KR20200137186A - 기본단위체, 이차전지용 라미네이션장치 및 방법 - Google Patents

기본단위체, 이차전지용 라미네이션장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차전지용 라미네이션장치로서, 한 쌍의 분리시트를 공급하는 분리시트 공급부; 한 쌍의 분리시트 사이에 고분자 전해질층, 제1 전극 및 고분자 전해질층으로 적층된 제1 전극체를 배치하는 제1 전극체 공급부; 한 쌍의 분리시트 상부와 하부에 고분자 전해질층, 제2 전극으로 적층된 제2 전극체를 각각 배치하되, 상기 제2 전극체는 상기 제1 전극체와 수직한 방향으로 대응되는 위치에 배치하는 제2 전극체 공급부; 및 상기 분리시트를 커팅하여 제2 전극체, 분리막, 제1 전극체, 분리막, 및 제2 전극체로 적층된 기본단위체를 제조하는 커팅부를 포함한다.

Description

기본단위체, 이차전지용 라미네이션장치 및 방법{RADICAL UNIT, LAMINATION APPARATUS AND METHOD FOR SECONDARY BATTERY}
본 발명은 기본단위체, 이차전지용 라미네이션장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 고분자 전해질층을 포함한 이차전지를 구현하며, 이에 따라 이차전지 제조공정을 크게 단순화할 수 있는 기본단위체, 이차전지용 라미네이션장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
이와 같은 이차전지는 전극조립체, 전해액, 및 상기 전극조립체와 전해액을 수용하는 케이스를 포함하며, 상기 전극조립체는 전극과 분리막이 교대로 적층되는 구조를 가진다.
상기와 같은 구성을 가진 이차전지 제조방법은 전극조립체를 제조하는 전극조립체 제조단계, 전극조립체를 파우치에 수용한 상태로 파우치에 전해액을 주입하는 전해액 주입단계, 파우치의 개구부를 실링하는 실링단계를 포함한다.
그러나 상기한 이차전지 제조방법은 전극조립체를 제조한 후 전해액을 합침시키는 공정을 진행해야 하기 때문에 공정의 효율성이 크게 떨어지는 문제점이 있었으며, 특히 전극조립체 내부까지 전해액이 함침되기까지 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
특허공개번호 제10-2012-0060700호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 고분자 전해질층을 포함한 기본단위체를 통해 이차전지를 제조하며, 이에 따라 전해액 주입공정을 생략할 수 있어 제조공정의 단순화를 높일 수 있고, 전해액 함침력을 높일 수 있는 기본단위체, 이차전지용 라미네이션장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이차전지용 라미네이션장치는, 한 쌍의 분리시트를 공급하는 분리시트 공급부; 한 쌍의 분리시트 사이에 고분자 전해질층, 제1 전극 및 고분자 전해질층으로 적층된 제1 전극체를 배치하는 제1 전극체 공급부; 한 쌍의 분리시트 상부와 하부에 고분자 전해질층, 제2 전극으로 적층된 제2 전극체를 각각 배치하되, 상기 제2 전극체는 상기 제1 전극체와 수직한 방향으로 대응되는 위치에 배치하는 제2 전극체 공급부; 및 상기 분리시트를 커팅하여 제2 전극체, 분리막, 제1 전극체, 분리막, 및 제2 전극체로 적층된 기본단위체를 제조하는 커팅부를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극체 공급부는, 제1 전극시트를 공급하는 제1 전극 공급롤러, 제1 전극시트의 양쪽 표면에 고분자 전해질층을 형성하는 제1 코팅부재, 고분자 전해질층이 형성된 제1 전극시트를 커팅하여 고분자 전해질층, 제1 전극 및 고분자 전해질층으로 적층된 제1 전극체를 제작하는 제1 커터, 상기 제1 전극체를 한 쌍의 분리시트 사이에 배치되게 이송하는 제1 이송부재, 상기 제1 전극체가 배치된 한 쌍의 분리시트를 압연하는 제1 압연롤러를 포함할 수 있다.
상기 제1 코팅부재는, 상기 제1 전극시트의 양쪽 표면에 고체전해질용 조성물 슬러리를 도포하여 고분자 전해질층을 형성할 수 있다.
상기 제2 전극체 공급부는, 제2 전극시트를 공급하는 제2 전극 공급롤러, 상기 분리시트를 향하는 상기 제2 전극시트의 표면에 고분자 전해질층을 형성하는 제2 코팅부재, 고분자 전해질층이 형성된 제2 전극시트를 커팅하여 고분자 전해질층, 제2 전극으로 적층된 제2 전극체를 제작하는 제2 커터, 상기 제2 전극체를 한 쌍의 분리시트 상부와 하부에 각각 배치되게 이송하는 제2 이송부재, 제2 전극체가 배치된 한 쌍의 분리시트를 압연하는 제2 압연롤러를 포함할 수 있다.
상기 제2 코팅부재는, 상기 분리시트를 향하는 상기 제2 전극시트의 표면에 고체전해질용 조성물 슬러리를 도포하여 고분자 전해질층을 형성할 수 있다.
상기 제1 전극에 형성되는 상기 고분자 전해질층과 상기 제2 전극에 형성된 상기 고분자 전해질층은 서로 다른 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 전극에 형성되는 상기 고분자 전해질층은 상기 제2 전극에 형성된 상기 고분자 전해질층 보다 두껍게 형성될 수 있다.
상기 제2 전극체 공급부와 상기 커팅부 사이에는 접합부를 더 포함하며, 상기 접합부는 한 쌍의 분리시트 상부와 하부에 배치된 제2 전극체를 가열하는 가열부재와, 한 쌍의 분리시트 상부와 하부에 배치된 제2 전극체를 가압하여 접합하는 접합부재를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 이차전지용 라미네이션방법은 한 쌍의 분리시트를 상호 대응되게 공급하는 분리시트 공급단계(S10); 한 쌍의 분리시트 사이에 고분자 전해질층, 제1 전극, 및 고분자 전해질층으로 적층된 제1 전극체를 배치하는 제1 전극체 공급단계(S20); 한 쌍의 분리시트 상부와 하부에 고분자 전해질층 및 제2 전극으로 적층된 제2 전극체를 각각 배치하는 제2 전극체 공급단계(S30); 및 상기 분리시트를 커팅하여, 제2 전극체, 분리막, 제1 전극체, 분리막, 및 제2 전극체로 적층된 기본단위체를 제조하는 기본단위체 제조단계(S40)를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극체 공급단계(S20)는 제1 전극시트를 공급하는 제1 공급공정과, 제1 전극시트의 양쪽 표면에 고체전해질용 조성물 슬러리를 도포하여 고분자 전해질층을 형성하는 제1 코팅공정과, 고분자 전해질층이 형성된 제1 전극시트를 커팅하여 고분자 전해질층, 제1 전극, 및 고분자 전해질층으로 적층된 제1 전극체를 제조하는 제1 커팅공정과, 제1 전극체를 한 쌍의 분리시트 사이에 배치하는 제1 배치공정과, 제1 전극체가 배치된 한 쌍의 분리시트를 압연하는 제1 압연공정을 포함할 수 있다.
상기 제2 전극체 공급단계(S30)는 제2 전극시트를 공급하는 제2 공급공정, 상기 분리시트를 향하는 상기 제2 전극시트의 표면에 고체전해질용 조성물 슬러리를 도포하여 고분자 전해질층을 형성하는 제2 코팅공정과, 고분자 전해질층이 형성된 제2 전극시트를 커팅하여 고분자 전해질층, 제2 전극으로 적층된 제2 전극체를 제조하는 제2 커팅공정과, 제2 전극체를 한 쌍의 분리시트 상부와 하부에 각각 배치하는 제2 배치공정, 상기 제2 전극체가 배치된 한 쌍의 분리시트를 압연하는 제2 압연공정을 포함할 수 있다.
상기 제1 코팅공정에 의해 제1 전극시트에 코팅되는 고분자 전해질층은 상기 제2 코팅공정에 의해 제2 전극시트의 표면에 코팅되는 고분자 전해질층 보다 두껍게 코팅될 수 있다.
상기 제2 전극체 공급단계(S30)와 상기 기본단위체 제조단계(S40) 사이에는 제1 및 제2 전극체가 배치된 한 쌍의 분리시트를 접합하는 접합단계(S35)를 더 포함하며, 상기 접합단계는 제1 및 제2 전극체가 배치된 한 쌍의 분리시트를 가열하는 가열공정과, 가열된 제1 및 제2 전극체가 배치된 한 쌍의 분리시트를 가압하여 접합하는 접합공정을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 기본단위체는 한 쌍의 분리막; 한 쌍의 분리막 사이에 배치되고, 고분자 전해질층, 제1 전극 및 고분자 전해질층으로 적층되는 구조를 가진 제1 전극체; 및 상기 제1 전극체와 대응하는 상기 한 쌍의 분리막 최외각인 상부와 하부에 각각 배치되고, 고분자 전해질층 및 제2 전극으로 적층되는 구조를 가진 제2 전극체를 포함할 수 있다.
한 쌍의 분리막과 제1 전극체의 접합력은 상기 고분자 전해질층과 제1 전극의 접합력 보다 작은 접합력을 가지고, 한 쌍의 분리막과 제2 전극체의 접합력은 상기 고분자 전해질층과 제2 전극의 접합력 보다 작은 접합력을 가질 수 있다.
본 발명의 이차전지용 라미네이션장치는 고분자 전해질층, 제1 전극 및 고분자 전해질층으로 적층된 제1 전극체와, 고분자 전해질층, 제2 전극으로 적층된 제2 전극체를 포함하는 기본단위체를 제조하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 이차전지 제조시 전해액 주입공정을 생략할 수 있고, 이에 따라 공정의 단순화를 높일 수 있으며, 특히 전해액 함침력을 크게 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기본단위체를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치를 대략적으로 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 정면도.
도 4는 도 3에서 분리막 공급부와 제1 전극체 공급부를 도시한 정면도.
도 5는 도 3에서 제2 전극체 공급부와 커팅부를 도시한 정면도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션방법을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기본단위체를 도시한 단면도.
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.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지]
본 발명의 이차전지는 전극조립체, 전극조립체가 수용되는 파우치, 상기 파우치 내부에 주입되는 전해액을 포함하며, 상기 전극조립체는 하나 이상의 기본단위체를 포함하고, 상기 기본단위체는 분리막을 개재한 상태로 제1 전극과 제2 전극이 교대로 적층되는 구조를 가진다.
여기서 상기 기본단위체는 제1 전극과 분리막 사이, 제2 전극과 분리막 사이에 고분자 전해질층을 포함하며, 이에 따라 새로운 구조의 기본단위체를 얻을 수 있고, 전해액 함침력을 크게 높일 수 있다.
이하, 기본단위체의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 기본단위체]
본 발명의 제1 실시예에 따른 기본단위체(10)는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 한 쌍의 분리막(11), 상기 한 쌍의 분리막(11) 사이에 배치되는 제1 전극체(12), 한 쌍의 분리막 최외각인 상부와 하부에 각각 배치되는 제2 전극체(13)를 포함한다.
한편, 제1 전극은 음극이고, 제2 전극은 양극이다. 물론 반대일 수도 있다.
상기 제1 전극체(12)는 제1 전극(12a)과, 상기 제1 전극(12a)의 양쪽 표면에 형성되는 고분자 전해질층(12b)을 포함한다. 여기서 고분자 전해질층(12b)은 제1 전극(12a)의 표면에 고체전해질용 조성물 슬러리를 소정 두께로 도포함에 따라 형성된다.
상기 제2 전극체(13)는 제2 전극(13a)과, 상기 분리막(11)을 향하는 제2 전극(13a)의 표면에 형성되는 고분자 전해질층(13b)을 포함한다. 여기서, 고분자 전해질층(13b)은 제2 전극(13a)의 표면에 고체전해질용 조성물 슬러리를 도포함에 따라 형성된다.
한편, 상기 제2 전극체(13)는 상기 분리막(11)을 향하는 않는 제2 전극(13a)의 표면에도 고분자 전해질층(13b)을 형성할 수도 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 기본단위체(10)는 제2 전극체(13), 분리막(11), 제1 전극체(12), 분리막(11), 및 제2 전극체(13)로 적층되는 5층 구조를 가지며, 보다 세밀하게 분리하면 제2 전극(13a), 고분자 전해질층(13b), 분리막(11), 고분자 전해질층(12b), 제1 전극(12a), 고분자 전해질층(12b), 분리막(11), 고분자 전해질층(13b), 제2 전극(13a)으로 적층되는 9층 구조를 가진다. 이에 따라 고분자 전해질층을 포함한 새로운 적층 구조의 기본단위체(10)를 구현할 수 있고, 특히 전해액 함침이 필요 없기에 공정을 단순화할 수 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기본단위체(10)는 제1 전극(12a)과 분리막(11) 사이, 제2 전극(13a)과 분리막(11) 사이에 고분자 전해질층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기본단위체(10)에서 상기 제1 전극체(12)에 포함된 고분자 전해질층(12b)와 제2 전극체(13)에 포함된 고분자 전해질층(13b)은 서로 다른 두께를 가질 수 있다.
일례로, 상기 제1 전극체(12)에 포함된 고분자 전해질층(12b)은, 기본단위체로 제조되기 전 상태에서, 제2 전극체(13)에 포함된 고분자 전해질층(13b) 보다 두껍게 형성된다. 즉, 하기에서 설명한 라미네이션장치에서 상기 제1 전극체(12)에 포함된 고분자 전해질층(12b)은 2번 가압되고 제2 전극체(13)에 포함된 고분자 전해질층(13b)은 1번 가압되기 때문에 상기 제1 전극체(12)에 포함된 고분자 전해질층(12b)와 제2 전극체(13)에 포함된 고분자 전해질층(13b)의 두께를 동일하게 형성할 경우 두께 편차가 발생한다. 이에 따라 상기 제1 전극체(12)에 포함된 고분자 전해질층(12b)을 제2 전극체(13)에 포함된 고분자 전해질층(13b) 보다 두껍게 형성하여, 기본단위체가 제조된 이후, 두께를 균일하게 맞출 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기본단위체(10)에서 한 쌍의 분리막(11)과 제1 전극체(12)의 접합력은 상기 고분자 전해질층(12b)과 제1 전극(12a)의 접합력 보다 작은 접합력을 가진다. 물론 한 쌍의 분리막(11)과 제1 전극체(12)은 접합력이 없을 수도 있다. 이에 따라 기본단위체를 분리할 때 접합력 차이로 인해 분리막(11)과 제1 전극체(12)를 분리시킬 수 있고, 이때 제1 전극체(12)에 포함된 제1 전극(12a)과 고분자 전해질층(12b)이 분리되는 것은 방지할 수 있다.
또한, 한 쌍의 분리막(11)과 제2 전극체(13)의 접합력은 상기 고분자 전해질층(13b)과 제2 전극(13a)의 접합력 보다 작은 접합력을 가진다. 물론 한 쌍의 분리막(11)과 제2 전극체(13)는 접합력이 없을 수도 있다. 이에 따라 기본단위체를 분리할 때 접합력 차이로 인해 분리막(11)과 제2 전극체(13)를 분리시킬 수 있고, 이때 제2 전극(13)에 포함된 제2 전극(13a)과 고분자 전해질층(13b)이 분리되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 구성을 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 기본단위체(10)는 이차전지용 라미네이션장치를 통해 제조된다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치]
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치(100)는 도 2 내지 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 한 쌍의 분리시트(1)를 공급하는 분리시트 공급부(110), 한 쌍의 분리시트(1) 사이에 제1 전극체(12)를 배치하는 제1 전극체 공급부(120), 한 쌍의 분리시트(1) 최외각인 상부와 하부에 제2 전극체(13)를 배치하되, 상기 제2 전극체(13)는 상기 제1 전극체(12)와 수직한 방향으로 대응되게 배치하는 제2 전극체 공급부(130), 한 쌍의 분리시트(1)에 배치된 제2 전극체(13)를 접합하는 접합부(150), 및 한 쌍의 분리시트(1)를 커팅하여 제2 전극체, 분리막, 제1 전극체, 분리막, 및 제2 전극체로 적층된 기본단위체(10)를 제조하는 커팅부(140)를 포함한다.
분리시트 공급부
분리시트 공급부(110)는 한 쌍의 분리시트(1)를 공급하는 제1 및 제2 분리시트 공급롤러를 포함하고, 상기 제1 및 제2 분리시트 공급롤러는 한 쌍의 분리시트(1)를 상호 대응되게 공급한다.
제1 전극체 공급부
제1 전극체 공급부(120)는 한 쌍의 분리시트 사이에 고분자 전해질층, 제1 전극 및 고분자 전해질층으로 적층된 제1 전극체를 배치하기 위한 것으로, 제1 전극시트(2)를 공급하는 제1 전극 공급롤러(121), 제1 전극시트(2)의 양쪽 표면에 고분자 전해질층(12b)을 형성하는 제1 코팅부재(122), 고분자 전해질층(12b)이 형성된 제1 전극시트(2)를 커팅하여 고분자 전해질층(12b), 제1 전극(12a) 및 고분자 전해질층(12b)으로 적층된 제1 전극체(12)를 제작하는 제1 커터(123), 상기 제1 전극체(12)를 한 쌍의 분리시트(1) 사이에 배치되게 이송하는 제1 이송부재(124), 및 상기 제1 전극체(12)가 배치된 한 쌍의 분리시트(1)를 압연하는 제1 압연롤러(125)를 포함한다.
여기서 상기 제1 코팅부재(122)는, 상기 제1 전극시트(2)의 양쪽 표면에 고체전해질용 조성물 슬러리를 소정 두께로 도포하여 고분자 전해질층(12b)을 형성한다.
한편, 상기 제1 압연롤러(125)는 상기 제1 전극체(12)가 배치된 한 쌍의 분리시트(1)를 압연하면서 제1 전극체(12)와 상기 한 쌍의 분리시트(1)를 임시 접합하고, 이와 동시에 제1 전극(12a)에 형성된 고분자 전해질층(12b)의 두께를 균일하게 조절한다.
이와 같은 구성을 가진 제1 전극체 공급부(120)는 고분자 전해질층(12b), 제1 전극(12a) 및 고분자 전해질층(12b)으로 적층된 제1 전극체(12)를 제작할 수 있으며, 특히 제1 전극과 분리막 사이에 고분자 전해질층을 형성함으로써 이차전지 제조시 전해액을 주입하는 공정을 생략할 수 있다.
제2 전극체 공급부
제2 전극체 공급부(130)는 한 쌍의 분리시트 최외각에 고분자 전해질층, 제2 전극으로 적층된 제2 전극체를 배치하되, 상기 제2 전극체는 상기 제1 전극체와 수직한 방향으로 대응되는 위치에 배치하기 위한 것으로, 제2 전극시트(3)를 공급하는 제2 전극 공급롤러(131), 상기 분리시트(1)를 향하는 상기 제2 전극시트(3)의 표면에 고분자 전해질층(13b)을 형성하는 제2 코팅부재(132), 고분자 전해질층(13b)이 형성된 제2 전극시트(3)를 커팅하여 고분자 전해질층(13b), 제2 전극(13a)으로 적층된 제2 전극체(13)를 제작하는 제2 커터(133), 상기 제2 전극체(13)를 한 쌍의 분리시트(1) 최외각인 상부와 하부에 각각 배치되게 이송하는 제2 이송부재(134), 제2 전극체(13)가 배치된 한 쌍의 분리시트(1)를 압연하는 제2 압연롤러(135)를 포함한다.
여기서 상기 제2 코팅부재(132)는 상기 제2 전극시트(3)의 표면에 고체전해질용 조성물 슬러리를 소정 두께로 도포하여 고분자 전해질층(13b)을 형성한다.
한편, 상기 제2 전극시트(3)의 표면에 형성되는 고분자 전해질층(13b)과 상기 제2 전극시트(2)의 표면에 형성되는 고분자 전해질층(12b)은 동일한 소재로 이루어진다.
한편, 제2 압연롤러(135)는 상기 제2 전극체(13)가 배치된 한 쌍의 분리시트(1)를 압연하면서 제2 전극체(13)와 상기 한 쌍의 분리시트(1)를 접합하고, 이와 동시에 제2 전극체(13)에 포함된 고분자 전해질층(13b)의 두께를 균일하게 조절한다.
이와 같은 구성을 가진 제2 전극체 공급부(130)는 고분자 전해질층(13b), 제2 전극(13a)으로 적층된 제2 전극체(13)를 제작할 수 있으며, 특히 제2 전극과 분리막 사이에 고분자 전해질층을 형성함으로써 이차전지 제조시 전해액을 주입하는 공정을 생략할 수 있다.
접합부
접합부(150)는 한 쌍의 분리시트(1) 최외각에 배치된 제2 전극체(13)를 향해 열을 조사하여 가열하는 가열부재(151)와, 한 쌍의 분리시트(1) 최외각인 상부와 하부에 배치된 제2 전극체(13)가 압착되게 가압하는 접합부재(152)를 포함한다.
이와 같은 구성을 가진 접합부(150)는 제2 전극체(13), 분리막(11), 제1 전극체(12), 분리막(11), 및 제2 전극체(13)로 적층된 기본단위체(10)의 결합력을 크게 높일 수 있다.
커팅부
커팅부(140)는 분리시트를 일정 크기로 커팅하기 위한 것으로, 상호 대응하는 제2 전극체(13) 사이에 위치한 분리시트(1)를 커팅한다. 그러면 제2 전극체(13), 분리막(11), 제1 전극체(12), 분리막(11), 및 제2 전극체(13)로 적층된 기본단위체(10)를 얻을 수 있다(도 3 참조).
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치(100)는 새로운 적층구조를 가진 기본단위체(10)를 제조할 수 있고, 특히 제1 전극과 분리막 사이, 제2 전극과 분리막 사이에 고분자 전해질층을 포함함으로써 이차전지 제조시 전해액 주입공정을 생략할 수 있으며, 더불어 전해액 함침력을 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션방법을 설명한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션방법]
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션방법은 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 분리시트 공급단계(S10), 제1 전극체 공급단계(S20), 제2 전극체 공급단계(S30), 기본단위체 제조단계(S40)를 포함한다.
분리시트 공급단계
분리시트 공급단계(S10)는 분리시트 공급부(110)를 통해 한 쌍의 분리시트(1)를 상호 대응되게 공급한다.
즉, 분리시트 공급부(110)는 제1 및 제2 분리시트 공급롤러에 권취된 분리시트(1)를 상호 대응되게 공급한다.
제1 전극체 공급단계
제1 전극체 공급단계(S20)는 제1 전극체 공급부(120)를 통해 한 쌍의 분리시트(1) 사이에 배치되도록 제1 전극체(12)를 공급한다.
즉, 제1 전극체 공급부(120)는 제1 전극 공급롤러(121)를 통해 제1 전극시트(2)를 공급하는 제1 공급공정, 제1 코팅부재(122)를 통해 제1 전극시트(2)의 양쪽 표면에 고체 전해질용 조성물 슬러리를 도포하여 고분자 전해질층(12b)을 형성하는 제1 코팅공정, 제1 커터(123)를 통해 고분자 전해질층이 형성된 제1 전극시트(2)를 커팅하여 고분자 전해질층(12b), 제1 전극(12a) 및 고분자 전해질층(12b)으로 적층된 제1 전극체(12)를 제조하는 제1 커팅공정, 제1 이송부재(124)를 통해 제1 전극체(12)를 한 쌍의 분리시트(1) 사이에 배치되게 이송하는 제1 배치공정, 및 제1 압연롤러(125)를 통해 제1 전극체(12)가 배치된 한 쌍의 분리시트(1)를 압연하는 제1 압연공정을 포함한다.
여기서 상기 제1 압연공정은 제1 전극체(12)와 한 쌍의 분리시트(1)를 임시 접합함과 동시에 제1 전극(12a)에 형성된 고분자 전해질층(12b)의 두께를 균일하게 조절한다.
제2 전극체 공급단계
제2 전극체 공급단계(S30)는 제2 전극체 공급부(130)를 통해 한 쌍의 분리시트(1) 최외각인 상부와 하부에 각각 배치되게 제2 전극체(13)를 공급한다.
즉, 제2 전극체 공급부(130)는 제2 전극 공급롤러(131)를 통해 제2 전극시트(3)를 공급하는 제2 공급공정, 제2 코팅부재(132)를 통해 제2 전극시트(3)의 표면에 고체 전해질용 조성물 슬러리를 도포하여 고분자 전해질층(13b)을 형성하는 제2 코팅공정, 제2 커터(133)를 통해 고분자 전해질층이 형성된 제1 전극시트(3)를 커팅하여 고분자 전해질층(13b), 제1 전극(13a) 및 고분자 전해질층(13b)으로 적층된 제2 전극체(13)를 제조하는 제2 커팅공정, 제2 이송부재(134)를 통해 제2 전극체(13)를 한 쌍의 분리시트(1) 최외각인 상부와 하부에 각각 배치되게 이송하는 제2 배치공정, 및 제2 압연롤러(135)를 통해 제2 전극체(13)가 배치된 한 쌍의 분리시트(1)를 압연하는 제2 압연공정을 포함한다.
여기서 상기 제2 압연공정은 제2 전극체(13)와 한 쌍의 분리시트(1)를 임시 접합함과 동시에 제2 전극(13a)에 형성된 고분자 전해질층(13b)의 두께를 균일하게 조절한다.
이때, 제1 코팅공정에 의해 제1 전극시트(2)에 코팅되는 고분자 전해질층(12b)은 상기 제2 코팅공정에 의해 제2 전극시트의 표면에 코팅되는 고분자 전해질층 보다 두껍게 코팅된다. 이는 상기 제1 전극시트(2)에 코팅된 고분자 전해질층(12b)은 제1 및 제2 압연롤러에 의해 2번 가압되고, 제2 전극시트(3)에 코팅된 고분자 전해질층(13b)은 제2 압연롤러에 의해 1번 가압되기 때문에 상기 제1 전극시트(2)에 코팅된 고분자 전해질층(12b)과 제2 전극시트(3)에 코팅된 고분자 전해질층(13b)을 동일한 두께로 코팅할 경우 두께 편차가 발생할 수 있다. 이에 따라 제1 전극시트(2)에 코팅되는 고분자 전해질층(12b)은 상기 제2 코팅공정에 의해 제2 전극시트의 표면에 코팅되는 고분자 전해질층 보다 두껍게 코팅하여 상기 제1 전극시트(2)에 코팅된 고분자 전해질층(12b)과 제2 전극시트(3)에 코팅된 고분자 전해질층(13b)의 두께를 동일하게 조절할 수 있다.
기본단위체 접합단계
기본단위체 접합단계(S35)는 접합부(150)를 통해 제1 및 제2 전극체(12)(13)가 배치된 한 쌍의 분리시트(1)를 접합한다.
즉, 접합부(150)는 가열부재(151)를 통해 제1 및 제2 전극체(12)(13)가 배치된 한 쌍의 분리시트(1)를 가열하는 가열공정과, 접합부재(152)를 통해 가열된 제1 및 제2 전극체가 배치된 한 쌍의 분리시트를 가압하여 접합하는 접합공정을 포함한다.
기본단위체 제조단계
기본단위체 제조단계(S40)는 커팅부(140)를 통해 한 쌍의 분리시트(1)를 커팅하여, 제2 전극체(13), 분리막(11), 제1 전극체(12), 분리막(11), 및 제2 전극체(13)로 적층된 기본단위체(10)를 제조한다.
이차전지 제조단계
상기와 같이 제조된 기본단위체(10)를 복수개 포함하여 전극조립체를 제조하고, 상기 전극조립체를 파우치에 수용하여 완제품 이차전지를 제조한다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제3 실시예에 따른 기본단위체]
본 발명의 제3 실시예에 따른 기본단위체(10')는 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 한 쌍의 분리막(11), 상기 한 쌍의 분리막(11) 사이에 배치되는 제1 전극체(12), 한 쌍의 분리막 최외각 중 상부에 배치되는 제2 전극체(13)를 포함한다.
상기 제1 전극체(12)는 제1 전극(12a)과, 상기 제1 전극(12a)의 양쪽 표면에 형성되는 고분자 전해질층(12b)을 포함한다.
상기 제2 전극체(13)는 제2 전극(13a)와, 상기 제2 전극의 양쪽 표면에 형성되는 고분자 전해질층(13b)을 포함한다.
따라서 본 발명의 제3 실시예에 따른 기본단위체(10')는 제2 전극체(13), 분리막(11) 제1 전극체(12) 및 분리막(11)으로 적층된 4층 구조를 가진다. 보다 세분화하면, 고분자 전해질층(13b), 제2 전극(13a), 고분자 전해질층(13b), 분리막(11), 고분자 전해질층(12b), 제1 전극(12a), 고분자 전해질층(12b) 및 분리막(11)으로 적층된 8층 구조를 가진다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 기본단위체(10')를 2개 이상 적층하여 전극조립체를 제조할 수도 있고, 상기 전극조립체를 파우치에 수용하여 이차전지를 제조할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
110: 분리시트 공급부
120: 제1 전극체 공급부
121: 제1 전극 공급롤러
122: 제1 코팅부재
123: 제1 커터
124: 제1 이송부재
125: 제1 압연롤러
130: 제2 전극체 공급부
131: 제2 전극 공급롤러
132: 제2 코팅부재
133: 제2 커터
134: 제2 이송부재
135: 제2 압연롤러
140: 커터부

Claims (15)

  1. 한 쌍의 분리시트를 공급하는 분리시트 공급부;
    한 쌍의 분리시트 사이에 고분자 전해질층, 제1 전극 및 고분자 전해질층으로 적층된 제1 전극체를 배치하는 제1 전극체 공급부;
    한 쌍의 분리시트 상부와 하부에 고분자 전해질층, 제2 전극으로 적층된 제2 전극체를 각각 배치하되, 상기 제2 전극체는 상기 제1 전극체와 수직한 방향으로 대응되는 위치에 배치하는 제2 전극체 공급부; 및
    상기 분리시트를 커팅하여 제2 전극체, 분리막, 제1 전극체, 분리막, 및 제2 전극체로 적층된 기본단위체를 제조하는 커팅부를 포함하는 이차전지용 라미네이션장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극체 공급부는, 제1 전극시트를 공급하는 제1 전극 공급롤러, 제1 전극시트의 양쪽 표면에 고분자 전해질층을 형성하는 제1 코팅부재, 고분자 전해질층이 형성된 제1 전극시트를 커팅하여 고분자 전해질층, 제1 전극 및 고분자 전해질층으로 적층된 제1 전극체를 제작하는 제1 커터, 상기 제1 전극체를 한 쌍의 분리시트 사이에 배치되게 이송하는 제1 이송부재, 상기 제1 전극체가 배치된 한 쌍의 분리시트를 압연하는 제1 압연롤러를 포함하는 이차전지용 라미네이션장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 코팅부재는, 상기 제1 전극시트의 양쪽 표면에 고체전해질용 조성물 슬러리를 도포하여 고분자 전해질층을 형성하는 이차전지용 라미네이션장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 전극체 공급부는, 제2 전극시트를 공급하는 제2 전극 공급롤러, 상기 분리시트를 향하는 상기 제2 전극시트의 표면에 고분자 전해질층을 형성하는 제2 코팅부재, 고분자 전해질층이 형성된 제2 전극시트를 커팅하여 고분자 전해질층, 제2 전극으로 적층된 제2 전극체를 제작하는 제2 커터, 상기 제2 전극체를 한 쌍의 분리시트 상부와 하부에 각각 배치되게 이송하는 제2 이송부재, 제2 전극체가 배치된 한 쌍의 분리시트를 압연하는 제2 압연롤러를 포함하는 이차전지용 라미네이션장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 코팅부재는, 상기 분리시트를 향하는 상기 제2 전극시트의 표면에 고체전해질용 조성물 슬러리를 도포하여 고분자 전해질층을 형성하는 이차전지용 라미네이션장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 전극에 형성되는 상기 고분자 전해질층과 상기 제2 전극에 형성된 상기 고분자 전해질층은 서로 다른 두께를 가지는 이차전지용 라미네이션장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 전극에 형성되는 상기 고분자 전해질층은 상기 제2 전극에 형성된 상기 고분자 전해질층 보다 두껍게 형성되는 이차전지용 라미네이션장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 전극체 공급부와 상기 커팅부 사이에는 접합부를 더 포함하며,
    상기 접합부는 한 쌍의 분리시트 상부와 하부에 배치된 제2 전극체를 가열하는 가열부재와, 한 쌍의 분리시트 상부와 하부에 배치된 제2 전극체를 가압하여 접합하는 접합부재를 포함하는 이차전지용 라미네이션장치.
  9. 한 쌍의 분리시트를 상호 대응되게 공급하는 분리시트 공급단계(S10);
    한 쌍의 분리시트 사이에 고분자 전해질층, 제1 전극, 및 고분자 전해질층으로 적층된 제1 전극체를 배치하는 제1 전극체 공급단계(S20);
    한 쌍의 분리시트 상부와 하부에 고분자 전해질층 및 제2 전극으로 적층된 제2 전극체를 각각 배치하는 제2 전극체 공급단계(S30); 및
    상기 분리시트를 커팅하여, 제2 전극체, 분리막, 제1 전극체, 분리막, 및 제2 전극체로 적층된 기본단위체를 제조하는 기본단위체 제조단계(S40)를 포함하는 이차전지용 라미네이션방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 전극체 공급단계(S20)는 제1 전극시트를 공급하는 제1 공급공정과, 제1 전극시트의 양쪽 표면에 고체전해질용 조성물 슬러리를 도포하여 고분자 전해질층을 형성하는 제1 코팅공정과, 고분자 전해질층이 형성된 제1 전극시트를 커팅하여 고분자 전해질층, 제1 전극, 및 고분자 전해질층으로 적층된 제1 전극체를 제조하는 제1 커팅공정과, 제1 전극체를 한 쌍의 분리시트 사이에 배치하는 제1 배치공정과, 제1 전극체가 배치된 한 쌍의 분리시트를 압연하는 제1 압연공정을 포함하는 이차전지용 라미네이션방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 전극체 공급단계(S30)는 제2 전극시트를 공급하는 제2 공급공정, 상기 분리시트를 향하는 상기 제2 전극시트의 표면에 고체전해질용 조성물 슬러리를 도포하여 고분자 전해질층을 형성하는 제2 코팅공정과, 고분자 전해질층이 형성된 제2 전극시트를 커팅하여 고분자 전해질층, 제2 전극으로 적층된 제2 전극체를 제조하는 제2 커팅공정과, 제2 전극체를 한 쌍의 분리시트 상부와 하부에 각각 배치하는 제2 배치공정, 상기 제2 전극체가 배치된 한 쌍의 분리시트를 압연하는 제2 압연공정을 포함하는 이차전지용 라미네이션방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 코팅공정에 의해 제1 전극시트에 코팅되는 고분자 전해질층은 상기 제2 코팅공정에 의해 제2 전극시트의 표면에 코팅되는 고분자 전해질층 보다 두껍게 코팅되는 이차전지용 라미네이션방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 전극체 공급단계(S30)와 상기 기본단위체 제조단계(S40) 사이에는 제1 및 제2 전극체가 배치된 한 쌍의 분리시트를 접합하는 접합단계(S35)를 더 포함하며,
    상기 접합단계는 제1 및 제2 전극체가 배치된 한 쌍의 분리시트를 가열하는 가열공정과, 가열된 제1 및 제2 전극체가 배치된 한 쌍의 분리시트를 가압하여 접합하는 접합공정을 포함하는 이차전지용 라미네이션방법.
  14. 한 쌍의 분리막;
    한 쌍의 분리막 사이에 배치되고, 고분자 전해질층, 제1 전극 및 고분자 전해질층으로 적층되는 구조를 가진 제1 전극체; 및
    상기 제1 전극체와 대응하는 상기 한 쌍의 분리막 최외각인 상부와 하부에 각각 배치되고, 고분자 전해질층 및 제2 전극으로 적층되는 구조를 가진 제2 전극체를 포함하는 기본단위체.
  15. 청구항 14에 있어서,
    한 쌍의 분리막과 제1 전극체의 접합력은 상기 고분자 전해질층과 제1 전극의 접합력 보다 작은 접합력을 가지고,
    한 쌍의 분리막과 제2 전극체의 접합력은 상기 고분자 전해질층과 제2 전극의 접합력 보다 작은 접합력을 가지는 기본단위체.
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