KR20180113252A - 전극조립체 및 그 전극조립체의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수 개의 전극적층체를 적층하여 제조 시 제품 신뢰성을 높일 수 있는 전극조립체 및 그 전극조립체의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극적층체를 복수 개 준비하는 준비단계; 상기 복수 개의 전극적층체를 서로 적층하는 적층단계; 적층된 상기 복수 개의 전극적층체의 둘레부를 분리막 부재로 감아 포장하는 포장단계; 및 적층된 상기 복수 개의 전극적층체를 고정하도록 상기 분리막 부재를 가열 압착하는 고정단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전극조립체 및 그 전극조립체의 제조 방법{ELECTRODE ASSEMBLY AND MANUFACTUREING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 전극조립체 및 그 전극조립체의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 복수 개의 전극적층체를 적층하여 제조 시 제품 신뢰성을 높일 수 있는 전극조립체 및 그 전극조립체의 제조 방법에 관한 것이다.
물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(cell, battery)는 각종 전기전자 기기로 둘러싸여 있는 생활환경에 따라, 건물로 공급되는 교류전원을 획득하지 못할 경우나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.
이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차전지와 이차전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다.
또한, 이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2007-0120210호에는 종래의 안전성 및 용량을 향상시킨 이차전지가 개시되어 있다.
이러한 종래의 리튬 이차 전지의 전극조립체는 복수 개를 전극조립체를 전자 디바이스에 국한되었던 응용 분야에서 자동차, 전력저장 등의 고에너지를 필요로 하는 분야로 확대되고 있다.
이러한 필요성에 의해 복수 개의 전극적층체가 적층된 폴딩 셀을 제작하였다.
그런데 복수 개의 전극적층체를 적층하는 것은 전극적층체 간의 갭(Gap)으로 인해 전극이 깨지는 문제점이 있었다.
또한, 복수 개의 전극적층체를 적층하게 되면 전극적층체에서 양극과 음극이 돌출되는 발생빈도가 증가하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 복수 개의 전극적층체를 일정한 두께로 적층하면서 접착력을 높일 수 있는 전극조립체 및 그 전극조립체의 제조 방법를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 제조 방법은 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극적층체를 복수 개 준비하는 준비단계; 상기 복수 개의 전극적층체를 서로 적층하는 적층단계; 적층된 상기 복수 개의 전극적층체의 둘레부를 분리막 부재로 감아 포장하는 포장단계; 및 적층된 상기 복수 개의 전극적층체를 고정하도록 상기 분리막 부재를 가열 압착하는 고정단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 준비단계는 폴딩된 전극적층체를 준비할 수 있다.
상기 준비단계는 서로 다른 형상의 전극적층체를 준비할 수 있다.
상기 고정단계는 상기 전극적층체의 둘레부에 감긴 분리막 부재를 핫 프레스(Hot Press)로 가열 압착하여 고정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체는 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극적층체; 및 적층된 복수 개의 상기 전극적층체를 감싸서 고정하는 분리막 부재; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전극적층체는 폴딩된 형태를 가질 수 있다.
상기 분리막 부재는 적층된 복수 개의 상기 전극적층체를 감싼 상태로 융착될 수 있다.
상기 분리막 부재는 적층된 복수 개의 상기 전극적층체에서 외측으로 노출된 면의 둘레부를 감쌀 수 있다.
상기 분리막 부재는 상기 전극적층체에 결합되어 있는 전극 리드가 돌출되는 방향과 평행한 방향을 기준으로 상기 전극적층체의 양 끝부분을 제외한 몸체부를 둘러쌀 수 있다.
상기 전극적층체를 감싸는 분리막 부재를 펼쳤을 때, 상기 분리막 부재는 상기 전극적층체의 너비와 대응하는 너비를 가지고, 연달아 배열되는 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역 및 상기 전극적층체의 너비보다 작은 너비를 가지고 상기 제3 영역에 연이어 배열되는 제4 영역을 포함하고, 상기 전극적층체는 상기 제1 영역과 제3 영역에 부착될 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수 개의 전극적층체가 일정한 두께로 적층되는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 복수 개의 전극적층체를 강한 접착력으로 적층하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 복수 개의 전극적층체를 적층하여 전극조립체를 제조하는 과정에서 불량 발생을 방지하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 복수 개의 전극적층체를 적층하여 고에너지의 이차전지를 제조하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체를 전개하여 도시한 전개도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체를 평면에서 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극조립체 및 그 전극조립체의 제조 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체 제조 방법은 준비단계(S1), 적층단계(S2), 포장단계(S3) 및 고정단계(S4)를 포함한다.
상기 준비단계(S1)는 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극적층체(10)를 복수 개로 준비하는 단계일 수 있다.
그리고 상기 준비단계(S1)에서 준비된 전극적층체(10)는 폴딩된 것일 수 있다.
또한, 상기 준비단계(S1)에서 준비된 전극적층체(10)는 서로 다른 형상으로 형성될 수 있다.
상기 적층단계(S2)는 복수 개의 전극적층체(10)를 서로 적층하는 단계이다.
상기 포장단계(S3)는 상기 적층단계(S2)에서 적층되는 복수 개의 전극적층체(10)를 분리막 부재(20)로 감아서 포장하는 단계이다.
상기 적층단계(S2)와 포장단계(S3)는 동시에 수행될 수도 있다.
상기 고정단계(S4)는 적층된 복수 개의 전극적층체(10)를 고정하도록 전극적층체(10)를 감싸고 있는 분리막 부재(20)를 가열 압착하여 분리막 부재(20)끼리 융착 결합하는 단계이다.
상기 고정단계(S4)는 전극적층체(10)의 둘레부에 감긴 분리막 부재(20)를 핫 프레스(Hot Press)로 가열 압착하여 고정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체를 전개하여 도시한 전개도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전극적층체(10)를 감싸는 분리막 부재(20)를 펼쳤을 때, 분리막 부재(20)는 전극적층체(10)의 너비와 대응하는 너비를 가지고, 연달아 배열되는 제1 영역(20a), 제2 영역(20b), 제3 영역(20c) 및 전극적층체(10)의 너비보다 작은 너비를 가지고 제3 영역(20c)에 연이어 배열되는 제4 영역(20d)을 포함할 수 있다.
그리고 전극적층체(10)는 제1 영역(20a)과 제3 영역(20c)에 각각 부착되어 하나의 전극적층체(10a)와 다른 하나의 전극적층체(10b) 사이가 제2 영역(20b) 만큼 이격되게 할 수 있다.
그리고 분리막 부재(20)가 전극적층체(10)의 둘레부를 감쌀 수 있게 분리막 부재(20)를 말아서(R) 복수 개의 전극적층체(10)를 적층할 수 있다.
그리고 제4 영역(20d)이 전극적층체(10)를 감쌀 시 전극적층체(10)를 감싸고 있는 분리막 부재(20)의 다른 영역에 제4 영역(20d)의 적어도 일부를 겹친 상태로 감쌀 수 있다. 그리고 제4 영역(20d)과 다른 영역의 분리막 부재(20)가 서로 겹친 부분을 핫 프레스 등을 사용하여 가열 압착하면 분리막 부재(20)끼리 융착하여 복수 개의 전극적층체(10)가 적층된 상태로 분리막 부재(20)에 의해 고정될 수 있다.
따라서, 복수 개의 전극적층체(10)는 강한 접착력으로 고정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체를 평면에서 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 측면도이다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전극조립체(1)는 복수 개의 적극적층체(10)가 적층된 상태로 분리막 부재(20)에 의해 고정된 것으로 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극적층체(10) 및 적층된 복수 개의 상기 전극적층체(10)를 감싸서 고정하는 분리막 부재(20)를 포함한다.
전극적층체(10)의 전극은 서로 다른 극성의 양극과 음극을 포함할 수 있다.
양극은 알루미늄 판일 수 있으며, 양극 활물질이 도포된 양극 유지부와, 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부를 포함할 수 있다.
양극 활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMnO4와 같은 리튬 함유 전이금속 산화물 또는 리튬 칼코게나이드 화합물일 수 있다.
양극 유지부는 예를 들어, 알루미늄판의 적어도 어느 한 면의 일부에 양극 활물질을 도포하여 형성하며, 양극 활물질이 미 도포된 알루미늄판의 나머지 부분이 양극 무지부가 될 수 있다.
양극 무지부에는 양극 전극 탭이 부착될 수 있다.
음극은 구리 판일 수 있으며, 음극 활물질이 도포된 음극 유지부와 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부를 포함할 수 있다.
음극 무지부에는 음극 전극 탭이 부착될 수 있다.
음극 활물질은, 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유와 같은 탄소 재료, 리튬 금속 또는 리튬 합금 등일 수 있다.
음극 유지부는 예를 들어, 구리판의 적어도 어느 한 면의 일부에 음극 활물질을 도포하여 형성하며, 음극 활물질이 미 도포된 구리판의 나머지 부분이 음극 무지부가 될 수 있다.
그리고 분리막은 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리스틸렌(PS), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)의 공중합체(co-polymer)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기재에 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVDF-HFP co-polymer)를 코팅함으로써 제조될 수 있다.
그리고 전극적층체(10)는 폴딩된 형태를 가질 수 있다. 전극과 분리막들이 함께 모여 폴딩된 형태를 가지는 하나의 단위체일 수 있다.
분리막 부재(20)는 적층된 복수 개의 전극적층체(10)에서 외측으로 노출된 면의 둘레부를 감쌀 수 있다.
또한, 분리막 부재(20)는 전극적층체(10)에 결합되어 있는 전극 리드(3)가 돌출되는 방향과 평행한 방향(P)을 기준으로 전극적층체(10)의 양 끝부분을 제외한 몸체부를 둘러쌀 수 있다. 물론 양 끝부분을 제외하고 둘러 싸는 형태는 하나의 실시예이며, 양끝부분을 제외하지 않고 둘러싸는 형태도 가능할 수 있다.
다만, 양 끝부분을 제외하고 둘러싸는 경우 분리막 부재(20)의 크기를 줄여 원가를 절약할 수 있는 장점이 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 복수 개의 전극적층체가 일정한 두께로 적층되는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 복수 개의 전극적층체를 강한 접착력으로 적층하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 복수 개의 전극적층체를 적층하여 전극조립체를 제조하는 과정에서 불량 발생을 방지하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 복수 개의 전극적층체를 적층하여 고에너지의 이차전지를 제조하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 전극적층체를 테이프로 고정하는 것과 비교하여 고정력이 현저히 향상될 수 있다. 테이프의 경우 디개싱(Degasing) 과정에서 쉽게 떨어지거나 말려서 형태가 변형될 수 있는 반면 본 발명은 디개싱 과정에서도 떨어지지 않을 수 있고 양호한 상태를 유지할 수 있다.
또 테이프로 고정하는 것과 비교하여 파우치 외관이 현저히 좋아질 수 있다. 테이프 부착의 경우 테이프 마킹(marking)이 발생하기 때문에 외관상 좋지 않게 된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 전극조립체 및 그 전극조립체의 제조 방법을 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 실시가 가능하다.
1: 전극조립체
3: 전극 리드
10: 전극적층체
20: 분리막 부재
20a: 제1 영역
20b: 제2 영역
20c: 제3 영역
20d: 제4 영역

Claims (10)

  1. 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극적층체(10)를 복수 개 준비하는 준비단계(S1);
    상기 복수 개의 전극적층체(10)를 서로 적층하는 적층단계(S2);
    적층된 상기 복수 개의 전극적층체(10)의 둘레부를 분리막 부재(20)로 감아 포장하는 포장단계(S3); 및
    적층된 상기 복수 개의 전극적층체(10)를 고정하도록 상기 분리막 부재(20)를 가열 압착하는 고정단계(S4); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 준비단계(S1)는 폴딩된 전극적층체(10)를 준비하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 준비단계(S1)는 서로 다른 형상의 전극적층체(10)를 준비하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정단계(S4)는 상기 전극적층체(10)의 둘레부에 감긴 분리막 부재(20)를 핫 프레스(Hot Press)로 가열 압착하여 고정하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조 방법.
  5. 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극적층체(10); 및
    적층된 복수 개의 상기 전극적층체(10)를 감싸서 고정하는 분리막 부재(20); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 전극적층체(10)는 폴딩된 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 분리막 부재(20)는 적층된 복수 개의 상기 전극적층체(10)를 감싼 상태로 융착되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 분리막 부재(20)는 적층된 복수 개의 상기 전극적층체(10)에서 외측으로 노출된 면의 둘레부를 감싸는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 분리막 부재(20)는 상기 전극적층체(10)에 결합되어 있는 전극 리드(3)가 돌출되는 방향과 평행한 방향(P)을 기준으로 상기 전극적층체(10)의 양 끝부분을 제외한 몸체부를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 전극적층체(10)를 감싸는 분리막 부재(20)를 펼쳤을 때,
    상기 분리막 부재(20)는 상기 전극적층체(10)의 너비와 대응하는 너비를 가지고, 연달아 배열되는 제1 영역(20a), 제2 영역(20b), 제3 영역(20c) 및
    상기 전극적층체(10)의 너비보다 작은 너비를 가지고 상기 제3 영역(20c)에 연이어 배열되는 제4 영역(20d)을 포함하고,
    상기 전극적층체(10)는 상기 제1 영역(20a)과 제3 영역(20c)에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
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