KR20220054995A

KR20220054995A - 이차전지용 전극판 제조방법 및 이차전지용 전극판

Info

Publication number: KR20220054995A
Application number: KR1020200139040A
Authority: KR
Inventors: 김선규; 최상훈
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2022-05-03
Also published as: WO2022092577A1; CN115280544A; US20230378418A1; EP4099423A1

Abstract

본 발명은 이차전지용 전극판의 제조방법에 관한 것으로서, 전극 집전체 시트 상에 전극 슬러리가 코팅된 유지부와 코팅되지 않은 무지부가 나타나도록 패턴 코팅함에 의하여 전극판을 제조함에 있어서, 상기 전극 집전체 시트 상의 무지부 형성 부위에 접착 필름을 부착하는 단계; 상기 접착 필름이 부착된 부위를 포함하는 전극 집전체 시트 상에 전극 슬러리를 연속적으로 코팅하는 단계; 상기 전극 슬러리를 가열 건조하는 단계; 상기 전극 집전체 시트로부터 상기 접착 필름을 박리하여 회수하는 단계를 포함하고, 상기 접착 필름의 회수 단계에서는, 상기 전극 슬러리의 가열 건조 단계를 거치는 것에 의하여 상기 접착 필름의 접착력이 감소하여 상기 접착 필름이 집전체 시트로부터 제거 가능해지고, 상기 접착 필름이 제거되면서 상기 집전체 시트 표면이 노출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전극 패턴을 연속적으로 형성함으로써, 전극 슬러리의 코팅 속도를 비약적으로 향상시킬 수 있고, 전지 용량 및 에너지 밀도를 증가시킬 있는 효과가 있다.
본 발명은 또한, 상기 제조방법에 의하여 제조되는 이차전지용 전극판에 관한 것이다.

Description

이차전지용 전극판 제조방법 및 이차전지용 전극판{MANUFACTURING METHOD FOR ELECTORDE PLATE FOR SECONDARY BATTERY AND ELECTORDE PLATE FOR SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차전지용 전극판의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 상기 전극판의 제조방법에 의하여 제조된 이차전지용 전극판에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 그 중에서도, 리튬 이차전지는 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수하다는 점에서, 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자 제품들의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.

상기 리튬 이차전지는 케이스 내부에 전기 에너지를 충방전하는 전극조립체가 내장되는 구조를 갖는다. 상기 전극 조립체를 구성하는 전극(양극, 음극)은 이온의 교환을 통해서 전류를 발생시키며, 양극 및 음극 각각은 알루미늄 또는 구리 박판으로 제조된 집전체의 표면에 전극 슬러리를 도포한 후 건조 과정을 거친 전극 기재에 탭을 가공하고 적당한 크기로 절단하여 제조된다. 전극 슬러리는 용매와 활물질이 혼합된 형태로 집전체 표면에 도포되어 전극 기재로 제조된다. 상기 전극 기재는 전극 슬러리의 용매를 기화시켜 전극 활물질이 집전체 표면에서 경화되도록 건조과정을 거친다.

도 1은 전극 기재를 건조시키는 가열 건조장치의 단순 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 집전체 시트(2a)가 권출롤러(1a)에서 풀리고 권취롤러(1b)에 감기는 동안에, 상기 집전체 시트(2a)의 표면에 코터(7)를 통해 전극 슬러리가 코팅된 전극 기재(2)가 롤러(6)에 의하여 전극 오븐(4)을 통과하여 가열 건조된 후 권취롤러(1b)에 감기게 된다. 상기 전극 오븐(4)은 하나 이상의 건조실들(4a, 4b, 4c)을 가지며, 각 건조실들은 가열기(5)에서 생성되는 열에 의해 온도가 제어되도록 구성된다.

도 2는 전극 집전체 시트의 연속 패턴을 도시한 것이다.

상기 전극 집전체 시트(100)에는 전극 슬러리가 코팅된 부분(유지부(10))과 전극 슬러리가 코팅되지 않은 부분(무지부(20))가 교번적으로 배치된다.

무지부(20)를 형성하는 이유는, 추후 전극 조립체 형성시에 양극과 음극을 연결하기 위한 단자부를 형성하기 위하여 노출된 집전체 시트(금속) 표면이 필요하기 때문이다. 이 무지부(20)에는 추후 노치 가공 등을 거쳐 탭이 형성될 수 있다.

종래에는 이러한 전극 패턴을 형성하기 위하여, 유지부(10) 또는 무지부(20)의 패턴에 맞추어 코터 또는 집전체를 움직이면서 코터로부터의 전극 슬러리 토출 시작과 정지를 반복하는 간헐적 내지 단속적인(즉, 불연속적인) 코팅작업을 수행할 수 밖에 없었다. 이러한 불연속적인 코팅작업은 코팅 속도가 비교적 느린 경우에는 어느 정도 정확하게 패턴을 형성할 수 있지만, 작업속도가 현저하게 느려 생산성이 떨어지는 원인이 된다.

또한, 코팅 속도를 올려가면 코터 헤드의 기계적인 제어를 코팅 스피드에 동조시키는 것이 어려워져 무지부와 유지부가 교대로 반복되는 패턴을 정확하게 형성하기 곤란해진다.

뿐만 아니라, 종래의 전극판에 있어서 유지부(10) 사이에 형성되는 무지부(20)는 도 2에 나타난 바와 같이 전극판의 폭방향으로 띠 모양으로 형성된다. 이 무지부(20) 부위에는 전극 슬러리가 전혀 도포되지 아니하므로, 전지 용량이나 에너지 밀도 증가에 기여하지 못한다.

따라서, 전극 패턴의 코팅 속도를 보다 향상시키면서도 전지 용량 등을 향상시킬 수 있는 기술의 개발이 요구된다.

한국 공개특허공보 제10-2015-0049516호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 만들어진 것으로서, 전극 집전체 시트 상의 전극 슬러리를 연속적으로 코팅하여 코팅 속도를 향상시킬 수 있는 이차전지용 전극판 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 전극 집전체 상의 무지부를 간편하게 박리하여 전극 상에 전극 패턴을 효율적으로 형성할 수 있는 이차전지용 전극판 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 전극 슬러리 코팅 부분을 확대하여 전지 용량 및 에너지 밀도를 증가시킬 있는 이차전지용 전극판 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또한 이러한 전극판 제조방법에 의하여 제조되어 전지 용량 및 에너지 밀도의 증가가 가능한 이차전지용 전극판에 관한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 이차전지용 전극판 제조방법은,

전극 집전체 시트 상에 전극 슬러리가 코팅된 유지부와 코팅되지 않은 무지부가 나타나도록 패턴 코팅함에 의하여 전극판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 전극 집전체 시트 상의 무지부 형성 부위에 접착 필름을 부착하는 단계; 상기 접착 필름이 부착된 부위를 포함하는 전극 집전체 시트 상에 전극 슬러리를 연속적으로 코팅하는 단계; 상기 전극 슬러리를 가열 건조하는 단계; 및 상기 전극 집전체 시트로부터 상기 접착 필름을 박리하여 회수하는 단계를 포함하고, 상기 접착 필름의 회수 단계에서는, 상기 전극 슬러리의 가열 건조 단계를 거치는 것에 의하여 상기 접착 필름의 접착력이 감소하여 상기 접착 필름이 집전체 시트로부터 제거 가능해지고, 상기 접착 필름이 제거되면서 상기 집전체 시트 표면이 노출되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로 상기 접착 필름은 상기 전극 슬러리의 가열 건조 공정 중의 열에 의하여 접착력이 감소한다.

하나의 예로서 상기 접착 필름은 열에 의하여 부피가 팽창하는 필러를 포함한다.

상기 필러는 80℃ 이상의 온도, 바람직하게는 100~200℃의 온도에서 부피가 팽창하는 것을 이용할 수 있다.

상기 접착 필름을 흡착하는 것에 의하여 접착 필름이 전극 집전체 시트 표면으로부터 박리될 수 있다.

본 발명의 일례로서, 상기 접착 필름을 진공 흡착기에 의하여 진공 흡착하는 것에 의하여 상기 접착 필름을 박리할 수 있다,

본 발명의 다른 예로서, 상기 접착 필름을 외주에 접착 테이프가 부착된 접착 롤러에 흡착시키는 것에 의하여 접착 필름을 박리할 수 있다.

바람직하게는, 상기 전극 집전체 시트의 상부면을 따라 이동하면서 상기 전극 집전체 시트를 흡착하는 것에 의하여 상기 접착 필름을 박리할 수 있다.

상기 접착 필름 제거 후에 전극 집전체 시트 표면을 평탄하게 가압하는 공정을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 접착 필름의 개수, 크기, 형상 또는 접착 필름이 부착되는 위치 중 적어도 하나를 조절함으로써 상기 전극 집전체 시트 상의 패턴을 조절할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면으로서, 상기 제조방법에 의하여 이차전지용 전극판을 제공할 수 있다. 하나의 예로서, 상기 전극판은 전극 슬러리가 코팅된 유지부와 코팅되지 않은 무지부를 포함하는 전극 집전체 시트를 구비하고, 상기 무지부는 전극 집전체 시트의 길이방향을 따라 일정 간격마다 위치하고 또한 상기 전극 집전체 시트의 폭방향을 따라 서로 이격되어 복수개 형성되며, 상기 무지부 외의 부분에는 전극 슬러리가 코팅된 유지부가 형성된다.

본 발명에 따르면, 전극 패턴을 연속적으로 형성함으로써, 전극 슬러리의 코팅 속도를 비약적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 전극 집전체 상의 무지부를 원하는 개소에만 형성시킴으로써, 전극 슬러리 코팅 부분을 확대하여 전지 용량 및 에너지 밀도를 증가시킬 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에 의하면, 전극 집전체 상의 무지부 패턴 형성을 위한 접착 필름의 박리도 전극 집전체 시트 표면을 따라 이동하면서 연속적으로 행할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 전극 기재를 건조시키는 가열 건조장치의 단순 개략도이다.
도 2는 종래의 전극 집전체 시트상의 불연속적인 패턴 형성방법을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 전극판 제조방법을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명에서 사용되는 접착 필름의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 전극판 제조방법을 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 전극판 제조방법을 나타내는 개략도이다.

이하, 첨부한 도면과 여러 실시예에 의하여 본 발명의 세부 구성을 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 또한 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니며 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 전극 집전체 시트를 이동시키는 과정에서 코터로부터 전극 슬러리를 토출하여 전극 슬러리가 코팅되는 유지부를 형성하고, 이후 전극 슬러리 토출을 중지하여 전극 슬러리가 없는 무지부를 형성하는 종래의 불연속적인 패턴 코팅 기술(도 2 참조)을 개량하기 위한 것이다.

본 발명에서는 불연속적인 패턴 코팅을 연속적으로 행하기 위해 무지부가 형성될 부위에 접착 필름을 부착하는 것을 주요한 특징으로 한다.

또한, 이 접착 필름이 부착된 부위를 포함하는 전극 집전체 시트 상에 전극 슬러리를 연속적으로 코팅하고 있다. 따라서, 접착 필름은 그 상부에 전극 슬러리가 도포되어 있다. 중요한 것은 전극 슬러리가 상부에 도포된 접착 필름을 효율적으로 박리하여 회수할 수 있느냐 하는 것이다. 접착 필름의 박리 회수 과정이 어려워지면 무지부를 적절하게 형성할 수 없으므로, 불연속 코팅을 연속 코팅으로 전환한 기술적 의미가 반감된다. 본 발명에서는 전극 슬러리의 가열 건조공정을 거치는 것에 의하여 자연스럽게 접착 필름의 접착력이 감소하도록 하여 접착 필름의 박리를 용이하게 하는 수단을 채용하고 있다. 즉, 전극 슬러리의 가열 건조 공정후 별도의 가열이나 냉각 과정을 거쳐 접착 필름의 접착력을 감소시키는 것이 아니라, 전극 슬러리의 가열 건조 공정 중에 적용된 고온의 열에 의해 접착 필름의 접착력을 감소시킬 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따르면 상기 도 1에 나타난 전극 슬러리의 연속 코팅공정-가열 건조공정의 일련의 공정 흐름을 해치지 않는다. 따라서, 본 발명의 방법은 설비 자동화에 보다 적합하며 생산성을 더욱 끌어올릴 수 있게 된다.

본 발명은 이를 위하여 열에 의하여 접착력이 감소하는 특정 접착 필름을 사용하고 있다.

(제1 실시 형태)

도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전극판 제조방법을 나타내는 개략도이다.

도면의 좌측에서 우측으로 향하는 방향은 전극 집전체 시트(100)의 이동방향을 나타내며, 전극 집전체 시트(100)는 도면의 좌측에서 우측으로 향하면서, 일련의 공정들을 연속적으로 거친다.

먼저, 본 실시 형태의 제조방법에 따라, 전극 집전체 시트(100)의 무지부 형성 부위(즉, 향후 무지부(20)가 형성될 부위)에 접착 필름(21)을 부착한다. 접착 필름(21)의 부착은 전극 슬러리의 도포 사전에 행하면 족하고 그 부착 방법에 특별한 제한은 없다. 바람직하게는, 무지부(20)가 형성될 위치 및 개소에 관한 정보가 입력되어 있는 로봇 등에 의하여 접착 필름(21)을 무지부 형성 부위에 자동으로 위치설정하여 부착할 수 있다. 특징적인 점은, 유지부(10) 사이에서 띠모양으로 형성되는 종래의 무지부와 달리, 본 발명에서는 특정 개소에서 스팟(spot) 형상으로 서로 간격을 두고 무지부(20)가 형성된다는 점이다. 이는 본 발명 특유의 접착 필름 및 박리방법을 사용하는 것에 의하여 달성된다.

접착 필름(21) 부착 후 상기 접착 필름 부착 부위를 포함하는 전극 집전체 시트(100) 상에 전극 슬러리를 연속적으로 도포한다. 도 3의 점선으로 표시된 사각형은 전극 슬러리가 상부에 도포된 접착 필름을 나타낸다. 이에 따라, 전극 집전체 시트(100) 상에는 그 시트 폭방향 양단의 비코팅부를 제외하고는 설계된 폭방향 길이 만큼 전극 슬러리가 연속적으로 도포되어 전극 슬러리 코팅부(11)가 형성된다. 접착 필름(21)의 부착 여부에 관계없이 전극 슬러리를 연속적으로 도포하므로, 종래와 같이 코터 토출을 중단할 필요가 없다.

이후 상기 전극 집전체 시트(100)는 건조장치(200)에서 가열되어 시트 상의 전극 슬러리가 건조된다. 이 가열 건조과정에서 전극 슬러리 하부의 접착 필름(21)은 접착력이 감소하게 된다. 즉, 본 발명에서는 건조장치(200)에서의 가열 건조공정에 의하여, 전극 슬러리의 건조와 접착 필름(21)의 접착력 감소가 동시에 이루어진다. 따라서, 건조장치(200)를 나온 전극 집전체 시트(100) 상의 접착 필름부는 접착력이 감소된 상태이므로, 언제라도 제거 가능한 상태가 된다. 이 접착 필름부를 박리하여 제거하면 집전체 시트 표면이 노출되고 이 부분이 무지부(20)가 되는 것이다.

본 발명의 접착 필름(21)은 가열 건조 공정을 거치는 것에 의하여 접착력이 감소하여야 한다. 본 실시형태에서 접착 필름은 가열 건조 공정 중의 열에 의하여 접착력이 감소된다.

<접착력 감소 메카니즘>

도 4는 본 발명에서 사용되는 접착 필름(21)의 구조를 나타낸 개략도이다. 도 4는, 가열 건조 공정 중의 열에 의하여 접착력이 감소되는 접착 필름(21)의 일례를 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 상기 접착 필름(21)은 접착제(21a)와 필러(21b)와 접착제 및 필러가 부착되는 필름지(21c)를 구비하고 있다. 열을 가하면, 상기 필러(21b)가 팽창(발포)하여 부피가 커지게 된다. 이렇게 되면 전극 집전체 시트(100) 표면과의 접착 면적 대부분을 이 필러(21b)가 차지하게 되어 시트 표면의 접착제 접착 면적이 크게 감소되어 결국 상기 접착 필름(21)은 제거 가능한 상태가 된다.

상기 접착제(21a)는 필러(21b)의 작용을 방해하지 않는 범위라면 공지의 접착제 조성물을 사용하여 제조될 수 있다, 예컨대 연성 아크릴레이트 단량체와 경성 아크릴레이트 단량체가 소정비율로 혼합된 아크릴계 접착제를 사용할 수 있다. 필요에 따라, 접착제에 광개시제나 광가교제를 첨가할 수 있다. 필러(21b)로서는 열에 의해 팽창할 수 있는 경화성 또는 가소성 플라스틱 제품을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 악조 노벨사에서 시판하는 폴리메릭 스페어 엑스판셀 551 DU(상품명)을 들 수 있다. 필러(21b)와 접착제(21a) 조성, 필러(21b)의 직경 등은 추후 필러 팽창시의 접착력 감소를 고려하여 적절하게 선택할 수 있다. 바람직하게는 필러(21b)의 직경은 6~24미크론이다.

상기 필러(21b)는 전극 슬러리의 가열 건조공정에서 부피가 팽창하는 특성을 가지는 것을 택할 수 있다. 따라서, 필러(21b)는 적어도 80℃ 이상의 온도에서 부피가 팽창하게 된다. 바람직하게는 통상의 슬러리 가열 건조 온도범위인 100~200℃에서 부피가 팽창하는 것이 좋다. 상술한 상품명의 필러(21b)는 이러한 조건을 충족한다.

<박리 메카니즘>

다시 도 3을 참조하여, 본 발명의 접착 필름 박리 회수 메커니즘을 설명한다.

건조장치(200)를 나온 전극 집전체 시트(100) 상부의 전극 슬러리는 건조되어 시트 표면에 코팅된 상태이다. 접착 필름(21)이 부착된 부위 상부의 전극 슬러리도 건조되어 있으며, 그 하부의 접착 필름(21)은 가열 건조 공정 중의 열에 의하여 접착력이 감소되어 박리 가능한 상태이다. 다만, 접착 필름(21) 상부의 전극 슬러리가 접착 필름(21)이 포함되지 않은 부위(유지부)의 전극 슬러리와 연결되어 있으므로, 곧바로 떨어지지는 않기 때문에, 소정의 박리 기구를 사용하여 접착 필름(21)을 제거하여야 한다. 접착 필름(21)의 회수는 소정의 기구를 통하여 접착 필름(21)을 흡착하는 것에 의하여 가능하다.

즉, 도 3과 같이, 진공 흡인부를 구비한 진공 흡착기(300)로 전극 집전체 시트(100) 상부면을 흡착하여 접착 필름(21)을 박리할 수 있다. 이 때, 접착 필름(21)이 부착되지 않은 전극 슬러리 부분은 시트 표면에 코팅되어 있어 접착 필름(21)보다 상대적으로 접착력이 훨씬 높으므로, 진공 흡착기(300)로 흡인한다 하더라도 박리되지 않는다. 따라서, 접착 필름(21)(정확히는 상부에 전극 슬러리가 도포된 접착 필름층)을 진공 흡착기(300)로 박리하여 회수할 수 있다. 접착 필름(21)이 회수되면 집전체 시트(100) 표면이 노출되고 이 노출 표면이 무지부(20)가 된다. 따라서, 접착 필름 박리 회수에 의하여 전극 슬러리가 도포된 유지부(10)와 전극 슬러리가 없는 무지부(20)의 패턴이 완성된다.

본 발명의 또 다른 특징은 상기 접착 필름(21)의 박리 제거 과정도 연속적으로 행할 수 있다는 점이다. 즉, 예컨대 접착 필름(21) 부착 부위 만에 박리 기구를 접근시켜 일일이 접착 필름(21)을 박리할 필요가 없이, 집전체 시트(100)의 상부면을 따라 이동하면서 시트 전면을 흡착하는 것에 의하여 접착 필름(21)을 박리할 수 있다. 상술한 바와 같이, 유지부(10)의 전극 슬러리는 집전체 시트(100) 표면에 단단히 접착되어 있으므로, 예컨대 진공 흡착기(300)로 흡착하여도 박리되지 않으며, 무지부 형성부위의 접착 필름(21)만이 접착력 감소로 용이하게 박리될 수 있다. 따라서, 접착 필름 부착 부위를 특정하거나 일일이 찾을 필요 없이 집전체 시트(100)의 상부면 전체를 따라 이동하면서 접착 필름(21)을 박리할 수 있으므로, 박리 효율 및 생산성이 크게 개선된다. 물론, 집전체 시트(100)가 제조라인을 따라 좌에서 우로 이동하므로, 흡착 기구를 고정시켜도 연속적인 박리가 가능하다. 혹은 집전체 시트(100)의 이송 속도를 고려하여 반대방향으로 적절한 속도로 흡착 기구를 이동시켜도 좋다.

(제2 실시 형태)

도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 전극판 제조방법을 나타내는 개략도이다.

접착 필름 부착 - 전극 슬러리 도포 - 가열 건조 공정은 제1 실시 형태와 동일하므로, 그에 관한 설명은 생략한다. 본 실시 형태에서는 접착 필름(21)의 박리 회수기구가 제1 실시 형태와 상이하다. 본 실시 형태에서는 외주에 접착 테이프가 부착된 접착 롤러(400)를 집전체 시트(100) 상에 설치하여 접착 필름(21)을 박리하고 있다.

집전체 시트(100)가 좌에서 우로 이동하면 접착 롤러(400)는 반시계방향으로 회전하면서 시트(100) 표면의 접착 필름(21)을 박리하게 된다. 본 실시 형태는 간단한 장치 구성으로 박리가 가능하며, 제1 실시 형태에서와 같은 진공원(진공펌프 등)이나 복잡한 진공 흡착기의 구성이 불필요하다는 장점이 있다.

한편, 제1실시 형태에서는 진공 흡착기(300)에 의하여 흡착하므로, 집전체 시트(100) 표면으로부터 약간의 간격을 두고 상부에 위치하여 흡착하게 되어 집전체 시트(100) 표면과 접촉하지 않는 것이 가능하다. 본 실시 형태에서는 접착 롤러(400)가 전극 집전체(100) 시트 표면과 접촉하여 박리하므로 집전체 시트(100) 표면에 영향을 미칠 수 있다. 반면, 직접 접촉하여 박리하므로 박리력의 측면에서는 유리할 수 있다. 본 실시 형태에서도 전극 집전체 시트(100) 상부면 전체를 따라 이동하면서(혹은 집전체 시트(100)가 이동할 경우 고정될 수 있음) 접착 필름(21)을 효율적으로 박리할 수 있다.

상기 제2 실시 형태에 의하여 집전체 시트 표면(유지부(10))을 따라 접촉하는 경우, 혹은 제1 실시 형태의 경우에도 접촉 필름(21)이 박리되는 무지부(20)와 유지부(10)의 경계 부위에서 유지부(10)의 전극 슬러리가 박리력에 의하여 위로 약간 들뜨는 경우가 있다.

그러나, 가열 건조 공정 후의 집전체 시트(100)는 전극 표면을 평탄하게 가압하는 압연 공정이 예정되어 있으므로, 이러한 들뜸은 크게 문제가 되지 않는다. 예컨대 롤 프레스에 의하여 집전체 시트 표면을 가압하면 유지부(10)와 무지부(20)의 경계 부분도 평탄하게 할 수 있다.

(제3실시 형태)

도 6은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 전극판 제조방법을 나타내는 개략도이다.

본 실시 형태에서는, 접착 필름(21)의 개수가 집전체 시트(100)의 폭방향을 따라 3개에서 2개로 감소되어 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 접착 필름(21)의 개수, 부착 위치를 조절함으로써, 무지부(20)의 패턴을 조절할 수 있다. 혹은 접착 필름(21)의 크기, 형상 등을 조절하여 무지부(20) 패턴, 궁극적으로는 전극체 시트(100) 상의 패턴을 조절할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 접착 필름(21)의 개수, 위치, 크기, 형상 중 적어도 하나를 변경함으로써, 다양한 전극 셀의 제조를 위한 패턴을 만들 수 있다. 즉, 전극 탭의 종류와 형상에 대응하여 패턴을 만들 수 있으므로, 패턴 형성의 자유도가 증가된다.

본 발명의 제조방법에 의하여 연속적인 패턴 코팅으로 코팅 속도를 비약적으로 상승시킬 수 있다. 또한, 상술한 접착 필름(21)의 연속 박리에 의하여 제조 공정의 자동화율을 상승시킬 수 있고 생산성을 더욱 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 이차전지용 전극판은 전지 용량 및 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.

도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 전극판은, 전극 슬러리가 코팅된 유지부(10)와 코팅되지 않은 무지부(20)를 포함하는 전극 집전체 시트(100)를 구비하고, 상기 무지부(20)는 전극 집전체 시트(100)의 길이방향을 따라 일정 간격마다 위치하고 또한 상기 전극 집전체 시트(100)의 폭방향을 따라 서로 이격되어 복수개 형성되며, 상기 무지부(20) 외의 부분에는 전극 슬러리가 코팅된 유지부(10)가 형성된다. 즉, 종래의 이차전지용 전극판의 유지부 사이의 무지부가 띠모양으로 형성되어 이 띠모양 부분에는 전극 슬러리가 전혀 도포되지 않는 것에 대하여, 본 발명의 무지부(20) 사이에는 전극 슬러리가 코팅될 수 있다. 이는 상기한 접착 필름(21) 부착 및 박리에 따른 특유의 구성에 의한 것이다.

이처럼, 전극 슬러리 도포부가 확대되면 전지 용량에 실질적으로 기여하는 부분이 증가하게 되는 것이므로, 전지 용량을 개선할 수 있다. 또한, 동일면적의 집전체 시트(100) 상에 더 많은 전극 슬러리가 도포되므로 에너지 밀도도 개선될 수 있다. 용량 및 에너지 밀도 개선의 측면에서 도 3 및 도 5의 실시 형태보다 도 6의 전극판이 더 유리할 것이다.

다만, 유지부(20)의 확대는 무조건적으로 가능한 것이 아니라, 탭 형상 부위의 개소, 위치, 형상, 기타 전지 조립체의 구조를 위해서 필요한 시트(금속) 표면을 남겨두어야 하는 제약 하에서 확대할 수 있음을 유의하여야 할 것이다.

본 발명의 패턴 코팅 기술은 양극 및 음극 모두에 적용 가능하다. 또한, 전지 형태에 부합하게 적절히 적용 가능하지만, 특히 원통형 전지 제작에 필요한 패턴 전극을 연속 코팅공정에 의하여 얻을 수 있다.

이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

10: 유지부
11: 전극 슬러리 코팅부
20: 무지부
21: 접착 필름
21a: 접착제
21b: 필러
21c: 필름지
100: 전극 집전체 시트
200: 건조장치
300: 진공 흡착기
400: 접착 롤러

Claims

전극 집전체 시트 상에 전극 슬러리가 코팅된 유지부와 코팅되지 않은 무지부가 나타나도록 패턴 코팅함에 의하여 전극판을 제조하는 방법에 있어서,
상기 전극 집전체 시트 상의 무지부 형성 부위에 접착 필름을 부착하는 단계;
상기 접착 필름이 부착된 부위를 포함하는 전극 집전체 시트 상에 전극 슬러리를 연속적으로 코팅하는 단계;
상기 전극 슬러리를 가열 건조하는 단계; 및
상기 전극 집전체 시트로부터 상기 접착 필름을 박리하여 회수하는 단계를 포함하고,
상기 접착 필름의 회수 단계에서는, 상기 전극 슬러리의 가열 건조 단계를 거치는 것에 의하여 상기 접착 필름의 접착력이 감소하여 상기 접착 필름이 집전체 시트로부터 제거 가능해지고, 상기 접착 필름이 제거되면서 상기 집전체 시트 표면이 노출되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극판 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 접착 필름은 상기 전극 슬러리의 가열 건조 공정 중의 열에 의하여 접착력이 감소하는 이차전지용 전극판 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 접착 필름은 열에 의하여 부피가 팽창하는 필러를 포함하는 이차전지용 전극판 제조방법.
제 3항에 있어서,
상기 필러는 80℃ 이상의 온도에서 부피가 팽창하는 이차전지용 전극판 제조방법.
제 4 항에 있어서,
상기 필러는 100~200℃의 온도에서 부피가 팽창하는 이차전지용 전극판 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 접착 필름을 흡착하는 것에 의하여 접착 필름이 전극 집전체 시트 표면으로부터 박리되는 이차전지용 전극판 제조방법.
제 6 항에 있어서,
상기 접착 필름을 진공 흡착기에 의하여 진공 흡착하는 것에 의하여 상기 접착 필름을 박리하는 이차전지용 전극판 제조방법.
제 6 항에 있어서,
상기 접착 필름을 외주에 접착 테이프가 부착된 접착 롤러에 흡착시키는 것에 의하여 접착 필름을 박리하는 이차전지용 전극판 제조방법.
제 6 항에 있어서,
상기 전극 집전체 시트의 상부면을 따라 이동하면서 상기 전극 집전체 시트를 흡착하는 것에 의하여 상기 접착 필름을 박리하는 이차전지용 전극판 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 접착 필름 제거 후에 전극 집전체 시트 표면을 평탄하게 가압하는 이차전지용 전극판 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 접착 필름의 개수, 크기, 형상 또는 접착 필름이 부착되는 위치 중 적어도 하나를 조절하여 상기 전극 체 시트 상의 패턴을 조절하는 이차전지용 전극판 제조방법.
전극 슬러리가 코팅된 유지부와 코팅되지 않은 무지부를 포함하는 전극 집전체 시트를 구비하고,
상기 무지부는 전극 집전체 시트의 길이방향을 따라 일정 간격마다 위치하고 또한 상기 전극 집전체 시트의 폭방향을 따라 서로 이격되어 복수개 형성되며, 상기 무지부 외의 부분에는 전극 슬러리가 코팅된 유지부가 형성된 이차전지용 전극판.