KR20160015616A - 전극조립체 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극조립체에 관한 것으로, 제1 전극탭이 형성된 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극탭이 형성된 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지며, 상기 제1 및 제2 전극탭은 동일한 방향으로 인출되되 상호 이격되도록 형성되고, 상기 제1 및 제2 전극탭 사이의 상기 제1 및 제2 분리막 단부에는 각 단부를 서로 접착하는 접착부가 형성된다.

Description

전극조립체 및 그의 제조방법{Electrodes Assembly and Manufacturing Method thereof}
본 발명은 전극조립체, 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 전극탭이 위치한 분리막의 접착력을 증대시킨 전극조립체, 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
이러한 이차전지는 전극조립체를 포함하며, 상기한 전극조립체는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 상기 양극과 음극 사이를 전기적으로 절연시키는 분리막으로 구성된 단위 셀(A)이 반복적으로 적층된 구조를 가진다.
그리고 양극에는 양극탭이, 음극에는 음극탭이 구비되고, 상기 양극탭에는 양극리드가, 음극탭에는 음극리드가 용접되어 결합된다.
한편, 전극조립체는 라미네이터(Laminator) 공정에서 열과 압력에 의해 양극, 분리막 및 음극을 접착하고, 쇼트(Short) 공정에서 양극탭 및 음극탭을 통해 분리막의 쇼트 여부를 측정한다.
한국공개특허 제2012-0061354호
종래기술에 따른 전극조립체에서 양극탭 또는 음극탭이 연결된 양극 또는 음극의 일측은 표면 장력에 의해 활물질 코팅량이 상대적으로 적어 작은 두께를 가지며, 이에 라미네이터(Laminator) 공정시 압력을 덜 받게 되면서 접착력이 약하거나 또는 접착되지 못하는 문제가 있다. 특히 양극, 분리막 및 음극이 접착되지 않을 경우 분리막이 접혀지면서 쇼트가 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 라미네이터(Laminator) 공정시 접착력이 약한 탭 부분의 분리막을 접착하여 접착력을 향상시키는 한편, 쇼트발생을 방지하는 전극조립체, 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 전극조립체는 제1 전극탭이 형성된 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극탭이 형성된 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지며, 상기 제1 및 제2 전극탭은 동일한 방향으로 인출되되 상호 이격되도록 형성되고, 상기 제1 및 제2 전극탭 사이의 상기 제1 및 제2 분리막 단부에는 각 단부를 서로 접착하는 접착부가 형성될 수 있다.
상기 접착부는 상기 제1 및 제2 분리막 단부를 열융착하여 접착함에 따라 형성될 수 있다.
상기 접착부는 상기 제1 및 제2 분리막 단부 중앙에 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 분리막 단부의 접착은 상기 제1 및 제2 전극탭을 통한 전극의 쇼트 측정과 동시에 이루어질 수 있다.
상기 전극은 상기 분리막 보다 작게 형성되며, 상기 전극으로부터 인출된 상기 분리막의 단부에 접착부가 형성될 수 있다.
상기 최상단에 배치된 제1 전극의 외측에는 제3 분리막이 더 포함되며, 상기 제3 분리막은 상기 제1 및 제2 전극탭 사이의 제1 및 제2 분리막과 함께 접착될 수 있다.
한편, 본 발명의 전극조립체 제조방법은 제1 전극탭이 형성된 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극탭이 형성된 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지는 전극조립체를 준비하는 준비단계; 및 상기 제1 전극에 형성된 제1 전극탭과 상기 제2 전극에 형성된 제2 전극탭을 통해 전극의 쇼트불량을 측정하는 쇼트측정단계; 및 상기 제1 및 제2 전극탭 사이의 상기 제1 및 제2 분리막 단부를 접착하는 분리막 접착단계를 포함할 수 있다.
상기 쇼트측정단계와 상기 분리막 접착단계는 동시에 이루어질 수 있다.
상기 분리막 접착단계는 상기 제1 및 제2 분리막 단부를 열융착하여 접착할 수 있다.
상기 제1 및 제2 분리막 단부은 접착장치에 의해 접착되며, 상기 접착장치는 상기 제1 및 제2 분리막의 단부를 각각 압입하고, 열을 통해 열융착하는 한 쌍의 가열핀과, 상기 한 쌍의 가열핀에 열을 전달하는 가열부재를 포함할 수 있다.
상기 준비단계와 쇼트측정단계 사이에는 전극조립체의 전극과 분리막을 접착하는 라미네이팅 단계가 더 포함될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전극탭 사이의 분리막들을 서로 접착함으로써 접착력 증대로 인해 쇼트 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전극조립체를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 전극조립체를 도시한 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 전극조립체를 도시한 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 전극조립체의 다른 실시예를 나타낸 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 전극조립체의 제조방법을 도시한 순서도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 전극조립체의 제조방법을 도시한 도면으로, 도 6은 전극 조립체를 준비하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 준비된 전극조립체의 쇼트 측정 및 분리막 접착을 동시에 진행하는 상태를 도시한 도면임.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명에 따른 전극조립체(100)는 도 1 내지 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 기본 단위체(110)를 포함하며, 기본 단위체(110)는 전극과 분리막이 교대로 배치되어 형성된다. 이때 전극과 분리막은 같은 수만큼 순차적으로 적층된 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가진다. 예를 들어 도 1을 참조하면, 기본 단위체(110)는 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 순차적으로 적층된 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가진다.
여기서 제1 전극(111)에는 제1 전극탭(111a)이 형성되고, 제2 전극(113)에는 제2 전극탭(113a)이 형성된다. 그리고 제1 및 제2 전극탭(111a)(113a)은 동일한 방향으로 인출되되 상호 이격되도록 형성된다.
한편, 전극조립체(100)는 전극과 분리막의 적층이 완료되면, 전극과 분리막을 서로 접착시키는 라미네이팅 공정을 수행한다.
라미네이팅 공정은 전극조립체(100)의 상면과 하면을 동시에 압입한 상태로 열을 가하며, 이에 전극과 분리막이 일체로 접착된 전극조립체(100)를 제조한다.
그러나 라미네이팅 공정시 전극탭 사이의 전극 부분은 표면 장력에 의해 활물질 코팅량이 상대적으로 적어 작은 두께를 가지기 때문에, 압력을 작게 받음으로써 전극과 분리막의 접착력이 약하거나 또는 접착되지 못하는 문제가 있다. 특히 전극과 분리막이 접착되지 않을 경우 외력에 의해 분리막이 접혀지는 문제가 자주 발생하고 있으며, 쇼트 발생의 원인으로 작용한다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 전극조립체(100)는 제1 및 제2 전극탭(111a)(113a) 사이의 제1 및 제2 분리막(112)(114) 단부를 접착한다. 다시 말해, 전극조립체(100)에서 제1 및 제2 전극탭(111a)(113a) 사이의 제1 및 제2 분리막(112)(114) 단부에는 각 단부를 서로 접착하는 접착부(120)가 형성되며, 접착부(120)를 통해 제1 및 제2 전극탭(111a)(113a) 사이에 위치한 제1 및 제2 분리막(112)(114) 단부의 접착력을 증대시켜 쇼트 발생을 미연에 방지한다.
한편, 접착부(120)는 제1 및 제2 분리막(112)(114) 단부를 열융착하여 접착함에 따라 형성되며, 이에 제1 및 제2 분리막(112)(114) 단부의 접착력을 높일 수 있다.
한편, 접착부(120)는 제1 및 제2 분리막(112)(114) 단부 중앙에 형성된다. 즉, 접착부(120)가 제1 또는 제2 분리막(112)(114) 중 어느 하나의 분리막에 근접하게 형성될 경우 다른 하나의 분리막 접착력이 약화될 수 있다. 이에 접착부(120)는 제1 및 제2 분리막(112)(114) 단부 중앙에 형성하여 제1 및 제2 분리막(112)(114)의 접착력을 균일하게 유지할 수 있다.
한편, 제1 또는 제2 분리막(112)(114) 단부를 접착하기 위해 제1 및 제2 전극(111)(113)은 분리막(112)(114) 보다 작게 형성되며, 이에 전극으로부터 인출된 분리막의 단부를 열융착하여 접착부(120)를 형성할 수 있다.
한편, 전극조립체(100')는 도 4 및 5에 도시되어 있는 것과 같이, 기본 단위체(110')에서 최상단에 배치된 제1 전극(111)의 외측에 제3 분리막(115)을 더 포함할 수 있다. 즉 기본 단위체(110)는 제3 분리막(115), 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)을 순차적으로 적층하여 형성된다. 그리고 제1 및 제2 전극탭(111a)(113a) 사이에 위치한 제3 분리막(115), 제1 및 제2 분리막(112)(114) 단부를 열융착하여 접착부(120')를 형성한다. 이와 같이 제3 분리막(115)을 더 포함함에 따라 최외각 전극의 쇼트 여부 측정이 가능하고, 특히 분리막의 접착력을 더욱 높일 수 있다.
한편, 이와 같이 전극과 분리막의 접착이 완료되면, 전극조립체(100)의 쇼트 여부를 측정하는 쇼트측정 공정을 수행한다. 이때 제1 및 제2 전극탭을 통한 전극의 쇼트 측정은 제1 및 제2 분리막 단부의 접착과 동시에 이루어진다.
즉, 쇼트측정장치(300)로 제1 및 제2 전극탭을 통해 전극의 쇼트를 측정하는 한편, 접착장치(200)로 제1 및 제2 전극탭(111a)(113a) 사이에 위치한 제1 및 제2 분리막(112)(114) 단부를 열융착하여 접착부(120)를 형성한다. 이에 공정시간 증대를 방지하여 작업성을 높일 수 있다(도 7 참조).
따라서 본 발명에 따른 전극조립체(100)는 전극탭 사이의 분리막 단부 접착력을 향상시킴으로써 접착력 약화로 인한 쇼트발생을 방지할 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 전극조립체의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 전극조립체의 제조방법은 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(100)를 준비하는 준비단계(S10)와, 준비된 전극조립체(100)를 압입하여 접착하는 라미네이팅 단계(S20), 접착된 전극조립체(100)의 쇼트불량을 측정함과 동시에 전극조립체(100)에서 전극탭 사이의 분리막 단부를 접착하는 쇼트측정 및 분리막 접착단계(S30)를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 전극조립체의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
준비단계(S10)는 도 6에 도시되어 있는 것과 같이 전극조립체를 제조하기 위한 것으로, 제1 전극탭(111a)이 형성된 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극탭(113a)이 형성된 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 순차적으로 적층된 4층 구조를 가지는 기본 단위체(110)나, 상기 4층 구조를 가지는 기본 단위체(110)를 반복적으로 적층하여 전극조립체(100)를 제조한다. 이때, 전극(111)(113)은 분리막(112)(114) 보다 작은 크기를 가진다.
준비단계(S10)가 완료되면 전극조립체를 접착하는 라미네이팅 단계(S20)를 수행한다.
라미네이팅 단계(S20)는 전극조립체(100)의 최상단과 최하단을 동시에 압입한 상태로 열을 가하여 전극과 분리막을 접착시킨다. 다시 말해, 도 7을 참조하면 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)을 압입한 상태로 열을 가하여 전극과 분리막을 접착시킨다.
라미네이팅단계(S20)가 완료되면, 쇼트측정 및 분리막 접착단계(S30)를 수행한다.
쇼트측정 및 분리막 접착단계(S30)는 분리막을 사이에 두고 있는 전극끼리의 쇼트가 발생하는지 측정하는 한편, 전극탭 사이의 분리막 단부를 접착하여 쇼트발생을 방지하는 것이다. 즉 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 쇼트측정장치(300)에 의해 전극의 쇼트를 측정하고, 동시에 접착장치(200)에 의해 분리막 접착을 접착하여 작업성을 높인다.
여기서 접착장치(200)는 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 및 제2 분리막(112)(114)의 단부를 각각 압입하고, 열을 통해 열융착하는 한 쌍의 가열핀(210)과, 한 쌍의 가열핀(210)에 열을 전달하는 가열부재(220)를 포함한다.
즉, 접착장치(200)는 한 쌍의 가열핀(210)을 통해 제1 및 제2 분리막의 단부를 각각 압입한 상태로 가열부재(220)을 통해 전달된 열로 열융착하며, 이에 전극조립체(100)의 제조가 완료된다.
따라서 본 발명에 따른 전극조립체 제조방법은 전극탭 사이의 분리막 단부를 접착하는 단계를 더 포함함으로써 쇼트발생을 현저히 방지할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 전극조립체
110: 기본단위체
111: 제1 전극
111a: 제1 전극탭
112: 제1 분리막
113: 제2 전극
113a: 제2 전극탭
114: 제2 분리막
115: 제3 분리막
120: 접착부
130: 접착장치

Claims (11)

  1. 제1 전극탭이 형성된 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극탭이 형성된 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지며,
    상기 제1 및 제2 전극탭은 동일한 방향으로 인출되되 상호 이격되도록 형성되고,
    상기 제1 및 제2 전극탭 사이의 상기 제1 및 제2 분리막 단부에는 각 단부를 서로 접착하는 접착부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착부는 상기 제1 및 제2 분리막 단부를 열융착하여 접착함에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착부는 상기 제1 및 제2 분리막 단부 중앙에 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 분리막 단부의 접착은 상기 제1 및 제2 전극탭을 통한 전극의 쇼트 측정과 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은 상기 분리막 보다 작게 형성되며,
    상기 전극으로부터 인출된 상기 분리막의 단부에 접착부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 최상단에 배치된 제1 전극의 외측에는 제3 분리막이 더 포함되며,
    상기 제3 분리막은 상기 제1 및 제2 전극탭 사이의 제1 및 제2 분리막과 함께 접착되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  7. 전극조립체 제조방법에 있어서,
    제1 전극탭이 형성된 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극탭이 형성된 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지는 전극조립체를 준비하는 준비단계; 및
    상기 제1 전극에 형성된 제1 전극탭과 상기 제2 전극에 형성된 제2 전극탭을 통해 전극의 쇼트불량을 측정하는 쇼트측정단계;
    상기 제1 및 제2 전극탭 사이의 상기 제1 및 제2 분리막 단부를 접착하는 분리막 접착단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 쇼트측정단계와 상기 분리막 접착단계는 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 분리막 접착단계는 상기 제1 및 제2 분리막 단부를 열융착하여 접착하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 및 제2 분리막 단부은 접착장치에 의해 접착되며,
    상기 접착장치는 상기 제1 및 제2 분리막의 단부를 각각 압입하고, 열을 통해 열융착하는 한 쌍의 가열핀과, 상기 한 쌍의 가열핀에 열을 전달하는 가열부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 준비단계와 쇼트측정단계 사이에는 전극조립체의 전극과 분리막을 접착하는 라미네이팅 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
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