KR20220118314A - Apparatus and method for battery lamination processing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전지 라미네이션 공정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극 적층체를 라미네이션하는 전지 라미네이션 공정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery lamination process apparatus and method, and more particularly, to a battery lamination process apparatus and method for laminating an electrode stack.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 가지고 있다. As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. In particular, secondary batteries are of great interest not only as mobile devices such as mobile phones, digital cameras, laptops, and wearable devices, but also as energy sources for power devices such as electric bicycles, electric vehicles, and hybrid electric vehicles.
이러한 이차 전지는 케이스 내부에 전극 적층체 및 전해질이 수용되며, 전극 적층체는 음극재, 양극재 및 이들을 분리하는 분리막이 교대로 적층된 라미네이션 구조를 가진다. 이러한 이차 전지의 라미네이션 공정은 전극과 분리막의 열압착을 통해 밀도를 높여 공간 활용도를 높여주고 높은 내구성을 가지게 하는 중요한 공정이다.In such a secondary battery, an electrode laminate and an electrolyte are accommodated inside a case, and the electrode laminate has a lamination structure in which a negative electrode material, a positive electrode material, and a separator separating them are alternately stacked. The lamination process of the secondary battery is an important process for increasing the density through thermocompression bonding of the electrode and the separator to increase space utilization and to have high durability.
도 1은 기존 전극 적층체의 라미네이션 공정 장치를 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 공정 장치를 통해 가압된 기존 전극 적층체의 접착력을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing an apparatus for a lamination process of a conventional electrode laminate. FIG. 2 is a view showing the adhesive force of the conventional electrode laminate pressed through the process device of FIG. 1 .
도 1 및 도 2를 참조하면, 기존의 전극 적층체(10)는 아래에서부터 음극(13), 분리막(12), 및 양극(11)을 차례대로 적층하고 이를 접착할 수 있도록 히팅부(미도시)를 통한 가열, 상부롤(21) 및 하부롤(22)을 포함하는 압착부(20)를 통한 접착 단계의 공정을 차례로 진행할 수 있다. 기존 공정에서는 일체형 라미롤을 통해 가열과 압착이 이루어지고 있어 롤 변형에 의한 접착력의 과도한 산포가 발생할 수 있다. 특히, 압착 후의 전극 적층체(10)의 접착력은 균일하지 않고, 전극 적층체(10)의 진행방향을 기준으로 전극 적층체(10)의 중심부에서 가장자리로 이동함에 따라 접착력이 저하된다. 따라서, 전극 적층체(10) 상에는 전극 적층체(10)의 중심부로서 가장 높은 접착력을 나타내는 제1 접착부(30), 제1 접착부에 인접하며 제1 접착부보다 저하된 접착력을 나타내는 제2 접착부(31) 및 가장 낮은 접착력을 나타내는 제3 접착부(32)가 존재할 수 있다.
1 and 2 , in the
또한, 과도한 접착으로 인해 내부 전극의 국부적인 전해액 웨팅(wetting)성 저하가 발생할 수 있다. 더불어, 롤 크라운 현상에 의해 외곽 분리막의 접착력이 저하됨으로써, 분리막 손상 및 접힘에 의한 양극과 음극 간의 쇼트가 발생할 수 있다. 상기 문제점으로 인해 궁극적으로 제품의 품질이 저하되고 제품 불량이 발생할 우려가 있으므로, 전극 라미네이션 공정시 상술한 문제점들을 해결하기 위한 새로운 장치가 요구되는 상황이다. In addition, due to excessive adhesion, a local electrolyte wetting property of the internal electrode may be deteriorated. In addition, since the adhesive force of the outer separator is lowered due to the roll crown phenomenon, a short circuit between the anode and the cathode may occur due to damage to the separator and folding. Due to the above problems, the quality of the product is ultimately deteriorated and there is a risk that the product may be defective. Therefore, a new device for solving the above problems during the electrode lamination process is required.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 가압롤러를 포함하는 전지 라미네이션 공정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a battery lamination process apparatus and method including a pressure roller.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-described problems, and the problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the present specification and the accompanying drawings. .
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 라미네이션 공정 장치는 전극 적층체를 가압하는 가압롤러를 포함하고, 상기 전극 적층체는 제1 전극, 제2 전극 및 제1 분리막을 포함하며, 상기 가압롤러는 상기 전극 적층체의 진행 방향을 따라 상기 전극 적층체의 외곽면을 가압한다. The battery lamination process apparatus according to an embodiment of the present invention includes a pressure roller for pressing an electrode stack, the electrode stack includes a first electrode, a second electrode, and a first separator, the pressure roller includes the The outer surface of the electrode stack is pressed along the moving direction of the electrode stack.
상기 가압롤러는 한 쌍의 제1 가압부재; 및 상기 한 쌍의 제1 가압부재를 연결하는 적어도 하나의 제2 가압부재를 포함하며, 상기 제1 가압부재는 상기 전극 적층체의 진행 방향을 따라 롤링하고, 상기 제2 가압부재는 상기 전극 적층체의 진행 방향에 수직한 방향을 따라 길게 뻗는 구조일 수 있다. The pressure roller includes a pair of first pressure members; and at least one second pressing member connecting the pair of first pressing members, wherein the first pressing member rolls in a traveling direction of the electrode stack, and the second pressing member is the electrode stack. It may have a structure extending long in a direction perpendicular to the moving direction of the sieve.
상기 제2 가압부재는 서로 이격 배치된 복수의 가압부재를 포함하고, 상기 이격 배치된 복수의 가압부재에 의해 상기 전극 적층체의 진행 방향을 따라 서로 이격된 복수의 가압면이 형성될 수 있다. The second pressing member may include a plurality of pressing members spaced apart from each other, and a plurality of pressing surfaces spaced apart from each other in a moving direction of the electrode stack may be formed by the plurality of pressing members spaced apart from each other.
상기 제1 가압부재는, 상기 전극 적층체의 상부에 위치하는 상부 가압부재와, 상기 전극 적층체의 하부에 위치하는 하부 가압부재를 포함하고, 상기 전극 적층체는, 상기 제1 분리막의 일면에 상기 제1 전극이 위치하고, 상기 제1 분리막의 다른 일면에 상기 제2 전극이 위치하며, 상기 하부 가압부재와 상기 제1 전극 사이에 위치하는 제1 보호 필름과, 상기 상부 가압부재와 상기 제2 전극 사이에 위치하는 제2 보호 필름을 더 포함할 수 있다. The first pressing member includes an upper pressing member positioned on the upper portion of the electrode stack, and a lower pressing member positioned on a lower portion of the electrode stack, wherein the electrode stack is disposed on one surface of the first separator. The first electrode is positioned, the second electrode is positioned on the other surface of the first separator, a first protective film positioned between the lower pressing member and the first electrode, the upper pressing member and the second A second protective film positioned between the electrodes may be further included.
상기 전극 적층체의 외곽면과 상기 제1 보호 필름 사이와, 상기 전극 적층체의 외곽면과 상기 제2 보호 필름 사이에서 실링부가 형성될 수 있다. A sealing part may be formed between the outer surface of the electrode laminate and the first protective film and between the outer surface of the electrode laminate and the second protective film.
상기 제1 전극과 상기 제1 보호 필름 사이에 위치하는 제2 분리막, 및 상기 제2 전극과 상기 제2 보호 필름 사이에 위치하는 제3 분리막을 더 포함하고, 상기 실링부는 상기 제1 분리막과 상기 제2 분리막 사이 및 상기 제1 분리막과 상기 제3 분리막 사이에 형성될 수 있다. A second separator positioned between the first electrode and the first protective film, and a third separator positioned between the second electrode and the second protective film, wherein the sealing portion is formed between the first separator and the second protective film It may be formed between the second separator and between the first separator and the third separator.
상기 제1 전극은 상기 전극 적층체의 진행 방향을 따라 이격된 복수의 제1 전극편을 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 전극 적층체의 진행 방향을 따라 이격된 복수의 제2 전극편을 포함하고, 상기 이격 배치된 복수의 가압부재 사이의 거리는 상기 전극 적층체의 진행 방향으로 형성된 상기 제1 전극편들 사이의 간격 또는 상기 제2 전극편들 사이의 간격과 대응할 수 있다. The first electrode includes a plurality of first electrode pieces spaced apart along a traveling direction of the electrode stack, and the second electrode includes a plurality of second electrode pieces spaced apart along a traveling direction of the electrode stack. And, the distance between the plurality of pressing members arranged to be spaced apart may correspond to a distance between the first electrode pieces formed in the traveling direction of the electrode stack or the distance between the second electrode pieces.
상기 제1 분리막은 제1-1 분리막 영역 및 제1-2 분리막 영역이 형성되며, 상기 제1-1 분리막 영역은 상기 전극 적층체의 진행 방향을 따라 형성되는 한 쌍의 연속되는 가압면을 포함하고, 상기 한 쌍의 제1 가압부재는 상기 제1-1 분리막 영역인 상기 한 쌍의 연속되는 가압면을 압착할 수 있다. The first separator includes a 1-1 separator region and a 1-2 separator region, wherein the 1-1 separator region includes a pair of continuous pressing surfaces formed along a traveling direction of the electrode stack. and the pair of first pressing members may compress the pair of continuous pressing surfaces that are the 1-1 separation membrane region.
상기 제1 전극편 및 상기 제2 전극편은 상기 압착된 상기 한 쌍의 연속되는 가압면 및 상기 이격된 복수의 가압면에 의해 밀봉될 수 있다. The first electrode piece and the second electrode piece may be sealed by the pair of continuous pressing surfaces and the plurality of spaced apart pressing surfaces.
상기 전극 적층체의 외곽면을 히팅하도록 배치되는 히팅부를 더 포함할 수 있다. It may further include a heating unit disposed to heat the outer surface of the electrode stack.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 라미네이션 방법은 제1 분리막, 상기 제1 분리막의 일면에 배치된 제1 전극, 및 상기 제1 분리막의 다른 일면에 배치된 제2 전극을 포함하는 전극 적층체를 공급하는 단계; 및 상기 전극 적층체를 라미네이션 하는 단계를 포함하고, 상기 라미네이션 하는 단계는 상기 전극 적층체의 외곽면을 가압하는 것이다. A battery lamination method according to another embodiment of the present invention is an electrode laminate including a first separator, a first electrode disposed on one surface of the first separator, and a second electrode disposed on the other surface of the first separator supplying; and laminating the electrode laminate, wherein the laminating is pressing the outer surface of the electrode laminate.
상기 전극 적층체의 외곽면은, 제1-1 분리막 영역 및 제1-2 분리막 영역을 포함하며, 상기 제1-1 분리막 영역은 연속적으로 가압되고, 상기 제1-2 분리막 영역은 서로 이격된 복수의 가압부재에 의해 주기적으로 가압될 수 있다. The outer surface of the electrode stack includes a 1-1 separator region and a 1-2 separator region, wherein the 1-1 separator region is continuously pressed, and the 1-2 separator region is spaced apart from each other. It may be periodically pressed by a plurality of pressing members.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 표면에는 각각 보호 필름을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 라미네이션 하는 단계는 상기 보호 필름을 가압하는 것을 포함할 수 있다. The method may further include forming a protective film on the surfaces of the first electrode and the second electrode, respectively, and the laminating may include pressing the protective film.
상기 라미네이션 하는 단계는 상기 제1 분리막의 외곽면을 히팅하는 것을 더 포함할 수 있다. The laminating may further include heating the outer surface of the first separator.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 라미네이션 공정 장치 및 방법은, 전극 적층체의 진행 방향을 따라 전극 적층체의 외곽면을 가압하는 가압롤러를 통해 전극 적층체의 외곽면에 실링부를 형성한다. 상기 전극 적층체의 외곽면에 상기 실링부를 형성함으로써 분리막의 접착력을 향상시키고 양극 및 음극의 쇼트를 방지하는 효과를 제공한다. 더불어, 전극 적층체의 외곽면을 가압하도록 전지 라미네이션 공정 장치를 형성함으로써 전극 적층체의 투입 간격 및 위치의 정밀도가 향상되는 효과를 제공한다. In the battery lamination process apparatus and method according to an embodiment of the present invention, a sealing part is formed on the outer surface of the electrode stack through a pressure roller that presses the outer surface of the electrode stack along the traveling direction of the electrode stack. By forming the sealing part on the outer surface of the electrode stack, the adhesive strength of the separator is improved and the short circuit between the positive electrode and the negative electrode is prevented. In addition, by forming a battery lamination process device to press the outer surface of the electrode stack, it provides an effect of improving the accuracy of the input interval and position of the electrode stack.
또한, 과도한 전극 적층체의 접착에 의해 양극 및 음극의 웨팅성 저하가 발생하는 것을 방지하는 효과를 제공한다. In addition, it provides an effect of preventing deterioration of the wetting properties of the positive electrode and the negative electrode due to excessive adhesion of the electrode laminate.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the present specification and accompanying drawings.
도 1은 기존 전극 적층체의 라미네이션 공정 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 공정 장치를 통해 가압한 기존 전극 적층체를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 라미네이션 공정 장치에 의해 가압되는 전극 적층체의 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 라미네이션 공정 장치에 의해 가압되는 또 다른 전극 적층체의 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 라미네이션 공정 장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시한 제1 분리막의 영역을 표시한 도면이다.
도 7은 도 5의 공정 장치를 통해 가압한 전극 적층체를 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 라미네이션 공정 방법에 대한 순서도이다. 1 is a view showing an apparatus for a lamination process of a conventional electrode laminate.
FIG. 2 is a plan view showing a conventional electrode laminate pressurized through the process device of FIG. 1 .
3 is a view of an electrode stack pressed by a battery lamination process apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a view of another electrode stack pressed by the battery lamination process apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a battery lamination process apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing an area of the first separator shown in FIG. 5 .
FIG. 7 is a plan view illustrating an electrode laminate pressurized through the process device of FIG. 5 .
8 is a flowchart of a battery lamination process method according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar elements throughout the specification.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar. In order to clearly express various layers and regions in the drawings, the thicknesses are enlarged. And in the drawings, for convenience of explanation, the thickness of some layers and regions is exaggerated.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 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. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.Also, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, it includes not only cases where it is “directly on” another part, but also cases where there is another part in between. . Conversely, when we say that a part is "just above" another part, we mean that there is no other part in the middle. In addition, to be "on" or "on" the reference portion means to be located above or below the reference portion, and to necessarily mean to be located "on" or "on" in the direction opposite to gravity not.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.In addition, throughout the specification, when it is referred to as "planar view", it means when the target part is viewed from above, and when it is referred to as "cross-section", it means when the cross-section obtained by cutting the target part vertically is viewed from the side.
본 출원에서 사용되는 1, 제2 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The first and second terms used in the present application may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 라미네이션 공정 장치에 대해 설명한다. Hereinafter, a battery lamination process apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7 .
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 라미네이션 공정 장치에 의해 가압되는 전극 적층체를 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 라미네이션 공정 장치에 의해 가압되는 또 다른 전극 적층체를 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 라미네이션 공정 장치를 나타낸 도면이다. 도 6은 도 5에 도시한 제1 분리막의 영역을 표시한 도면이다. 도 7은 도 5의 공정 장치를 통해 압착된 전극 적층체를 상측에서 바라본 도면이다. 3 is a view showing an electrode stack pressed by a battery lamination process apparatus according to an embodiment of the present invention. 4 is a view showing another electrode stack pressed by the battery lamination process apparatus according to an embodiment of the present invention. 5 is a view showing a battery lamination process apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a view showing an area of the first separator shown in FIG. 5 . 7 is a view from the top of the electrode stack pressed through the process device of FIG. 5 .
도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 라미네이션 공정 장치는 전극 적층체(100)를 가압하는 가압롤러(200)를 포함한다. 3 to 7 , the battery lamination process apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
도 3을 참조하면, 전극 적층체(100)는 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)을 포함하며, 제1 전극(140)과 제2 전극(150) 사이에 위치하는 제1 분리막(110)을 포함한다. 즉, 제1 분리막(110)의 일면에 제1 전극(140)이 위치하고, 제1 분리막(110)의 다른 일면에 제2 전극(150)이 위치한다. 더불어, 제1 전극(140) 하에 위치하는 제1 보호 필름(170) 및 제2 전극(150) 상에 위치하는 제2 보호 필름(180)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 분리막(110)은 도 6에서 후술하는 전지 라미네이션 공정 장치에 포함된 상부 가압 부재(210a)와 하부 가압 부재(210b) 사이에 공급되고, 전극 적층체(100)의 진행 방향으로 길게 뻗는 구조일 수 있다. 또한, 제1 분리막(110)의 하부에 서로 이격된 복수의 제1 전극편(140p)을 갖는 형태로 제1 전극(140)이 형성되고, 제1 분리막(110)의 상부에 서로 이격된 복수의 제2 전극편(150p)을 갖는 형태로 제2 전극(150)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
도 4를 참조하면, 전극 적층체(100)는 제1 전극(140)과 제1 보호 필름(170) 사이에 위치하는 제2 분리막(120), 및 제2 전극(150)과 제2 보호 필름(180) 사이에 위치하는 제3 분리막(130)을 더 포함할 수 있다. 즉, 도 4에는 도시하지 않았으나, 전극 적층체(100)의 최하단 및 최상단에는 각각 도 3에 도시한 것처럼 제1 보호 필름(170) 및 제2 보호 필름(180)이 형성될 수 있다. 하지만, 이러한 적층 순서는 한정되지 않고 변형될 수 있다. 또한, 제1 전극(140)은 음극이고, 제2 전극(150)은 양극일 수 있으나, 서로 반대일 수도 있다.Referring to FIG. 4 , the
제1 분리막(110)은 서로 극성이 다른 제1 전극(140)과 제2 전극(150)을 분리시켜 전극 적층체(100)의 안전성을 확보할 수 있다. 또한, 상기와 같이 적층된 전극 적층제(100)는 컨베이어 벨트 등의 이동 수단을 통해 직선 방향으로 진행하면서 후술할 실시예들에 따른 공정들이 수행될 수 있다. The
다만, 기존에는 히팅부 및 가압롤러에 설정된 적정 수준의 온도 및 압력을 통해 전극 적층체를 열압착 하였으나, 그럼에도 불구하고 일체형 롤러를 사용함에 따라 접착력이 균일하지 못하였다. 때로는 과도한 접착력에 의해 전해액 웨팅성이 저하되거나, 분리막의 접착력이 저하되어 분리막 손상 및 양극과 음극의 쇼트 현상이 발생하는 문제가 있었다. However, conventionally, the electrode laminate was thermocompression-bonded through the appropriate level of temperature and pressure set in the heating unit and the pressure roller, but nevertheless, the adhesive force was not uniform as the integrated roller was used. Occasionally, there is a problem in that electrolyte wetting properties are lowered due to excessive adhesive force, or adhesive strength of the separator is lowered, resulting in damage to the separator and a short circuit between the anode and the cathode.
이에 본 실시예에 따르면, 도 5에 도시한 바와 같이, 위치별로 가압 조건을 다르게 하도록 설계된 가압롤러(200)를 사용하여, 전극 적층체(100)의 상하측에 각각 형성된 가압롤러(200) 사이를 통과하는 전극 적층체(100)를 가압할 수 있다. 구체적으로, 가압롤러(200)는 전극 적층체(100)의 진행 방향을 따라 전극 적층체(100)의 외곽면을 가압할 수 있다. 여기서, 전극 적층체(100)의 외곽면은 제1 분리막(110)과 제1 전극(140) 및 제1 분리막(110)과 제2 전극(150)이 면접촉하지 않는 제1 분리막(110)의 영역을 포함한다. 가압롤러(200)에 의해 제1 분리막(110)의 영역에는 전극 적층체(100)의 상기 외곽면이 가압되어 실링부(300)가 형성된다.Accordingly, according to the present embodiment, as shown in FIG. 5 , between the
구체적으로, 도 7을 참조하면, 전극 적층체(100)의 상기 외곽면을 가압하여 상기 외곽면에 실링부(300)를 형성할 수 있다. 이를 통해 전극 적층체(100)를 압착하여 전극 적층체(100) 내구성을 확보하고 밀도를 높여 이차 전지의 공간 활용도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 외곽면에만 도 7에 도시한 실링부(300)를 형성함으로써 접착력의 과도한 산포를 방지하고 전극 적층체(100) 상의 과도한 접착으로 인해 발생하는 전해액 웨팅성 저하를 방지하는 효과를 달성할 수 있다. 또한, 분리막의 접착력이 향상되어 양극 및 음극의 쇼트 발생을 방지할 수 있다. Specifically, referring to FIG. 7 , the sealing
특히, 본 실시예에 따른 전지 라미네이션 공정 장치는 전극 적층체(100)의 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)의 크기에 맞추어, 제1 분리막(110)과 전극(140, 150)이 서로 면접촉하지 않는 제1 분리막(110)의 영역인 전극 적층체(100)의 상기 외곽면을 가압할 수 있도록 형성될 수 있다. 이로 인하여 전극 적층체(100)가 투입되는 간격과 위치의 정밀도가 향상되는 효과를 나타낼 수 있다. In particular, in the battery lamination process apparatus according to the present embodiment, the
도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 전지 라미네이션 공정 장치에 있어서, 가압롤러(200)는 전극 적층체(100)의 주행 방향을 따라 회전할 수 있는 한 쌍의 제1 가압부재(210), 및 한 쌍의 제1 가압부재(210)를 연결하는 적어도 하나의 제2 가압부재(220)를 포함한다. 이때, 제1 가압부재(210)는 전극 적층체(100)의 진행 방향을 따라 롤링하고, 제2 가압부재(220)는 전극 적층체(100)의 진행 방향에 수직한 방향을 따라 길게 뻗는 구조를 가질 수 있다. Referring to FIG. 5 , in the battery lamination process apparatus according to the present embodiment, the
제2 가압부재(220)는 복수의 가압부재(220a, 220b, 200c)를 포함하고, 제2 가압부재(220)에 포함된 복수의 가압부재(220a, 220b, 220c)는 서로 이격 배치될 수 있다. 이격 배치된 가압부재(220a, 220b, 220c)에 의해 전극 적층체(100)의 진행 방향을 따라 서로 이격된 복수의 가압면이 형성될 수 있다. The second
또한, 제1 가압부재(210)는 본 실시예에 따른 공정 장치에 투입되는 전극 적층체(100)의 상부에 위치하는 상부 가압부재(210a)와 전극 적층체(100)의 하부에 위치하는 하부 가압부재(210b)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 제1 보호 필름(170)은 하부 가압부재(210b)와 제1 전극(140) 사이에 위치하고, 제2 보호 필름(180)은 상부 가압부재(210a)와 제2 전극(150) 사이에 위치할 수 있다. In addition, the first pressing
상기와 같이 형성된 제1 가압부재(210) 및 제2 가압부재(220)는 제1 보호 필름(170) 및 제2 보호 필름(180)을 가압할 수 있으며, 따라서, 상기 가압부재가 가압하는 실질적인 부분은 상기 보호 필름일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 가압부재(210) 및 제2 가압부재(220)의 가압을 통해 전극 적층체(100)의 상기 외곽면과 제1 보호 필름(170) 사이와, 전극 적층체(100)의 상기 외곽면과 제2 보호 필름(180) 사이에서 실링부(300)가 형성될 수 있다. The first
또한, 전극 적층체(100)는 앞서 설명한 바와 같이 제2 분리막(120) 및 제3 분리막(130)을 더 포함할 수 있다. 제2 분리막(120)은 제1 전극(140) 및 제1 보호 필름(170) 사이에 위치하며, 제3 분리막(130)은 제2 전극(150) 및 제2 보호 필름(180) 사이에 위치할 수 있다. 따라서, 제1 가압부재(210) 및 제2 가압부재(220)의 가압에 의해, 제1 분리막(110)과 제2 분리막(120) 사이 및 제1 분리막(110)과 제3 분리막(130) 사이에도 실링부(300)가 형성될 수 있다. In addition, the
본 실시예에 따르면, 제1 전극(140)은 전극 적층체(100)의 진행 방향을 따라 이격된 복수의 제1 전극편(140p)을 포함하고, 제2 전극(150p)은 전극 적층체(100)의 진행방향을 따라 이격된 복수의 제2 전극편(150p)을 포함한다.
According to the present embodiment, the
이때, 상기 이격 배치된 복수의 가압부재(220a, 220b, 220c) 사이의 거리는 전극 적층체(100)의 진행 방향으로 형성된 제1 전극편(140p)들 사이의 간격 또는 제2 전극편(150p)들 사이의 간격과 실질적으로 대응할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 제1 분리막(110)은 전극 적층체(100)의 진행 방향을 기준으로 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)과 면접촉하지 않는 제1-1 분리막 영역(S1), 즉, 제1 분리막(110)은 전극 적층체(100)의 진행 방향에 수직한 방향을 기준으로 더 긴 길이를 가짐으로써, 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)과 면접촉하지 않는 제1-1 분리막 영역(S1)이 형성될 수 있다. 그리고 제1 분리막(110)은 전극 적층체(100)의 진행 방향에 수직한 방향을 기준으로 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)과 면접촉하지 않는 제1-2 분리막 영역(S2), 즉, 제1 분리막(110)은 전극 적층체(100)의 진행 방향을 기준으로 제1 전극편(140p) 및 제2 전극편(150p)보다 더 넓은 폭을 가짐으로써 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)과 면접촉하지 않는 제1-2 분리막 영역(S2)이 형성될 수 있다. In this case, the distance between the plurality of pressing
이를 통해, 한 쌍의 제1 가압부재(210)는 제1-1 분리막 영역(S1)을 압착하여 전극 적층체(100)의 진행 방향을 따라 형성되는 한 쌍의 연속되는 가압면을 형성할 수 있다. 그러므로, 제1-1 분리막 영역(S1)은 전극 적층체(100)의 진행 방향을 따라 형성되는 한 쌍의 연속되는 가압면을 포함할 수 있다. 또한, 서로 이웃하는 제1 전극편(140p)들 또는 서로 이웃하는 제2 전극편(150p)들 사이에 형성되는 복수개의 제1-2 분리막 영역(S2)마다, 상기 이격 배치된 복수의 가압부재(220a, 220b, 220c) 중 하나가 각각의 제1-2 분리막 영역(S2)을 압착할 수 있다. 따라서 앞서 설명한 바와 같이 이격 배치된 복수의 가압부재(220a, 220b, 220c)에 의해 전극 적층체(100)의 진행 방향을 따라 상기 서로 이격된 복수의 가압면이 형성될 수 있다.Through this, the pair of first
더불어, 제1 전극편(140p) 및 제2 전극편(150p)은 상기 압착된 상기 한 쌍의 연속되는 가압면 및 상기 이격된 복수의 가압면에 의해 밀봉될 수 있다. 상기 밀봉에 의해 분리막의 접착력이 향상되고 양극 및 음극의 쇼트 발생을 방지하는 효과를 달성할 수 있다. In addition, the
본 실시예에 따른 전지 라미네이션 장치는 히팅부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 전극 적층체(100)의 상기 외곽면을 가열할 수 있는 상기 히팅부를 더 포함함으로써 가압롤러(200)에 의해 가압된 실링부(300)의 접착력 및 밀봉력을 향상시킬 수 있다.
The battery lamination apparatus according to the present embodiment may further include a heating unit (not shown). By further including the heating unit capable of heating the outer surface of the
이하, 도 3 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극 라미네이션 공정 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, an electrode lamination process method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 8 .
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 라미네이션 공정 방법에 대한 순서도이다. 8 is a flowchart of a battery lamination process method according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 라미네이션 공정 방법은, 분리막(110), 분리막(110)의 일면에 배치된 제1 전극(140), 및 분리막(110)의 다른 일면에 배치된 제2 전극(150)을 포함하는 전극 적층체(100)를 공급하는 단계(S100) 및 전극 적층체(100)를 라미네이션 하는 단계(S200)를 포함한다. 또한, 상기 라미네이션 하는 단계는 전극 적층체(100)의 외곽면을 가압하는 것을 포함한다. 전극 적층체(100)의 외곽면은 분리막(110)과 제1 전극(140) 및 분리막(110)과 제2 전극(150)이 면접촉하지 않는 분리막(110)의 영역이 가압 되는 부분이다.
In the electrode lamination process method according to an embodiment of the present invention, a
이때, 분리막(110)은 제1 전극(140)과 제2 전극(150)을 분리시켜 전극 적층체(100)의 안전성을 확보할 수 있다. In this case, the
구체적으로, 전극 적층체(100)의 상기 외곽면은, 전극 적층체(100)의 진행 방향을 기준으로 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)과 면접촉하지 않는 제1-1 분리막 영역(S1)을 포함한다. 또한, 전극 적층체(100)의 상기 외곽면은 전극 적층체(100)의 진행 방향에 수직한 방향을 기준으로 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)과 면접촉하지 않는 제1-2 분리막 영역(S2)을 포함한다. Specifically, the outer surface of the
제1-1 분리막 영역(S1)은 연속적으로 가압 되고, 제1-2 분리막 영역(S2)은 서로 이격된 복수의 가압부재(220a, 220b, 220c)에 의해 주기적으로 가압 될 수 있다.The 1-1 separation membrane region S1 may be continuously pressed, and the 1-2 separation membrane region S2 may be periodically pressed by a plurality of pressing
또한, 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)의 표면에는 각각 보호 필름을 형성하는 단계를 더 포함한다. 구체적으로, 상기 보호 필름은 제1 보호 필름(170) 및 제2 보호 필름(180)일 수 있다. 그러므로, 라미네이션 하는 단계(S200)는 상기 보호 필름을 가압하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면, 라미네이션 하는 단계(S200)는 분리막(110)의 상기 외곽면만을 히팅하는 것을 더 포함할 수 있다. 분리막(110)의 상기 외곽면을 히팅하는 것을 더 포함함으로써 상기 외곽면에 형성되는 실링부(300)의 접착력 및 밀봉력을 향상시킬 수 있다. In addition, the method further includes forming a protective film on the surfaces of the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and it is common in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications may be made by those having the knowledge of, of course, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
100: 전지셀 적층체
110: 제1 분리막
120: 제2 분리막
130: 제3 분리막
140: 제1 전극
150: 제2 전극
200: 가압롤러
210: 제1 가압부재
220: 제2 가압부재
300: 실링부100: battery cell stack
110: first separator
120: second separator
130: third separator
140: first electrode
150: second electrode
200: pressure roller
210: first pressing member
220: second pressing member
300: sealing unit
Claims (14)
상기 전극 적층체는 제1 전극, 제2 전극 및 제1 분리막을 포함하며,
상기 가압롤러는 상기 전극 적층체의 진행 방향을 따라 상기 전극 적층체의 외곽면을 가압하는 전지 라미네이션 공정 장치. It includes a pressure roller for pressing the electrode laminate,
The electrode stack includes a first electrode, a second electrode, and a first separator,
The pressure roller is a battery lamination process apparatus for pressing the outer surface of the electrode stack in a moving direction of the electrode stack.
상기 가압롤러는 한 쌍의 제1 가압부재; 및
상기 한 쌍의 제1 가압부재를 연결하는 적어도 하나의 제2 가압부재를 포함하며,
상기 제1 가압부재는 상기 전극 적층체의 진행 방향을 따라 롤링하고, 상기 제2 가압부재는 상기 전극 적층체의 진행 방향에 수직한 방향을 따라 길게 뻗는 구조인 전지 라미네이션 공정 장치.In claim 1,
The pressure roller includes a pair of first pressure members; and
At least one second pressing member for connecting the pair of first pressing members,
The first pressing member rolls along a traveling direction of the electrode stack, and the second pressing member extends long in a direction perpendicular to the traveling direction of the electrode stack.
상기 제2 가압부재는 서로 이격 배치된 복수의 가압부재를 포함하고, 상기 이격 배치된 복수의 가압부재에 의해 상기 전극 적층체의 진행 방향을 따라 서로 이격된 복수의 가압면이 형성되는 전지 라미네이션 공정 장치.In claim 2,
The second pressing member includes a plurality of pressing members spaced apart from each other, and a plurality of pressing surfaces spaced apart from each other along the traveling direction of the electrode stack are formed by the plurality of pressing members spaced apart from each other. Device.
상기 제1 가압부재는, 상기 전극 적층체의 상부에 위치하는 상부 가압부재와, 상기 전극 적층체의 하부에 위치하는 하부 가압부재를 포함하고,
상기 전극 적층체는, 상기 제1 분리막의 일면에 상기 제1 전극이 위치하고, 상기 제1 분리막의 다른 일면에 상기 제2 전극이 위치하며,
상기 하부 가압부재와 상기 제1 전극 사이에 위치하는 제1 보호 필름과, 상기 상부 가압부재와 상기 제2 전극 사이에 위치하는 제2 보호 필름을 더 포함하는 전지 라미네이션 공정 장치.In claim 3,
The first pressing member includes an upper pressing member positioned on the upper portion of the electrode stack, and a lower pressing member positioned on the lower portion of the electrode stack,
In the electrode stack, the first electrode is positioned on one surface of the first separator, and the second electrode is positioned on the other surface of the first separator,
The battery lamination process apparatus further comprising: a first protective film positioned between the lower pressing member and the first electrode; and a second protective film positioned between the upper pressing member and the second electrode.
상기 전극 적층체의 외곽면과 상기 제1 보호 필름 사이와, 상기 전극 적층체의 외곽면과 상기 제2 보호 필름 사이에서 실링부가 형성되는 전지 라미네이션 공정 장치. In claim 4,
A battery lamination process apparatus in which a sealing part is formed between the outer surface of the electrode stack and the first protective film, and between the outer surface of the electrode stack and the second protective film.
상기 제1 전극과 상기 제1 보호 필름 사이에 위치하는 제2 분리막, 및
상기 제2 전극과 상기 제2 보호 필름 사이에 위치하는 제3 분리막을 더 포함하고,
상기 실링부는 상기 제1 분리막과 상기 제2 분리막 사이 및 상기 제1 분리막과 상기 제3 분리막 사이에 형성되는 전지 라미네이션 공정 장치. In claim 5,
a second separator positioned between the first electrode and the first protective film; and
Further comprising a third separator positioned between the second electrode and the second protective film,
The sealing part is formed between the first separator and the second separator and between the first separator and the third separator.
상기 제1 전극은 상기 전극 적층체의 진행 방향을 따라 이격된 복수의 제1 전극편을 포함하고,
상기 제2 전극은 상기 전극 적층체의 진행 방향을 따라 이격된 복수의 제2 전극편을 포함하고,
상기 이격 배치된 복수의 가압부재 사이의 거리는 상기 전극 적층체의 진행 방향으로 형성된 상기 제1 전극편들 사이의 간격 또는 상기 제2 전극편들 사이의 간격과 대응하는 전지 라미네이션 공정 장치. In claim 5,
The first electrode includes a plurality of first electrode pieces spaced apart along a traveling direction of the electrode stack,
The second electrode includes a plurality of second electrode pieces spaced apart along a traveling direction of the electrode stack,
A distance between the plurality of spaced apart pressing members corresponds to a distance between the first electrode pieces or a distance between the second electrode pieces formed in a traveling direction of the electrode stack.
상기 제1 분리막은 제1-1 분리막 영역 및 제1-2 분리막 영역이 형성되며,
상기 제1-1 분리막 영역은 상기 전극 적층체의 진행 방향을 따라 형성되는 한 쌍의 연속되는 가압면을 포함하고,
상기 한 쌍의 제1 가압부재는 상기 제1-1 분리막 영역인 상기 한 쌍의 연속되는 가압면을 압착하는 전지 라미네이션 공정 장치. In claim 7,
The first separation membrane includes a 1-1 separation membrane region and a 1-2 separation membrane region,
The 1-1 separator region includes a pair of continuous pressing surfaces formed along the traveling direction of the electrode stack,
The pair of first pressing members is a battery lamination process apparatus for pressing the pair of continuous pressing surfaces that are the 1-1 separator region.
상기 제1 전극편 및 상기 제2 전극편은 상기 압착된 상기 한 쌍의 연속되는 가압면 및 상기 이격된 복수의 가압면에 의해 밀봉되는 전지 라미네이션 공정 장치. In claim 8,
The first electrode piece and the second electrode piece are sealed by the pair of continuous pressing surfaces and the plurality of spaced apart pressing surfaces.
상기 전극 적층체의 외곽면을 히팅하도록 배치되는 히팅부를 더 포함하는 전지 라미네이션 공정 장치. In claim 1,
The battery lamination process apparatus further comprising a heating unit disposed to heat the outer surface of the electrode stack.
상기 전극 적층체를 라미네이션 하는 단계를 포함하고,
상기 라미네이션 하는 단계는 상기 전극 적층체의 외곽면을 가압하는 것인 전지 라미네이션 방법.supplying an electrode stack including a first separator, a first electrode disposed on one surface of the first separator, and a second electrode disposed on the other surface of the first separator; and
laminating the electrode stack,
The laminating step is a battery lamination method of pressing the outer surface of the electrode stack.
상기 전극 적층체의 외곽면은 제1-1 분리막 영역 및 제1-2 분리막 영역을 포함하며,
상기 제1-1 분리막 영역은 연속적으로 가압되고, 상기 제1-2 분리막 영역은 서로 이격된 복수의 가압부재에 의해 주기적으로 가압되는 전지 라미네이션 방법.In claim 11,
The outer surface of the electrode stack includes a 1-1 separator region and a 1-2 separator region,
The 1-1 separator region is continuously pressed, and the 1-2 separator region is periodically pressed by a plurality of pressing members spaced apart from each other.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 표면에는 각각 보호 필름을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 라미네이션 하는 단계는 상기 보호 필름을 가압하는 것을 포함하는 전지 라미네이션 방법. In claim 12,
Further comprising the step of forming a protective film on the surface of the first electrode and the second electrode, respectively,
The laminating step includes pressing the protective film.
상기 라미네이션 하는 단계는 상기 제1 분리막의 외곽면을 히팅하는 것을 더 포함하는 전지 라미네이션 방법.
In claim 11,
The laminating may further include heating an outer surface of the first separator.
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