한 흡착구가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 흡착구에 형성되는 흡착력은, 접착테이프의 접착면과 전극조립체 외면의 부착력에 의해 제 1 고정단 및 제 2 고정단에 고정된 접착테이프가 탈리되는 크기일 수 있다.
본 발명에 따른 전극조립체 테이핑 장치는, 상기 접착테이프의 일단부를 자르기 위한 절단부가 더 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 절단부는, 상기 접착테이프가 전극조립체의 최하면, 외측면, 및 최상면에 접착될 수 있고, 전극조립체의 양극, 음극, 및 분리막의 배열이 흐트러지는 것을 방지할 수 있는 길이로 접착테이프를 절단할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 접착테이프는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 필름 기재에 접착제가 도포되어 있는 부재일 수 있는 바, 상기 접착부재의 소재는 전극조립체의 적층 구조를 안정적으로 고정할 수 있고, 물리적 특성 및 화학적 특성에 영향을 미치지 않는 소재라면 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 발명은, 상기 전극조립체 테이핑 장치를 이용하여 전극조립체의 외면에 접착테이프를 부가하는 방법을 제공한다.
구체적으로, 상기 접착테이프를 부가하는 방법은,
(a) 클램프가 접착테이프를 인취하기 위해 접착테이프의 일측 단부를 잡아 테이핑부의 일측과 접착테이프의 비접착면이 대면하도록 가로질러 이동하는 과정;
(b) 제 1 고정단이 접착테이프의 비접착면의 상부를 고정하고, 제 2 고정단이 접착테이프의 비접착면의 하부를 고정하는 과정;
(c) 상기 테이핑부를 접착테이프의 접착면과 전극조립체의 일측면이 대면하도록 이송부에 의해 이송되는 과정;
(d) 상기 테이핑부가 전극조립체의 하향 대각선 방향으로 전극조립체의 일측으로 전진하고, 테이핑부의 돌기가 전극조립체의 최상면과 최하면에 밀착 전진하면서, 접착테이프를 순차적으로 전극조립체의 최상면, 외측면, 및 최하면에 부착하거나, 또는
상기 테이핑부가 전극조립체의 상향 대각선 방향으로 전극조립체의 일측으로 전진하고, 테이핑부의 돌기가 전극조립체의 최상면과 최하면에 밀착 전진하면서, 접착테이프를 순차적으로 전극조립체의 최하면, 외측면, 및 최상면에 부착하는 과정;
(e) 상기 접착테이프와 분리된 테이핑부를 전극조립체로부터 후진하여 원위치로 복귀시키는 과정;
을 포함할 수 있다.
종래의 기술에는, 상기 접착테이프가 전극조립체의 일측 방향에서 부가될 경우, 전극조립체를 구성하는 다수의 분리막 외주면 잉여부들의 절곡되는 방향이 불규칙해짐으로써, 접촉테이프를 부가하는데 어려움이 있었다.
하지만, 본 발명에 따른 접착테이프를 부가하는 방법은, 상기 과정 (d)의 대각선 방향이 지면에 수직인 방향을 기준으로 30도 내지 60도의 범위일 수 있고, 이러한 기울어진 방향으로 접착테이프가 부가될 경우, 상기 분리막 외주면 잉여부를 상향 또는 하향으로 일정하게 절곡시킬 수 있으며, 또한, 상기 제 1 고정단 및 제 2 고정단이 서로 단차를 이루는 구조를 포함하는 테이핑부에 이러한 방법을 적용할 경우, 상호 보완적인 효과를 발휘하여 테이핑하는 과정에서 발생되는 불량률을 크게 낮출 수 있다.
또한, 상기 (b)과정 이후에, 접착테이프의 일단부를 자르기 위해 제 1 고정단 및 제 2 고정단이 접착테이프를 고정한 상태에서 절단부를 이용하여 절취하는 과정을 추가로 수행할 수 있다.
본 발명은, 또한, 상기 전극조립체 테이핑 장치를 이용하여 제조된 전지셀을 제공하는 바, 이러한 전지셀은,
양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있고;
상기 분리막은 양극 및 음극보다 긴 길이로 돌출되어 외주면 잉여부를 형성하고 있으며;
상기 전극조립체의 외면에는 전극조립체의 적층 구조를 유지할 수 있도록 접착테이프가 부가되어 있고;
상기 접착테이프에 의해 분리막의 외주면 잉여부가 동일한 일측 방향으로 절곡되어 있는 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 접착테이프는 전극들의 적층 방향을 기준으로 최상단면에서 최하단면에 걸쳐 부가되어 있는 구조로 형성될 수 있다.
또한, 상기 분리막의 외주면 잉여부가 돌출된 길이는 0.75 mm 내지 1.00 mm일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 최상단 또는 최하단에 분리막이 형성된 구조로 이루어진 바이셀일 수 있다.
한편, 상기 전지케이스는 원통형 또는 각형 캔, 및 상기 캔의 개방 상단부에 탑재되는 캡을 포함하는 구조로 이루어지거나, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스일 수 있다.
본 발명에 따른 전지셀은 상기와 같은 구조로 이루어진 것이라면 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.
리튬 이차전지를 포함하여 전지셀의 구성, 구조, 제조방법 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스의 대표적인 예로는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당 업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 제 1 누름대 및 제 2 누름대는 제 1 고정단과 제 2 고정단이 전극조립체에 대한 위치에서 서로 단차를 이루는 구조를 형성하고 있으므로, 전극조립체의 분리막 외주변 잉여부가 상향 또는 하향으로 일정하게 절곡되도록 접착테이프를 부가함으로써, 전지의 불량률을 최소화하고 우수한 품질의 전지셀의 제조가 가능한 효과가 있다.
또한, 상기 테이핑부가 상향 또는 하향 대각선 방향으로 전진하여 전극조립체의 일측에 접근함으로써, 상기 전극조립체의 일측에 돌출되어 있는 분리막의 외주면 잉여부를 상향 또는 하향 방향으로 일정하게 절곡시킬 수 있고, 제 1 고정단 및 제 2 고정단이 서로 단차를 이루는 구조를 갖는 테이핑부에 이러한 과정을 적용할 경우, 상호 보완적인 효과를 발휘하여 테이핑하는 과정에서 발생되는 불량률을 크게 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전극조립체는 분리막의 외주면 잉여부가 절곡됨으로써, 전극조립체의 전지케이스에 대한 수납이 용이하고, 상기 분리막의 외주면 잉여부를 양극 및 음극과 함께 접착 고정함으로써, 전극조립체의 적층 구조가 안정적으로 고정되며, 고온의 환경에서도 분리막이 수축되는 것에 의해 내부 단락이 발생하는 것을 방지하여 고온 안전성이 향상된 전지셀을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전극조립체의 외주면에 접착테이프가 부가되어 있는 스택형 전극조립체의 구조를 나타낸 모식도이다;
도 2는 도 1의 스택형 전극조립체의 적층 구조를 모식적으로 나타낸 A-A` 단면도이다;
도 3 내지 도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체 테이핑 장치의 테이핑부의 접착테이프를 고정하는 과정을 나타낸 사진들이다;
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 테이핑부의 제 1 누름대 및 제 2 누름대를 모식적으로 나타낸 측면도 및 정면도이다;
도 8 내지 도 10은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 테이핑부가 접착테이프를 전극조립체에 부가하는 과정을 나타낸 모식도이다;
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 테이핑부를 이용하여 전극조립체에 접착테이프를 부가하는 과정을 나타낸 모식적인 측면도이다;
도 12는 도 11의 테이핑부를 이용하여 접착테이프를 부가시킨 스택형 전극조립체의 적층 구조를 모식적으로 나타낸 단면도이다;
도 13은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체 테이핑 장치가 접착테이프를 전극조립체에 부가하는 사진이다;
도 14는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 접착테이프가 부가되어 있는 전극조립체의 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3 내지 도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체 테이핑 장치의 테이핑부의 접착테이프를 고정하는 과정을 나타낸 사진들이 개시되어 있다.
먼저, 도 3을 참조하면, 테이핑 장치(100)는 접착테이프(150)를 공급하는 공급부(140), 접착테이프(150)를 인취(引取)하기 위한 클램프(160), 고정된 접착테이프(150)를 절취하는 절단부(130), 전극조립체의 접착테이프(150)를 부가하기 위한 테이핑부(110)를 포함하고 있다.
이러한 테이핑부(110)는 제 1 누름대(111) 및 제 2 누름대(112)를 포함하고, 접착테이프(150)의 비접착면의 상부 및 하부를 각각 고정하기 위한 제 1 고정단(113) 및 제 2 고정단(114)을 포함하고 있다.
이러한 테이핑부(100)의 제 1 누름대(111) 및 제 2 누름대(112)는, 제 1 고정단(113) 및 제 2 고정단(114)이 접착테이프(150)를 고정할 시에는, 제 1 고정단(113) 및 제 2 고정단(114)이 지면에 수직인 방향으로 나란하게 정렬되어 단차가 형성되어 있지 않다.
이처럼, 본 발명에 따른 테이핑부(100)의 제 1 누름대(111) 및 제 2 누름대(112)는, 제 1 고정단(113)과 제 2 고정단(114)이 전극조립체가 형성된 방향을 기준으로 다양한 단차를 길이를 조절할 수 있는 조절 기능을 포함하고 있다.
따라서, 본 발명에 따른 테이핑 장치(100)는 단차 길이를 조절하는 기능을 포함하고 있어 접착테이프(150)의 1 고정단(113)과 제 2 고정단(114)에 고정하는 것을 용이하게 하고, 1 고정단(113)과 제 2 고정단(114)이 전극조립체(도시하지 않음)에 접착테이프(150)를 부가하기 위해 서로 단차를 형성시키는 과정에서 접착테이프(150)가 보다 팽팽하게 고정되므로, 접착테이프(150)를 전극조립체(도 8, 400)에 면밀하게 부착시키는 것이 가능한 효과가 있다.
또한, 이하에서는 접착테이프(150)를 제 1 고정단(113) 및 제 2 고정단(114)에 고정하는 구체적인 과정을 설명한다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 클램프(160)는, 접착테이프를 인취(引取)하기 위해 접착테이프를 공급하는 공급부(140)까지 상향 이동하고, 이동된 클램프(160)는 집게(162) 구조를 이용하여 공급부(140)의 접착테이프(150)의 일측 단부를 잡아 일정 거리로 하향 이동하면서 접착테이프(150)를 인취하게 된다.
이후, 테이핑부(110)의 제 1 고정단(113) 및 제 2 고정단(114)이 접착테이프(150)의 비접착면에 밀착되도록 이송부(170)를 구동시켜 테이핑부(110)가 가로질러 전진함으로써, 접착테이프(150)의 상부 및 하부를 각각의 제 1 고정단(113) 및 제 2 고정단(114)에 고정시킨다.
마지막으로, 제 1 고정단(113) 및 제 2 고정단(114)이 접착테이프(150)를 고정한 상태에서, 절단부(130)가 가로질러 전진하여 접착테이프(150)의 일단부를 절단함으로써, 접착테이프(150)를 제 1 고정단(113) 및 제 2 고정단(114)에 고정하는 과정을 완료하게 된다.
도 7에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 테이핑부(110)의 제 1 누름대(111) 및 제 2 누름대(112)를 모식적으로 나타낸 측면도 및 정면도가 도시되어 있고, 도 8 내지 도 10에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 테이핑부(110)가 접착테이프(150)를 전극조립체(400)에 부가하는 과정을 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
먼저, 도 7을 참조하면, 제 1 고정단(113) 및 제 2 고정단(114)은, 흡착방식으로 접착테이프(150)를 고정하기 위해 흡착구(116, 117)가 형성되어 있고, 제 1 누름대(111) 및 제 2 누름대(112) 각각에는 접착테이프(150)를 전극조립체(400)의 외면과 밀착되는 돌기(115, 116)가 형성되어 있으며, 제 1 누름대(111)의 돌기(115) 및 제 2 누름대(112)의 돌기(116)는 서로 대향하여 돌출된 구조로 형성되어 있다.
다시, 도 7 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 전극조립체(400)는, 양극(410), 음극(420), 양극(410)과 음극(420) 사이에 개재되는 분리막(430)으로 구성된 적층 구조로 형성되어 있고, 이러한 전극조립체(400)의 분리막(430)은 외주면 잉여부(432)가 전극조립체(400) 일측에 돌출되어 형성되어 있다.
따라서, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 테이핑 장치(100)는, 외주면 잉여부(432)가 형성되어 있는 전극조립체(400)의 일측면에 접착테이프(150)를 부가하기 위해 제 1 고정단(113)과 제 2 고정단(114)이 전극조립체(400)에 대한 위치에서 서로 단차(D)를 형성하고 있는 구조로 형성되어 있고, 이러한 구조로 인해 접착테이프(150)의 경사면은 지면을 기준으로 50도 내지 80도의 각도(C)를 이룬다.
이하에서는 테이핑 장치(100)의 전극조립체(400)에 테이핑하는 과정을 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 테이핑부(110)는 지면에 수직인 방향을 기준으로 하향(下向) 대각선 방향(P)으로 전진하여 전극조립체(400)의 측면에 접근하고, 테이핑부(110)의 돌기(115, 116)가 전극조립체(400)의 최상면(405)과 최하면(406)에 밀착 전진하는 것에 의해 접착테이프(150)를 순차적으로 전극조립체(400)의 최상면(405), 외측면(407), 및 최하면(406)에 부착시키며, 분리막 외주변 잉여부(432)가 모두 하향으로 일정하게 절곡시킨다.
그리고, 테이핑부(110)는 접착테이프(150)가 전극조립체(400) 외면에 부착되는 것에 의해 접착테이프(150) 일체 모두가 제 1 고정단(115) 및 제 2 고정단(116)에서 탈리될 때까지 최상면(405)과 최하면(406)에 밀착 전진한 후, 전극조립체(400)으로부터 후진(F)하여 원위치로 복귀하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 전극조립체 테이핑 장치(100)는, 전극조립체(400)의 외면에 최상면(405)부터 최하면(406)까지 연속적으로 접착테이프(150)를 부착하는 것이 가능하고, 더불어, 분리막의 외주면 잉여부(400)를 의도된 방향으로 일정하게 절곡하여 접착테이프(150)를 부가하는 것이 가능하다.
도 11에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 테이핑부(210)를 이용하여 전극조립체(500)에 접착테이프(150)를 부가하는 과정을 모식적으로 나타낸 측면도이고, 도 12에는 도 11의 테이핑부(210)를 이용하여 접착테이프(150)를 부가시킨 스택형 전극조립체(500)의 적층 구조를 모식적으로 나타낸 단면도가 도시되어 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 테이핑부(210)는 도 8의 테이핑부(110)와 달리, 제 2 고정단(213)이 제 1 고정단(213) 보다 전극조립체(500)에 가까운 곳에 위치하여 서로 단차(E) 구조를 형성하고 있다. 이러한 구조의 테이핑부(210)는 지면에 수직인 방향을 기준으로 상향(上向) 대각선 방향(G)으로 전진하여 전극조립체(500)의 측면에 접근하고, 테이핑부(210)의 돌기(215, 216)가 전극조립체(500)의 최상면(505)과 최하면(506)에 밀착 전진하는 것에 의해 접착테이프(250)를 순차적으로 전극조립체(500)의 최하면(506), 외측면(507), 및 최상면(505)에 부착시키며, 분리막의 외주변 잉여부(532)를 상향으로 모두 일정하게 절곡시킨다.
나머지 테이핑부(210)의 접착테이프(150)를 부가하는 과정 및 그에 따른 효과는 앞서 서술된 테이핑 장치(100)와 동일하므로, 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
도 13에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체 테이핑 장치(100)가 접착테이프(150)를 전극조립체(400)에 부가하는 사진이 개시되어 있다.
도 13를 참조하면, 테이핑 전 사진은 테이핑부(110)가 전극조립체(400)의 일측에 접근하여 테이핑되기 직전의 장면을 나타내고 있다. 이러한 테이핑부(110)에는 제 1 고정단(113)과 제 2 고정단(114)이 전극조립체(400)에 대한 위치에서 서로 단차를 형성하고 있고, 이러한 제 1 고정단(113)과 제 2 고정단(114)에는 접착테이프(150)가 고정되어 있다.
또한, 테이핑 후 사진은 전극조립체(400)에 접착테이프(150)가 부가되어 있고, 테이핑부(110)는 후진하여 원위치로 복귀된 것을 나타내고 있다.
도 14에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 접착테이프(631, 632, 633, 634)가 부가되어 있는 전극조립체(600)의 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 전극조립체(600)는 전극조립체(600)의 서로 대면하는 외주면에 접착테이프(631. 632, 633, 634)가 부가되어 있다. 이러한 전극조립체(600)는, 접착테이프(631. 632, 633, 634)가 분리막의 외주면 잉여부(630)를 상향 또는 하향으로 절곡하여 양극(610) 및 음극(도시되지 않음)과 함께 접착 및 고정되어 있으므로, 전극조립체(600)의 적층 구조가 안정적이며 고온의 환경에서도 분리막의 수축에 의한 내부 단락을 방지하고 고온 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (24)

  1. 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 전극조립체의 외면에 접착테이프를 부착하기 위한 장치로서,
    접착테이프의 비접착면의 상부를 고정하는 제 1 고정단이 구비된 제 1 누름대(pressure bar), 및 상기 접착테이프의 비접착면의 하부를 고정하는 제 2 고정단이 구비된 제 2 누름대를 포함하고 있는 테이핑부;
    상기 접착테이프의 비접착면이 상기 제 1 누름대 및 제 2 누름대의 일측에 위치되도록 접착테이프를 인취(引取)하는 클램프; 및
    상기 제 1 누름대 및 제 2 누름대를 이송하는 이송부;
    를 포함하고 있고,
    상기 제 1 누름대 및 제 2 누름대는, 제 1 고정단과 제 2 고정단이 전극조립체에 대한 위치에서 서로 단차를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체 테이핑 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 고정단과 제 2 고정단은, 이들 고정단들에 고정된 접착테이프의 경사면이 지면에 수직인 방향을 기준으로 50도 내지 80도의 각도를 갖도록 서로 단차를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체 테이핑 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 접착테이프는 분리막의 외주면 잉여부를 상향(上向) 또는 하향(下向)으로 절곡하면서 부착되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 테이핑 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 누름대 및 제 2 누름대 각각은 접착테이프를 전극조립체의 외면에 밀착시키는 적어도 하나 이상의 돌기를 포함하고 있고, 상기 제 1 누름대의 돌기 및 제 2 누름대의 돌기는 전극조립체를 기준으로 서로 대향하여 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 테이핑 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 돌기는 삼각기둥 또는 반원기둥 형태인 것을 특징으로 하는 전극조립체 테이핑 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 테이핑부는 지면에 수직인 방향을 기준으로 상향(上向) 또는 하향(下向) 대각선 방향에서 전극조립체 쪽으로 전진하여 전극조립체의 일측에 접근하고, 상기 테이핑부의 돌기가 전극조립체의 최상면과 최하면에 밀착 전진하는 것에 의해, 접착테이프를 전극조립체에 부착하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 테이핑 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 하향 대각선 방향으로 전진하는 테이핑부는 접착테이프를 순차적으로 전극조립체의 최상면, 외측면, 및 최하면에 부착하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 테이핑 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 상향 대각선 방향으로 전진하는 테이핑부는 접착테이프를 순차적으로 전극조립체의 최하면, 외측면, 및 최상면에 부착하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 테이핑 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 대각선 방향은 지면에 수직인 방향을 기준으로 30도 내지 60도의 범위인 것을 특징으로 하는 전극조립체 테이핑 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 고정단 및 제 2 고정단은 흡착방식으로 접착테이프를 고정하고, 제 1 고정단 및 제 2 고정단에는 접착테이프를 흡착하기 위한 흡착구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체 테이핑 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 흡착구에 형성되는 흡착력은, 접착테이프의 접착면과 전극조립체 외면의 부착력에 의해 제 1 고정단 및 제 2 고정단에 고정된 접착테이프가 탈리되는 크기인 것을 특징으로 하는 전극조립체 테이핑 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 접착테이프의 일단부를 자르기 위한 절단부가 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체 테이핑 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 접착테이프는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 필름 기재에 접착제가 도포되어 있는 부재인 것을 특징으로 하는 전극조립체 테이핑 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 따른 전극조립체 테이핑 장치를 이용하여 전극조립체의 외면에 접착테이프를 부착 방법으로서,
    (a) 클램프가 접착테이프를 인취하기 위해 접착테이프의 일측 단부를 잡아 테이핑부의 일측과 접착테이프의 비접착면이 대면하도록 가로질러 이동하는 과정;
    (b) 제 1 고정단이 접착테이프의 비접착면의 상부를 고정하고, 제 2 고정단이 접착테이프의 비접착면의 하부를 고정하는 과정;
    (c) 상기 테이핑부를 접착테이프의 접착면과 전극조립체의 일측면이 대면하도록 이송부에 의해 이송되는 과정;
    (d) 상기 테이핑부가 전극조립체의 하향 대각선 방향으로 전극조립체의 일측으로 전진하고, 테이핑부의 돌기가 전극조립체의 최상면과 최하면에 밀착 전진하면서, 접착테이프를 순차적으로 전극조립체의 최상면, 외측면, 및 최하면에 부착하거나, 또는
    상기 테이핑부가 전극조립체의 상향 대각선 방향으로 전극조립체의 일측으로 전진하고, 테이핑부의 돌기가 전극조립체의 최상면과 최하면에 밀착 전진하면서, 접착테이프를 순차적으로 전극조립체의 최하면, 외측면, 및 최상면에 부착하는 과정;
    (e) 상기 접착테이프와 분리된 테이핑부를 전극조립체로부터 후진하여 원위치로 복귀시키는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 접착테이프 부착 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 (b) 과정 이후에, 접착테이프의 일단부를 자르기 위해 제 1 고정단 및 제 2 고정단이 접착테이프를 고정한 상태에서 절단부를 이용하여 절취하는 과정을 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 접착테이프 부착 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 따른 전극조립체 테이핑 장치를 이용하여 제조된 전지셀로서,
    양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있고;
    상기 분리막은 양극 및 음극보다 긴 길이로 돌출되어 외주면 잉여부를 형성하고 있으며;
    상기 전극조립체의 외면에는 전극조립체의 적층 구조를 유지할 수 있도록 접착테이프가 부가되어 있고;
    상기 접착테이프에 의해 분리막의 외주면 잉여부가 동일한 일측 방향으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 접착테이프는 전극들의 적층 방향을 기준으로 최상단면에서 최하단면에 걸쳐 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 분리막의 외주면 잉여부가 돌출된 길이는 0.75 mm 내지 1.00 mm인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 전극조립체는 최상단 또는 최하단에 분리막이 형성된 구조로 이루어진 바이셀인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 전지케이스는 원통형 또는 각형 캔, 및 상기 캔의 개방 상단부에 탑재되는 캡을 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  21. 제 16 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  22. 제 16 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  23. 제 16 항에 따른 전지셀을 전원으로 포함하고 있는 디바이스.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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