KR20200058315A - 원통형 전지의 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 건조 장치 - Google Patents

원통형 전지의 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 건조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지의 제조 방법은, 양극판, 음극판, 및 분리막을 마련하고, 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 상기 분리막을 개재시키고 권취하여 젤리-롤 구조를 갖는 전극 조립체를 제조하는 단계, 및 상기 전극 조립체 제조한 후 상기 전극 조립체를 건조하는 단계를 포함하고, 상기 전극 조립체를 건조하는 단계는 열풍 순환 건조 단계를 포함한다.

Description

원통형 전지의 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 건조 장치{METHOD OF MANUFACTURING THE CYLINDRICAL BATTERY, AND DRYING APPARATUS FOR CARRYING OUT THE SAME}
본 발명은 원통형 전지의 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 건조 장치에 관한 것이다.
최근, 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 모바일 기기와 전지 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다. 특히, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차 전지에 대한 수요가 높다.
이러한 이차전지는 전극 조립체가 원통형 금속 캔에 내장되어 있는 캔 타입과, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치 타입으로 분류될 수 있다. 캔 타입 중 원통형 이차전지는 상대적으로 전지용량이 크고 구조적으로 안정성이 좋은 것으로 알려져 있다.
이차전지의 전지케이스에 내장되는 전극 조립체는 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하고, 일반적으로 젤리-롤(Jelly-Roll) 형태의 권취 구조 또는 스택 구조를 갖는다.
한편, 이러한 이차전지의 주요부분을 차지하는 전극 조립체는, 양극판, 음극판 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 분리막를 개재시키고 권취하여 젤리롤을 형성한 다음, 원통형 캔에 삽입한 후 전해액을 주입하는 것에 의해 제조된다. 여기서 사용되는 각 전극판은, 전극 집전체에 전극 활물질을 도포하여 전극판을 형성하고, 이를 압연한 후, 압연된 전극판을 건조하는 단계를 수행하여 제조한다.
이러한 건조 단계는 전극판을 롤 상태로 거치대에 걸쳐 진공과 고온의 상태에서 장시간 이루어진 후 배출되는데, 이러한 장시간 공정을 위해 별도로 보관 장소 및 부대설비가 구비되어야 하는바 양산 단계에 있어서 시간, 비용 및 설비 면에서 손실이 크다는 문제가 있다. 따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 있다.
본 발명이 해결하려는 기술적 과제는 전지의 제조 설비를 간소화하고 제조 공정에 소요되는 시간 및 비용을 감소시킬 수 있는 원통형 전지의 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 건조 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원통형 전지의 제조 방법은 양극판, 음극판, 및 분리막을 마련하고, 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 상기 분리막을 개재시키고 권취하여 젤리-롤 구조를 갖는 전극 조립체를 제조하는 단계, 및 상기 전극 조립체 제조한 후 상기 전극 조립체를 건조하는 단계를 포함하고, 상기 전극 조립체를 건조하는 단계는 열풍 순환 건조 단계를 포함한다.
상기 열풍 순환 건조 단계는 상기 챔버 내를 배기하여 진공 상태로 만드는 단계, 상기 전극 조립체를 건조 장치의 챔버 내에 도입하는 단계, 및 상기 진공 상태의 챔버 내에 열풍을 도입하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 열풍을 도입하는 단계 이전에 가열 수단에 의해 상기 챔버 내를 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 열풍을 도입하는 단계는 건조 공기 또는 건조 질소를 주입하고 이를 순환시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 챔버 내를 가열하는 단계는, 80℃ 내지 120℃의 온도로 가열할 수 있다.
상기 열풍을 도입하는 단계의 지속 시간은, 상기 진공 상태의 지속시간 과 같거나 그보다 더 길 수 있다.
상기 열풍을 도입하는 단계 이후에 상기 건조 공기 또는 건조 질소를 배기하여 다시 진공 상태로 만드는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체를 건조하는 단계는, 80℃ 내지 120℃의 온도에서 1시간내지 10시간 동안 이루어질 수 있다.
상기 전극 조립체를 건조하는 단계는 상기 젤리-롤 구조의 전극조립체에 대해 이루어질 수 있다.
상기 전극 조립체를 건조한 후, 상기 전극 조립체를 원통형 캔에 삽입하는 단계 및 상기 원통형 캔에 전해액을 주입하는 주액 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체를 건조하는 단계 이전에 상기 전극 조립체를 원통형 캔에 내장하는 단계를 더 포함하고, 상기 전극 조립체를 건조하는 단계는 상기 원통형 캔 내에 상기 전극 조립체를 수용한 상태에서 이루어질 수 있다.
상기 전극 조립체를 건조한 후, 상기 원통형 캔에 전해액을 주입하는 주액 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 원통형 전지의 건조 장치는, 전극 조립체가 수용되는 챔버, 상기 챔버 내부의 적어도 일 측벽에 위치하는 적어도 하나의 가열 수단, 상기 챔버 내부와 연결되어 건조 공기 또는 건조 질소를 주입하는 주입라인, 상기 주입라인 상에 위치하여 상기 건조 공기 또는 상기 건조 질소를 유동시키는 팬 모듈을 포함할 수 있다.
상기 챔버 내부를 배기하여 진공상태로 만드는 배기 라인을 더욱 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체가 적재된 트레이를 지지하기 위한 트레이 선반, 상기 트레이를 출입시키기 위한 복수의 이송 롤러를 더욱 포함할 수 있다.
상기 팬 모듈은, 가열 공기를 순환시키는 팬, 및 상기 팬을 구동하고, 상기 팬의 속도를 조절하기 위한 팬모터를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 원통형 전지의 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 건조 장치에 의하면, 보다 작고 간소한 설비를 이용하여 보다 단시간에 걸친 건조를 진행하여 원통형 전지를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지의 건조장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 건조장치를 전극 조립체가 수용된 상태에서 정면에서 바라본 것을 간략하게 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지의 제조 방법 중 열풍 순환 건조 단계를 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지의 제조 방법에 있어서 건조 시간에 따른 전극 내 수분 함량 변화를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 비교예에 따른 원통형 전지의 제조 방법에 있어서 건조 시간에 따른 전극 내 수분 함량 변화를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지의 건조 장치에 대해 설명한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지의 건조장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 건조장치를 정면에서 바라본 상태를 간략하게 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 원통형 전지의 건조장치(100)는 전극 조립체(1)가 수용되는 챔버(10), 상기 챔버(10) 내부의 적어도 일 측벽에 위치하는 적어도 하나의 가열 수단(20), 상기 챔버(10) 내부와 연결되어 건조 공기 또는 건조 질소를 주입하는 주입라인(30), 상기 주입라인(30) 상에 위치하여 상기 건조 공기 또는 상기 건조 질소를 유동시키는 팬 모듈(40)을 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(1)는, 양극판, 음극판 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 분리막를 개재시키고 권취하여 형성된 젤리-롤 구조의 전극 조립체이다. 전극 조립체(1)의 전극들은 집전체에 전극 합제가 도포된 구조로서 형성되고, 전극 합제는 활물질, 바인더, 도전재 및 그밖의 가소제 등을 포함할 수 있다. 전극 조립체(1)는 젤리-롤 상태의 전극 조립체(1) 자체가 챔버(10) 내에 수용될 수도 있고, 또는 전극 조립체(1)를 원통형 전지 캔(도시하지 않음)에 내장한 상태에서 전지 캔 상태를 챔버(10) 내에 수용하는 형태로 수용될 수도 있다.
상기 전극 조립체(1)는 트레이(11)에 적재되어 챔버(10) 내에 수용된다. 상기 트레이(11)는 전극 조립체(1)가 안정적으로 수납될 수 있도록 홈부 등을 구비할 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
상기 트레이(11)는 상기 챔버(10) 내부에 위치하는 트레이 선반(50)에 삽입되어 트레이 선반(50)에 의해 지지될 수 있다. 이 때, 트레이(11)의 원활한 출입을 위하여 트레이 선반(50)의 하부에는 복수의 이송 롤러(60)가 위치할 수 있다.
상기 챔버(10)는 상기 트레이(11)가 출입할 수 있는 출입구(12)를 구비하고 있으며, 상기 출입구(12)는 내부를 관찰할 수 있는 창을 가질 수 있다. 상기 출입구(12)에 이웃하는 상기 챔버(10)의 측벽에는, 적어도 하나의 가열 수단(20)을 구비한다. 상기 가열 수단(20)은 측벽에 부착되어 복수개 구비될 수 있으나, 전극 조립체(1)의 수납을 방해하지 않는 위치라면 특별히 한정되지 않는다. 또한 필요에 따라 가열 수단(20)의 개수를 조정할 수 있다. 가열 수단(20)으로서 사용되는 열원은 특별히 한정되지 않고, 적외선 램프, LED 램프, 카본 히터 등을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
상기 챔버(10)의 상부에는, 건조 공기 또는 건조 질소를 도입할 수 있도록 연결된 주입 라인(30)이 구비된다.
상기 팬 모듈(40)은 상기 주입 라인(30) 상에 제공되어, 상기 주입 라인(30)으로부터 공급된 건조 공기 또는 건조 질소를 순환시킨다. 예를 들여, 상기 팬 모듈(40)은 상기 주입 라인(30) 상에 제공된 팬(41)을 포함할 수 있다. 팬(41)의 가동에 의해 주입 후 가열된 건조 공기 또는 건조 질소가 순환되어 가열된 기체가 챔버(10) 내에 고르게 확산될 수 있다. 상기 팬 모듈(40)은 상기 팬(41)을 구동하고, 팬(41)의 회전 속도를 제어할 수 있는 팬 모터(42)를 더 구비할 수 있다.
상기 챔버(10)의 하부에는, 상기 챔버(10) 내를 배기하여 진공 상태로 만들기 위한 배기 라인(70)을 구비할 수 있고, 상기 배기 라인(70)은 진공 펌프(도시하지 않음)에 연결될 수 있다.
그 외에도 본 발명의 원통형 전지의 건조 장치(100)는, 상기 챔버(10) 내에서 공기의 순환을 원활하게 할 수 있는 복수의 홀, 상기 챔버(10) 내의 온도를 모니터링하기 위한 온도 센서 등을 더욱 구비할 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다.
이하 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지의 건조장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 건조장치를 정면에서 바라본 상태를 간략하게 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지의 제조 방법 중 열풍 순환 건조 단계를 나타낸 순서도이다.
먼저, 양극판, 음극판 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 분리막를 개재시키고 권취하여 젤리-롤 구조의 전극 조립체(1)를 제조한다. 여기에서, 각 전극들은 집전체에 전극 합제를 도포한 후 이를 압연하여 제조할 수 있으며, 이와 같이 형성된 전극들은 별도로 건조하는 단계를 거치지 않은 상태로 준비된다. 준비된 전극판들 사이에, 분리막을 개재시키고 이들을 권취하는 것에 의해 젤리-롤 구조의 전극 조립체(1)를 얻을 수 있다.
이어서, 젤리-롤 구조의 전극 조립체(1)를 건조시킨다. 이 때, 전극 조립체(1)는 그대로 건조 공정을 거칠 수도 있고, 또는 원통형 캔에 수납된 상태에서 건조 공정을 거칠 수도 있다.
전극 조립체(1)를 건조 시키는 단계는 열풍 순환 건조 단계를 포함하고, 상기 열풍 순환 건조 단계는, 원통형 전지의 건조 장치(100)의 챔버(10) 내를 배기하여 진공 상태로 만드는 단계(S10), 상기 챔버(10) 내에 전극 조립체(1)를 도입하는 단계(S20), 상기 챔버(10) 내를 가열 수단(20)에 의해 가열하는 단계(S30), 및 상기 챔버(10) 내에 열풍을 도입 후 순환시키는 단계(S40)를 포함한다.
열풍 순환 건조를 위하여 먼저, 상기 챔버(10) 내를 배기하여 진공 상태로 만드는 단계(S10)를 수행한다. 이는 챔버(10) 내부에 연결된 배기 라인(70)에 의해 이루어질 수 있고, 배기 라인(70)이 진공 펌프(도시하지 않음)에 연결되어 챔버(10) 내를 진공 상태로 만들 수 있다.
다음으로, 상기 전극 조립체(1)를 원통형 전지의 건조 장치(100)의 챔버(10) 내에 도입한다(S20). 전극 조립체(10)의 도입은, 상기 전극 조립체(1)를 트레이(11)에 적재시킨 상태에서 챔버(10)의 출입구(12)를 통해 트레이(11)를 트레이 선반(50)에 지지시키는 것으로 수행될 수 있다. 이 때, 상기 트레이(11)는 복수의 전극 조립체(1)를 안정적으로 수용하기 위한 복수의 홈(도시하지 않음)을 구비할 수 있다. 또한 트레이(11)의 출입은 상기 트레이 선반(50) 하부에 위치하는 이송 롤러(60)에 의해 원활하게 이루어질 수 있다.
다음으로, 상기 챔버(10) 내를 가열 수단(20)에 의해 가열한다(S30). 가열은 앞서 설명한 가열 수단(20)에 의해 이루어진다. 가열 수단(20)에 의해 챔버(10) 내부의 온도가 80℃ 내지 120℃의 범위가 될 때까지 가열한다. 가열 온도가 80℃ 미만일 경우 건조 효율이 낮아져 바람직하지 않고, 가열 온도가 120℃ 초과일 경우 전극 조립체(1)가 손상될 수 있어 바람직하지 않다. 이 때, 챔버(10) 내부는 진공 상태일 수 있다. 진공 상태는 10분 내지 30분간 유지될 수 있고, 전체 건조 공정의 길이에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 이에 의해, 열풍 도입 이전에 챔버 내에 존재하는 불순물 등을 제거할 수 있다.
다음으로, 상기 챔버(10) 내에 열풍을 도입 후 순환시켜서 상기 전극 조립체(1)의 건조를 수행한다(S40). 즉, 챔버(10) 내부와 연결된 주입 라인(30)을 통해 건조 공기 또는 건조 질소를 챔버(10) 내부로 도입한다. 바람직하게는 질소일 수 있다. 건조 공기 또는 건조 질소는 내부 압력이 약 30kPa 내지 100kPa이 될 때까지 도입될 수 있다. 도입된 건조 공기 또는 건조 질소는, 이미 챔버 내부가 승온된 상태에 있기 때문에 별도의 추가 가열 공정 없이 열풍으로 작용할 수 있다. 이어서 팬 모듈(40)에 구비된 팬(41)을 구동시키는 것에 의해, 열풍이 순환될 수 있다. 이 때 건조 공기 또는 건조 질소의 주입 압력은 500kPa이나, 챔버 내부는 30kPa 내지 100kPa까지 가압하고, 팬(41)의 회전 속도는 30Hz일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 건조 조건 내지 상태 등에 따라 적절히 조절될 수 있다.
이러한 열풍 순환 건조는 80℃ 내지 120℃의 온도 범위 내에서, 1시간 내지 10시간 동안 행해질 수 있다. 건도 온도가 80℃ 미만일 경우 충분한 건조가 이루어지지 않을 수 있고, 120℃ 초과일 경우 분리막 수축 등의 손상이 발행할 수 있다. 또한 건조 시간이 1시간 미만일 경우 충분한 건조가 이루어지지 않아 바람직하지 않고, 10시간 초과일 경우 분리막의 수축 등 전극 조립체에 손상이 발생될 수 있어 적절하지 않다. 특히, 본 발명에 의하면, 전극 조립체(1)의 건조에 있어서 가열 수단(20)에 더하여 열풍 순환 건조 단계를 더 포함하기 때문에, 지나치게 높지 않은 온도 범위에서, 단시간 내에 건조를 수행하더라도 전극 조립체(1)를 충분히 건조시킬 수 있다. 따라서, 공정 시간을 감축시키고, 전극 조립체(1)의 손상 없이 건조 공정을 수행할 수 있다. 열풍 순환 건조가 종료된 후 내부의 건조 공기 또는 건조 질소를 배기하여 재차 진공 상태로 만들고 그 상태에서 추가의 건조를 진행하여도 좋다. 특히, 열풍으로 도입된 기체가 질소일 경우, 이와 같이 별도의 배기 공정을 통해 진공 상태를 만드는 것에 의해, 작업자가 질소에 노출되어 위험한 상황이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이어서, 건조가 끝난 전극 조립체(1)를 원통형 캔에 수납하고 전해액 주액 공정을 수행한다. 단, 앞서 언급한 바와 같이 전극 조립체(1)를 원통형 캔에 수납한 상태로 건조를 행한 경우에는 수납 단계를 생략하고 주액 공정을 수행한다. 주액 공정은 원통형 캔에 비수 전해액을 주입하는 것으로서, 비수 전해액은 유기 용매 및 전해질 염을 포함하며, 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있다. 이 후 캡 플레이트 등을 조립하는 것에 의하여 원통형 전지를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예와 비교예를 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로써 본 발명이 제한되지는 않는다.
[실시예]
실시예 1
양극판, 음극판 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 분리막를 개재시키고 권취하여 젤리-롤 구조의 전극 조립체(1)를 제조하였다. 제조된 전극 조립체(1)의 초기 수분 농도는 각각 양극 내에 174ppm, 음극 내에 337ppm 이었다.
이어서, 전극 조립체(1)를 챔버(10) 내에 수납한 후 열풍을 도입하면서 전극 조립체(1)의 건조를 수행하였다. 이 때, 가열 수단(20)에 의해 챔버(10) 내부의 온도를 85℃로 승온하였고, 이 후 공급된 열풍의 온도는 85℃이며, 30분 동안 공급하였다. 본 실시예에서 건조 시간에 따른 전극 내 수분량의 변화를 측정하여 도 4에 나타낸다. 도 4의 (a)에서는 양극 내 수분량 변화를, (b)에서는 음극 내 수분량 변화를 나타내었다.
비교예 1
실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조되어 동일한 초기 수분 농도를 갖는 전극 조립체(1)를 챔버(10) 내에 수납한 후 진공 상태에서 전극 조립체(1)의 건조를 수행하였다. 이 때, 챔버(10) 내의 온도는 가열 수단(41)에 의해 85℃로 승온하였다. 본 비교예에서 건조 시간에 따른 전극 내 수분량의 변화를 측정하여 도 5에 나타낸다. 도 5의 (a)에서는 양극 내 수분량 변화를, (b)에서는 음극 내 수분량 변화를 나타내었다.
도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 전극 조립체에 대한 건조 공정 진행 시 짧은 시간 내에 전극 내 수분량을 대폭 감소시킬 수 있으므로, 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 이에 따라 제조 비용 절감 및 전극 손상 방지를 달성할 수 있다.
실시예 2
양극판, 음극판 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 분리막를 개재시키고 권취하여 젤리-롤 구조의 전극 조립체(1)를 제조하고, 음극의 수분 농도를 측정하였다. 초기 음극의 수분 농도 487ppm를 갖는 전극 조립체(1)에 대해 진공도 -100kPa, 온도 100℃에서 15분간 건조를 행하다가 15분이 도달한 시점에서 N2를 도입, 질소 압력이 50kPa인 상태에서 팬(41)을 30Hz의 속도로 작동하여 질소를 순환시키면서 15분동안 추가 건조를 행하였다. 건조가 끝난 후 음극 내의 수분 농도를 측정한 결과 257.8ppm이었다.
실시예 3
양극판, 음극판 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 분리막를 개재시키고 권취하여 젤리-롤 구조의 전극 조립체(1)를 제조하고, 음극의 수분 농도를 측정하였다. 초기 음극의 수분 농도 487ppm를 갖는 전극 조립체(1)에 대해 진공도 -100kPa, 온도 100℃에서 27분간 건조를 행하다가 27분이 도달한 시점에서 N2를 도입, 질소 압력이 50kPa인 상태에서 팬(41)을 30Hz의 속도로 작동하여 질소를 순환시키면서 3분동안 추가 건조를 행하였다. 건조가 끝난 후 음극 내의 수분 농도를 측정한 결과 284.9ppm이었다.
비교예 2
양극판, 음극판 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 분리막를 개재시키고 권취하여 젤리-롤 구조의 전극 조립체(1)를 제조하고, 음극의 수분 농도를 측정하였다. 초기 음극의 수분 농도 487ppm를 갖는 전극 조립체(1)에 대해 진공도 -100kPa, 온도 100℃에서 30분간 건조를 행하였다. 건조가 끝난 후 음극 내의 수분 농도를 측정한 결과 293.7ppm이었다.
실시예 2, 3 및 비교예 2의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
건조온도(℃) 총 건조시간(분) 초기진공도(kPa) 열풍조건 초기 음극 수분농도(ppm) 건조 후 음극 수분 농도(ppm)
실시예 2 100 30 -100 15분 후 50kPa의 N2도입하여 30Hz의 팬속도로 순환 487 257.8
실시예 3 100 30 -100 27분 후 50kPa의 N2도입하여 30Hz의 팬속도로 순환 487 284.9
비교예 2 100 30 -100 열풍 도입 없이 초기 진공 유지 487 293.7
표 1에 나타난 바와 같이, 열풍을 도입한 실시예 2, 3의 경우, 건조 후 음극 수분 농도가, 비교예 2에 비해 낮아졌음을 확인할 수 있다. 특히, 열풍의 도입 시점이 초기 진공 유지 시간과 같아서 전체 건조 시간의 절반 이상이 열풍 도입에 의해 이루어지는 실시예 2의 경우, 건조 후 음극 수분 농도가 현저히 낮아졌음을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 건조 장치
10 챔버
20 가열 수단
30 주입 라인
40 팬 모듈
50 트레이 선반
60 이송롤러
70 배기 라인
1 전극 조립체
41 팬
42 팬모터
12 출입구

Claims (16)

  1. 양극판, 음극판, 및 분리막을 마련하고, 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 상기 분리막을 개재시키고 권취하여 젤리-롤 구조를 갖는 전극 조립체를 제조하는 단계; 및
    상기 전극 조립체 제조한 후 상기 전극 조립체를 건조하는 단계
    를 포함하고,
    상기 전극 조립체를 건조하는 단계는 열풍 순환 건조 단계를 포함하는 원통형 전지의 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 열풍 순환 건조 단계는
    상기 챔버 내를 배기하여 진공 상태로 만드는 단계;
    상기 전극 조립체를 건조 장치의 챔버 내에 도입하는 단계; 및
    상기 진공 상태의 챔버 내에 열풍을 도입하는 단계를 포함하는 원통형 전지의 제조 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 열풍을 도입하는 단계 이전에 가열 수단에 의해 상기 챔버 내를 가열하는 단계를 더 포함하는 원통형 전지의 제조 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 열풍을 도입하는 단계는 건조 공기 또는 건조 질소를 주입하고 이를순환시키는 단계를 포함하는 원통형 전지의 제조방법.
  5. 제2항에서,
    상기 챔버 내를 가열하는 단계는, 80℃도 내지 120℃의 온도로 가열하는 원통형 전지의 제조방법.
  6. 제2항에서,
    상기 열풍을 도입하는 단계의 지속 시간은, 상기 진공 상태의 지속시간과 같거나 그보다 더 긴 원통형 전지의 제조 방법.
  7. 제4항에서,
    상기 열풍을 도입하는 단계 이후에 상기 건조 공기 또는 건조 질소를 배기하여 다시 진공 상태로 만드는 단계를 더욱 포함하는 원통형 전지의 제조 방법.
  8. 제1항에서,
    상기 전극 조립체를 건조하는 단계는, 80℃ 내지 120℃의 온도에서 1시간 내지 10시간 동안 이루어지는 원통형 전지의 제조방법.
  9. 제1항에서,
    상기 전극 조립체를 건조하는 단계는 상기 젤리-롤 구조의 전극조립체에 대해 이루어지는 원통형 전지의 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 전극 조립체를 건조한 후,
    상기 전극 조립체를 원통형 캔에 삽입하는 단계 및
    상기 원통형 캔에 전해액을 주입하는 주액 단계를 더 포함하는 원통형 전지의 제조 방법.
  11. 제1항에서,
    상기 전극 조립체를 건조하는 단계 이전에 상기 전극 조립체를 원통형 캔에 내장하는 단계를 더 포함하고,
    상기 전극 조립체를 건조하는 단계는 상기 원통형 캔 내에 상기 전극 조립체를 수용한 상태에서 이루어지는 원통형 전지의 제조 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 전극 조립체를 건조한 후,
    상기 원통형 캔에 전해액을 주입하는 주액 단계를 더 포함하는 원통형 전지의 제조 방법.
  13. 전극 조립체가 수용되는 챔버;
    상기 챔버 내부의 적어도 일 측벽에 위치하는 적어도 하나의 가열 수단;
    상기 챔버 내부와 연결되어 건조 공기 또는 건조 질소를 주입하는 주입라인;
    상기 주입라인 상에 위치하여 상기 건조 공기 또는 상기 건조 질소를 유동시키는 팬 모듈을 포함하는 원통형 전지의 건조 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 챔버 내부를 배기하여 진공상태로 만드는 배기 라인을 더욱 포함하는 원통형 전지의 건조 장치.
  15. 제13항에서,
    상기 전극 조립체가 적재된 트레이를 지지하기 위한 트레이 선반; 및
    상기 트레이를 출입시키기 위한 복수의 이송 롤러를 더욱 포함하는 원통형 전지의 건조장치.
  16. 제13항에서,
    상기 팬 모듈은,
    가열 공기를 순환시키는 팬; 및
    상기 팬을 구동하고, 상기 팬의 속도를 조절하기 위한 팬모터를 포함하는 원통형 전지의 건조 장치.
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