KR20180041529A - 전극 조립체 및 그러한 전극 조립체의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
전극 조립체 및 그러한 전극 조립체의 제조 방법에 개시된다.
본 발명에 따르면 전극과 분리막이 교대로 적층된 적층체의 일측과 타측을 적층체의 중심 방향으로 적층하여 복수의 와인딩부가 형성되도록 함으로써 보다 다양한 형상을 갖는 전극 조립체를 보다 간소한 방법으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면 전극과 분리막이 교대로 적층된 적층체의 일측과 타측을 적층체의 중심 방향으로 적층하여 복수의 와인딩부가 형성되도록 함으로써 보다 다양한 형상을 갖는 전극 조립체를 보다 간소한 방법으로 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 전극 조립체 및 그러한 전극 조립체의 제조 방법에 관한 것으로서, 비정형적인 형상을 갖는 전극 조립체 및 그러한 전극 조립체의 제조 방법에 관한 것이다.
양극과 음극을 포함하는 전극과 분리막이 적층된 구조를 갖는 전극 조립체(electrode assembly)는 제조되는 방법에 따라 다양한 종류로 구분될 수 있다. 전극 조립체는 예를 들어, 스택형 전극 조립체, 스택 앤 폴딩형 전극 조립체, 젤리롤형 전극 조립체 등이 있다. 예를 들어, 젤리롤형 전극 조립체는 전극과 분리막을 교대로 적층하여 적층체를 제조한 후 적층체를 와인딩함으로써 젤리롤(jelly-roll) 형상을 갖는 전극 조립체를 의미할 수 있다.
이러한 젤리롤형 전극 조립체의 제조 방법과 관련하여 종래에는 전극과 분리막을 교대로 적층하여 적층체를 제조한 후 적층체의 일측을 적층체의 타측 방향으로 와인딩함으로써 젤리롤형 전극 조립체를 제조하였다.
이러한 제조방식은 적층체를 한 방향으로만 와인딩하는 것이므로 한가지 형상의 전극 조립체를 제조할 수 밖에 없어 전극 조립체의 형상의 자유도가 현저히 떨어지는 문제점이 있었다. 전자기기의 종류 및 형상이 다양화되어 전자기기에 탑재되는 이차전지에 요구되는 형상 역시 다양해지는 현재의 추세에서 이러한 전극 조립체의 제조 방법은 다양한 형상을 갖는 이차전지를 제조하는데 어려움을 주고 있었다. 젤리롤형 전극 조립체를 이용하여 단차를 갖는 전극 조립체를 제조하기 위하여 종래에는, 예를 들어, 폭이 상이한 전극 조립체를 따로 제조한 후 이들을 적층하였는데, 이는 서로 다른 전극 조립체를 제조하기 위한 별도의 설비 및 공정을 요구하므로, 제조 비용 및 제조 시간이 과다하다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명이 달성하고자 하는 목적은, 하나의 공정을 통하여 다양한 형상을 갖는 전극 조립체, 보다 바람직하게는 젤리롤형 전극 조립체를 제조함으로써, 과다한 설비 및 비용이 없이도 다양한 형상을 갖는 전극 조립체를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 및 분리막을 교대로 반복 적층하여 적층체를 제조하는, 적층체 제조 단계; 및 상기 적층체의 일측과 타측을 상기 적층체의 중심 방향으로 와인딩하여 제1 와인딩부 및 제2 와인딩부를 형성하는 와인딩 단계; 를 포함하는 전극 조립체의 제조 방법이 제공된다.
상기 전극은 양극 및 음극을 포함하고, 상기 적층체 제조 단계에서, 상기 적층체의 분리막과 분리막 사이에는 하나의 양극 또는 음극이 배치될 수 있다.
상기 와인딩 단계에서, 상기 적층체의 일측에서 상기 적층체의 중심 방향으로 와인딩되는 폭과, 상기 적층체의 타측에서 상기 적층체의 중심 방향으로 와인딩되는 폭이 서로 상이할 수 있다.
상기 와인딩 단계에서, 상기 제1 와인딩부 및 상기 제2 와인딩부는 서로 같은 면에 형성될 수 있다.
상기 와인딩 단계에서, 상기 제1 와인딩부 및 상기 제2 와인딩부는 서로 다른 면에 형성될 수 있다.
상기 제2 와인딩부를 상기 제1 와인딩부의 두께 방향의 상부 또는 하부에 적층하여 상기 제1 와인딩부와 상기 제2 와인딩부 사이에 단차가 형성되도록 하는 단차 형성 단계; 를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전극 및 분리막이 교대로 반복 적층된 구조를 갖는 적층체; 를 포함하고, 상기 적층체는, 상기 적층체의 일측을 상기 적층체의 중심 방향으로 와인딩하여 형성된 제1 와인딩부; 및 상기 적층체의 타측을 상기 적층체의 중심 방향으로 와인딩하여 형성된 제2 와인딩부; 를 포함하는 전극 조립체가 제공된다.
상기 전극은 양극 및 음극을 포함하고, 상기 적층체의 분리막과 분리막 사이에는 하나의 양극 또는 음극이 배치될 수 있다.
상기 제1 와인딩부의 폭과 상기 제2 와인딩부의 폭은 서로 상이할 수 있다.
상기 제1 와인딩부 및 상기 제2 와인딩부는 서로 같은 면에 형성될 수 있다.
상기 제1 와인딩부 및 상기 제2 와인딩부는 서로 다른 면에 형성될 수 있다.
상기 제2 와인딩부는 상기 제1 와인딩부의 두께 방향의 상부 또는 하부에 적층되어 상기 제1 와인딩부와 상기 제2 와인딩부 사이에 단차가 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 하나의 공정을 통하여 다양한 형상을 갖는 전극 조립체, 보다 바람직하게는 젤리롤형 전극 조립체를 제조함으로써, 과다한 설비 및 비용이 없이도 다양한 형상을 갖는 전극 조립체를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극과 분리막으로 구성된 적층체를 도시한 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1의 적층체의 일측과 타측을 와인딩한 후의 모습을 도시한 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 도 1의 적층체의 일측과 타측을 와인딩한 후의 모습을 도시한 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조가 완료된 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1의 적층체의 일측과 타측을 와인딩한 후의 모습을 도시한 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 도 1의 적층체의 일측과 타측을 와인딩한 후의 모습을 도시한 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조가 완료된 모습을 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전극 조립체의 구조 및 그러한 전극 조립체의 제조 방법에 대해서 설명하도록 한다.
전극 조립체의 구조 및 전극 조립체의 제조 방법
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극과 분리막으로 구성된 적층체를 도시한 측단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 조립체의 제조 방법은, 전극(10, 20) 및 분리막(30)을 교대로 반복 적층하여 적층체(1)를 제조하는 적층체 제조 단계를 포함할 수 있다. 도 1에는 적층체 제조 단계에 따라 양극(10), 분리막(30) 및 음극(20)이 교대로 적층되어 제조된 적층체(1)의 모습이 도시되어 있다. 전극(10, 20) 및 분리막(30)은 시트(sheet) 형상을 가질 수 있다. 전극(10, 20) 및 분리막(30)이 시트 형상을 갖는 경우 전극(10, 20) 및 분리막(30)은 다양한 도형의 시트 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 전극(10, 20) 및 분리막(30)은 사각형 시트 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이 적층체(1)의 최외곽에는 분리막(30)이 적층되어 있을 수 있으나, 마찬가지로 이에 제한되지는 않는다.
한편, 본 발명에 따른 전극 조립체는 젤리롤형(jelly-roll type) 전극 조립체일 수 있다. 그런데, 젤리롤형 전극 조립체는 전극과 분리막을 교대로 반복 적층하여 적층체를 제조한 후 적층체를 와인딩함으로써 제조되므로, 도 1의 적층체(1)의 분리막(30)과 분리막(30) 사이에는 하나의 양극(10) 또는 음극(20)이 배치될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층체 제조 단계에서, 적층체(1)의 분리막(30)과 분리막(30) 사이에는 하나의 양극(10) 또는 음극(20)이 배치될 수 있다. 이러한 내용은, 분리 시트에 전극과 분리막을 포함하는 전극 유닛을 복수 배치한 후 분리 시트를 폴딩함으로써 제조되는 스택앤 폴딩형(stack & folding type) 전극 조립체 등 분리막과 분리막 사이에 복수의 양극 또는 복수의 음극이 배치되는 구조를 갖는 전극 조립체와 구분하기 위한 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법은, 적층체(1)의 일측과 타측을 적층체(1)의 중심 방향으로 와인딩하는 와인딩 단계를 포함할 수 있다. 상기 와인딩 단계에 의해 적층체(1)에는 제1 와인딩부(100a, 100b) 및 제2 와인딩부(200a, 200b)가 형성될 수 있다(도 2 및 도 3 참조).
한편, 와인딩 단계에서, 제1 와인딩부(100a) 및 제2 와인딩부(200a)는 도 2에 도시된 바와 같이 서로 같은 면에 형성될 수도 있고, 서로 다른 면에 형성될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 도 1의 적층체의 일측과 타측을 와인딩한 후의 모습을 도시한 측단면도로서, 제1 와인딩부(100b) 및 제2 와인딩부(200b)가 서로 다른 면에 형성되어 있는 모습을 도시하고 있다.
와인딩 단계에서 제1 와인딩부 및 제2 와인딩부가 서로 같은 면에 형성되는 경우에는, 보다 간소하게 적층체를 와인딩할 수 있는 기술적 효과가 있고, 와인딩 단계에서 제1 와인딩부 및 제2 와인딩부가 서로 다른 면에 형성되는 경우에는, 와인딩 단계가 진행됨에 따라 제2 와인딩부가 제1 와인딩부의 두께 방향의 상부 또는 하부에 자연스럽게 적층되는 구조가 형성될 수 있으므로, 후술할, 제2 와인딩부가 제1 와인딩부의 두께 방향의 상부 또는 하부에 적층하는 단차 형성 단계를 생략할 수 있는 기술적 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는 다양한 형상을 갖기 위하여 단차를 포함할 수 있는데, 이를 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 와인딩 단계에서는, 적층체(1)의 일측에서 적층체(1)의 중심 방향으로 와인딩되는 폭과, 적층체(1)의 타측에서 적층체(1)의 중심 방향으로 와인딩되는 폭이 서로 상이하도록 적층체(1)를 와인딩할 수 있다. 도 2 및 도 3에서는 와인딩 단계에서 제1 와인딩부(100a, 100b)의 폭(W1)과 제2 와인딩부(200a, 200b)의 폭(W2)이 서로 상이한 모습이 도시되어 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법은, 제2 와인딩부(200a, 200b)를 제1 와인딩부(100a, 100b)의 두께 방향의 상부 또는 하부에 적층하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 전술한 바와 같이 와인딩 단계에서 제1 와인딩부(100a, 100b)의 폭(W1)과 제2 와인딩부(200a, 200b)의 폭(W2)은 서로 상이할 수 있으므로, 제2 와인딩부를 제1 와인딩부의 두께 방향의 상부 또는 하부에 적층하는 경우 적층체에는 단차가 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법은, 제2 와인딩부를 제1 와인딩부의 두께 방향의 상부 또는 하부에 적층하여 제1 와인딩부와 제2 와인딩부 사이에 단차가 형성되도록 하는 단차 형성 단계를 더 포함할 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조가 완료된 모습을 도시한 도면으로서, 보다 상세하게는, 제2 와인딩부(200a)가 제2 와인딩부(200a)의 폭과 상이한 폭을 갖는 제1 와인딩부(100a)의 두께 방향의 상부에 적층됨으로써 전극 조립체에 단차가 형성된 모습을 도시하고 있다.
본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
1 : 적층체
10 : 양극
20 : 음극
30 : 분리막
100a, 100b : 제1 와인딩부
200a, 200b : 제2 와인딩부
10 : 양극
20 : 음극
30 : 분리막
100a, 100b : 제1 와인딩부
200a, 200b : 제2 와인딩부
Claims (12)
- 전극 및 분리막을 교대로 반복 적층하여 적층체를 제조하는, 적층체 제조 단계; 및
상기 적층체의 일측과 타측을 상기 적층체의 중심 방향으로 와인딩하여 제1 와인딩부 및 제2 와인딩부를 형성하는 와인딩 단계; 를 포함하는 전극 조립체의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 전극은 양극 및 음극을 포함하고,
상기 적층체 제조 단계에서,
상기 적층체의 분리막과 분리막 사이에는 하나의 양극 또는 음극이 배치되는 전극 조립체의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 와인딩 단계에서,
상기 적층체의 일측에서 상기 적층체의 중심 방향으로 와인딩되는 폭과, 상기 적층체의 타측에서 상기 적층체의 중심 방향으로 와인딩되는 폭이 서로 상이한 전극 조립체의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 와인딩 단계에서,
상기 제1 와인딩부 및 상기 제2 와인딩부는 서로 같은 면에 형성되는 전극 조립체의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 와인딩 단계에서,
상기 제1 와인딩부 및 상기 제2 와인딩부는 서로 다른 면에 형성되는 전극 조립체의 제조 방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 제2 와인딩부를 상기 제1 와인딩부의 두께 방향의 상부 또는 하부에 적층하여 상기 제1 와인딩부와 상기 제2 와인딩부 사이에 단차가 형성되도록 하는 단차 형성 단계; 를 더 포함하는 전극 조립체의 제조 방법. - 전극 및 분리막이 교대로 반복 적층된 구조를 갖는 적층체; 를 포함하고,
상기 적층체는,
상기 적층체의 일측을 상기 적층체의 중심 방향으로 와인딩하여 형성된 제1 와인딩부; 및
상기 적층체의 타측을 상기 적층체의 중심 방향으로 와인딩하여 형성된 제2 와인딩부; 를 포함하는 전극 조립체. - 청구항 7에 있어서,
상기 전극은 양극 및 음극을 포함하고,
상기 적층체의 분리막과 분리막 사이에는 하나의 양극 또는 음극이 배치되는 전극 조립체. - 청구항 7에 있어서,
상기 제1 와인딩부의 폭과 상기 제2 와인딩부의 폭은 서로 상이한 전극 조립체. - 청구항 7에 있어서,
상기 제1 와인딩부 및 상기 제2 와인딩부는 서로 같은 면에 형성되는 전극 조립체. - 청구항 7에 있어서,
상기 제1 와인딩부 및 상기 제2 와인딩부는 서로 다른 면에 형성되는 전극 조립체. - 청구항 9에 있어서,
상기 제2 와인딩부는 상기 제1 와인딩부의 두께 방향의 상부 또는 하부에 적층되어 상기 제1 와인딩부와 상기 제2 와인딩부 사이에 단차가 형성되는 전극 조립체.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112868121A (zh) * | 2020-03-31 | 2021-05-28 | 宁德新能源科技有限公司 | 电芯、电池和电子装置 |
WO2024022130A1 (zh) * | 2022-07-29 | 2024-02-01 | 厦门海辰储能科技股份有限公司 | 卷芯、方形电池以及储能装置 |
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2016
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