KR20190056812A - Lamination apparatus and method for secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이차전지용 라미네이션 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 전극과 분리막의 합치력을 높인 이차전지용 라미네이션 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lamination apparatus and method for a secondary battery, and more particularly, to a lamination apparatus and a method for a secondary battery having an increased coherence between an electrode and a separator.
일반적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 2. Description of the Related Art Generally, a secondary battery is a battery capable of being charged and discharged unlike a primary battery which can not be charged, and is widely used in electronic devices such as mobile phones, notebook computers, camcorders, and electric vehicles.
이와 같은 이차전지는 전극탭을 구비한 전극조립체, 상기 전극탭에 결합되는 전극리드, 상기 전극리드의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함하며, 상기 전극조립체는 전극과 분리막이 교대로 적층되는 기본단위체, 또는 상기 기본단위체가 복수개 적층되는 단위체 스택부로 형성된다.The secondary battery includes an electrode assembly having an electrode tab, an electrode lead coupled to the electrode tab, and a case accommodating the electrode assembly with the tip of the electrode lead drawn out to the outside, And a separator are stacked alternately, or a stack of unit elements in which a plurality of the basic unit bodies are stacked.
여기서 상기 전극조립체는 접합력을 높이기 위한 라미네이션 공정을 수행하며, 상기 라미네이션 공정은 전극을 커팅하는 단계와, 커팅된 전극을 분리막에 올려서 합치한 다음 이송하는 합치단계와, 상기 합치된 전극과 분리막을 열접합하는 라미네이션단계를 포함한다.Here, the electrode assembly performs a lamination process to increase the bonding force, and the lamination process includes cutting the electrode, combining the cut electrode with the separator, transporting the cut electrode and separating the combined electrode and separator, And a lamination step of bonding.
그러나 상기 라미네이션 공정은 상기 커팅된 전극과 분리막을 합치하는 과정에서 전극의 틸팅(tilting)이 발생하는 문제점이 있었으며, 이에 따라 분리막에 올려지는 전극끼리의 간격 편차가 불규칙하게 발생하면서 불량 전극조립체가 제조되는 문제점이 있었다.However, in the lamination process, there is a problem that tilting of the electrode occurs in the process of aligning the cut electrode and the separator. Thus, irregular intervals occur between the electrodes which are put on the separator, .
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 전극과 분리막을 합치하는 과정에서 상기 전극과 상기 분리막을 접착하여 상기 전극의 틸팅을 방지하며, 이에 따라 상기 분리막에 올려지는 상기 전극끼리의 간격 편차를 일정하게 유지시킬 수 있고, 그 결과 불량 전극조립체가 제조되는 것을 방지할 수 있는 이차전지용 라미네이션 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a plasma display panel in which electrodes and a separator are bonded to each other to prevent tilting of the electrode, The present invention is to provide a lamination apparatus and method for a secondary battery which can maintain the gap between the electrodes constant and thus prevent the production of a defective electrode assembly.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 장치는 전극을 공급하는 전극 공급장치; 분리막을 공급하는 분리막 공급장치; 상기 전극 공급장치에 의해 공급된 전극과 상기 분리막 공급장치에 의해 공급된 분리막을 합치함과 동시에 1차 접합하여 틸팅(tilting)을 방지하는 합치부재와, 상기 1차 접합된 전극과 분리막을 이송하는 이송부재를 구비하는 합치장치; 및 상기 이송부재에 의해 이송된 상기 1차 접합된 전극과 분리막을 2차 접합하여 라미네이션하는 라미네이터를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a lamination apparatus for a secondary battery, including: an electrode supply device for supplying an electrode; A separation membrane feeder for feeding the separation membrane; A combining member for matching the electrode supplied by the electrode supplying device and the separating film supplied by the separating film supplying device and for preventing the tilting by primary bonding to each other, A joining device having a conveying member; And a laminator for performing secondary bonding and lamination of the primary bonded electrode transferred by the transfer member and the separator.
상기 합치부재는, 상기 분리막 공급장치에 의해 공급된 상기 분리막을 가열하는 제1 히팅부와, 상기 제1 히팅부에 의해 가열된 분리막과 상기 전극 공급장치에 의해 공급된 전극을 합치함과 동시에 1차 접합하는 제1 가압롤러를 포함할 수 있다.Wherein the combining member includes a first heating unit for heating the separation membrane supplied by the separation membrane feeding device and an electrode supplied by the electrode feeding device together with the separation membrane heated by the first heating unit, And a first pressurizing roller that carries out the second pressurizing operation.
상기 제1 히팅부는 상기 전극에 밀착되는 상기 분리막의 내면에 지지되고 상기 분리막의 내면을 가열하는 가열부가 형성된 제1 히팅롤러를 포함할 수 있다.The first heating unit may include a first heating roller supported on the inner surface of the separation membrane, which is in close contact with the electrode, and has a heating unit heating the inner surface of the separation membrane.
상기 제1 가압롤러는 상기 제1 히팅롤러에 의해 예열되지 않은 상기 분리막의 외면을 가압할 수 있다.The first pressure roller can press the outer surface of the separation membrane that has not been preheated by the first heating roller.
상기 제1 히팅부는, 상기 제1 가압롤러에 감겨진 상기 분리막의 내면을 가압함과 동시에 가열하는 가열부가 형성된 제2 히팅롤러를 더 포함할 수 있다.The first heating unit may further include a second heating roller having a heating unit for heating and heating the inner surface of the separation membrane wound around the first pressure roller.
상기 제1 히팅롤러는 제1 방향으로 진행하는 상기 분리막을 상기 제1 방향에서 90도 방향 전환된 제2 방향으로 이동하도록 안내하고, 상기 제2 히팅롤러는 상기 제1 히팅롤러로부터 상기 제2 방향을 기준으로 이격되어 설치되고, 상기 제1 가압롤러는 상기 제2 방향으로 이동하는 상기 분리막을 상기 제2 방향에서 180도 방향 전환된 제3 방향으로 이동하도록 안내할 수 있다.Wherein the first heating roller guides the separation membrane advancing in the first direction to move in a second direction which is turned by 90 degrees in the first direction and the second heating roller guides the separation film moving in the second direction from the first heating roller And the first pressing roller can guide the separation membrane moving in the second direction to move in the third direction which is turned 180 degrees in the second direction.
상기 제1 히팅롤러와 상기 제2 히팅롤러는 동일한 온도로 상기 분리막 내면을 가열할 수 있다.The first heating roller and the second heating roller can heat the inner surface of the separation membrane at the same temperature.
상기 가열부는, 상기 분리막과 상기 전극의 밀착면 전체가 접합되도록 하기 위해, 상기 제1 히팅롤러와 상기 제2 히팅롤러의 주면 전체에 형성되면서 상기 분리막의 내면 전체를 가열할 수 있다.The heating unit may be formed on the entire surface of the first heating roller and the second heating roller to heat the entire inner surface of the separation membrane so that the entire adhesion surface of the separation membrane and the electrode are bonded.
상기 가열부는, 상기 분리막과 상기 전극의 밀착면 중 일부만이 접합되도록 하기 위해, 상기 제1 히팅롤러와 상기 제2 히팅롤러의 주면 중 일부분에 형성되면서 상기 분리막의 내면 중 일부분만 가열할 수 있다.The heating unit may be formed on a part of the main surface of the first heating roller and the second heating roller so that only a part of the inner surface of the separating film is heated so that only a part of the contact surface between the separating film and the electrode is bonded.
상기 이송부재는, 피딩 벨트(feeding belt)로 구비될 수 있다.The conveying member may be provided as a feeding belt.
상기 라미네이터는, 상기 이송부재에 의해 이송된 상기 1차 접합된 전극과 분리막에 열을 가하여 예열하는 제2 히팅부와, 상기 제2 히팅부에 의해 예열된 상기 1차 접합된 전극과 분리막을 가압하여 라미네이션하는 제2 가압롤러를 포함할 수 있다.The laminator further includes a second heating unit for preheating the primary bonding electrode and the separation membrane transferred by the transfer member by applying heat to the separation membrane and a second heating unit for preheating the primary bonding electrode and the separation membrane preheated by the second heating unit, And a second pressure roller for lamination.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 방법은 전극과 분리막을 공급하는 공급단계(S10); 상기 공급단계에 의해 공급된 전극과 분리막을 합치함과 동시에 1차 접합하여 틸팅(tilting)을 방지하는 제1 공정과, 1차 접합된 전극과 분리막을 이송하는 제2 공정으로 구비되는 합치 및 이송단계(S20); 상기 합치 및 이송단계에 의해 이송된 상기 1차 접합된 전극과 분리막을 2차 접합하여 라미네이션하는 라미네이션 단계(S30)를 포함할 수 있다.Meanwhile, a lamination method for a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes: a supply step (S10) of supplying an electrode and a separator; A first step of joining the electrode supplied by the supplying step and the separation membrane and simultaneously performing a primary bonding to prevent tilting and a second step of transferring the primary bonded electrode and the separation membrane, Step S20; And a lamination step (S30) for secondary bonding and lamination the separator and the primary bonded electrode transferred by the aligning and transferring step.
상기 제1 공정은 상기 공급단계에 의해 공급된 분리막을 예열하고, 상기 예열된 분리막과 상기 공급단계에 의해 공급된 전극을 합치함과 동시에 1차 접합할 수 있다.The first step may preheat the separation membrane supplied by the supply step, and the preheated separation membrane and the electrode supplied by the supply step may be aligned and primary bonded together.
상기 제1 공정은 상기 전극에 밀착되는 상기 분리막의 내면에 열을 가하여 예열할 수 있다.In the first step, heat can be applied to the inner surface of the separation membrane which is in close contact with the electrode to preheat.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 장치는 전극을 공급하는 전극 공급장치; 상기 전극의 양면에 덮히게 분리막을 각각 공급하는 분리막 공급장치; 상기 전극 공급장치에 의해 공급된 전극과 상기 분리막 공급장치에 의해 공급된 분리막을 합치함과 동시에 1차 접합하여 틸팅(tilting)을 방지하는 합치부재와, 상기 1차 접합된 전극과 분리막을 이송하는 이송부재를 구비하는 합치장치; 및 상기 이송부재에 의해 이송되는 상기 1차 접합된 전극과 분리막을 2차 접합하여 적층형 이차전지를 완성하는 라미네이터를 포함하며, 상기 라미네이터에 의해 완성된 상기 적층형 이차전지는 상기 전극의 양면이 분리막으로 덮임과 동시에 상기 분리막이 전극의 주위에 간격을 마련해 융착한 융착 접합부에 의해 접합되고, 상기 융착 접합부의 내주부, 외주부 또는 인접한 융착 접합부 사이에 연속적으로 융착한 융착 밀착부가 마련되어 상기 전극을 수용한 상기 분리막이 밀봉될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a lamination apparatus for a secondary battery, including: an electrode supply device for supplying an electrode; A separation membrane supplying device for supplying a separation membrane to cover both sides of the electrode; A combining member for matching the electrode supplied by the electrode supplying device and the separating film supplied by the separating film supplying device and for preventing the tilting by primary bonding to each other, A joining device having a conveying member; And a laminator for secondary bonding the separator to the primary bonded electrode carried by the transfer member to complete the laminated secondary battery. In the laminated secondary battery completed by the laminator, both surfaces of the electrode are separated by a separator And a fusion bonding adhering portion continuously fused between an inner peripheral portion and an outer peripheral portion of the fusion bonding portion or adjacent fusion bonding portions of the fusion bonding portions is provided, The separator can be sealed.
본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.
첫째: 본 발명의 이차전지용 라미네이션 장치는 합치부재가 구비된 합치장치를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 공급된 전극과 분리막을 합치함과 동시에 1차 접합할 수 있고, 이에 따라 분리막에 올려지는 전극의 틸팅을 방지하여 전극끼리의 간격 편차를 일정하게 유지시킬 수 있고, 그 결과 불량 전극조립체가 제조되는 것을 방지할 수 있다.First, the lamination apparatus for a secondary battery of the present invention is characterized in that it includes a coalescing device provided with a coalescing member. With this feature, the supplied electrode and the separator can be aligned and primary bonded together, It is possible to prevent the electrode from being tilted and to keep the gap between the electrodes constant. As a result, it is possible to prevent the defective electrode assembly from being manufactured.
둘째: 본 발명의 이차전지용 라미네이션 장치에서 합치부재는 분리막을 가열하는 제1 히팅부와, 상기 가열된 분리막과 공급된 전극을 합치함과 동시에 1차 접합하는 제1 가압롤러를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 분리막과 전극을 안정적으로 합치함과 동시에 접합할 수 있다. 특히 합치 전에 분리막을 가열함에 따라 상기 분리막과 전극의 보다 안정적으로 접합할 수 있고, 그 결과 상기 분리막에 올려지는 상기 전극의 틸팅을 크게 방지할 수 있다.Secondly, in the lamination apparatus for a secondary battery of the present invention, the coalescing member includes a first heating unit for heating the separator, and a first pressure roller for coalescing the first electrode and the first electrode, With this feature, the separator and the electrode can be stably aligned and bonded at the same time. In particular, the separation membrane can be more stably bonded to the separation membrane by heating the separation membrane before the separation, and as a result, the tilting of the electrode placed on the separation membrane can be greatly prevented.
셋째: 본 발명의 이차전지용 라미네이션 장치에서 제1 히팅부는 전극에 밀착되는 분리막의 내면을 지지함과 동시에 가열하는 제1 히팅롤러를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 분리막의 표면을 안정적으로 가열할 수 있고, 특히 전극에 접착되는 분리막의 내면을 가열함에 따라 전극과 분리막의 접합력을 크게 높일 수 있다. 한편, 제1 히팅롤러는 회전력을 통해 상기 분리막을 이송하며, 이에 따라 분리막의 이송력을 높일 수 있다.Thirdly, in the lamination apparatus for a secondary battery of the present invention, the first heating unit includes a first heating roller which supports and heats the inner surface of the separation membrane which is in close contact with the electrode. With this feature, The bonding force between the electrode and the separator can be greatly increased as the inner surface of the separator bonded to the electrode is heated. On the other hand, the first heating roller transfers the separation membrane through a rotating force, thereby increasing the feeding force of the separation membrane.
넷째: 본 발명의 이차전지용 라미네이션 장치에서 제1 가압롤러는 제1 히팅롤러에 의해 예열되지 않은 상기 분리막의 외면을 가압하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 상기 분리막 내면의 접합력 약화를 방지할 수 있다.Fourthly, in the lamination apparatus for a secondary battery according to the present invention, the first pressing roller presses the outer surface of the separation membrane that has not been preheated by the first heating roller, and this feature prevents the bonding strength of the inner surface of the separation membrane .
다섯째: 본 발명의 이차전지용 라미네이션 장치에서 제1 히팅부는 제1 가압롤러에 감겨진 분리막의 내면을 가압함과 동시에 가열하는 제2 히팅롤러를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 상기 분리막의 텐션을 조절하면서 상기 분리막을 다시 가열하여 접착력을 상승시킬 수 있고, 그에 따라 전극과 분리막의 접합력을 크게 향상시킬 수 있다. Fifthly, in the lamination apparatus for a secondary battery of the present invention, the first heating unit includes a second heating roller for pressing and heating the inner surface of the separation membrane wound on the first pressure roller, The adhesive force can be increased by heating the separation membrane while adjusting the tension of the separation membrane, thereby greatly increasing the bonding force between the electrode and the separation membrane.
여섯째: 본 발명의 이차전지용 라미네이션 장치에서 제1 및 제2 히팅롤러는 동일한 온도로 상기 분리막의 내면을 가열하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 상기 분리막 내면은 전극과 접합하기 전까지 일정한 온도를 유지할 수 있고, 이에 따라 전극과 분리막의 접합력을 균일하게 유지시킬 수 있다.Sixthly, in the lamination apparatus for a secondary battery of the present invention, the first and second heating rollers are characterized by heating the inner surface of the separation membrane at the same temperature. Due to this feature, the inner surface of the separation membrane is maintained at a constant temperature So that the bonding force between the electrode and the separator can be uniformly maintained.
일곱째: 본 발명의 이차전지용 라미네이션 장치에서 제1 및 제2 히팅롤러는 주면에 가열부를 포함하되, 상기 가열부는 제1 및 제2 히팅롤러의 주면 전체 또는 일부에 형성되는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 분리막의 내면 전체를 가열하여 전극과 분리막의 밀착면 전체를 접합할 수도 있고, 분리막의 내면 일부를 가열하여 전극과 분리막의 밀착면 중 일부만 접합할 수도 있다. 이에 따라 적용되는 제품에 따라 전극과 분리막의 접착면적을 조절할 수 있다.Seventh: In the lamination apparatus for a secondary battery of the present invention, the first and second heating rollers include a heating unit on the main surface, and the heating unit is formed on the entire or a part of the main surface of the first and second heating rollers. The entire inner surface of the separator may be heated to bond the entire adhered surface of the separator with the electrode by heating the part of the inner surface of the separator. Accordingly, the adhesion area between the electrode and the separator can be adjusted according to the applied product.
여덟째: 본 발명의 이차전지용 라미네이션 장치에서 합치장치는 이송부재를 포함하되, 상기 이송부재는 피팅벨트로 구비되는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 합치된 전극과 분리막을 보다 안정적으로 이송할 수 있다.Eighth: In the lamination apparatus for a secondary battery according to the present invention, the aligning device includes a conveying member, and the conveying member is provided as a fitting belt. With this feature, it is possible to more reliably convey the aligned electrode and the separating membrane have.
아홉째: 본 발명의 이차전지용 라미네이션 장치는 합치된 전극과 분리막을 열접합하는 라미네이터를 포함하되, 상기 라미네이터는 합치된 전극과 분리막을 2차로 예열하는 제2 히팅부와, 2차로 예열된 전극과 분리막을 가압하여 라미네이션하는 제2 가압롤러를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 전극과 분리막의 밀착면을 완벽하게 접합할 수 있다.Ninth: A lamination apparatus for a secondary battery according to the present invention includes a laminator for thermally bonding a coherent electrode and a separator, wherein the laminator includes a second heating unit for preheating the coherent electrode and the separator to a second order, a second preheating electrode, And the second pressure roller for pressurizing and laminating the first pressure roller and the second pressure roller, and the adhesion surface of the electrode and the separation membrane can be perfectly bonded due to this feature.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 장치를 대략적으로 도시한 정면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 장치의 합치장치를 도시한 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 합치장치의 합치부재를 도시한 사시도.
도 4는 도 3에 표시된 A-A선 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 방법을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 장치의 합치장치를 도시한 사시도.
도 7은 도 6에 표시된 B-B선 단면도.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 장치를 통해 제조된 적층형 이차전지를 도시한 사시도.
도 9는 분리막으로 피복한 전극을 도시한 평면도.
도 10은 적층형 이차전지 제조방법을 설명하는 평면도.1 is a front view schematically showing a laminating apparatus for a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
BACKGROUND OF THE
Fig. 3 is a perspective view showing the mating member of the mating device shown in Fig. 2; Fig.
4 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in Fig.
5 is a flowchart showing a lamination method for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a coalescing device of a lamination apparatus for a secondary battery according to a second embodiment of the present invention. FIG.
7 is a cross-sectional view taken along line BB of Fig.
FIG. 8 is a perspective view illustrating a laminated secondary battery manufactured through a lamination apparatus for a secondary battery according to a third embodiment of the present invention. FIG.
9 is a plan view showing an electrode covered with a separation membrane.
10 is a plan view for explaining a method of manufacturing a laminated secondary battery.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
[제1 [First 실시예에In the embodiment 따른 이차전지용 For secondary batteries 라미네이션Lamination 장치] Device]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 장치는 전극과 분리막을 열접합하기 위해 합치하는 과정에서 상기 전극과 분리막을 접합하는 구조를 가진다.The lamination apparatus for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention has a structure in which the electrode and the separator are joined to each other in a process of aligning electrodes and a separator for thermal bonding.
예를 들면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 장치는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 전극(10)을 공급하는 전극 공급장치(100), 분리막(20)을 공급하는 분리막 공급장치(200), 상기 전극 공급장치(100)에 의해 공급된 전극(10)과 상기 분리막 공급장치(200)에 의해 공급된 분리막(20)을 합치함과 동시에 1차 접합하는 합치장치(300), 및 상기 합치장치(300)에 의해 합치된 전극(10)과 분리막(20)을 2차로 접합하는 라미네이터(400)를 포함한다.For example, as shown in FIG. 1, the lamination apparatus for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention includes an
전극 공급장치Electrode feeder
상기 전극 공급장치(100)는 전극을 공급하기 위한 것으로, 권취된 전극시트를 공급하는 전극 권취롤러와, 상기 권취롤러에 권취된 전극시트가 공급되도록 상기 권취롤러를 회전시키는 구동모터, 및 상기 권취롤러로부터 공급된 전극시트를 일정한 크기로 커팅하는 커터(110)를 포함한다. 한편, 상기 전극은 양극 또는 음극일 수 있다.The
분리막 공급장치Membrane feeder
상기 분리막 공급장치(200)는 분리막을 공급하기 위한 것으로, 권취된 분리막(20)을 공급하는 분리막 권취롤러와, 상기 분리막 권취롤러에 권취된 분리막(20)이 공급되도록 상기 분리막 권취롤러를 회전시키는 구동모터를 포함한다.The
여기서 상기 분리막 공급장치(200)는 도 1을 참조하면 상기 전극 공급장치(100)로부터 공급된 전극(10)을 기준으로 상면과 하면에 각각 구비되며, 이에 따라 전극(10)의 상면과 하면에 각각 분리막(20)이 적층되도록 상기 분리막(20)을 공급한다.1, the
합치장치Coalescing device
상기 합치장치(300)는 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 전극과 분리막을 합치함과 동시에 1차 접합하기 위한 것으로, 상기 전극 공급장치(100)에 의해 공급된 전극(10)과 상기 분리막 공급장치(200)에 의해 공급된 분리막(20)을 합치함과 동시에 1차 접합하여 상기 전극(10)의 틸팅(tilting)을 방지하는 합치부재(310)를 포함한다.As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the
상기 합치부재(310)는 상기 분리막 공급장치(200)에 의해 공급된 상기 분리막(20)을 가열하는 제1 히팅부(311)와, 상기 제1 히팅부(311)에 의해 가열된 분리막(20)과 상기 전극 공급장치(100)에 의해 공급된 전극(10)을 합치함과 동시에 1차 접합하는 제1 가압롤러(312)를 포함한다.The combining
상기 제1 히팅부(311)는 상기 분리막의 표면을 가열하고 용융시켜서 분리막의 접착력을 향상시키기 위한 것으로, 상기 전극(10)에 밀착되는 상기 분리막(20)의 내면(도 3에서 보았을 때 분리막의 좌측면)에 지지되고 상기 분리막(20)의 내면을 직접 가열하는 가열부(311a-1)가 형성된 제1 히팅롤러(311a)를 포함한다.The
즉, 상기 제1 히팅부(311)는 제1 히팅롤러(311a)가 상기 분리막(20)의 내면을 지지함과 동시에 상기 분리막(20)을 이송하는데, 이때 상기 가열부(311a-1)로부터 발산되는 열에 의해 상기 제1 히팅롤러(311a)에 지지되는 분리막(20)의 내면을 가열한다.That is, the
이와 같은 구성을 가진 상기 제1 히팅부(311)는 가열부(311a-1)가 구비된 제1 히팅롤러(311a)를 포함함에 따라 상기 제1 히팅롤러(311a)를 통과하는 상기 분리막(20)의 내면을 연속하여 가열할 수 있고, 그 결과 상기 분리막(20)의 내면을 안정적으로 용융시켜서 접착력이 높일 수 있다. The
한편, 상기 가열부(311a-1)는 상기 제1 히팅롤러(311a)의 외주면 전체에 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 제1 히팅롤러(311a)에 지지되는 분리막(20)의 내면 전체를 안정적으로 가열할 수 있고, 이에 따라 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 전극(10)과 분리막(20) 밀착면 전체를 접합한 접합층(30)을 형성할 수 있다.The
한편, 상기 가열부(311a-1)는 전원 인가시 열을 발산시키는 열선 또는 열판으로 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 제1 히팅롤러(311a)에 지지되는 분리막(20)의 내면을 안정적으로 직접 가열할 수 있다.The
여기서 상기 가열부(311a-1)의 온도는 40℃~80℃를 가진다. 즉 상기 가열부(311a-1)의 온도가 40℃ 이하일 경우 분리막의 내면을 용융시키기 어려우며, 이에 따라 접착력을 향상시킬 수 없다. 그리고 상기 가열부(311a-1)의 온도가 80℃ 이상일 경우 분리막의 내면이 크게 용융되면서 접착력을 향상시킬 수 있지만 변형이 발생할 수 있다. Here, the temperature of the
이에 따라 상기 가열부(311a-1)의 온도는 40℃~80℃를 가지며, 이에 따라 분리막의 내면을 안정적으로 가열하여 접착력을 높일 수 있다. Accordingly, the temperature of the
상기 제1 가압롤러(312)는 가열된 분리막과 공급된 전극을 합치함과 동시에 1차 접합하기 위한 것으로, 상기 제1 히팅부(311)를 통과한 분리막(20)과 상기 전극 공급장치(100)에 의해 공급된 전극(10)을 가압(또는 압연)하여 합치시키고, 이와 함께 가열된 분리막(20)과 전극(10)을 접합한다. 즉, 상기 전극 공급장치(100)에 의해 공급되는 복수개의 전극(10)은 분리막(20)의 내면에 순차적으로 합치됨과 동시에 접합되며, 이에 따라 복수개의 전극끼리의 간격 편차를 일정하게 유지시킬 수 있다.The
여기서 상기 제1 가압롤러(312)는 상기 제1 히팅롤러(311a)에 의해 예열되지 않은 상기 분리막(20)의 외면(도 3에서 보았을 때 분리막의 우측면)을 가압하며, 이에 따라 상기 제1 히팅롤러(311a)에 의해 예열된 상기 분리막(20)의 내면의 접합력 약화를 방지할 수 있다.The
또한, 상기 제1 가압롤러(312)는 적층된 전극(10)과 분리막(20)의 상면과 하면을 동시에 가압하도록 한 쌍으로 형성될 수 있다.The
이와 같은 구성을 가진 상기 제1 가압롤러(312)는 제1 히팅부(311)를 통과한 가열된 분리막(20)과 전극 공급장치(100)에 의해 연속하여 공급되는 전극(10)을 가압하여 합치시킴과 동시에 접합시킬 수 있으며, 이에 따라 분리막(20)에 순차적으로 합치되는 전극의 틸팅을 방지할 수 있고, 전극끼리의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있다.The first
한편, 제1 히팅부(311)는 상기 제1 가압롤러(312)에 감겨진 상기 분리막(20)의 내면을 가압함과 동시에 가열하는 가열부(311b-1)가 형성된 제2 히팅롤러(311b)를 더 포함할 수 있다.The
즉, 가열된 분리막(20)의 온도는 상기 제1 가압롤러(312)까지 이송되면서 하락하게 되며, 이에 따라 분리막(20) 내면의 접합력이 떨어질 수 있다. 이를 방지하기 위해 분리막과 전극을 합치하기 바로 전에 상기 분리막(20)을 제2 히팅롤러(311b)를 통해 재가열하여 접합력을 증대시키며, 이에 따라 분리막(20)과 전극(10)의 접합력을 높일 수 있다.That is, the temperature of the
특히 상기 제2 히팅롤러(311b)는 상기 제1 가압롤러(312)에 감겨진 상기 분리막(20)의 내면을 가압하며, 이에 따라 분리막(20)의 텐션을 일정하게 유지시킬 수 있다.In particular, the
한편, 이와 같은 구성을 가진 합치장치에 의해 전극과 분리막이 합치됨과 동시에 접합되는 과정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The process of joining and joining the electrode and the separator by the joining device having the above-described structure will be described in more detail as follows.
도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 전극(10)은 제3 방향(도 3에서 보았을 때 좌측에서 우측방향)으로 공급되고, 분리막(20)은 전극(10)을 향하는 제1 방향(도 3에서 보았을 때 전극(10)의 상면과 하면 방향)으로 공급된다. 그리고 상기 제1 히팅롤러(311a)는 제1 방향으로 진행하는 상기 분리막(20)을 상기 제1 방향에서 90도 방향 전환된 제2 방향(도 3에서 보았을 때 우측에서 좌측방향)으로 이동하도록 안내하고, 이와 동시에 가열부(311a-1)를 통해 분리막(20) 내면을 가열한다. 그리고 상기 제2 히팅롤러(311b)는 상기 제1 히팅롤러(311a)로부터 상기 제2 방향을 기준으로 이격되어 설치되면서 상기 제1 히팅롤러(311a)를 통과한 분리막(20)을 제2 방향으로 이동하도록 안내하고, 이와 동시에 가열부(311b-1)를 통해 분리막(20)의 내면을 재가열한다. 그리고 상기 제1 가압롤러(312)는 상기 제2 방향으로 이동하는 상기 분리막(20)을 상기 제2 방향에서 180도 방향 전환된 제3 방향으로 이동하도록 안내하며, 이때 제3 방향으로 안내된 분리막(20)과 상기 전극(10)이 가압되면서 합치됨과 동시에 접합된다. 3, the
한편, 제1 히팅롤러(311a)와 제2 히팅롤러(311b)는 동일한 온도로 상기 분리막(20)의 내면을 가열한다. 즉, 제1 히팅롤러(311a)와 제2 히팅롤러(311b)는 전극(10)과 분리막(20)이 합치되기 전까지 상기 분리막(20)의 내면을 동일한 온도로 가열하며, 이에 따라 상기 분리막(20) 내면은 전극(10)과 접합하기 전까지 일정한 온도를 유지할 수 있고, 이에 따라 전극과 분리막의 접합력을 균일하게 유지시킬 수 있고, 그 결과 품질성을 높일 수 있다.On the other hand, the
한편, 제1 히팅롤러(311a)와 제2 히팅롤러(311b)는 전극(10)이 이송되는 방향을 기준으로 보았을 때 동일한 높이를 가질 수 있다. On the other hand, the
한편, 상기 합치장치(300)는 합치된 전극(10)과 분리막(20)을 라미네이터(300)까지 이송하는 이송부재(320)를 포함하며, 상기 이송부재(320)를 통해 합치된 전극(10)과 분리막(20)을 안정적으로 이송할 수 있다.The
여기서 상기 이송부재(320)는 피딩 벨트(feeding belt)로 구비될 수 있으며, 상기 피딩 벨트는 합치된 전극(10)과 분리막(20)을 압입한 상태로 이송하여 합치된 전극(10)과 분리막(20)을 보다 안정적으로 이송할 수 있다.The feeding
한편, 상기 제2 히팅롤러(311b)와 상기 제1 가압롤러(312)는 동일한 직경을 가질 수 있으며, 이에 따라 상기 제2 히팅롤러(311b)와 상기 제1 가압롤러(312)는 분리막의 표면을 동일한 압력으로 가압할 수 있고, 그 결과 분리막(20)이 압력이 약한 방향으로 휘어지는 현상을 방지할 수 있다. The
이와 같은 구성을 가진 합치장치(300)는 공급된 전극(10)과 분리막(20)을 합치함과 동시에 이송하되, 상기 합치시 전극(10)과 분리막(20)을 접합함에 따라 전극(10)의 틸팅을 방지할 수 있고, 그 결과 분리막(20)에 순차적으로 적합되는 전극끼리의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있다.When the
라미네이터Laminator
상기 라미네이터(400)는, 상기 이송부재(312)에 의해 이송된 상기 1차 접합된 전극(10)과 분리막(20)에 열을 가하여 예열하는 제2 히팅부(410)와, 상기 제2 히팅부(410)에 의해 예열된 상기 1차 접합된 전극(10)과 분리막(20)을 가압하여 라미네이션하는 제2 가압롤러(420)를 포함한다.The
이와 같은 구성을 가진 상기 라미네이터(400)는 제2 히팅부(410)를 통해 상기 1차 접합된 전극(10)과 분리막(20)을 예열하여 접착력을 높이고, 제2 가압롤러(420)를 통해 1차 접합된 전극(10)과 분리막(20)을 가압하여 2차로 접합할 수 있다.The
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 장치는 합치장치(300)를 통해 전극과 분리막을 합치함과 동시에 1차 접합하여 전극의 틸팅을 방지할 수 있고, 라미네이터(400)를 통해 1차 접합된 전극과 분리막을 2차 접합하여 전극과 분리막의 결합력을 높일 수 있다.Therefore, in the lamination apparatus for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention, the electrodes and the separator are aligned with each other through the
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 장치의 라미네이션 방법을 설명한다.Hereinafter, a lamination method of a lamination apparatus for a secondary battery according to a first embodiment of the present invention will be described.
[제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 방법][Lamination method for secondary battery according to the first embodiment]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 방법은 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 전극(10)과 분리막(20)을 공급하는 공급단계(S10), 상기 공급단계(S10)에 의해 공급된 전극(10)과 분리막(20)을 합치함과 동시에 1차 접합하고, 이송하는 합치 및 이송단계(S20), 및 상기 합치 및 이송단계(S20)에 의해 이송된 상기 1차 접합된 전극(10)과 분리막(20)을 2차 접합하여 라미네이션하는 라미네이션 단계(S30)를 포함한다.As shown in FIG. 5, the lamination method for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention includes a supplying step S10 for supplying an
상기 공급단계(S10)는 전극(10)과 분리막(20)을 공급하기 위한 것으로, 전극 공급장치(100)를 통해 전극(10)을 공급하고, 분리막 공급장치(200)를 통해 분리막을 공급한다.The supplying step S10 is for supplying the
이때 상기 분리막 공급장치(100)는 상기 전극(10)의 양쪽 표면에 분리막(20)이 공급되도록 한 쌍으로 구비될 수 있다.At this time, the
상기 합치 및 이송단계(S20)는 상기 공급단계(S10)에 의해 공급된 전극(10)과 분리막(20)을 합치함과 동시에 1차 접합하여 상기 전극(10)의 틸팅(tilting)을 방지하는 제1 공정(S21)과, 1차 접합된 전극(10)과 분리막(20)을 이송하는 제2 공정(S22)으로 구비된다. 이때 상기 합치 및 이송단계(S20)는 합치장치(300)를 사용한다.The aligning and transferring step S20 is a step of aligning the
즉, 상기 제1 공정(S21)은 상기 공급단계(S10)에 의해 공급된 분리막(20)의 내면을 제1 히팅부(311a)로 가열하여 접착력을 향상시키고, 제1 가압롤러(312)로 접착력이 향상된 분리막(20)과 상기 공급단계(S10)에 의해 공급된 전극(10)을 가압하여 합치함과 동시에 접합한다. That is, in the first step S21, the inner surface of the
여기서 상기 제1 히팅부(311a)는 제1 및 제2 히팅롤러(311a-1)(311a-2)를 포함하여 분리막(10)을 연속하여 가열하며, 이에 따라 분리막(20)의 표면을 보다 안정적으로 지지 및 가열할 수 있다.The
상기 제2 공정(S22)은 1차 접합된 전극(10)과 분리막(20)을 이송부재(320)를 통해 이송한다. 이때 전극(10)과 분리막(20)이 접합되어 있어 상기 전극(10)의 틸팅을 방지할 수 있고, 그 결과 분리막(20)에 순차적으로 접합된 전극끼리의 간격이 일정하게 유지되면서 불량 발생을 방지할 수 있다.In the second step S22, the primary bonded
상기 라미네이션 단계(S30)는 1차 접합된 전극과 분리막을 2차로 열접합하여 완전히 결합시킨다. 이때 라미네이터(400)를 사용한다. In the lamination step (S30), the primary bonded electrode and the separator are thermally bonded to each other by secondary bonding. At this time, the
즉, 상기 라미네이션 단계(S30)는 1차 접합된 전극과 분리막에 제2 히팅부(410)를 통해 열을 가하여 예열하며, 이에 따라 1차 접합된 전극과 분리막의 접착력을 향상시킨다. 그런 다음, 제2 가열롤러(420)를 통해 1차 접합된 전극과 분리막를 가압하여 2차로 접합하며, 이에 따라 전극과 분리막의 밀착면을 완벽하게 결합할 수 있다.That is, in the lamination step S30, heat is applied to the primary bonded electrode and the separation membrane through the
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.Hereinafter, in describing another embodiment of the present invention, the same reference numerals are used for the same components as those of the above-described embodiment, and redundant explanations are omitted.
[제2 [Second 실시예에In the embodiment 따른 이차전지용 For secondary batteries 라미네이션Lamination 장치] Device]
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 장치는 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 합치부재(310)와 이송부재(320)를 구비한 합치장치(300)를 포함하고, 상기 합치부재(310)는 제1 히팅부(311)와 제1 가압롤러(312)를 포함한다.6, the lamination apparatus for a secondary battery according to the second embodiment of the present invention includes an aligning
상기 제1 히팅부(311)는 제1 히팅롤러(311a)와 제2 히팅롤러(311b)를 포함하되, 상기 제1 히팅롤러(311a)와 상기 제2 히팅롤러(311b)에는 분리막의 내면을 가열하는 가열부(311a-1)(311b-1)를 포함한다.The
여기서 상기 가열부(311a-1)(311b-1)는 상기 제1 히팅롤러(311a)와 상기 제2 히팅롤러(311b)의 주면 중 일부분에 형성되면서 상기 분리막(20)의 내면 중 일부분만 가열하며, 이에 따라 상기 분리막(20)과 상기 전극(10)의 밀착면 중 상기 가열부(311a-1)(311b-1)에 의해 가열된 일부분만을 접합할 수 있다. The
예를 들면, 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 가열부(311a-1)(311b-1)는 상기 제1 히팅롤러(311a)와 상기 제2 히팅롤러(311b)의 중앙에 구비되면서 상기 제1 히팅롤러(311a)와 상기 제2 히팅롤러(311b)를 통과하는 분리막(10)의 내면 중앙을 가열하며, 이에 따라 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 전극(10)과 분리막(20)의 밀착면 중 중앙에 접합층(30)을 형성할 수 있다.For example, as shown in FIG. 6, the
한편, 상기 가열부(311a-1)(311b-1)는 상기 제1 히팅롤러(311a)와 상기 제2 히팅롤러(311b)의 주면에 패턴화되게 구비될 수도 있으며, 이에 따라 전극(10)과 분리막(20)를 패턴 접착할 수도 있다.The
한편, 상기 가열부(311a-1)(311b-1)의 폭은 1~10cm를 가진다. 즉, 상기 가열부(311a-1)(311b-1)의 폭이 1-10cm 이하일 경우 전극과 분리막이 안정적으로 접합되지 못하여 불량이 발생할 수 있다. 상기 가열부(311a-1)(311b-1)의 폭이 10cm 이상일 경우 전극과 분리막을 안정적으로 접합할 수는 있지만, 전극의 틸팅만 방지하기 위해 가열부를 많이 적용하게 되면서 비용지출이 크게 발생할 수 있다.On the other hand, the widths of the
[제3 [Third 실시예에In the embodiment 따른 이차전지용 For secondary batteries 라미네이션Lamination 장치] Device]
본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 장치는 전극 공급장치(100), 전극(10)의 양면에 덮히게 분리막(20)을 각각 공급하는 분리막 공급장치(200), 상기 전극 공급장치(100)에 의해 공급된 전극(10)과 상기 분리막 공급장치(200)에 의해 공급된 분리막(20)을 합치함과 동시에 1차 접합하여 틸팅(tilting)을 방지하는 합치부재(310)와, 상기 1차 접합된 전극(10)과 분리막(20)을 이송하는 이송부재(320)를 구비하는 합치장치(300), 및 상기 이송부재(320)에 의해 이송되는 상기 1차 접합된 전극(10)과 분리막(20)을 2차 접합하여 적층형 이차전지를 완성하는 라미네이터(400)를 포함한다.A lamination apparatus for a secondary battery according to a third embodiment of the present invention includes an
여기서 상기 라미네이터(400)에 의해 완성된 상기 적층형 이차전지는 상기 전극의 양면이 분리막으로 덮임과 동시에 상기 분리막이 전극의 주위에 간격을 마련해 융착한 융착 접합부에 의해 접합되고, 상기 융착 접합부의 내주부, 외주부 또는 인접한 융착 접합부 사이에 연속적으로 융착한 융착 밀착부가 마련되어 상기 전극을 수용한 상기 분리막의 내부와 외부가 통하지 않게 밀봉된다. In the laminated secondary battery completed by the
즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 장치는 상기 라미네이터(400)에 의해 완성된 양극 전극과 음극 전극을 분리막을 통해 적층한 적층형 이차전지에 있어서, 양극 전극 및 음극 전극을 분리막으로 피복하고, 양극 전극 및 음극 전극의 주위를 간헐적으로 융착시켜 융착 접합부를 형성했을 경우에는 봉투형 분리막에 간헐적으로 마련한 융착 접합부 사이에서 양극 전극 혹은 음극 전극에서 박리한 활물질의 유출을 융착 밀봉부를 마련하여 방지할 수 있다.That is, in the lamination secondary battery according to the third embodiment of the present invention, the anode electrode and the cathode electrode completed by the
이하, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 장치를 통해 제조된 적층형 이차전지를 상세히 설명한다.Hereinafter, a laminated secondary battery manufactured through a lamination apparatus for a secondary battery according to a third embodiment of the present invention will be described in detail.
상기 적층형 이차전지는 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 전지 요소(1)를 포함하고, 상기 전지 요소(1)는 양극 전극(2) 및 음극 전극(3)을 각각 분리막(4)에 의해 봉투형에 덮은 전극에 의해 구성되어 있다.8, the laminate-type secondary battery includes a
양극 전극(2)를 덮은 분리막(4)은 양극 전극(2)의 주위를 간격을 마련해 융착해 접합한 융착 접합부(6)에서 융착 접합해 봉투형으로 되어 있다. 이와 같이 음극 전극(3)도 분리막에 의해 덮이고, 융착 접합부(6)에 의해 접합되어 있다. 융착 접합부(6)의 외측에는 인접하는 융착 접합부(6)의 각각에 접하여 양자를 연결하는 융착 밀봉부(7)이 형성되어 있다.The
분리막(4)은 융착 접합부(6)에서 융착 접합되어 내부의 양극 전극(2)를 지지하는 주머니 상체를 형성되어 있다. 또한 인접하는 융착 접합부(6)에 접하여 양자를 연결하도록 융착 밀봉부(7)이 형성되고, 융착 접합부(6) 간의 공간은 밀봉되어 있으므로, 양극 활물질이 양극 전극에서 박리했을 경우에도 박리한 양극 활물질은 융착 접합부(6) 사이의 공간에서 외부로 유출되는 것이 방지된다.The
즉, 본 발명과 같이 융착 접합부를 간헐적으로 마련함으로써 양극 전극과 음극 전극을 적층할 때 적층 이탈이 잘 발생하지 않으며, 또한 분리막의 주름이 잘 발생하지 않게 되어 적층형 이차전지의 충방전시 특성 저하를 방지할 수 있다.That is, by providing the fused joint portion intermittently as in the present invention, the laminate separation does not occur well when the anode electrode and the cathode electrode are laminated, and the wrinkle of the separation membrane is not generated well, .
또한, 봉투형 분리막의 내부와 외부는 융착 밀봉부를 마련함으로써 전지 전극에서 박리한 활물질이 반대극 측에 부착함으로써 발생하는 자기 방전을 억제할 수 있다.In addition, by providing a fusion-sealed portion inside and outside of the envelope type separator, it is possible to suppress the self-discharge caused by the adhesion of the active material peeled from the battery electrode to the opposite electrode side.
또한 본 발명의 적층형 이차전지에 있어서는 분리막에 간헐적인 융착 접합부를 마련했을 때에는 융착에 의해 분리막이 수축하지만, 간헐적으로 융착 접합부가 형성되어 있으므로, 분리막의 수축이 완화되고 주름이 잘 발생하지 않아져, 단부 전체를 열 융착할 경우에 비해 분리막의 융착 특성도 높아진다. 그 결과, 전지 온도가 상승했을 경우에도 분리막의 수축에 의한 반대극과의 단락을 방지할 수 있다.Further, in the laminated secondary battery of the present invention, when the intermittent fusion splice is provided in the separation membrane, the separation membrane shrinks due to fusion, but since the fusion splice is formed intermittently, the shrinkage of the separation membrane is relaxed, The fusing property of the separation membrane is enhanced as compared with the case where the entire end portion is thermally fused. As a result, even when the battery temperature rises, a short circuit with the opposite electrode due to shrinkage of the separator can be prevented.
이상의 설명에서는 양극 전극 및 음극 전극의 양자가 봉투형 분리막에 의해 덮여 있는 예에 대해서 설명을 했지만, 혹은 양극 전극과 음극 전극 중 어느 한쪽이 덮인 것이라도 좋다.In the above description, examples in which both the positive electrode and the negative electrode are covered with the envelope-type separator have been described, but either the positive electrode or the negative electrode may be covered.
한편, 분리막으로 피복한 전극을 설명하면, 도 9(A)에 도시되어 있는 것과 같이, 분리막(4)을 양극 전극(2)의 외주부에서 간헐적으로 접합해 융착 접합부(6)을 마련한 것이다. 그리고 인접하는 융착 접합부(6)에 접하여 융착 접합부(6)의 외주부에 간헐적으로 융착 밀봉부(7)을 마련한 것이며 간헐적으로 마련한 융착 접합부(6) 사이의 영역 외주부에는 융착 접합부에 접하여 융착 밀봉부가 마련되어 있다.9 (A), the separating
따라서, 간헐적으로 마련한 융착 접합부(6) 사이의 영역은 융착 밀봉부에 의해 결합되어 있으므로, 양극 전극에서 박리한 활물질이 분리막의 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, since the region between the fused
도 9(B)는 분리막(4)을 양극 전극(2)의 외주부에서 간헐적으로 접합해 융착 접합부(6)을 마련한 것이다. 그리고 융착 접합부(6)에 접하여 융착 접합부(6)의 외주부에 연속적인 융착 밀봉부(7)을 마련한 것이다. 융착 밀봉부(7)은 융착 접합부(6)에 접하여 마련하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 융착 접합부의 외측 융착 밀봉부 사이에 양극 전극에서 박리한 양극 활물질이 체류하는 공간의 형성을 방지할 수 있다.9 (B) shows a state in which the
도 9(C)는 분리막(4)을 양극 전극(2)의 외주부에서 간헐적으로 접합해 융착 접합부(6)을 마련한 것이다. 그리고 융착 접합부(6)에 접하여 융착 접합부(6)의 내주부에 연속적인 융착 밀봉부(7)을 마련한 것이다.9 (C) shows a state in which the
이상과 같은 전지 전극에 있어서는 양극 전극(2)의 양면에 위치하는 분리막(4)은 간헐적인 융착 접합부(6)에서 충분한 강도로 접합하는 것이 필요하므로 융착 접합부(6)의 형성 시에는 분리막이 충분히 용해해 접합하도록 충분한 온도와 압력을 가해 융착부를 형성하는 것이 필요하다.In the battery electrode as described above, it is necessary to bond the
한편, 융착 밀봉부는 간헐적으로 마련한 융착 접합부 사이에서 양극 전극에서 박리한 양극 활물질이 분리막의 외부로 유출되는 것을 방지하는 것이므로 융착 접합부 정도의 접합력은 필요하지 않고 융착 접합부에 비해 융착량을 작게 하고 융착 밀봉부의 융착 강도는 융착 접합부의 강도를 초과하지 않는 것으로 할 수 있다.On the other hand, since the fusion sealing portion prevents leakage of the cathode active material peeled off from the anode electrode to the outside of the separating film between the fusion splicing portions provided intermittently, it is not necessary to have a bonding force of about the fusion splicing portion, The welding strength of the portion can be made not to exceed the strength of the welding joint portion.
또한 융착 밀봉부는 융착 접합부에 비해 접합 강도 작기 때문에 융착 접합부의 내측과 같이 양극 전극 또는 음극 전극이 직접 접촉할 가능성이 있는 부분에는 마련하지 않고, 융착 접합부의 외주부, 혹은 융착 접합부 사이의 영역에 형성하는 것이 바람직하다.The fusion sealing portion is not provided in a portion where the anode electrode or the cathode electrode is likely to be in direct contact with the fusion bonding portion as in the inside of the fusion bonding portion because the bonding strength is smaller than that of the fusion bonding portion. .
도 10은 본 발명의 적층형 이차전지 제조 방법을 설명하는 도면이다.10 is a view for explaining a method of manufacturing a laminated secondary battery of the present invention.
도 10(A)에 나타난 바와 같이, 띠형 분리막(4) 사이에 소정의 간격을 마련해 양극 전극(2)를 배치한다.As shown in Fig. 10 (A), the
도 10(B)에 나타난 바와 같이, 상기 라미네이션(400)은 분리막(4)의 양극 전극(2)의 주위를 간격을 마련해 융착시켜 융착 접합부(6)을 형성한다.10 (B), the
상기 라미네이션(400)에 의한 융착은 가열한 융착 수단을 밀착하는 것에 의한 가열 융착, 초음파 융착, 고주파 융착 등의 임의 융착 수단에 의해 수행할 수 있다.Fusing by the
그 다음에 도 10(C)에 나타난 바와 같이, 상기 라미네이션(400)는 융착 접합부(6)의 외주부로서, 인접하는 융착 접합부(6) 사이에 인접하는 융착 접합부에 접하도록 융착 밀봉부(7)을 형성한다.10 (C), the
한편, 도 10(D)에 나타난 바와 같이, 절단선(8)을 따라 절단할 수 있으며, 상기 절단선(8)은 융착 밀봉부(7)에 있어도 좋다.On the other hand, as shown in Fig. 10 (D), it is possible to cut along the
또한 융착 접합부 형성 공정과 융착 밀봉부 형성 공정 사이, 또는 융착 밀봉부 형성 공정과 절단 공정 사이에서는 분리막을 냉각하는 것이 바람직하다. 이와 같이 공정 간으로 분리막을 냉각함으로써 분리막의 열적인 변형을 작게 할 수 있다.It is also preferable to cool the separator between the fused joint forming step and the fused seal forming step, or between the fused seal forming step and the cutting step. By thus cooling the separation membrane between processes, thermal deformation of the separation membrane can be reduced.
또한 이상의 설명에서는 2매의 분리막을 전지의 전극 상하에 배치해 봉투형으로 하는 예에 대해서 설명했지만, 한 장의 분리막을 중앙부에서 절곡해 전지의 전극 양면을 피복한 후에 융착 접합해 봉투형으로 한것이라도와 같이 제작할 수 있다.In the above description, the two separator films are arranged above and below the electrodes of the battery to form an envelope. However, even if one separator film is bent at the center and both surfaces of the electrode are covered with each other, As shown in FIG.
본 발명의 적층형 이차전지는 각종의 전지에 적용할 수 있지만, 리튬이온 전지의 경우에 대해서 이하로 설명한다.The laminated secondary battery of the present invention can be applied to various kinds of batteries, but a lithium ion battery will be described below.
양극 활물질은 리튬이온의 도핑, 탈도핑이 가능한 코발트산리튬, 망간산 리튬, 니켈산 리튬, 코발트 니켈산 리튬의 천이 금속 리튬 복합 산화물, 리튬 티타늄 황화물, 리튬 몰리브덴 황화물, 리튬 셀렌화 니오브 등의 금속 칼코게나이드, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아센(polyacene) 화합물, 폴리아세틸렌, 폴리알릴렌 비닐렌, 디티올 유도체, 디설파이드 유도체 등의 유기 화합물 및 이들의 혼합체를 들 수 있다.The positive electrode active material may be a metal such as lithium cobalt oxide, lithium manganese oxide, lithium nickel oxide, transition metal lithium composite oxide of lithium cobalt nickel oxide, lithium titanium sulfide, lithium molybdenum sulfide, lithium selenide niobium, Organic compounds such as chalcogenide, polypyrrole, polythiophene, polyaniline, polyacene compounds, polyacetylene, polyallylene vinylene, dithiol derivatives and disulfide derivatives, and mixtures thereof.
그리고 양극의 집전체로서 알루미늄 또는 그 합금, 티탄 등의 금속을 이용할 수 있다.As the collector of the positive electrode, a metal such as aluminum or an alloy thereof or titanium may be used.
또한 음극에는 리튬이온의 도핑, 탈도핑이 가능한 흑연, 부정형 탄소 등의 탄소계 재료, 주석계 복합산화물 등을 이용할 수 있다. 음극 집전체에는 구리, 니켈 그 합금 등을 이용할 수 있다. 또한 본 발명의 양극 전극, 또는 음극 전극을 피복하는 분리막은 다공성 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 필름을 이용할 수 있다.Further, a carbon-based material such as graphite or amorphous carbon capable of being doped or undoped with lithium ions, a tin-based complex oxide, or the like can be used for the cathode. Copper, nickel alloy and the like can be used for the negative electrode current collector. The separator for covering the positive electrode or the negative electrode of the present invention may be a film of porous polyethylene, polypropylene or the like.
또한 본 발명의 적층형 이차전지에 있어서는 이상과 같이 제작한 봉투형 분리막을 피복한 양극 전극, 또는 음극 전극을 금속제의 전지 캔 내에 수납해 밀봉하거나 혹은 가요성 재료에 의해 피복해 밀봉하고 싶은 어긋남의 전지에도 적용할 수 있다.Further, in the laminated secondary battery of the present invention, the anode electrode coated with the envelope-type separator fabricated as described above, or the cathode electrode can be sealed in the battery can made of metal or covered with a flexible material, .
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션 장치는 상기 라미네이터(400)에 의해 상기 적층형 이차전지를 제조하기 전에 상기 합치장치(300)를 통해 양극 전극과 분리막 또는 음극 전극과 분리막을 합치함과 동시에 1차 접합할 수 있으며, 이에 따라 분리막에 피복되는 양극 전극 또는 음극 전극의 틸팅 또는 유동을 방지할 수 있고, 그 결과 불량률을 크게 줄일 수 있다.The laminating apparatus for a secondary battery according to the third embodiment of the present invention includes a
즉, 상기 합치장치(300)는 상기 전극 공급장치에 의해 공급된 전극(양극 전극 또는 음극 전극)과 상기 분리막 공급장치에 의해 공급된 분리막을 합치함과 동시에 1차 접합하여 틸팅(tilting)을 방지하는 합치부재(310)와, 상기 1차 접합된 전극과 분리막을 이송하는 이송부재를 구비한다.That is, the
그리고 상기 합치부재(310)는 상기 분리막 공급장치에 의해 공급된 상기 분리막을 가열하는 제1 히팅부(311)와, 상기 제1 히팅부(311)에 의해 가열된 분리막과 상기 전극 공급장치에 의해 공급된 전극을 합치함과 동시에 1차 접합하는 제1 가압롤러(312)를 포함한다.본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.The combining
100: 전극 공급장치
200: 분리막 공급장치
300: 합치장치
310: 합치부재
311: 제1 히팅부
312: 제1 가압롤러
320: 이송부재
400: 라미네이터
410: 제2 히팅부
420: 제2 가압롤러100: electrode feeding device
200: Membrane feeder
300: coalescing device
310:
311: first heating portion
312: first pressure roller
320:
400: Laminator
410: second heating portion
420: second pressure roller
Claims (16)
분리막을 공급하는 분리막 공급장치;
상기 전극 공급장치에 의해 공급된 전극과 상기 분리막 공급장치에 의해 공급된 분리막을 합치함과 동시에 1차 접합하여 틸팅(tilting)을 방지하는 합치부재와, 상기 1차 접합된 전극과 분리막을 이송하는 이송부재를 구비하는 합치장치; 및
상기 이송부재에 의해 이송된 상기 1차 접합된 전극과 분리막을 2차 접합하여 라미네이션하는 라미네이터를 포함하는 이차전지용 라미네이션 장치.An electrode supply device for supplying an electrode;
A separation membrane feeder for feeding the separation membrane;
A combining member for matching the electrode supplied by the electrode supplying device and the separating film supplied by the separating film supplying device and for preventing the tilting by primary bonding to each other, A joining device having a conveying member; And
And a laminator for secondary bonding and lamination the separating film and the primary bonded electrode transferred by the transferring member.
상기 합치부재는, 상기 분리막 공급장치에 의해 공급된 상기 분리막을 가열하는 제1 히팅부와, 상기 제1 히팅부에 의해 가열된 분리막과 상기 전극 공급장치에 의해 공급된 전극을 합치함과 동시에 1차 접합하는 제1 가압롤러를 포함하는 이차전지용 라미네이션 장치.The method according to claim 1,
Wherein the combining member includes a first heating unit for heating the separation membrane supplied by the separation membrane feeding device and an electrode supplied by the electrode feeding device together with the separation membrane heated by the first heating unit, And a first pressing roller that carries the first and second pressing rollers.
상기 제1 히팅부는 상기 전극에 밀착되는 상기 분리막의 내면에 지지되고 상기 분리막의 내면을 가열하는 가열부가 형성된 제1 히팅롤러를 포함하는 이차전지용 라미네이션 장치.The method of claim 2,
Wherein the first heating unit includes a first heating roller supported on an inner surface of the separation membrane that is in close contact with the electrode and has a heating unit for heating the inner surface of the separation membrane.
상기 제1 가압롤러는 상기 제1 히팅롤러에 의해 예열되지 않은 상기 분리막의 외면을 가압하는 이차전지용 라미네이션 장치.The method of claim 3,
Wherein the first pressing roller presses the outer surface of the separation membrane that has not been preheated by the first heating roller.
상기 제1 히팅부는, 상기 제1 가압롤러에 감겨진 상기 분리막의 내면을 가압함과 동시에 가열하는 가열부가 형성된 제2 히팅롤러를 더 포함하는 이차전지용 라미네이션 장치.The method of claim 3,
Wherein the first heating unit further comprises a second heating roller having a heating unit for heating and heating the inner surface of the separation membrane wound around the first pressure roller.
상기 제1 히팅롤러는 제1 방향으로 진행하는 상기 분리막을 상기 제1 방향에서 90도 방향 전환된 제2 방향으로 이동하도록 안내하고,
상기 제2 히팅롤러는 상기 제1 히팅롤러로부터 상기 제2 방향을 기준으로 이격되어 설치되고,
상기 제1 가압롤러는 상기 제2 방향으로 이동하는 상기 분리막을 상기 제2 방향에서 180도 방향 전환된 제3 방향으로 이동하도록 안내하는 이차전지용 라미네이션 장치.The method of claim 5,
The first heating roller guides the separation membrane moving in the first direction to move in the second direction which is turned by 90 degrees in the first direction,
Wherein the second heating roller is spaced from the first heating roller with respect to the second direction,
Wherein the first pressing roller guides the separation membrane moving in the second direction to move in a third direction which is turned 180 degrees in the second direction.
상기 제1 히팅롤러와 상기 제2 히팅롤러는 동일한 온도로 상기 분리막 내면을 가열하는 이차전지용 라미네이션 장치.The method of claim 5,
Wherein the first heating roller and the second heating roller heat the inner surface of the separation membrane at the same temperature.
상기 가열부는, 상기 분리막과 상기 전극의 밀착면 전체가 접합되도록 하기 위해, 상기 제1 히팅롤러와 상기 제2 히팅롤러의 주면 전체에 형성되면서 상기 분리막의 내면 전체를 가열하는 이차전지용 라미네이션 장치.The method of claim 5,
Wherein the heating unit is formed on the entire main surface of the first heating roller and the second heating roller so as to heat the entire inner surface of the separating film so that the entire adhered surface of the separating film and the electrode is bonded.
상기 가열부는, 상기 분리막과 상기 전극의 밀착면 중 일부만이 접합되도록 하기 위해, 상기 제1 히팅롤러와 상기 제2 히팅롤러의 주면 중 일부분에 형성되면서 상기 분리막의 내면 중 일부분만 가열하는 이차전지용 라미네이션 장치.The method of claim 5,
Wherein the heating unit is formed on a part of the main surface of the first heating roller and the second heating roller to heat only a part of the inner surface of the separation film so that only a part of the contact surface between the separation membrane and the electrode is bonded, Device.
상기 이송부재는, 피딩 벨트(feeding belt)로 구비되는 이차전지용 라미네이션 장치.The method according to claim 1,
Wherein the feeding member is provided as a feeding belt.
상기 라미네이터는, 상기 이송부재에 의해 이송된 상기 1차 접합된 전극과 분리막에 열을 가하여 예열하는 제2 히팅부와, 상기 제2 히팅부에 의해 예열된 상기 1차 접합된 전극과 분리막을 가압하여 라미네이션하는 제2 가압롤러를 포함하는 이차전지용 라미네이션 장치.The method according to claim 1,
The laminator further includes a second heating unit for preheating the primary bonding electrode and the separation membrane transferred by the transfer member by applying heat to the separation membrane and a second heating unit for preheating the primary bonding electrode and the separation membrane preheated by the second heating unit, And a second pressing roller that laminates the second pressing roller.
상기 공급단계에 의해 공급된 전극과 분리막을 합치함과 동시에 1차 접합하여 틸팅(tilting)을 방지하는 제1 공정과, 1차 접합된 전극과 분리막을 이송하는 제2 공정으로 구비되는 합치 및 이송단계(S20); 및
상기 합치 및 이송단계에 의해 이송된 상기 1차 접합된 전극과 분리막을 2차 접합하여 라미네이션하는 라미네이션 단계(S30)를 포함하는 이차전지용 라미네이션 방법.A supply step (S10) of supplying an electrode and a separation membrane;
A first step of joining the electrode supplied by the supplying step and the separation membrane and simultaneously performing a primary bonding to prevent tilting and a second step of transferring the primary bonded electrode and the separation membrane, Step S20; And
And a lamination step (S30) for secondary bonding and lamination of the primary bonded electrode and the separator transferred by the coalescing and transferring step.
상기 제1 공정은 상기 공급단계에 의해 공급된 분리막을 예열하고, 상기 예열된 분리막과 상기 공급단계에 의해 공급된 전극을 합치함과 동시에 1차 접합하는 이차전지용 라미네이션 방법.The method of claim 12,
Wherein the first step comprises preheating the separator supplied by the supplying step and aligning the electrodes supplied by the supplying step with the preheated separator and simultaneously performing the first laminating.
상기 제1 공정은 상기 전극에 밀착되는 상기 분리막의 내면에 열을 가하여 예열하는 이차전지용 라미네이션 방법.The method of claim 12,
Wherein the first step is performed by applying heat to the inner surface of the separator which is in close contact with the electrode, thereby preheating the laminate.
상기 전극의 양면에 덮히게 분리막을 각각 공급하는 분리막 공급장치;
상기 전극 공급장치에 의해 공급된 전극과 상기 분리막 공급장치에 의해 공급된 분리막을 합치함과 동시에 1차 접합하여 틸팅(tilting)을 방지하는 합치부재와, 상기 1차 접합된 전극과 분리막을 이송하는 이송부재를 구비하는 합치장치; 및
상기 이송부재에 의해 이송되는 상기 1차 접합된 전극과 분리막을 2차 접합하여 적층형 이차전지를 완성하는 라미네이터를 포함하며,
상기 라미네이터에 의해 상기 적층형 이차전지는 상기 전극의 양면이 분리막으로 덮임과 동시에 상기 분리막이 전극의 주위에 간격을 마련해 융착한 융착 접합부에 의해 접합되고, 상기 융착 접합부의 내주부, 외주부 또는 인접한 융착 접합부 사이에 연속적으로 융착한 융착 밀착부가 마련되어 상기 전극을 수용한 상기 분리막이 밀봉되는 이차전지용 라미네이션 장치.An electrode supply device for supplying an electrode;
A separation membrane supplying device for supplying a separation membrane to cover both sides of the electrode;
A combining member for matching the electrode supplied by the electrode supplying device and the separating film supplied by the separating film supplying device and for preventing the tilting by primary bonding to each other, A joining device having a conveying member; And
And a laminator for completing a laminated secondary battery by secondary bonding the separator to the primary bonded electrode carried by the transfer member,
The laminated secondary battery is characterized in that the electrode is covered with a separator on both sides of the electrode, and the separator is joined by a fusion bonding portion provided with a gap around the electrode, and the inner peripheral portion, the outer peripheral portion or the adjacent fusion bonding portion And the separator containing the electrode is sealed. The lamination apparatus for a secondary battery according to claim 1,
상기 합치부재는, 상기 분리막 공급장치에 의해 공급된 상기 분리막을 가열하는 제1 히팅부와, 상기 제1 히팅부에 의해 가열된 분리막과 상기 전극 공급장치에 의해 공급된 전극을 합치함과 동시에 1차 접합하는 제1 가압롤러를 포함하는 이차전지용 라미네이션 장치.16. The method of claim 15,
Wherein the combining member includes a first heating unit for heating the separation membrane supplied by the separation membrane feeding device and an electrode supplied by the electrode feeding device together with the separation membrane heated by the first heating unit, And a first pressing roller that carries the first and second pressing rollers.
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