KR20210152252A - 폴딩부를 포함하는 전극 제조방법 및 폴딩부를 포함하는 전극 시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴딩가능한 전지셀을 제조하기 위한 전극의 제조방법으로서, 전극합제가 코팅되지 않은 미코팅부를 포함하도록 전극합제 코팅부를 전극 시트 상에 형성하는 코팅 단계, 상기 전극 시트를 복수의 단위 전극 시트가 되도록 슬리팅(slitting)하는 단계, 및 상기 슬리팅된 전극 시트를 노칭하는 단계를 포함하고, 상기 미코팅부는 상기 전극 시트의 취출 방향과 평행하도록 형성되는 제1미코팅부, 및 상기 전극 시트의 취출 방향에 수직이 되도록 형성되는 제2미코팅부를 포함하는 전극 제조방법에 대한 것이다.

Description

폴딩부를 포함하는 전극 제조방법 및 폴딩부를 포함하는 전극 시트 {Method for Manufacturing Electrode Comprising Folding Portion and Electrode Sheet Comprising the Same}
본원 발명은 폴딩부를 포함하는 전극 제조방법 및 폴딩부를 포함하는 전극 시트에 대한 것으로서, 구체적으로, 폴딩가능한 전지셀 제조용으로 사용가능한 폴딩부를 포함하는 전극 제조방법 및 폴딩부를 포함하는 전극 시트에 대한 것이다.
충방전이 가능한 리튬 이차전지는 와이어리스 모바일 기기(wireless mobile device) 또는 신체에 착용하는 웨어러블 기기(wearable device)의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 대기 오염을 유발하는 기존의 가솔린 차량 및 디젤 차량에 대한 대안으로 제시되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 사용되고 있다.
또한, 다기능 소형화 제품들이 증가하고, 전자기기에서 디자인적 요소를 중요하게 고려하는 추세에 따라 곡면을 포함하는 형태, 또는 기하학적 형태 등 기존의 평면이나 각형의 단순한 구조를 벗어난 새로운 형태의 제품들이 늘어나고 있다.
이와 같이 다양한 형태로 이루어진 제품들에, 리튬 이차전지를 적용하기 위하여, 장방형의 리튬 이차전지의 형태에서 벗어나 단차형, 다각형 등 다양한 형태로 이루어진 리튬 이차전지 디자인의 개발이 이루어지고 있다.
예를 들어, 스마트폰의 경우 파지감을 높이기 위하여 측면을 곡면 처리하거나, 휘거나 접을 수 있는 플렉서블 디스플레이 제품도 등장하고 있다.
이와 같이 휘어지거나 접히는 디바이스에 장방형 형태의 전지셀을 사용하는 경우, 사공간이 많이 발생할 수 있는 문제가 있다. 따라서, 비정형적인 디자인으로 이루어진 디바이스에 장착하더라도 사공간을 줄이면서 용량은 확보할 수 있는 전지셀의 개발이 필요하다.
이와 관련하여, 특허문헌 1은 양극 활물질층과 음극 활물질층을 일정한 간격을 두고 코팅하고, 상기 양극 활물질층 및 음극 활물질층이 코팅되지 않은 미코팅부에서 절곡되는 벤딩 영역을 포함하는 이차전지를 개시한다.
그러나, 상기 특허문헌 1의 이차전지는 길이가 긴 형태의 디바이스에 적용하기에는 적절한 형태이나, 복수의 벤딩 영역을 형성함으로써 미코팅부가 넓어지기 때문에 에너지 밀도가 낮아지는 문제가 있다.
특허문헌 2는 전극 합제를 구획하는 하나 이상의 미코팅부가 형성된 집전체를 포함하고, 상기 미코팅부가 위치하는 전지케이스 부위에서 절곡되어 형상이 변형되는 전지셀에 대한 것이다.
상기 특허문헌 2는 전극조립체와 전지케이스가 분리된 상태이기 때문에, 전지셀의 절곡시 전지케이스의 절곡 부분과 전극조립체의 절곡 부분이 어긋날 수 있는 문제가 있다.
특허문헌 3은 띠 형태의 전극 집전체 상에 전극 활물질이 일정한 간격을 가지고 반복 패턴으로 인쇄된 전극을 개시한다.
그러나, 상기 특허문헌 3에 개시된 발명은 소정 길이 및 폭으로 재단된 상태의 전극으로서, 외장재 내에 수용된 전극이 절곡된 형태이다.
이와 같이, 상기 특허문헌들은 전극합제가 코팅되지 않은 미코팅부를 포함하는 전극들만을 개시하고 있는 바, 이와 같은 형태의 전극을 제조하기 위한 방법이나, 전극 시트의 형태에 대한 연구가 필요한 실정이다.
한국 공개특허공보 제2012-0022385호 (2012.03.12) 한국 공개특허공보 제2017-0033513호 (2017.03.27) 일본 공개특허공보 제1995-153438호 (1995.06.16)
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 폴딩 전지셀용 전극을 제조하기 위해 전극합제가 코팅되지 않은 미코팅부로 이루어진 폴딩부를 포함하는 전극 제조방법 및 상기 폴딩부를 포함하는 전극 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 전극 제조방법은, 전극합제가 코팅되지 않은 미코팅부를 포함하도록 전극합제 코팅부를 전극 시트 상에 형성하는 코팅 단계, 상기 전극 시트를 복수의 단위 전극 시트가 되도록 슬리팅(slitting)하는 단계, 및 상기 슬리팅된 전극 시트를 노칭하는 단계를 포함하고, 상기 미코팅부는 상기 전극 시트의 취출 방향과 평행하도록 형성되는 제1미코팅부, 및 상기 전극 시트의 취출 방향에 수직이 되도록 형성되는 제2미코팅부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전극 제조방법에서, 상기 슬리팅하는 단계는, 상기 제1미코팅부 및 상기 제1미코팅부와 인접하는 다른 제1미코팅부 사이에 있는 코팅부를 슬리팅하는 단계일 수 있다.
본 발명에 따른 전극 제조방법에서, 상기 제2미코팅부는 폴딩부이고, 상기 노칭하는 단계는, 상기 제2미코팅부, 및 상기 제2미코팅부와 인접하는 다른 제2미코팅부 사이에 있는 코팅부를 분할하여 단위 전극을 제조하는 단계일 수 있다.
본 발명에 따른 전극 제조방법에서, 상기 제2미코팅부는 노칭부 및 폴딩부이고, 상기 노칭부와 폴딩부가 교대로 배치되며, 상기 노칭부의 노칭에 의해 단위 전극을 제조할 수 있다.
또한, 상기 노칭부의 폭과 폴딩부의 폭이 서로 다르게 미코팅부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전극 제조방법에서, 상기 노칭하는 단계는, 상기 제1미코팅부에 전극 탭을 형성하기 위한 노칭 과정, 및 단위 전극 제조를 위한 코팅부 노칭 과정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전극 탭을 형성하기 위한 노칭 과정, 및 상기 코팅부 노칭 과정이 동시에 진행될 수 있다.
본발명에 따른 전극 제조방법에서, 상기 노칭하는 단계는, 상기 제1미코팅부에 전극 탭을 형성하기 위한 노칭 과정, 및 단위 전극 제조를 위한 상기 노칭부 노칭 과정을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전극 제조방법에서, 상기 전극 탭을 형성하기 위한 노칭 과정, 및 상기 노칭부 노칭 과정이 동시에 진행될 수 있다.
본 발명에 따른 전극 시트는, 전극 합제가 코팅된 코팅부와 전극 합제가 코팅되지 않은 미코팅부를 포함하고, 상기 미코팅부는, 상기 전극 시트의 취출 방향과 평행하도록 형성되는 제1미코팅부, 및 상기 전극 시트의 취 출 방향에 수직이 되도록 형성되는 제2미코팅부를 포함하며, 상기 제1미코팅부는 전극 탭 예정부이고, 상기 제2미코팅부는 노칭부 및 폴딩부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전극시트에서, 상기 노칭부와 상기 폴딩부는 교대로 배열될 수 있다.
상기 폴딩부를 기준으로 양측에 형성되는 제1코팅부 및 제2코팅부 중 어느 하나의 코팅부와 전극 탭 예정부의 경계부에서 전극 탭이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전극시트에서, 상기 제1코팅부와 제2코팅부는 동일한 크기로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전극시트에서, 상기 노칭부의 폭보다 상기 폴딩부의 폭이 더 넓게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전극시트에서, 상기 폴딩부의 폭은 상기 코팅부의 두께 x π 보다 클 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 전극 제조방법은 전극 시트 상에 전극 탭 예정부용 미코팅부 뿐 아니라, 폴딩 전극을 제조하기 위한 미코팅부를 형성하기 위해 전극합제를 전극 시트의 일부에만 코팅하는 방법을 사용하기 때문에, 전극 시트 전체에 전극합제를 코팅한 후, 이후에 코팅을 제거하는 방법보다 제조 단계를 줄일 수 있고, 코팅 제거 과정에서 발생할 수 있는 불량을 줄일 수 있다.
또한, 단위 전극 제조를 위한 노칭 과정에서 폴딩부가 단위 전극에 포함되는 형태로 노칭이 이루어지는 바, 코팅부와 미코팅부의 면적이 일정하게 형성된 단위 전극을 얻을 수 있다.
또한, 단위 전극에 폴딩부가 포함되도록 노칭함에도, 전극 탭 예정부의 취출 방향을 기준으로 양측 각각에 형성되는 코팅부들 중 하나씩 교대로 전극 탭이 형성되는 바, 상기 단위 전극을 적층했을 때 전극 탭이 적층 방향을 따라 중첩될 수 있다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 전극 시트의 평면도이다.
도 2는 도 1의 전극 시트에 노칭부를 표시한 평면도이다.
도 3은 다른 하나의 실시예에 따른 전극 시트의 평면도이다.
도 4는 도 3의 전극 시트의 수직 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 전극 시트의 평면도이다.
본 발명에 따른 전극 제조방법은, 전극합제가 코팅되지 않은 미코팅부를 포함하도록 전극합제 코팅부를 전극 시트 상에 형성하는 코팅 단계, 상기 전극 시트를 복수의 단위 전극 시트가 되도록 슬리팅(slitting)하는 단계, 및 상기 슬리팅된 전극 시트를 노칭하는 단계를 포함한다.
도 1을 참조하면, 전극 시트는 화살표 방향으로 취출되면서 전극합제 코팅부(110)가 형성된다. 이 때, 전극합제가 코팅되지 않은 미코팅부가 형성되도록 코팅부(110)가 형성되는 바, 전극 시트의 취출 방향과 평행하도록 제1미코팅부(120)가 형성되고, 상기 전극 시트의 취출 방향에 수직이 되도록 제2미코팅부(130)가 형성된다.
코팅부는 전극 시트의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면에만 형성될 수 있고, 또는 전극 시트의 양면에 형성될 수 있다.
제1미코팅부(120)는 전극 탭 예정부로서 단위 전극(101)의 전극 탭(102)이 제1미코팅부(120)에 형성된다.
제2미코팅부(130)는 전극이 접히는 부분인 폴딩부인 바, 제2미코팅부(130)가 포함되도록 단위 전극(101)이 노칭된다.
즉, 제2미코팅부(130)를 기준으로 양측 각각에 제1코팅부(110a)와 제2코팅부(110b)가 형성되고, 제1코팅부(110a)와 제2코팅부(110b) 중 어느 하나에 전극 탭이 형성되며, 제1코팅부(110a)와 제2코팅부(110b)의 크기가 동일하다.
전극 시트는 복수의 단위 전극 시트(150)가 되도록 슬리팅 되는 바, 슬리팅 라인(140)은 코팅층 상에 형성된다. 따라서 도 1의 전극 시트에서는 2개의 단위 전극 시트(150)가 형성된다.
다만, 전극 시트의 폭과 단위 전극의 크기에 따라 슬리팅 라인이 2개 이상 형성되도록 코팅부 및 미코팅부가 형성될 수 있으며, 슬리팅 라인은 코팅부를 이등분하도록 형성된다.
즉, 슬리팅하는 단계는, 제1미코팅부(120), 및 제1미코팅부(120)와 인접하는 다른 제1미코팅부(120) 사이에 있는 코팅부(110)를 슬리팅하는 방법으로 진행될 수 있다.
도 2는 도 1의 전극 시트에 노칭부를 표시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 노칭하는 단계는, 전극 탭과 단위 전극의 외주변을 전극 시트에서 타발하는 과정으로서, 단위 전극(101)을 형성하기 위해 전극 탭(102)과 제2미코팅부(130), 및 제2미코팅부(130)와 인접하는 다른 제2미코팅부(130) 사이에 있는 코팅부(110)를 분할하여 단위 전극을 제조하는 과정이다.
상기 노칭하는 단계는, 제1미코팅부(120)에 전극 탭(102)을 형성하기 위한 노칭 과정, 및 단위 전극 제조를 위한 코팅부 노칭 과정을 포함하며, 전극 탭을 형성하기 위한 노칭 과정과 코팅부 노칭 과정이 순차적으로 진행될 수 있다.
또는 상기 전극 탭을 형성하기 위한 노칭 과정 및 상기 코팅부 노칭 과정이 동시에 진행될 수 있다. 상기 전극 탭을 형성하기 위한 노칭 과정과 상기 코팅부 노칭 과정을 동시에 진행하면, 전극 제조 시간을 단축시킬 수 있다.
도 3은 다른 하나의 실시예에 따른 전극 시트의 평면도이다.
도 3을 참조하면, 전극 시트는 화살표 방향으로 취출되면서 코팅부(210)가 형성된다. 이 때, 전극합제가 코팅되지 않은 미코팅부가 형성되도록 코팅부(210)가 형성되는 바, 전극 시트의 취출 방향과 평행하도록 제1미코팅부(220)가 형성되고, 상기 전극 시트의 취출 방향에 수직이 되도록 제2미코팅부(230)가 형성된다.
제1미코팅부(220)는 전극 탭 예정부로서 단위 전극(201)의 전극 탭(202)이 제1미코팅부(220)에 형성된다.
제2미코팅부(230)는 전극이 접히는 부분인 폴딩부(231) 및 노칭부(232)를 포함한다.
본 발명은 폴딩부(231)를 포함하도록 단위 전극이 형성되는 바, 코팅부를 제외하고는 전극 시트의 취출 방향을 따라 폴딩부(231) 및 노칭부(232)가 교대로 배열된다.
제2미코팅부(230) 중 폴딩부(231)를 기준으로 양측 각각에 제1코팅부(210a)와 제2코팅부(210b)가 형성되고, 제1코팅부(210a)와 제2코팅부(210b) 중 어느 하나에 전극 탭이 형성되며, 제1코팅부(210a)와 제2코팅부(210b)의 크기가 동일하다.
도 3의 전극 시트는 도 1 및 도 2의 전극 시트와 달리, 미코팅부로서 노칭부(232)가 형성되는 바, 노칭부(232)가 넓어지면 코팅부(210)가 줄어들기 때문에 전지셀의 용량이 감소되는 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 노칭부(232)를 타발하어 단위 전극을 제조하는 경우에는, 코팅부에서 타발되는 경우 전극합제층이 탈리되거나 전극합제층 가루로 오염이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 3의 전극 시트의 노칭하는 단계는, 제1미코팅부(220)에 전극 탭(202)을 형성하기 위한 노칭 과정, 및 단위 전극(201) 제조를 위한 노칭부(232) 노칭 과정을 포함한다. 상기 전극 탭을 형성하기 위한 노칭 과정과 상기 노칭부 노칭 과정은 순차적으로 진행될 수 있다.
또는 상기 전극 탭을 형성하기 위한 노칭 과정과 상기 노칭부 노칭 과정이 동시에 진행될 수 있다. 상기 전극 탭을 형성하기 위한 노칭 과정과 상기 노칭부 노칭 과정을 동시에 진행하면, 전극 제조 시간을 단축시킬 수 있다.
도 4는 도 3의 전극 시트의 수직 단면도이다.
도 4를 참조하면, 전극 시트 취출 방향을 노칭부(232)의 폭(W2) 방향 및 폴딩부(231)의 폭(W1) 방향으로 할 때, 노칭부(232)의 폭(W2)과 폴딩부(231)의 폭(W1)은 서로 다른 크기로 형성될 수 있고, 예를 들어, 노칭부(232)의 폭(W2)이 폴딩부(231)의 폭(W1) 보다 작게 형성될 수 있다.
폴딩부(231)는 전극이 폴딩된 상태에서 서로 대면하도록 배치되는 바, 폴딩부(231)의 폭(W1)은 적어도 코팅부의 두께(H)를 반지름으로 하는 원주의 1/2만큼은 확보되는 것이 바람직하다. 따라서, 폴딩부(231)의 폭(W1)은 코팅부의 두께(H) x π보다 크게 형성될 수 있다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
101, 201: 단위 전극
102, 202: 전극 탭
110, 210: 코팅부
110a, 210a: 제1코팅부
110b, 210b: 제2코팅부
120, 220: 제1미코팅부
130, 230: 제2미코팅부
140, 240: 슬리팅 라인
150: 단위 전극 시트
231: 폴딩부
232: 노칭부
H: 코팅부의 두께
W1: 폴딩부의 폭
W2: 노칭부의 폭

Claims (15)

  1. 전극 제조방법으로서,
    전극합제가 코팅되지 않은 미코팅부를 포함하도록 전극합제 코팅부를 전극 시트 상에 형성하는 코팅 단계;
    상기 전극 시트를 복수의 단위 전극 시트가 되도록 슬리팅(slitting)하는 단계; 및
    상기 슬리팅된 전극 시트를 노칭하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 미코팅부는, 상기 전극 시트의 취출 방향과 평행하도록 형성되는 제1미코팅부, 및 상기 전극 시트의 취출 방향에 수직이 되도록 형성되는 제2미코팅부를 포함하는 전극 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬리팅하는 단계는, 상기 제1미코팅부 및 상기 제1미코팅부와 인접하는 다른 제1미코팅부 사이에 있는 코팅부를 슬리팅하는 단계인 전극 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2미코팅부는 폴딩부이고,
    상기 노칭하는 단계는, 상기 제2미코팅부, 및 상기 제2미코팅부와 인접하는 다른 제2미코팅부 사이에 있는 코팅부를 분할하여 단위 전극을 제조하는 전극 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제2미코팅부는 노칭부 및 폴딩부이고,
    상기 노칭부와 폴딩부가 교대로 배치되며,
    상기 노칭부의 노칭에 의해 단위 전극을 제조하는 전극 제조방법.
  5. 제 4 항에 이어서, 상기 노칭부의 폭과 폴딩부의 폭이 서로 다르게 미코팅부를 형성하는 단계를 포함하는 전극 제조방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 노칭하는 단계는,
    상기 제1미코팅부에 전극 탭을 형성하기 위한 노칭 과정, 및 단위 전극 제조를 위한 코팅부 노칭 과정을 포함하는 전극 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전극 탭을 형성하기 위한 노칭 과정, 및 상기 코팅부 노칭 과정이 동시에 진행되는 전극 제조방법.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 노칭하는 단계는,
    상기 제1미코팅부에 전극 탭을 형성하기 위한 노칭 과정, 및 단위 전극 제조를 위한 상기 노칭부 노칭 과정을 포함하는 전극 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 전극 탭을 형성하기 위한 노칭 과정, 및 상기 노칭부 노칭 과정이 동시에 진행되는 전극 제조방법.
  10. 전극 합제가 코팅된 코팅부와 전극 합제가 코팅되지 않은 미코팅부를 포함하고,
    상기 미코팅부는, 상기 전극 시트의 취출 방향과 평행하도록 형성되는 제1미코팅부, 및 상기 전극 시트의 취출 방향에 수직이 되도록 형성되는 제2미코팅부를 포함하며,
    상기 제1미코팅부는 전극 탭 예정부이고, 상기 제2미코팅부는 노칭부 및 폴딩부를 포함하는 전극 시트.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 노칭부와 상기 폴딩부는 교대로 배열되는 전극 시트.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 폴딩부를 기준으로 양측에 형성되는 제1코팅부 및 제2코팅부 중 어느 하나의 코팅부와 전극 탭 예정부의 경계부에서 전극 탭이 형성되는 전극 시트.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제1코팅부와 제2코팅부는 동일한 크기로 형성되는 전극 시트.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 노칭부의 폭보다 상기 폴딩부의 폭이 더 넓게 형성되는 전극 시트.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 폴딩부의 폭은 상기 코팅부의 두께 x π 보다 큰 전극 시트.
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