KR20170060724A - 전극의 균열 방지를 위한 테이핑 장치 - Google Patents

전극의 균열 방지를 위한 테이핑 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 각각 접착 테이프를 연속적으로 공급하는 한 쌍의 테이프 공급 롤러들; 집전체의 상면 및/또는 하면에 전극 합제가 코팅되어 있는 합제 코팅부와 전극 합제가 코팅되어 있지 않은 무지부를 포함하는 전극 가공체가 권취되어 있는 가공체 롤을 언와이딩(unwinding)하여 전극 가공체를 공급하는 전극 가공체 공급부; 및 상기 전극 가공체 공급부로부터 언와이딩된 전극 가공체를 슬리팅(slitting) 장치로 이송하기 위해 전극 가공체를 일정 속도로 이송시키는 이송부;를 포함하고 있고,
상기 테이프 공급 롤러들은 전극 가공체의 이동방향을 기준으로 전극 가공체의 양측에서 합제 코팅부와 무지부의 경계 상에 위치해 있으며,
상기 전극 가공체의 전단 가공 공정 중 둘 이상의 전극용 스트립들로 슬리팅하기 전에, 집전체의 균열 또는 파열을 방지하기 위하여, 접착 테이프를 전극 가공체의 상면 및/또는 하면의 합제 코팅부와 무지부의 경계 상에 부착시키는 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치를 제공한다.

Description

전극의 균열 방지를 위한 테이핑 장치 {Taping Apparatus for Preventing Crack of Electrode}
본 발명은 전극의 균열 방지를 위한 테이핑 장치에 관한 것이다.
최근 전자산업 발전의 중요한 경향은 디바이스의 와이어리스, 모바일 추세와 아날로그의 디지털로의 전환으로 요약될 수 있다. 무선 전화기(일명, 휴대폰)와 노트북 컴퓨터의 급속한 보급, 아날로그 카메라에서 디지털 카메라로의 전환 등을 그러한 대표적인 예로 들 수 있다.
이러한 경향과 더불어 디바이스의 작동 전원으로서 이차전지에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다. 그 중에서도, 양극 활물질로서 리튬 전이금속 산화물, 리튬 복합 산화물 등을 사용하는 중량 대비 높은 출력과 용량의 리튬 이차전지가 크게 각광받고 있다. 리튬 이차전지는 양극/분리막/음극의 전극조립체가 전해질과 함께 밀폐된 용기에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다.
한편, 전극은 이온의 교환을 통해서 전류를 발생시키는 데, 전극을 이루는 양극 및 음극은 금속으로 이루어진 전극 집전체에 전극 활물질이 도포된 구조로 이루어진다.
일반적으로 음극은 구리 또는 알루미늄 등으로 이루어진 전극판에 탄소계 활물질이 도포된 구조로 이루어지고, 양극은 알루미늄 등으로 이루어진 전극판에 LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2 등으로 이루어진 활물질이 코팅된 구조로 이루어진다.
이렇게 양극 또는 음극을 제조하기 위해 한쪽 방향으로 긴 금속시트로 이루어진 전극 집전체에 전극 활물질을 포함하는 전극 합제를 일정한 간격으로 도포한 후, 설정된 전극 형상으로 가공하는 공정을 실시하게 된다.
이러한 형상 가공의 첫 단계에서는 전극 합제가 도포된 한쪽 방향으로 긴 금속시트로 이루어진 전극 집전체를 슬리팅(slitting, 세로 째기)하여 둘 이상의 전극용 스트립 형태로 가공하게 된다.
그러나, 종래 기술에서는 이러한 전극을 제조하는 과정 중, 전극 합제가 도포된 한쪽 방향으로 긴 금속시트로 이루어진 전극 집전체를 슬리팅 장치로 이송하는 중, 이송 롤러의 힘을 받거나, 슬리팅 장치의 커터가 전극 집전체를 전단하는 힘이 전달됨에 따라 전극 집전체가 금이 가거나 파열되어 갈라지고 일부가 떨어져 나가는 등에 파손이 발생하는 문제가 있었다. 특히, 전극 집전체에 전극 합제가 도포된 부위와 도포되지 않은 무지부의 경계에서 파손이 더욱 빈번히 발생되어, 제품 불량률이 높아지는 주요한 원인이 되었다.
따라서, 이차전지의 전극 집전체를 특정 전극 형상으로 가공하는 공정에서 파손 등으로 인한 불량을 줄일 수 있는 기술이 매우 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전극 가공체의 전단 가공 공정 중 둘 이상의 전극용 스트립들로 슬리팅하기 전에, 집전체의 균열 또는 파열을 방지하기 위한 접착 테이프를 전극 가공체의 상면 및/또는 하면의 합제 코팅부와 무지부의 경계 상에 부착시킬 경우, 이차전지의 전극 집전체를 특정 전극 형상으로 가공하는 공정에서 파손 등으로 인한 불량률이 획기적으로 줄어드는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전극의 균열 방지를 위한 전극용 테이핑 장치는,
각각 접착 테이프를 연속적으로 공급하는 한 쌍의 테이프 공급 롤러들;
집전체의 상면 및/또는 하면에 전극 합제가 코팅되어 있는 합제 코팅부와 전극 합제가 코팅되어 있지 않은 무지부를 포함하는 전극 가공체가 권취되어 있는 가공체 롤을 언와이딩(unwinding)하여 전극 가공체를 공급하는 전극 가공체 공급부; 및
상기 전극 가공체 공급부로부터 언와이딩된 전극 가공체를 슬리팅(slitting) 장치로 이송하기 위해 전극 가공체를 일정 속도로 이송시키는 이송부;
를 포함하고 있고,
상기 테이프 공급 롤러들은 전극 가공체의 이동방향을 기준으로 전극 가공체의 양측에서 합제 코팅부와 무지부의 경계 상에 위치해 있으며,
상기 전극 가공체의 전단 가공 공정 중 둘 이상의 전극용 스트립들로 슬리팅하기 전에, 집전체의 균열 또는 파열을 방지하기 위하여, 접착 테이프를 전극 가공체의 상면 및/또는 하면의 합제 코팅부와 무지부의 경계 상에 부착시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, "전극 가공체"는 집전체의 상면 및/또는 하면에 전극 합제가 코팅되어 있는 구성을 지칭하는 것이며, 구체적인 형상의 전극을 전단 가공을 통해 형성시키기 전의 가공 모체를 의미한다.
또한, 여기서 "전극 가공체의 전단 가공 공정"은, 일반적으로 작은 크기의 소형 전지를 제조할 경우, 전극 가공체를 여러 단계를 거쳐 좀더 작은 크기로 절단하는 공정들을 수행하게 되는 바, 그 가공 공정들 중 하나로 전극 가공체를 슬리팅(세로 째기)하여 둘 이상의 전극용 스트립들 형태로 가공하는 공정을 의미한다.
예를 들어, 원형의 소형 전지를 제조할 경우, 전극 가공체의 최종 형상 가공 단계에서는 커터로 전극 집전체의 합제 코팅층을 원형의 외주부를 포함한 형상과 함께 전극 집전체의 무지부에 일부위를 절단하여 한쪽 방향에 전극 리드가 돌출된 형상을 포함한 원형의 전극을 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전극용 테이핑 장치는, 전극 가공체의 전단 가공 공정 중 둘 이상의 전극용 스트립들로 슬리팅하기 전에, 집전체의 균열 또는 파열을 방지하기 위한 접착 테이프를 전극 가공체의 상면 및/또는 하면의 합제 코팅부와 무지부의 경계 상에 부착함으로써, 이차전지의 전극 집전체를 특정 전극 형상으로 가공하는 공정에서 파손 등으로 인한 불량률이 획기적으로 줄일 수 있는 효과를 발휘합니다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 집전체는 금속 호일일 수 있고, 상세하게는, 상기 금속 호일은 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 및 알루미늄 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 것일 수 있다.
또한, 상기 금속 호일의 두께는 5 ㎛ 내지 400 ㎛일 수 있고, 상기 두께가 5 ㎛ 미만일 경우, 금속 호일의 기계적 특성이 매우 취약하게 되어 전극 가공체를 위한 집전체로 적합하지 않고, 반대로 두께가 400 ㎛를 초과할 경우, 전극 두께의 증가로 소형 전지에 적용하는 것이 적합하지 않으며, 제조 비용이 상승할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극 가공체에는 집전체 상에 일정한 간격으로 이격되어 있는 합제 코팅부들이 연속적으로 형성되어 있는 구조일 수 있다. 상세하게는, 상기 합제 코팅부들은 각각 평면상으로 사각형의 형상을 가질 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 접착 테이프가 공급되는 방향은 전극 가공체의 평면 상의 이송 방향과 동일할 수 있다.
또한, 상기 전극용 테이핑 장치는 테이프 공급 롤러 및 전극 가공체 롤의 상부에 위치하고 상기 접착 테이프를 전극 가공체 상에 접착 고정하기 위한 합착 롤러를 더 포함하고 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 합착 롤러는 테이프 공급 롤러 및 전극 가공체 롤 보다 높은 위치에 설치되어 있으므로, 상기 합착 롤러 상에서 전극용 테이프가 전극 가공체의 상면에 밀착되는 구조일 수 있고, 또는 상기 합착 롤러는 전극용 테이프를 전극 가공체의 상면에 가압하는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극 가공체 공급부는, 모터, 및 상기 모터에 벨트로 연결되어 회전하면서 전극 가공체를 언와인딩하는 언와인딩 롤러를 포함하고 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 이송부는, 모터, 및 상기 모터에 벨트로 연결되어 회전하면서 전극 가공체를 이송하는 이송 롤러를 포함하고 있는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 접착 테이프는 연신 폴리프로필렌(OPP) 필름, 폴리프로필렌(PP) 필름, 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 접착 테이프의 폭의 길이는 전극 가공체의 이송방향에 대한 전극 가공체의 폭 크기의 1% 내지 10%일 수 있다. 상세하게는, 상기 접착 테이프의 폭의 길이가 1% 미만인 경우, 집전체의 균열을 방지할 수 있는 충분한 접착력을 발휘하기 어렵고 균열이 발생하는 부위를 다 커버하기 어렵다. 반대로, 상기 접착 테이프의 폭의 길이가 10% 초과할 경우, 소형 전지를 제조할 경우 작은 크기의 전극으로 세분화되기 때문에 넓은 면적의 접착 테이프를 사용하기 적합지 않고, 슬리팅 공정 이후 접착 테이프를 회수하기 어려운 문제가 있다.
또한, 상기 접착 테이프의 합제 코팅부 및 무지부 각각에 부착되는 면적비율은 3 : 7 내지 5 : 5일 수 있다. 상세하게는, 상기 면적비율이 3 : 7의 비율보다 합제 코팅부 비율이 적을 경우, 접착 테이프가 합제 코팅부 및 무지부 균등한 힘으로 잡아주기 어려워 전극 가공체의 균열이 발생하기 쉽고, 상기 면적비율이 5 : 5의 비율보다 합제 코팅부 비율이 많을 경우, 무지부를 충분한 면적으로 커버하지 못해 실질적인 균열이 발생하는 무지부의 파손 방지를 발휘하기 어렵다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극 가공체의 전단 가공 공정을 통해 둘 이상의 전극용 스트립들로 슬리팅한 뒤, 상기 전극용 스트립들을 권취하는 전극 회수부를 더 포함하고 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 전극용 테이핑 장치는 전극 가공체 상에 부착된 접착 테이프의 위치를 모니터링 할 수 있는 모니터링부를 더 포함하고 있을 수 있다.
또한, 상기 전극용 테이핑 장치는 지정된 부착 위치를 벗어나 불량을 유발할 수 있는 위치로 접착 테이프가 부착되었을 때, 이를 바로 감지할 수 있는 센서를 갖추고 있는 검사부를 더 포함하고 있을 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전극용 테이핑 장치에 의해 접착 테이프가 전극의 상면 및/또는 하면의 합제 코팅부와 무지부의 경계 상에 부착된 전극 가공체로부터 제조된 것을 특징으로 하는 전극을 제공한다.
상기 전극은 음극 활물질을 포함하는 음극 합제가 코팅된 음극일 수 있고, 또는 양극 활물질을 포함하는 양극 합제가 코팅된 양극일 수 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 등과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M' = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
또한, 상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다. 또한, 상기 음극 활물질은 흑연계 탄소, 코크스계 탄소 및 하드 카본으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전극용 테이핑 장치를 사용하여 집전체의 상면 및/또는 하면에 전극 합제가 코팅되어 있는 합제 코팅부와 전극 합제가 코팅되어 있지 않은 무지부를 포함하는 전극 가공체에 접착 테이프를 부착하는 방법을 제공한다.
상기 전극용 테이핑 장치를 사용하여 전극 가공체에 접착 테이프를 부착하는 방법은,
상기 전극 가공체 공급부의 전극 가공체 롤에서 전극 가공체를 언와인딩하여 이송부에 전극 가공체를 장착하는 과정;
한 쌍의 공급 롤러들 각각으로부터 공급된 접착 테이프들을 전극 가공체 상에 공급하는 과정;
상기 이송부가 전극 가공체를 일정한 속도로 이송시키는 과정; 및
상기 전극 가공체를 전단 가공 공정을 통해 복수의 전극들로 슬리팅하기 전에, 상기 집전체의 균열 및 파열을 방지하기 위해 접착 테이프를 전극의 상면 및/또는 하면의 합제 코팅부와 무지부의 경계 상에 부착시키는 과정;
을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
여기서 이송부는 전극 가공체를 장착하기 위해 전극 가공체의 일부면을 감아 고정할 수 있는 고정대를 포함하는 구조를 이용하거나, 전극 가공체의 일부면을 테이프로 부착 고정할 수 있는 플레이트를 포함하는 구조를 일 수 있다. 그러나, 반드시 이러한 형상으로만 한정되는 것은 아니고 전극 가공체를 이송할 수 있도록 장착할 수 있는 형상이면 적용이 가능하다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 접착 테이프는 테이프 공급 롤러 및 전극 가공체 롤의 상부에 위치하고 있는 합착 롤러에서 합착될 수 있다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 전극용 테이핑 장치는, 전극 가공체의 전단 가공 공정 중 둘 이상의 전극용 스트립들로 슬리팅하기 전에, 집전체의 균열 또는 파열을 방지하기 위한 접착 테이프를 전극 가공체의 상면 및/또는 하면의 합제 코팅부와 무지부의 경계 상에 부착함으로써, 이차전지의 전극 집전체를 특정 전극 형상으로 가공하는 공정에서 파손 등으로 인한 불량률이 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극용 테이핑 장치의 모식적인 평면도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극용 테이핑 장치의 모식적인 측면도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극용 테이핑 장치에 의해 테이핑 처리된 전극 가공체의 단면도이다;
도 4는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전극용 테이핑 장치의 모식적인 측면도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전극용 테이핑 장치에 의해 테이핑 처리된 전극 가공체의 단면도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극용 테이핑 장치를 사용한 전단 공정을 설명하기 위한 모식적인 측면도이다;
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극용 테이핑 장치에 의해 접착 테이프가 부착된 전극 가공체로부터 제조된 전극의 모식적인 평면도이다;
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극용 테이프를 부착하는 방법을 나타낸 순서도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 내용을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극용 테이핑 장치(100)의 모식적인 평면도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극용 테이핑 장치(100)의 모식적인 측면도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 전극의 균열 방지를 위한 전극용 테이핑 장치(100)는, 각각 접착 테이프(110)를 연속적으로 공급하는 한 쌍의 테이프 공급 롤러들(141, 142), 집전체(330)의 상면에 전극 합제가 코팅되어 있는 합제 코팅부(310)와 전극 합제가 코팅되어 있지 않은 무지부(320)를 포함하는 전극 가공체(300)가 권취되어 있는 가공체 롤을 언와이딩(unwinding)하여 전극 가공체(300)를 공급하는 전극 가공체 공급부(120), 및 전극 가공체 공급부(120)로부터 언와이딩된 전극 가공체(300)를 슬리팅(slitting) 장치로 이송하기 위해 전극 가공체(300)를 일정 속도로 이송시키는 이송부(130)를 포함하고 있다.
이러한 테이프 공급 롤러들(141, 142)은 전극 가공체(300)의 이동방향을 기준으로 전극 가공체(300)의 양측에서 합제 코팅부(310)와 무지부(320)의 경계 상에 위치해 있으며, 전극 가공체(300)의 전단 가공 공정 중 둘 이상의 전극용 스트립들로 슬리팅하기 전에, 집전체(330)의 균열 또는 파열을 방지하기 위하여, 접착 테이프(110)를 전극 가공체(300)의 상면의 합제 코팅부(310)와 무지부(320)의 경계 상에 부착시킨다.
여기서, 집전체(330)는 알루미늄 합금으로 이루어진 금속 호일이고, 이러한 금속 호일의 두께는 5 ㎛ 내지 400 ㎛이다. 또한, 전극 가공체(300)에는 집전체(330) 상에 일정한 간격으로 이격되어 있는 합제 코팅부(310)들이 연속적으로 형성되어 있고, 이러한 합제 코팅부(310)들은 각각 평면상으로 사각형의 형상을 가지고 있다.
한편, 접착 테이프(110)의 공급되는 방향은 전극 가공체(300)의 평면 상의 이송 방향(F)과 동일하다.
전극 가공체 공급부(120)는, 모터(도시하지 않음), 및 모터에 벨트(도시하지 않음)로 연결되어 회전하면서 전극 가공체(300)를 언와인딩하는 언와인딩 롤러(121)를 포함하고 있다.
또한, 이송부(130)는 모터(도시하지 않음), 및 모터에 벨트(도시하지 않음)로 연결되어 회전하면서 전극 가공체(300)를 이송하는 이송 롤러(131)를 포함하고 있다.
한편, 접착 테이프(110)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 기재로포함하고 있다. 또한, 접착 테이프(110)의 폭의 길이(W)는 전극 가공체(300)의 이송방향에 대한 전극 가공체(300)의 폭 크기의 1% 내지 10%이다. 또한, 접착 테이프(110)의 합제 코팅부(310) 및 무지부(320) 각각에 부착되는 면적비율은 3 : 7 내지 5 : 5이다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극용 테이핑 장치에 의해 테이핑 처리된 전극 가공체의 단면도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전극 가공체(300A)는 집전체(330)의 상면에 전극 합제가 코팅되어 있고, 접착 테이프(110)가 전극 가공체(300)의 상면의 합제 코팅부(310)와 무지부(320)의 경계 상에 부착되어 있다.
도 4에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전극용 테이핑 장치의 모식적인 측면도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 도 4의 전극용 테이핑 장치(100B)는 도 2의 전극용 테이핑 장치(100)와 비교하여 테이프 공급 롤러들(141, 142) 및 전극 가공체(300)의 상부에 위치하고 접착 테이프(110)를 전극 가공체(300) 상에 접착 고정하기 위한 합착 롤러(135)를 더 포함하고 있다. 이러한 합착 롤러(135)는 테이프 공급 롤러 및 전극 가공체(300) 롤 보다 높은 위치에 설치되어 있고, 합착 롤러(135)의 하면은 이송부(130) 상의 접착 테이프의 높이보다 낮게 위치하고 있으며, 합착 롤러(135)는 전극용 테이프를 전극 가공체(300)의 상면에 가압할 수 있도록 이송부(130) 전단에 위치하고 있다.
또한, 집전체의 하면에 접착 테이프들(110, 11)을 부착하기 위해서 본 발명에 따른 전극용 테이핑 장치는 각각 접착 테이프(110)를 연속적으로 공급하는 한 쌍의 테이프 공급 롤러들(151, 152)을 더 포함하고 있다.
도 5에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전극용 테이핑 장치에 의해 테이핑 처리된 전극 가공체의 단면도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 전극 가공체(300B)는 집전체(330)의 상면 및 하면에 전극 합제가 코팅되어 있고, 도 4의 전극용 테이핑 장치(100B)에 의해 접착 테이프들(110, 111)이 전극 가공체(300)의 상면 및 하면의 합제 코팅부들(310, 311)와 무지부들(320, 321)의 경계들 상에 부착되어 있다.
도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극용 테이핑 장치를 사용한 전단 공정을 설명하기 위한 모식적인 측면도가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 전극 가공체(300)의 전단 가공 공정은, 일반적으로 작은 크기의 소형 전지를 제조할 경우, 전극 가공체(300)를 여러 단계를 거쳐 좀더 작은 크기로 절단하는 공정들을 수행하게 되는 바, 그 가공 공정들 중 하나로 전극 가공체(300)를 슬리팅(여러 갈래로 절단하여 스트립 타입을 형성)하여 둘 이상의 전극용 스트립들 형태로 가공하는 공정이다.
이러한 슬리팅 가공은 전극 가공체(300)를 슬리팅 장치(400)로 이송한 뒤 지면을 기준으로 수직으로 배열되어 있는 복수의 절삭날들(410)이 전극 가공체(300)를 관통하면서 둘 이상의 전극용 스트립들(도시하지 않음)로 슬리팅하는 것이다.
또한, 전극용 테이핑 장치(100)는 전극 가공체(300) 상에 부착된 접착 테이프(110)의 위치를 모니터링 할 수 있는 모니터링부(150)를 더 포함하고 있다.
또한, 전극용 테이핑 장치(100)는 지정된 부착 위치를 벗어나 불량을 유발할 수 있는 위치로 접착 테이프(110)가 부착되었을 때, 이를 바로 감지할 수 있는 센서를 갖추고 있는 검사부(160)를 더 포함하고 있다.
또한, 전극용 테이핑 장치(100)는 전극 가공체(300)의 전단 가공 공정을 통해 둘 이상의 전극용 스트립들(350)로 슬리팅한 뒤, 전극용 스트립들(350)을 권취하는 전극 회수부(170)를 더 포함하고 있다.
도 7에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극용 테이핑 장치에 의해 접착 테이프가 부착된 전극 가공체로부터 제조된 전극의 모식적인 평면도가 도시되어 있다.
도 1과 함께 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 전극용 테이핑 장치(100)에 의해 접착 테이프(110)가 전극의 상면의 합제 코팅부(310)와 무지부(320)의 경계 상에 부착된 전극 가공체(300)로부터 제조된 원형의 소형 전지용 전극들(501, 502)이 도시되어 있다. 이러한 원형의 소형 전지용 전극들(510, 520)은 음극 합제(511)가 전극 집전체(512)에 코팅된 음극(510), 및 양극 합제(522)가 전극 집전체(524)에 코팅된 양극(520)이다.
이러한 전극들(510, 520)은 전극 가공체(300)의 최종 형상 가공 단계에서는 커터(도시하지 않음)로 전극 집전체(330)의 합제 코팅층이 코팅된 합제 코팅부(310)를 절단하여 제조된 원형의 외주부를 포함한 형상과 전극 집전체(330)의 무지부(320)에 일부위를 절단하여 한쪽 방향으로 돌출된 음극 리드(513) 또는 양극 리드(525)를 포함한 원형의 전극들(510, 520)을 제조한다.
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극용 테이프를 부착하는 방법을 나타낸 순서도가 도시되어 있다.
도 1과 함께 도 8을 참조하면, 전극용 테이핑 장치(100)를 사용하여 집전체(330)의 상면 및/또는 하면에 전극 합제가 코팅되어 있는 합제 코팅부(310)와 전극 합제가 코팅되어 있지 않은 무지부(320)를 포함하는 전극 가공체(300)에 접착 테이프(110)를 부착하는 방법(600)은,
전극 가공체 공급부(120)의 전극 가공체(300) 롤에서 전극 가공체(300)를 언와인딩하여 이송부(130)에 전극 가공체(300)를 장착하는 과정(610);
한 쌍의 공급 롤러들(141, 142) 각각으로부터 공급된 접착 테이프(110)들을 전극 가공체(300) 상에 공급하는 과정(620);
이송부(130)가 전극 가공체(300)를 일정한 속도로 이송시키는 과정(630); 및
전극 가공체(300)를 전단 가공 공정을 통해 복수의 전극들로 슬리팅하기 전에, 집전체(330)의 균열 및 파열을 방지하기 위해 접착 테이프(110)를 전극의 상면 및/또는 하면의 합제 코팅부(310)와 무지부(320)의 경계 상에 부착시키는 과정(640);
을 포함하고 있다.
앞서 도면을 참조하여 설명하였듯이, 본 발명에 따른 전극용 테이핑 장치는, 전극 가공체의 전단 가공 공정 중 둘 이상의 전극용 스트립들로 슬리팅하기 전에, 집전체의 균열 또는 파열을 방지하기 위한 접착 테이프를 전극 가공체의 상면 및/또는 하면의 합제 코팅부와 무지부의 경계 상에 부착함으로써, 이차전지의 전극 집전체를 특정 전극 형상으로 가공하는 공정에서 파손 등으로 인한 불량률이 획기적으로 줄일 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 (19)

  1. 각각 접착 테이프를 연속적으로 공급하는 한 쌍의 테이프 공급 롤러들;
    집전체의 상면 및/또는 하면에 전극 합제가 코팅되어 있는 합제 코팅부와 전극 합제가 코팅되어 있지 않은 무지부를 포함하는 전극 가공체가 권취되어 있는 가공체 롤을 언와이딩(unwinding)하여 전극 가공체를 공급하는 전극 가공체 공급부; 및
    상기 전극 가공체 공급부로부터 언와이딩된 전극 가공체를 슬리팅(slitting) 장치로 이송하기 위해 전극 가공체를 일정 속도로 이송시키는 이송부;
    를 포함하고 있고,
    상기 테이프 공급 롤러들은 전극 가공체의 이동방향을 기준으로 전극 가공체의 양측에서 합제 코팅부와 무지부의 경계 상에 위치해 있으며,
    상기 전극 가공체의 전단 가공 공정 중 둘 이상의 전극용 스트립들로 슬리팅하기 전에, 집전체의 균열 또는 파열을 방지하기 위하여, 접착 테이프를 전극 가공체의 상면 및/또는 하면의 합제 코팅부와 무지부의 경계 상에 부착시키는 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 집전체는 금속 호일인 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 금속 호일은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 및 알루미늄 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 금속 호일의 두께는 5 ㎛ 내지 400 ㎛인 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 가공체에는 집전체 상에 일정한 간격으로 이격되어 있는 합제 코팅부들이 연속적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 합제 코팅부들은 각각 평면상으로 사각형의 형상을 가진 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 접착 테이프의 공급 방향은 전극 가공체의 평면 상의 이송 방향과 동일한 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전극용 테이핑 장치는 테이프 공급 롤러 및 전극 가공체 롤의 상부에 위치하고 상기 접착 테이프를 전극 가공체 상에 접착 고정하기 위한 합착 롤러를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 가공체 공급부는, 모터, 및 상기 모터에 벨트로 연결되어 회전하면서 전극 가공체를 언와인딩하는 언와인딩 롤러를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 이송부는, 모터, 및 상기 모터에 벨트로 연결되어 회전하면서 전극 가공체를 이송하는 이송 롤러를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 접착 테이프는 연신 폴리프로필렌(OPP) 필름, 폴리프로필렌(PP) 필름, 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 접착 테이프의 폭의 길이는 전극 가공체의 이송방향에 대한 전극 가공체의 폭 크기의 1% 내지 10%인 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 접착 테이프의 합제 코팅부 및 무지부 각각에 부착되는 면적비율은 3 : 7 내지 5 : 5인 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 가공체의 전단 가공 공정을 통해 둘 이상의 전극용 스트립들로 슬리팅한 뒤, 상기 전극용 스트립들을 권취하는 전극 회수부를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 전극용 테이핑 장치는 전극 가공체 상에 부착된 접착 테이프의 위치를 모니터링 할 수 있는 모니터링부를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 전극용 테이핑 장치는 지정된 부착 위치를 벗어나 불량을 유발할 수 있는 위치로 접착 테이프가 부착되었을 때, 이를 바로 감지할 수 있는 센서를 갖추고 있는 검사부를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극용 테이핑 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 하나에 따른 전극용 테이핑 장치에 의해 접착 테이프가 전극의 상면 및/또는 하면의 합제 코팅부와 무지부의 경계 상에 부착된 전극 가공체로부터 제조된 것을 특징으로 하는 전극.
  18. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 하나에 따른 전극용 테이핑 장치를 사용하여 집전체의 상면 및/또는 하면에 전극 합제가 코팅되어 있는 합제 코팅부와 전극 합제가 코팅되어 있지 않은 무지부를 포함하는 전극 가공체에 접착 테이프를 부착하는 방법으로서,
    상기 전극 가공체 공급부의 전극 가공체 롤에서 전극 가공체를 언와인딩하여 이송부에 전극 가공체를 장착하는 과정;
    한 쌍의 공급 롤러들 각각으로부터 공급된 접착 테이프들을 전극 가공체 상에 공급하는 과정;
    상기 이송부가 전극 가공체를 일정한 속도로 이송시키는 과정; 및
    상기 전극 가공체를 전단 가공 공정을 통해 복수의 전극들로 슬리팅하기 전에, 상기 집전체의 균열 및 파열을 방지하기 위해 접착 테이프를 전극의 상면 및/또는 하면의 합제 코팅부와 무지부의 경계 상에 부착시키는 과정;
    을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극용 테이프를 부착하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 접착 테이프는 테이프 공급 롤러 및 전극 가공체 롤의 상부에 위치하고 있는 합착 롤러에서 합착되는 것을 특징으로 하는 전극용 테이프를 부착하는 방법.
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