KR20190083129A

KR20190083129A - 전극 조립체 제조방법

Info

Publication number: KR20190083129A
Application number: KR1020180000696A
Authority: KR
Inventors: 정규성; 이주성
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-01-03
Filing date: 2018-01-03
Publication date: 2019-07-11
Also published as: KR102363977B1

Abstract

본 발명은 전극 조립체 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법은, 양극, 음극, 분리막을 포함하는 단위셀들을 분리필름에 안착시키는 안착과정과, 상기 단위셀들 사이의 갭값을 제1 비젼(Vision) 장치로 검출하는 갭값 검출과정;및 적층되는 상기 단위셀들 사이에 상기 분리필름이 위치되도록 상기 단위셀들을 회전 그리퍼를 통해 순차적으로 폴딩하는 폴딩과정을 포함하고, 상기 폴딩과정은, 상기 갭값 검출과정에서 검출된 갭값과 검출전 설정된 갭값을 비교하여 상기 단위셀들이 폴딩 시 나란한 형태로 적층되도록 상기 분리필름의 텐션(Tension)을 조절한다.

Description

전극 조립체 제조방법{ELECTRODE ASSEMBLY MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 전극 조립체 제조방법에 관한 것이다.

이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.

이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.

전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극(11)과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극(11)과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.

하지만, 종래의 스택/폴딩형의 경우 언폴딩(Unfolding) 상태에서 분리필름에 위치된 단위 셀들 사이의 거리가 폴딩에 필요한 적정 간격으로 구비되지 않는 경우 단위 셀들을 폴딩하여 적층시 적층된 상,하 위치된 단위셀들 간에 상호 어긋난 위치 오차가 발생되어, 어긋난 오버행(Overhang) 부분 마다 미충전 또는 과량 충전에 의한 석출을 야기하는 문제가 있어왔다.

한국 공개특허 제10-2013-0132230호

본 발명의 하나의 관점은 다수개의 단위셀을 폴딩하여 적층 시, 단위셀들을 상호 어긋남 없이 나란히 적층할 수 있는 전극 조립체 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 이차전지는, 양극, 음극, 분리막을 포함하는 단위셀들을 분리필름에 안착시키는 안착과정과, 상기 단위셀들 사이의 갭값을 제1 비젼(Vision) 장치로 검출하는 갭값 검출과정;및 적층되는 상기 단위셀들 사이에 상기 분리필름이 위치되도록 상기 단위셀들을 회전 그리퍼를 통해 순차적으로 폴딩하는 폴딩과정을 포함하고, 상기 폴딩과정은, 상기 갭값 검출과정에서 검출된 갭값과 검출전 설정된 갭값을 비교하여 상기 단위셀들이 폴딩 시 나란한 형태로 적층되도록 상기 분리필름의 텐션(Tension)을 조절할 수 있다.

본 발명에 따르면, 분리필름에 안착된 다수개의 단위셀을 순차적으로 폴딩하며 적층하여 적층 적층체를 형성하는 과정에서, 언폴딩(Unfolding) 상태의 단위셀 간의 갭값을 검출하여, 다수개의 단위셀을 폴딩 시 검출된 갭값과 설정된 갭값을 비교하며 분리필름의 텐션을 조절함으로써 단위셀들을 정위치에 나란히 적층할 수 있다. 이에 따라, 적층된 상,하 단위셀 간에 상호 어긋나는 위치 오차의 발생을 방지할 수 있고, 이로 인해 오버행 위치 마다 미충전 또는 과량 충전이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 다수개의 단위셀을 폴딩 시, 적층되는 단위셀의 적층위치를 검출하여 단위셀들의 적층위치가 정위치 되도록 분리필름의 텐션을 조절함으로써, 단위셀들을 정위치에 나란히 적층할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 안착과정 및 갭값 검출과정을 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 단위셀의 일례를 예시적으로 나타낸 측면도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 단위셀의 다른 예를 예시적으로 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법의 폴딩과정에서 단위셀들을 폴딩하는 방법을 개략적으로 나타낸 측면도이다.도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 폴딩과정을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법의 폴딩과정에서 폴딩되는 단위셀의 적층위치를 검출하는 방법을 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6에서 A영역의 단위셀 적층위치를 검출한 영상을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 6에서 B영역의 단위셀 적층위치를 검출한 영상을 나타낸 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 안착과정 및 갭값 검출과정을 나타낸 평면도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 분리필름(R)에 안착시키는 안착과정과, 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들 사이의 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)을 검출하는 갭값 검출과정 및 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 폴딩하는 폴딩과정을 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 단위셀의 일례를 예시적으로 나타낸 측면도이고, 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 단위셀의 다른 예를 예시적으로 나타낸 측면도이며

이하에서, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예인 전극 조립체 제조방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4을 참고하면, 안착과정은 분리필름(R)의 길이방향을 따라 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 분리필름(R)의 일면에 순차적으로 안착시킬 수 있다. 이때, 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들은 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)의 전폭방향으로 소정 간격 이격된 갭(Gap)을 형성하도록 위치될 수 있다. 여기서, 분리필름(R)의 길이 방향 및 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)의 전폭방향은 예를들어 도 1에 도시된 X 방향일 수 있다.

단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)은 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극(13) 및 분리막(14)이 교대로 적층되어 결집된 형태로 형성될 수 있다.

전극(13)은 양극(11)과 음극(12)을 포함할 수 있다. 그리고, 분리막(14)은 양극(11)과 음극(12)을 분리하여 전기적으로 절연시킨다.

따라서, 복수개의 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들 중에서 하나의 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)은 적어도 하나의 양극(11)과, 적어도 하나의 음극(12), 적어도 하나의 분리막(14)을 포함할 수 있다.

양극(11)은 양극 집전체(11a) 및 양극 집전체(11a)에 도포된 양극 활물(11b.11c)을 포함할 수 있다. 양극 집전체(11a)는 예를 들어 알루미늄 재질의 포일(Foil)로 이루어질 수 있고, 양극 활물질(11b.11c)은 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬인산철, 또는 이들 중 1종 이상이 포함된 화합물 및 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.

음극(12)은 음극 집전체(12a) 및 음극 집전체(12a)에 도포된 음극 활물질(12b,12c)을 포함할 수 있다. 음극 집전체(12a)는 예를 들어 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 재질로 이루어진 포일(foil)로 이루어질 수 있다. 음극 활물질(12b,12c)은 예를 들어 인조흑연, 리튬금속, 리튬합금, 카본, 석유코크, 활성화 카본, 그래파이트, 실리콘 화합물, 주석 화합물, 티타늄 화합물 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 이때, 음극 활물질(12b,12c)은 예를 들어 비흑연계의 SiO(silica, 실리카) 또는 SiC(silicon carbide, 실리콘카바이드) 등이 더 포함되어 이루어질 수 있다.

전극탭(15,16)은 일측부가 전극(13)에 구비되어 전기적으로 전극(13)에 연결된다.

분리막(14)은 절연 재질로 이루어져 양극(11) 및 음극(12)과 교대로 적층된다. 또한, 분리막(14)은 일례로 양극(11) 및 음극(12) 사이에 위치될 수 있다. 아울러, 분리막(14)은 다른 예로 양극(11) 및 음극(12) 사이에 위치되고, 양극(11) 및 음극(12)의 외측면에 위치될 수 있다. 한편, 분리막(14)은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 조합에 의해 제조되는 다층 필름이나, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리아크릴로니트릴 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드 헥사플루오로프로필렌 공중합체와 같은 고체 고분자 전해질용 또는 겔형 고분자 전해질용 고분자 필름일 수 있다.

또한, 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)은 같은 종류의 전극(13)이 셀의 양측에 위치하는 바이셀(Bi-cell) 또는 다른 종류의 전극(13)이 셀의 양측에 위치하는 풀셀(Full-cell)로 구성될 수 있다.

여기서, 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)은 보다 구체적으로 예를 들어 양극(11), 분리막(14), 음극(12), 분리막(14) 및 양극(11)이 순차적으로 적층된 A 타입(type) 단위셀(10')(참고 도 2) 또는 음극(12), 분리막(14), 양극(11), 분리막(14), 음극(12)이 순차적으로 적층된 C 타입(type) 단위셀(10")(참고 도 3) 중에서 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다.

이때, 안착과정은 예를 들어 분리필름(R)에 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 A, C, C, A, A, C, C, A 및 A 타입 순으로 안착시킬 수 있지만, 본 발명의 일 실시예인 전극 조립체 제조방법에서 분리필름(R)에 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 안착시키는 구성이 여기에 반드시 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 바이셀 및 풀셀들로 구성된 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 분리필름(R)에 안착시킬 수 있음은 물론이다.

갭값 검출과정은 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들 사이의 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)을 제1 비젼(Vision) 장치로 검출한다.

또한, 갭값 검출과정은 제1 비젼장치(V1)로 제1 엑스레이(X-ray) 비젼장치(110)를 사용하여, 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들에 X선을 조사하여 검출된 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 음극(12) 끝단 사이의 간격을 측정하는 것을 통해 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)을 추출할 수 있다. 여기서, 갭값 검출과정은 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 음극(12)에서 음극 집전체(12a) 끝단 사이의 간격을 측정하는 것을 통해 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)을 추출할 수 있다.

아울러, 갭값 검출과정은 분리필름(R)의 길이방향을 따라 순차적으로 위치된 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 분리필름(R)의 폭방향에서 제1 엑스레이 비젼장치(110)의 카메라로 촬영하여 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)을 검출할 수 있다. 여기서, 분리필름(R)의 폭방향은 예를들어 도 1에 도시된 Y방향일 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법의 폴딩과정에서 단위셀들을 폴딩하는 방법을 개략적으로 나타낸 측면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 폴딩과정을 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법의 폴딩과정에서 폴딩되는 단위셀의 적층위치를 검출하는 방법을 나타낸 사시도이다.

또한, 도 7은 도 6에서 A영역의 단위셀 적층위치를 검출한 영상을 나타낸 도면이고, 도 8은 도 6에서 B영역의 단위셀 적층위치를 검출한 영상을 나타낸 도면이다.

도 1, 도 4 및 도 5를 참고하면, 폴딩과정은 적층되는 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들 사이에 분리필름(R)이 위치되도록 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 회전 그리퍼(130)를 통해 순차적으로 폴딩한다.

또한, 폴딩과정은 갭값 검출과정에서 검출된 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)과, 검출전 설정된 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)을 비교하여 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 폴딩 시 나란한 형태로 적층되도록 분리필름(R)의 텐션(Tension)을 조절할 수 있다.

또한, 폴딩과정에서 제어부(140)는 메모리에 저장된 검출전 설정된 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)과 갭값 검출과정을 통해 검출된 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)을 비교하여 회전 그리퍼(130)를 통해 분리필름(R)의 텐션량을 조절할 수 있다. 이때, 메모리(Memory)(미도시)는 예를들어 제어부(140)의 내부에 구비될 수 있다. 그리고, 제어부(140)는 메모리에 저장된 검출전 설정된 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)과 갭값 검출과정을 통해 검출된 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)을 비교하여 분리필름(R)의 텐션량을 결정하는 연산부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 메모리에 설정된 갭값은 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 폴딩 시 나란한 형태로 적층되도록 각 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 적정 간격을 설정해 놓은 값이다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은 각 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 적정 간격을 미리 설정하여 메모리에 설정된 갭값을 저장하는 갭값 설정과정을 더 포함할 수 있다.

여기서, 설정된 갭값은 일례로 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 간격이 일정간격으로 이루어진 값일 수 있다. 구체적으로 예를 들어 분리필름(R)의 초도에 위치되는 제1 단위셀(10)과 제2 단위셀(20)의 간격(a1)은 제1 단위셀(10)이 360도 회전하며 폴딩이 가능하도록 이격된 간격(a1)으로 설정되고, 제2 단위셀(20)에서 제9 단위셀(90) 사이의 간격은 각 단위셀(20,30,40,50,60,70,80,90)이 180도 회전하며 폴딩이 가능하도록 일정한 간격으로 설정될 수 있다. 즉, 제2 단위셀(20)과 제3 단위셀(30) 사이의 간격(a2)은 제3 단위셀(30)과 제4 단위셀(40) 사이의 간격(a3)과 동일할 수 있다.

또한, 설정된 갭값은 다른 예로 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 간격이 폴딩되는 두께에 대응되도록 점점 이격될 수 있다. 구체적으로 예를 들어 분리필름(R)의 초도에 위치되는 제1 단위셀(10)과 제2 단위셀(20)의 간격은 제1 단위셀(10)이 360도 회전하며 폴딩이 가능하도록 이격된 간격(a1)으로 설정되고, 제2 단위셀(20)에서 제9 단위셀(90) 사이의 각 단위셀(20,30,40,50,60,70,80,90) 간의 간격은 각 단위셀(20,30,40,50,60,70,80,90)이 180도 회전하며 폴딩이 가능하도록 일정한 간격으로 설정되되, 제2 단위셀(20)에서 제9 단위셀(90) 사이의 각 단위셀(20,30,40,50,60,70,80,90) 간의 간격은 폴딩되는 두께에 대응되도록 점점 이격될 수 있다. 즉, 제3 단위셀(30)과 제4 단위셀(40) 사이의 간격(a3)은 제2 단위셀(20)과 제3 단위셀(30) 사이의 간격(a2)보다 크고, 제4 단위셀(40)과 제5 단위셀(50) 사이의 간격(a5)은 제3 단위셀(30)과 제4 단위셀(40) 사이의 간격(a4) 보다 큰 형태로 이루어질 수 있다. 이때, 보다 구체적으로 예를 들어 제2 단위셀(20)에서 제9 단위셀(90) 사이의 각 단위셀(20,30,40,50,60,70,80,90) 간의 간격은 각각 직전 폴딩되는 단위셀(20,30,40,50,60,70,80,90)들의 높이의 합 만큼 간격이 점점 넓어지도록 설정될 수 있다.

그리고, 설정된 갭값은 또 다른 예로 각 단위셀(20,30,40,50,60,70,80,90)의 높이에 대응되도록 설정될 수 있다. 즉, 분리필름(R)에 안착되는 각 단위셀(20,30,40,50,60,70,80,90)들의 높이를 반영하여 단위셀(20,30,40,50,60,70,80,90)들 사이의 기준 갭값이 설정될 수 있다. 즉, 예를 들어 각 단위셀(20,30,40,50,60,70,80,90)의 높이에 비례하여 폴딩진행방향에 대해 해당 단위셀의 후방에 위치된 단위셀 사이의 갭값을 설정할 수 있다. 아울러, 폴딩과정은 회전 그리퍼(130)가 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들 중에서 분리필름(R)의 초도에 위치되는 초도 단위셀(10)의 양측을 잡아 회전시킴으로서 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 폴딩하되, 제2 비젼장치(V2)로 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들이 폴딩되며 적층되는 적층위치를 체크하며, 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들이 동일 선상으로 적층되도록 분리필름(R)의 텐션을 조절하며 폴딩할 수 있다.

여기서, 도 5 및 도 6을 참고하면, 폴딩과정은 제2 비젼장치(V2)로 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들에 X선을 조사하는 제2 엑스레이(X-ray) 비젼장치(120)를 사용하여 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 적층위치를 체크하며 폴딩하고, 회전 그리퍼(130)는 초도 단위셀(10)을 파지하는 파지부(131,132)에 X선이 투과되도록 수지(resin) 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 회전 그리퍼(130)는 파지부(131,132)를 포함하는데, 특히 파지부(131,132)가 수지 재질로 이루어질 수 있다.

그리고, 도 4 내지 도 8을 참고하면, 폴딩과정은 폴딩되어 적층되는 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 음극(12) 모서리를 제2 엑스레이(X-ray) 비젼장치(120)를 통해 검출하여 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 적층위치를 체크할 수 있다.

이때, 폴딩과정은 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 음극(12)에서 음극 집전체(12a)의 모서리를 제2 엑스레이(X-ray) 비젼장치(120)를 통해 검출하는 것을 통해 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 적층위치를 체크할 수 있다.

여기서, 제2 엑스레이(X-ray) 비젼장치(120)는 예를 들어 회전 그리퍼(130)에 장착될 수 있다. 이때, 제2 엑스레이(X-ray) 비젼장치(120)는 일례로 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 폴딩 시 적층되는 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 높이가 높아짐에 따라 이에 대응되도록 상부로 이동될 수 있다.

그리고, 제2 엑스레이(X-ray) 비젼장치(120)는 다른 예로 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 폴딩 시 적층되는 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 높이가 높아지는 범위 이상의 높이에 위치되도록 고정될 수 있다.

한편, 도 1, 도 4 및 도 5를 참고하면, 폴딩과정은 제어부(140)를 통해 제1 비젼장치(V1)를 통해 검출된 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8) 및 제2 비젼장치(V2)를 통해 검출된 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 적층위치를 체크하며, 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들이 동일 선상으로 적층되도록 분리필름(R)의 텐션을 조절할 수 있다.

또한, 폴딩과정은 회전 그리퍼(130)를 이동시키는 방법 또는 회전 그리퍼(130)의 회전속도를 조절하는 방법 중에서 적어도 어느 하나 이상의 방법으로 제어부(140)가 분리필름(R)의 텐션을 조절할 수 있다.

여기서, 폴딩과정은 예를들어 검출된 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)이 설정된 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8) 보다 크면 제어부(140)를 통해 회전 그리퍼(130)를 이동시키거나 및 회전속도를 감소시켜 분리필름(R)의 텐션을 감소시킬 수 있다. 이때, 제어부(140)는 분리필름(R) 및 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 폴딩하기 위해 회전 그리퍼(130)가 위치된 측으로 이동시킬때, 이동되는 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)과 가까워지는 방향으로 회전 그리퍼(130)를 이동시켜 분리필름(R)의 텐션을 감소시킬 수 있다.그리고, 폴딩과정은 예를들어 검출된 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)이 설정된 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8) 보다 작으면 제어부(140)를 통해 회전 그리퍼(130)를 이동시키거나 및 회전속도를 증가시켜 분리필름(R)의 텐션을 증가시킬 수 있다. 이때, 제어부(140)는, 분리필름(R) 및 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 폴딩하기 위해 회전 그리퍼(130)가 위치된 측으로 이동시킬때, 이동되는 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)과 멀어지는 방향으로 회전 그리퍼(130)를 이동시켜 분리필름(R)의 텐션을 증가시킬 수 있다.

즉, 폴딩과정은 보다 구체적으로 예를들면, 검출된 제2 단위셀(20) 및 제3 단위셀(30)의 갭값(a2)이 설정된 제2 단위셀(20) 및 제3 단위셀(30)의 갭값(a2)과 비교하여 제어부(140)를 통해 회전 그리퍼(130)를 이동시키거나 및 회전속도를 감소시키고, 검출된 제3 단위셀(30) 및 제4 단위셀(40)의 갭값(a3)이 설정된 제3 단위셀(30) 및 제4 단위셀(40)의 갭값(a3)과 비교하여 제어부(140)를 통해 회전 그리퍼(130)를 이동시키거나 및 회전속도를 감소시키는 방법으로 분리필름(R)의 텐션을 조절하며, 각 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 폴딩시킬 수 있다.

한편, 도 1 및 도 4 내지 도 8을 참고하면, 폴딩과정은 예를들어 제2 엑스레이(X-ray) 비젼장치(120)를 통해 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 적층위치가 동일 선상에서 벗어나는 것으로 검출되면 제어부(140)를 통해 회전 그리퍼(130)를 이동시키거나 및 회전속도를 감소시켜 분리필름(R)의 텐션을 조절할 수 있다.

또한, 폴딩과정은 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 4모서리 중에서 하나 이상을 제2 엑스레이(X-ray) 비젼장치(120)를 통해 검출할 수 있다.

여기서, 폴딩과정은 예를 들어 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들이 폴딩을 통해 적층되어 전극 조립체(P)를 형성 시, 적층되는 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)의 4모서리 중에서 대각선으로 2모서리 부분에 위치된 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)의 음극(12) 모서리를 각각 제2 엑스레이(X-ray) 비젼장치(120)를 통해 검출할 수 있다. 이때, 보다 구체적으로 예를들어 폴딩과정은 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)의 음극(12)에서 음극 집전체(12a)의 모서리 부분을 제2 엑스레이(X-ray) 비젼장치(120)로 촬영하여 검출할 수 있다.

그리고, 폴딩과정은 예를 들어 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 회전시켜 폴딩 시, 1회전할 때 마다 직전에 촬영된 이미지를 기준으로, 각 회전 시 마다 음극 집전체(12a)의 모서리 부분의 미스 매치(mismatch)를 계속적으로 체크(Check)할 수 있다.

여기서, 폴딩과정은 예를들어 적층된 제1 단위셀(10) 및 제2 단위셀(20)의 상부에 분리필름(R)을 사이에 두고 적층되는 제3 단위셀(30)이 제2 단위셀(20)의 모서리 보다 촬영된 이미지에서 모서리 기준선(S1,S2) 을 기준으로 폴딩 진행방향(DP)으로 멀어지는 측으로 어긋나게 적층된 것으로 제어부(140)가 판별하면 분리필름(R)의 텐션을 증가시키는 방향으로 회전 그리퍼(130)를 제어할 수 있다.

한편, 폴딩과정은 적층된 제1 단위셀(10) 내지 제3 단위셀(30)의 상부에 분리필름(R)을 사이에 두고 적층되는 제4 단위셀(40)이 제3 단위셀(30)의 모서리 보다 촬영된 이미지에서 모서리 기준선(S1,S2)을 기준으로 폴딩 진행방향(DP)의 반대 방향으로 멀어지는 측으로 어긋나게 적층된 것으로 제어부(140)가 판별하면 분리필름(R)의 텐션을 감소시키는 방향으로 회전 그리퍼(130)를 제어할 수 있다. 따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은 분리필름(R)에 안착된 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8) 및 폴딩 시 적층되는 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 적층위치를 실시간으로 검출하여 이를 바로 반영하여 폴딩함으로써, 폴딩되어 적층되는 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90) 간의 상,하부 위치 오차의 발생을 방지하거나 현저히 감소시킬 수 있는 전극 조립체(P)를 제조할 수 있다. 이에 따라, 오버행(Overhang) 위치 마다 미충전 또는 과량 충전의 발생을 방지 또는 현저히 감소시킬 수 있다.

이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법을 설명하기로 한다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 분리필름(R)에 안착시키는 안착과정과, 분리필름(R)에 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 고정하는 라미네이션 과정과, 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들 사이의 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)을 검출하는 갭값 검출과정 및 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 폴딩하는 폴딩과정을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은 전술한 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법과 비교할 때, 라미네이션 과정을 더 포함하는 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.

보다 상세히, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 라미네이션 과정은 분리필름(R)에 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 라미네이션(Lamination)를 통해 고정시킬 수 있다. 여기서, 라미네이션 과정은 안착과정을 거친 후 갭값 검출과정 전에 수행될 수 있다.

또한, 라미네이션 과정은 안착과정을 통해 분리필름(R)에 안착된 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 롤 압착하여 분리필름(R)에 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 고정할 수 있다. 이때, 라미네이션 과정은 예를들어 폴딩 진행방향(DP)을 따라 이동되는 분리필름(R) 및 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 상,하부에 한 쌍의 롤러(미도시)를 위치시키고, 분리필름(R) 및 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 한 쌍의 롤러 사이를 통과시키며 압착할 수 있다. 이때, 한 쌍의 롤러는 히터와 연결되어 분리필름(R) 및 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들에 열을 가하며 압착할 수 있다.

이후, 검출과정을 통해 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들 사이의 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)을 제1 비젼(Vision) 장치로 검출하여 라미네이션 과정을 통해 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)의 변화를 체크할 수 있고, 이를 반영하여 폴딩과정에서 분리필름(R)의 텐션을 조절하여 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 정위치에 적층되도록 제어부(140)가 제어할 수 있다.

한편, 도 1 및 도 6을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 안착과정은 갭값 검출과정을 통해 검출된 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)과 검출 전 설정된 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)을 비교하여, 분리필름(R)에 안착시키는 위치를 보정하는 위치보정과정을 더 포함할 수 있다. 여기서, 위치보정과정은 검출 전 설정된 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)에서 갭값 검출과정을 통해 검출된 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8) 비교하여, 변화된 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8) 만큼 분리필름(R)에 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 안착시키는 위치를 보정할 수 있다. 이때, 위치보정과정은 분리필름(R)에 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)을 안착시킨 후 폴딩과정을 거쳐 전극 조립체를 1차 제조 후, 1차 전극 조립체 제조 시 변화된 갭값(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8)을 반영하여 2차 전극 조립체(P)의 제조 시 안착과정에서 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들의 안착위치를 보정할 수 있다.

이에 따라, 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 폴딩 시 단위셀(10,20,30,40,50,60,70,80,90)들을 정확한 위치에 보다 용이하게 적층시킬 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.

또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10,10',10",20,30,40,50,60,70,80,90: 단위셀
11: 양극
11a: 양극 집전체
11b.11c: 양극 활물질
12: 음극
12a: 음극 집전체
12b,12c: 음극 활물질
13: 전극
14: 분리막
15,16: 전극탭
110: 제1 엑스레이(X-ray) 비젼장치 (V1)
120: 제2 엑스레이(X-ray) 비젼장치 (V2)
130: 회전 그리퍼
131,132: 파지부
140: 제어부
P : 전극 조립체
R : 분리필름
DP : 폴딩 진행방향

Claims

양극, 음극, 분리막을 포함하는 단위셀들을 분리필름에 안착시키는 안착과정;
상기 단위셀들 사이의 갭값을 제1 비젼(Vision) 장치로 검출하는 갭값 검출과정; 및
적층되는 상기 단위셀들 사이에 상기 분리필름이 위치되도록 상기 단위셀들을 회전 그리퍼를 통해 순차적으로 폴딩하는 폴딩과정을 포함하고,
상기 폴딩과정은, 상기 갭값 검출과정에서 검출된 갭값과 검출전 설정된 갭값을 비교하여 상기 단위셀들이 폴딩 시 나란한 형태로 적층되도록 상기 분리필름의 텐션(Tension)을 조절하는 전극 조립체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 갭값 검출과정은
상기 제1 비젼장치로 제1 엑스레이(X-ray) 비젼장치를 사용하여, 상기 단위셀들에 X선을 조사하여 검출된 상기 단위셀들의 음극 끝단 사이의 간격을 측정하는 것을 통해 상기 단위셀들의 갭값을 추출하는 것인 전극 조립체 제조방법.
청구항 2에 있어서,
상기 음극은 음극 집전체 및 음극 집전체에 도포된 음극 활물질을 포함하고,
상기 갭값 검출과정은 상기 단위셀들의 음극에서 상기 음극 집전체 끝단 사이의 간격을 측정하는 것을 통해 갭값을 추출하는 전극 조립체 제조방법.
청구항 3에 있어서,
상기 갭값 검출과정은
상기 분리필름의 길이방향을 따라 순차적으로 위치된 상기 단위셀들을 상기 분리필름의 폭방향에서 상기 제1 엑스레이 비젼장치의 카메라로 촬영하여 상기 단위셀들의 갭값을 검출하는 전극 조립체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 안착과정을 거친 후 상기 갭값 검출과정 전에,
상기 분리필름에 상기 단위셀들을 라미네이션(Lamination)를 통해 고정시키는 라미네이션 과정을 더 포함하는 전극 조립체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 폴딩과정은 회전 그리퍼가 상기 단위셀들 중에서 상기 분리필름의 초도에 위치되는 초도 단위셀의 양측을 잡아 회전시킴으로서 상기 단위셀들을 폴딩하되,
제2 비젼장치로 상기 단위셀들이 폴딩되며 적층되는 적층위치를 체크하며, 상기 단위셀들이 동일 선상으로 적층되도록 상기 분리필름의 텐션(Tension)을 조절하며 폴딩하는 전극 조립체 제조방법.
청구항 6에 있어서,
상기 폴딩과정은
상기 제2 비젼장치로 상기 단위셀들에 X선을 조사하는 제2 엑스레이(X-ray) 비젼장치를 사용하여 상기 단위셀들의 적층위치를 체크하며 폴딩하고,
상기 회전 그리퍼는 상기 초도 단위셀을 파지하는 파지부에 상기 X선이 투과되도록 수지(resin) 재질로 이루어진 전극 조립체 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 폴딩과정은
폴딩되어 적층되는 상기 단위셀들의 음극 모서리를 상기 제2 엑스레이(X-ray) 비젼장치를 통해 검출하여 상기 단위셀들의 적층위치를 체크하는 전극 조립체 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 폴딩과정은
제어부를 통해 상기 제1 비젼장치를 통해 검출된 상기 단위셀들의 갭값 및 상기 제2 비젼장치를 통해 검출된 상기 단위셀들의 적층위치를 체크하며, 상기 단위셀들이 동일 선상으로 적층되도록 상기 분리필름의 텐션을 조절하는 전극 조립체 제조방법.
청구항 9에 있어서,
상기 폴딩과정은
상기 회전 그리퍼를 이동시키는 방법 또는 상기 회전 그리퍼의 회전속도를 조절하는 방법 중에서 적어도 어느 하나 이상의 방법으로 상기 제어부가 상기 분리필름의 텐션을 조절하는 전극 조립체 제조방법.