KR20230009851A - 전극 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 전극 조립체를 제공한다.

Description

전극 조립체{ELECTRODE ASSEMBLY}
본 출원은 2021년 07월 09일 출원된 한국특허출원 제10-2021-0090600호, 2021년 7월 9일 출원된 한국특허출원 제10-2021-0090592호, 2021년 7월 9일 출원된 한국특허출원 제10-2021-0090601호, 전부에 우선권을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 전극 조립체에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
상기 전극 조립체는 일반적으로 젤리 롤(Jelly-roll)형, 스택형 및 스택 앤 폴딩형으로 분류할 수 있다. 젤리 롤형은 각각 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)되어 전체 배열이 권취되어 있다. 스택형은 다수의 양극과 음극이 분리막을 사이에 두고 순차적으로 적층된다. 스택 앤 폴딩형은 적층된 단위 셀들이 긴 길이의 분리필름으로 권취되어 있다.
한국특허출원공개 제10-2013-0132230호
우선, 본 발명은 적절한 접착력 및 통기성을 유지하면서 각 층에 걸친 접착력 및 공기 투과성의 편차를 감소시킨 전극 조립체를 제공한다.
본 발명의 예시적인 양태는 전극 조립체를 제공한다. 본 발명의 이러한 측면에 따른 전극 조립체는 바람직하게는 적층축을 따라 적층물 내에 배열된 복수의 전극을 포함하며, 각각의 분리막부는 적층물 내의 각 전극 사이에 위치한다. 복수의 전극은 적층축을 따라 적층물의 상부에 위치하는 상부 전극, 적층축을 따라 적층물의 하부에 위치하는 하부 전극 및 적층축을 따라 상부 전극 및 하부 전극 사이에 위치하는 중간 전극을 포함한다. 분리막부는 상부 전극에 접하는 상부 분리막부, 하부 전극에 접하는 하부 분리막부 및 중간 전극에 접하는 중간 분리막부를 포함한다. 상기 중간 분리막부는 적층축을 따라서 100mm/min의 속도로 중간 전극에서 중간 분리막부를 박리하기 위해 5gf/20mm 내지 35gf/20mm의 박리력이 필요한 정도로 상기 중간 전극에 접착되어 있을 수 있다. 또한, 상부 분리막부 및 하부 분리막부는 각각 0.05 MPa의 압력 및 상온에서 각각의 분리막부의 제곱 인치당 70 sec/100 ml 내지 85 sec/100 ml의 통기도 값을 가질 수 있다.
본 발명의 일부 양태에 따르면, 분리막부는 긴 분리막 시트의 부분일 수 있다. 이러한 긴 분리막 시트는 긴 분리막 시트가 적층축에 직교하는 직교 치수를 따라 앞뒤로 가로지르는 구불구불한 경로를 따라 적층물 내의 각각의 연속적인 전극 사이로 연장되도록 각 분리막부 사이에서 폴딩(folding) 될 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에 따른 전극조립체는 전극조립체 내 리튬(Li) 침전 및 전극조립체의 비충전 등의 부작용을 방지할 수 있는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체는 또한 균일한 성능을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 일례를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 전극조립체에 대한 단면도로서 전극조립체의 상면, 하면 및 중간부의 위치를 도시한 것이다.
도 3에는 본 발명에 따른 전극조립체를 제조하기 위한 전극조립체 제조장치를 나타낸 상면도가 도시되어 있다.
도 4에는 도 3의 전극조립체 제조장치를 개념적으로 나타낸 정면 입면도가 도시되어 있다.
도 5에는 본 발명에 따른 전극조립체를 제조하기 위한 전극조립체 제조방법이 모식적으로 도시되어 있다.
도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 분리막 공급부의 분리막 가열부의 사시도가 도시되어 있다.
본 발명의 목적, 구체적인 장점 및 새로운 특징은 첨부된 도면 및 실시예와 함께 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서, 각 도면의 구성 요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들이 서로 다른 도면에 표시되더라도 동일한 번호를 부여한다는 점에 유의해야 한다. 또, 본 발명은 몇 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 모호하게 할 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 일례를 도시한 단면도이다. 즉, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(10)은 하나 이상의 제1 전극(11)과 하나 이상의 제2 전극(12)가 교대로 이루어지는 전극 적층물을 포함한다. 적층물 내의 각 전극은 그 사이에 개재된 분리막(14)에 의해 서로 분리되는데, 이는 연속된 각 전극 주위를 뱀 모양 또는 지그재그 경로를 따르도록 반복적으로 접힌 하나의 긴 분리막(14)일 수 있다.
전극 조립체(10)는 충방전 가능한 발전 요소로서, 제1 전극은 양극이고, 제2 전극은 음극일 수 있다. 다만, 대안적으로, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극일 수 있다. 또, 전극조립체(10)는 최외곽이 분리막(14)에 의해 둘러싸인 형태로, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 조립된 전극조립체(10)에 분리막을 감싸는 형태로 제공될 수 있다. 전극조립체를 포함하는 전극조립체 및 분리막에 관해서는, 통상적으로 사용되는 물질이 사용될 수 있다.
본 명세서에서 더 논의된 바와 같이, 전극 조립체(10)의 "상면"은 도 2에서 참조 번호 2로 지정된 전극 조립체(10)의 적층 방향의 최상단 위치를 의미한다. 따라서, 이어서 언급되는 '상면 통기도'는 전극 조립체에서 최상단 전극에 접하는 분리막(14)의 통기도에 관한 것이다. 마찬가지로, 이어서 언급되는 '상면 접착력'은 전극 조립체 내 최상단 전극과 분리막(14)의 맞닿는 부분 사이의 접착력을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 전극 조립체(10)의 "하면"은 도 2에서 참조 번호 3으로 지정된 전극 조립체(10)의 적층 방향의 최하부 위치를 의미한다. 따라서, 이어서 언급되는 '하면 통기도'은 전극조립체에서 가장 낮은 전극에 접하는 분리막(14)의 통기도에 관한 것이다. 마찬가지로, 이어서 언급되는 '하면 접착력'은 전극조립체 내 최하단 전극과 분리막(14)의 맞닿는 부분 사이의 접착력을 의미한다.
마지막으로, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 전극 조립체(10)의 "중간"은 도 2에서 참조 번호 1로 지정된 바와 같이, 전극 조립체(10)의 적층 방향에서 전극 조립체(10)의 상면과 하면 사이의 중간 위치를 의미한다. 예를 들어, 도 2에서와 같이, 9개의 전극으로 이루어진 전극 조립체(10)를 측면에서 보았을 때, "중간" 위치는 적층물의 내의 제5 전극의 위치와 관련이 있다. 따라서, 이어서 언급되는 '중간 통기도'는 전극 조립체 내의 중간 전극에 접하는 분리막(14)의 통기도에 관한 것이다. 마찬가지로, 이어서 언급되는 '중간 접착력'은 전극 조립체 내의 중간 전극과 분리막(14)의 맞닿는 부분 사이의 접착력을 의미한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 제조하는 장치(100)는 스택 테이블(110); 분리막(14)을 공급하는 분리막 공급부(120); 제1 전극(11)을 공급하는 제1 전극 공급부(130); 제2 전극(12)을 공급을 하는 제2 전극 공급부(140); 스택 테이블(110) 상에 제1 전극(11)을 적층하는 제1 전극 스택부(150); 스택 테이블(110) 상에 제2 전극(12)을 적층하는 제2 전극 스택부(160); 및 제1 전극(11), 분리막(14) 및 제2 전극(12)를 서로 접합하는 프레스부(180)를 포함한다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체 제조장치(100)는 적층물(제1 전극(11), 제2 전극(12) 및 분리막(14)을 포함함)이 조립됨에 따라 상기 적층물을 스택 테이블(110)에 고정하기 위한 홀딩 기구(170)를 포함한다.
분리막 공급부(120)는 분리막(14)이 스택 테이블(110)을 향해 통과하는 통로를 가질 수 있다. 특히, 분리막 공급부(120)는 분리막(14)이 스택 테이블 (110)을 향해 통과하는 통로를 정의하는 분리막 가열부(121)를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 분리막 가열부(121)는 한 쌍의 몸체(121a)를 포함하고, 몸체(121a)는 각각 사각형 블록 형태로 구성될 수 있으며, 몸체 (121a)들은 분리막(14)이 통과하는 통로의 치수 중 하나를 규정하는 거리만큼 이격될 수 있다. 상기 몸체(121a) 중 적어도 하나 또는 둘 모두는 각각의 몸체(121a)를 가열함으로써, 상기 분리막(14)에 열을 전달하는 분리막 히터(121b)를 더 포함할 수 있다.
분리막 공급부(120)는 분리막(14)이 권취된 분리막 롤(122)을 더 포함할 수 있다. 따라서, 분리막 롤(122)에 감긴 분리막(14)은 서서히 풀리면서 형성된 통로를 통과하여 스택 테이블(110)에 공급될 수 있다.
제1 전극 공급부(130)는 제1 전극(11)이 시트(Sheet) 형태로 권취되는 제1 전극 롤(133)과, 제1 전극 롤(133)에 권취된 시트 형태의 제1 전극(11)이 풀어지며 공급될 때 일정한 간격으로 절단하여 소정 크기의 제1 전극(11)을 형성시키는 제1 커터(cutter)(134)와, 제1 커터(134)에 절단된 제1 전극(11)을 이동시키는 제1 컨베이어 벨트(conveyer belt)(135)와, 제1 컨베이어 벨트(135)에 의해 이송되는 제1 전극(11)을 픽업(예를 들어 진공 흡착)하여 제1 전극 안착 테이블(131)에 안착시키는 제1 전극 공급 헤드(136)를 더 포함할 수 있다.
제2 전극 공급부(140)는 제2 전극(12)이 시트(Sheet) 형태로 권취되는 제2 전극 롤(143)과, 제2 전극 롤(143)에 권취된 시트 형태의 제2 전극(12)이 풀어지며 공급될 때 일정간격으로 절단하여 소정 크기의 제2 전극(12)을 형성시키는 제2 커터(144)와, 제2 커터(144)에 절단된 제2 전극(12)을 이동시키는 제2 컨베이어 벨트(145)와, 제2 컨베이어 벨트(145)에 의해 이송되는 제2 전극(12)을 픽업(예를 들어 진공 흡착)하여 제2 전극 안착 테이블(141)에 안착시키는 제2 전극 공급 헤드(146)를 더 포함할 수 있다.
제1 전극 스택부(150)는 제1 전극(11)을 스택 테이블(110) 상에 적층하도록 구성될 수 있다. 제1 전극 스택부(150)는 제1 석션 헤드(151)와, 제1 이동부(153)를 포함할 수 있다. 제1 석션 헤드(151)는 바닥면(151b)에 형성된 하나 이상의 진공 흡입구(미도시)를 통한 진공 흡입을 통해 제1 전극 안착 테이블(131)에 안착된 제1 전극(11)을 픽업(pick up)한 후, 제1 이동부(153)는 제1 석션 헤드(151)가 제1 전극(11)을 스택 테이블(110)에 적층시킬 수 있도록 제1 석션 헤드(151)를 스택 테이블(110)로 이동시킬 수 있다.
제2 전극 스택부(160)는 제2 전극(12)을 스택 테이블(110) 상에 적층하도록 구성될 수 있다. 제2 전극 스택부(160)는 전술한 제1 전극 스택부(150)와 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 이때, 제2 전극 스택부(160)는 제2 석션 헤드(161)와, 제2 이동부(163)를 포함할 수 있다. 제2 석션 헤드(161)는 진공 흡입을 통해 제2 전극 안착 테이블(141)에 안착된 제2 전극(12)을 픽업(pick up)할 수 있다. 이어서, 제2 이동부(163)는 제2 석션 헤드(161)가 제2 전극(12)을 스택 테이블(110)에 적층시킬 수 있도록 제2 석션 헤드(161)를 스택 테이블(110)로 이동시킬 수 있다.
스택 테이블(110)은 제1 전극 스택부(150) 및 제2 전극 스택부(160)와 마주보는 위치 사이에서 회전 가능할 수 있다. 스택 테이블(110)이 회전함에 따라, 홀딩 기구(170)는 스택 테이블(110)에 대한 스택의 위치를 고정하기 위해 조립 중인 적층물(제1 전극(11), 제2 전극(12) 및 분리막(14)을 포함함)을 파지할 수 있다. 예컨대, 홀딩 기구(170)는 적층물의 상면에 하방 압력을 가하여 스택 테이블(110)을 향해 가압할 수 있다. 홀딩 기구(170)는 예를 들어, 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)의 대향하는 측을 고정하는 제1 홀더(171) 및 제2 홀더(172)를 포함할 수 있다. 홀더(171, 172)는 각각 하나 이상의 클램프 또는 다른 클램핑 기구의 형태일 수 있다.
이에 따라, 제1 전극(11)은 제1 전극 공급부(130)로부터 제1 전극 적층부(150)로 공급되고, 제1 전극 적층부(150)는 적층 테이블(110)에 적층된 분리막(14)의 상면에 제1 전극(11)을 적층한다. 유지 기구(170)는 이어서 제1 전극(11)의 상면을 눌러서 적층 테이블(110) 상에서 제1 전극(11)의 위치를 고정한다. 이후, 분리막(14)가 연속적으로 공급되면서 스택 테이블(110)을 제2 전극 적층부(160) 방향으로 회전시켜 제1 전극(11)의 상면을 덮는다. 한편, 제2 전극(12)은 제2 전극 공급부(140)로부터 공급되어 분리막(14)가 제1 전극(11)의 상면을 덮는 부분에 제2 전극 적층부(160)에 의해 적층된다. 그 후, 유지 기구(170)는 제1 전극(11)의 상면을 해제한 후, 제2 전극(12)의 상면을 눌러, 적층 테이블(110)에 대하여 적층되는 적층물(S)의 위치를 고정한다. 이후, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)을 적층하는 과정을 반복함으로써, 분리막(14)가 지그재그로 접혀 연속적인 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 위치하는 적층물(S)를 형성할 수 있다.
이에 따라, 제1 전극 공급부(130)으로부터 제1 전극 스택부(150)에 제1 전극(11)이 공급되면, 제1 전극 스택부(150)은 제1 전극(11)을 스택 테이블(110)에 적층된 분리막(14)의 상면에 적층한다. 그 후, 홀딩 기구(170)은 제1 전극(11)의 상면을 가압하여 스택 테이블(110) 상의 제1 전극(11)의 위치를 고정한다. 이 후, 스택 테이블(110)이 제2 전극 스택부(160) 방향으로 회전하면 분리막(14)이 제1 전극(11)의 상면을 덮도록 연속적으로 공급된다. 이어서 제2 전극 스택부(140)로부터 공급된 제2 전극(12)은 분리막(14)의 상면을 덮는 부분에 제2 전극 스택부(160)에 의해 적층된다. 그 후, 홀딩 기구(170)는 제1 전극(11)의 상면을 파지를 해제한 후, 제2 전극(12)의 상면을 가압하여 스택 테이블(110)에 대해 구축되는 적층물(S)의 위치를 고정한다. 그 후, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)을 적층하는 공정을 반복함으로써, 분리막(14)이 지그재그 접혀 연속적인 제1 전극 및 제2 전극(11, 12) 사이에 위치하는 적층물(S)를 형성할 수 있다.
전극 조립체의 구성요소들이 적층된 후, 전극 조립체는 하나 이상의 히트 프레스(Heat Press) 동작을 거칠 수 있다. 특히, 전극 조립체는 스택을 사이에 두고 가열된 가압블록(181, 182)이 서로를 향해 전진하여 적층물에 열과 압력을 가하는 프레스부(180)로 이동될 수 있다. 결과적으로, 적층물의 구성요소들(즉, 전극들 및 분리막)은 서로 열적으로 결합되어, 완성된 전극 조립체가 떨어져 나가거나 전극 조립체의 구성요소들이 스택 내에서 위치를 이동하는 것을 바람직하게 방지한다.
상기 전극 조립체에 가해지는 히트 프레스 동작은 제1차 히트 프레스 동작, 프리 히팅(Pre Heating) 동작 및 제2차 열 프레스 동작을 포함할 수 있다. 제1차 히트 프레스는 제1 전극(들) 및 제2 전극(들)이 접힌 분리막들 사이에서 교대로 적층되어 적층물을 형성하고, 적층물이 그리퍼에 의해 파지된 후, 적층물이 가열 및 가압되는 것에 관한 것이다. 제2차 히트 프레스 작동은 제1차 히트 프레스 동작 이후의 동작에 관한 것으로, 그리퍼에 의한 스택의 파지가 중단된 후, 적층물이 다시 한번 가열 및 가압되는 것이다. 프리 히팅(Pre Heating) 동작은 제1차 및 제2차 히트 프레스 동작 사이에서 특정 시간 동안 일정한 압력을 가하면서 적층물을 가열하는 공정에 관한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 먼저 분리막 상에 제1 전극과 제2 전극을 교대로 적층하여 스택 테이블 상에 적층물(스택 셀)을 조립하는 스택 공정을 포함할 수 있으며, 이때 분리막은 제1 및 제2 전극 중 후속 전극이 적층되기 전에 제1 및 제2 전극 중 이전에 적층된 전극 위에 연속적으로 공급되어 미리 적층된 위에 순차적으로 폴딩된다. 스택 공정 후에 적층물은 스택 테이블에서 멀리 이동할 수 있다. 이 시간 동안 분리막을 잡아당기고, 일정 길이만큼 분리막이 당겨진 후 분리막을 절단한다. 그 후, 분리막의 절단된 단부의 소정 길이를 스택 셀에 감는다. 스택 테이블로부터 멀어지는 적층물의 이동은 바람직하게는 스택 테이블에 스택을 파지한 후 히트 프레스 동작이 수행되는 프레스부(180)로 적층물을 이동시킬 수 있는 가동 부품인 그리퍼에 의해 수행될 수 있다. 그 후, 권취된 스택 셀을 그리퍼로 파지한 상태에서 제1차 히트 프레스 동작을 수행한다. 제1차 히트 프레스 동작이 완료되면 그리퍼에 의한 스택 셀의 그립이 해제된다. 그리퍼를 제거한 후 프리 히팅 동작이 수행된다. 프리 히팅 동작 후 제2차 히트 프레스 동작을 수행한다. 제2차 히트 프레스 동작이 완료되면 완성된 전극조립체가 완성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1차 히트 프레스 동작은 45℃ 내지 75℃의 온도 조건 및 1Mpa 내지 2.5Mpa의 압력 조건 하에서 5초 내지 20초 동안 적층물을 가열 및 가압하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1차 히트 프레스 동작은 45℃ 내지 65℃의 온도 조건 및 1Mpa 내지 2Mpa의 압력 조건 하에서 10초 내지 20초 동안 적층물을 가열 및 가압하는 단계를 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 제1차 히트 프레스 동작은 45℃ 내지 60℃의 온도 조건 및 1Mpa 내지 1.5Mpa의 압력 조건 하에서 10초 내지 20초 동안 적층물을 가열 및 가압하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 프리 히팅 동작은 0.5 MPa 내지 2 MPa의 압력 조건 및 50°C 내지 85°C의 온도 조건으로 10초 내지 40초 동안, 바람직하게는 0.5 MPa 내지 1.5 MPa의 압력 조건 및 55°C 내지 85°C의 온도 조건 하에서 10초 내지 35초 동안 적층물을 동안 가열 및 가압하는 동작일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제2차 히트 프레스 동작은 50℃ 내지 85℃의 온도 조건 및 1Mpa 내지 2.5Mpa의 압력 조건 하에서 5초 내지 10초, 바람직하게는 55℃ 내지 85℃의 온도 조건 및 1.5Mp 내지 2.5Mp의 압력 조건 하에서 5초에서 10초 동안 상기 적층물을 가열 및 가압하는 것을 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 상기 제2차 히트 프레스 동작은 50℃ 내지 85℃의 온도 조건 및 1.5Mpa 내지 2Mpa의 압력 조건에서 5초 내지 10초 동안 적층물을 가열 및 가압하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기재된 온도, 압력, 시간 조건이 만족되지 않을 경우, 전극 조립체의 구성요소가 제대로 접착되지 않아 전극 조립체가 떨어져 나가거나 전극 조립체의 구성요소들이 조립체 내에서 위치가 어긋날 수 있으며, 특히 전극 조립체가 배터리 케이스에 삽입되기 전에 이동될 때 그러할 수 있다. 또한, 분리막의 통기성이 지나치게 높은 문제가 발생할 수 있다.
한편, 본 명세서에 개시된 히트 프레스 작업이 수행될 때(각 압력, 온도 및 시간 조건을 만족시키는 것을 포함함), 구성요소들을 함께 접합하기 위해 전극 조립체의 각 단계(즉, 공정의 각 단계에서 각 전극 및 분리막 쌍을 가열 및/또는 가압)를 개별적으로 가열 및/또는 가압할 필요 없이 전극 조립체가 제조될 수 있다. 각 단계에서의 이러한 개별적인 가열 및 가압은 이미 적층된 층이 적용되는 열 및/또는 압력을 각각 경험할 것이기 때문에 열 및/또는 압력의 영향이 적층물의 하부 분리막에 축적시켜서 해롭게 할 수 있다. 이는 예를 들어 공극률(및 통기성)을 감소시킴으로써 분리막의 이러한 부분에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 이에 반해, 본 발명은 전극 조립체 전체를 동시에 접합시킬 수 있어 무엇보다도 균일성을 향상시킨다. 따라서, 단위 전극에 대한 손상을 최소화하면서 전극 간의 적절한 수준의 접착력과 적절한 통기성을 갖는 분리막을 동시에 달성할 수 있다.
본 출원에서, 전극 조립체의 "통기도"는 전극 조립체의 분리막 성분의 공기 투과성을 의미한다. 또한, 구체적으로 언급되지 않는 한, "통기도"는 전극 조립체를 포함하는 모든 분리막의 통기도를 의미하며, 여기서 각 분리막의 통기도는 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에 개시된 통기도 범위를 만족할 경우 전극 조립체의 안전성을 유지하면서, 전극 조립체의 분리막 내 리튬 이온의 이동 속도를 증가시킬 수 있다. 그 결과, 본 명세서에 개시된 통기성 값을 갖는 분리막을 제공함으로써 전극 조립체의 충방전 사이클의 안전성, 효율 및 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 분리막의 통기도 측정 방법은 특별히 제한되지 않는다. 본 명세서에서 더욱 활용 및 논의되는 방법에서는 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법으로 측적할 수 있다. 예를 들어 도요세키가 제조한 걸리형 밀도계(No. 158)를 이용한 일본공업규격의 JIS 걸리((JIS Gurley) 측정방법에 따라 통기도를 측정하였다. 즉, 분리막의 통기도는 상온(즉, 20°C 내지 25°C)에서 0.05MPa의 압력 하에서 100ml(또는 100cc)의 공기가 1제곱인치의 분리막을 통과하는데 걸리는 시간을 측정하여 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 조립체의 중간 통기도는 75 sec/100 ml 내지 85 sec/100 ml일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 조립체의 상면 통기도는 80 sec/100 ml 내지 85 sec/100 ml일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 조립체의 하면 통기도는 80 sec/100 ml 내지 85 sec/100 ml일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하면 통기도는 상기 상면 통기도 이하일 수 있다. 또한, 상기 중간 통기도는 상기 하면 통기도 이하일 수 있다.
즉, 상면 통기도, 하면 통기도 및 중면 통기도의 크기는 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
상면 통기도 ≥ 하면 통기도 ≥ 중간 통기도
수학식 1의 통기도 값은 가열 및 가압 단계 완료 후 전극 조립체 내 분리막의 통기도와 관련된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 조립체 내의 임의의 위치들(즉, 상면, 중간 및 하면)에서 분리막과 전극 사이의 접착력은 5 gf/20 mm 내지 30 gf/20 mm 범위일 수 있다.
본 발명에서 분리막의 접착력을 측정하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 상기 전극 조립체의 하부, 중간 및 상부의 샘플들은 상기 적층물로부터 분리될 수 있다. 이러한 샘플들은 양극 및 분리막, 또는 음극 및 분리막을 포함할 수 있다. 폭이 55mm이고 길이가 20mm일 수 있는 샘플들은 각각 전극이 슬라이드 글라스의 접착면 상에 위치된 상태로 각각의 슬라이드 글라스에 부착시킨다. 그런 다음 ASTM-D6862에 명시된 테스트 방법에 따라 100mm/min의 속도로 90° 박리 테스트를 수행하여 샘플을 각각 테스트하였다. 즉, 분리막의 가장자리를 100 mm/min의 속도로 슬라이드 글라스에 대하여 90° 상방으로 당겨 시료의 폭 방향을 따라 전극으로부터 분리막을 박리한다(즉, 0mm 내지 55mm의 박리).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 조립체의 중간 접착력은 5gf/20mm 내지 10gf/20mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 조립체의 상면 접착력은 5gf/20mm 내지 30gf/20mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 조립체의 하면 접착력은 5gf/20mm 내지 30gf/20mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 조립체의 중간 접착력과 전극 조립체의 상면 접착력 또는 하면 접착력의 편차는 3gf/20mm 내지 20gf/20mm일 수 있다.
상기와 같은 통기도 및 접착력 조건을 만족할 경우 세척 및 공정 취급이 용이할 뿐만 아니라 전해질에 의한 분리막의 습윤도 용이하여 균일한 성능의 전극조립체를 제조할 수 있다. 또한, 전극 조립체의 리튬(Li) 석출 및 전극 조립체의 무충전과 같은 부작용을 방지할 수 있다.
본 발명의 전극 조립체의 내전압은 1.56kV 내지 1.8kV일 수 있다. 본 발명의 전극 조립체는 제1차 히트 프레스 동작, 프리 히팅 동작 및 제2차 히트 프레스 동작을 포함하는 전극 조립체의 제조방법으로 제조되므로, 제1차 히트 프레스만을 수행하는 경우에 비해 우수한 접착력 및 우수한 내전압을 동시에 얻을 수 있다.
구체적인 예시적인 실시예들을 통해 본 발명을 상세히 설명하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
1) 실시예 1
양극 공급부, 음극 공급부 및 분리막 공급부로부터 각각 양극 시트 19장, 음극 시트 20장 및 긴 분리막을 스택 테이블에 공급하였다.
보다 구체적으로, 양극 및 음극은 각각 양극 시트 및 음극 시트에서 커팅(cutting)된 형태로 공급되고, 긴 분리막은 분리막 시트의 형태로 공급되었다. 이 후, 상술한 바와 같이 상기 스택 테이블을 회전시키면서 양극과 음극을 적층하면서 공급되는 분리막을 폴딩(folding)시켰다. 이 때, 홀딩 기구를 사용하여 스택 테이블의 적층물을 누르고 안정화하여 전극 39장을 포함하는 적층물을 제조하였다.
상기 적층물을 제조한 이 후, 상기 적층물을 그리퍼로 파지하고 50℃의 온도 조건 및 1.46MPa의 압력 조건으로 상기 적층물을 가열하면서 15초 동안 가압하여 제1차 히트 프레스 단계를 진행하였다.
상기 제1차 히트 프레스 단계 이 후. 그리퍼를 적층물로부터 분리하고, 프레스부의 가압블록의 온도를 60℃온도 조건)로 유지하고, 프레스부의 가압 블록으로 상기 적층물에 1MPa의 압력(압력 조건)을 15초(프레스 시간)동안 가하는 프리히팅 동작을 수행하였다.
상기 프리히팅 동작 이 후, 가압블록의 온도를 60℃온도 조건)가 되도록 유지하고, 프레스부의 가압 블록으로 상기 적층물에 1.8MPa의 압력(압력 조건)을 7초 (프레스 시간)동안 가하는 제2차 히트 프레스 동작을 수행하였다.
2) 실시예 2 내지 12 및 비교예 1 내지 6
하기 표 1에 나타낸 온도 조건, 압력 조건 및 프레스 시간 하에서 실시한 것을 제외하고는 실시예 1의 전극 조립체 제조 방법과 동일한 방법으로 실시예 2 내지 5의 전극 조립체를 제조하였다.
하기 표 2 및 표 3에 기재된 온도 조건, 압력 조건 및 프레스 시간 하에서 수행한 것을 제외하고는 실시예 1의 전극 조립체 제조 방법과 동일한 방법으로 제1차 및 제2차 히트 프레스 동작을 수행하여 비교예 1 내지 17의 전극 조립체를 제조하였다. 즉, 비교예 1 내지 비교예 12의 경우에는 프리 히팅 동작이 수행되지 않았다.
제1차 히트 프레스 프리 히팅 제2차 히트 프레스
온도 조건
(℃)		 압력 조건
(MPa)		 프레스 시간
(s)		 온도 조건
(℃)		 압력 조건
(MPa)		 프레스 시간
(s)		 온도 조건
(℃)		 압력 조건
(MPa)		 프레스 시간
(s)
실시예 1 50 1.46 15 60 1 15 60 1.8 7
실시예 2 35
실시예 3 70 15 70
실시예 4 35
실시예 5 80 35 80
제1차 히트 프레스 프리 히팅 제2차 히트 프레스
온도 조건
(℃)		 압력 조건
(MPa)		 프레스 시간
(s)		 온도 조건
(℃)		 압력 조건
(MPa)		 프레스 시간
(s)		 온도 조건
(℃)		 압력 조건
(MPa)		 프레스 시간
(s)
비교예 1 50 1.46 15 - - - 60 1.8 25
비교예 2 - - - 42
비교예 3 - - - 3 25
비교예 4 - - - 42
비교예 5 - - - 70 1.8 25
비교예 6 - - - 42
비교예 7 - - - 3 25
비교예 8 - - - 42
비교예 9 - - - 80 1.8 25
비교예 10 - - - 42
비교예 11 - - - 3 25
비교예 12 - - - 42
제1차 히트 프레스 프리 히팅 제2차 히트 프레스
온도 조건
(℃)		 압력 조건
(MPa)		 프레스 시간
(s)		 온도 조건
(℃)		 압력 조건
(MPa)		 프레스 시간
(s)		 온도 조건
(℃)		 압력 조건
(MPa)		 프레스 시간
(s)
비교예 13 50 1.46 15 70 1 15 70 3 7
비교예 14 35
비교예 15 80 1 15 80 3 7
비교예 16
비교예 17 90 4 45 90 3 7
3) 실험예 1 - 접착력 평가
실시예 1 내지 6 및 비교예 4, 8, 11 내지 17의 전극 조립체를 분해(즉, 층 분리)한 후, 분리된 층을 분석하여 적층물(S)의 상단, 하단, 중간의 표면 간의 접착력을 측정하였다. 구체적으로, 적층물의 최하단에 위치한 음극과 분리막사이의 접착력을 측정하였다. 부가적으로, 적층물의 최상단에 위치한 음극과 분리막 사이의 접착력을 측정하였다. 마지막으로, 적층물의 적층 방향을 따라 중간 위치에 위치한 음극과 분리막 사이의 접착력을 측정하였다.
분리된 전극 조립체 각각에서, 포집된 음극 및 분리막은 폭 55mm 및 길이 20mm를 갖는다. 샘플링된 샘플은 전극이 슬라이드 글래스의 접착면 상에 위치된 상태에서 슬라이드 글래스에 부착되었다. 그 후, 시료가 부착된 슬라이드 글라스를 접착력 측정 장치에 장착하고, 상술한 바와 같이 ASTM-D6862에 기재된 시험 방법에 따라 100 mm/min의 속도로 90° 박리 시험을 실시하여 시험하였다. 초기 유의한 변동을 할인한 후, 분리기가 전극으로부터 벗겨지는 동안 샘플 폭(g/mm)당 가해진 힘에 대한 값을 측정했다.
그 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
음극 접착력 (gf/20mm)
상면 중간 하면 편차
실시예 1 10.2 3.8 19 10.8
실시예 2 11 5.9 17.1 8.15
실시예 3 14.3 5.7 8.4 5.65
실시예 4 15.1 8.1 16.2 7.55
실시예 5 21.1 8.2 23.4 14.05
비교예 4 37.7 18.4 40.9 20.9
비교예 8 55 34.7 56.3 20.95
비교예 11 63.4 18.9 54 39.8
비교예 12 65.9 39.4 73.3 30.2
비교예 13 24.4 8.7 26.1 16.55
비교예 14 33.6 14.3 33.8 19.4
비교예 15 28.7 12.9 40.1 21.5
비교예 16 49.2 18.4 45.5 28.95
비교예 17 104.8 90.3 100.5 12.35
표 4의 결과로부터, 프리 히팅하지 않고 3 MPa(2.5 MPa 이상의 압력 조건)에서 제2차 히트 프레스 작업을 실시한 비교예 4, 8, 11 및 12에서 전극 조립체의 서로 다른 위치 중 적어도 하나의 접착력 값이 35 gf/20 mm를 초과함을 확인하였다.
또한, 비교예 12 내지 17을 통해, 프리 히팅을 실시하였을 때에도, 제2차 히트 프레스 작업을 3MPa(2.5MPa 이상의 압력 조건)에서 실시하였을 때에도, 전극 조립체의 서로 다른 위치 중 적어도 하나의 접착력 값이 35 gf/20mm를 초과하는 것을 확인하였다.
특히, 본 발명의 전극 조립체의 프리 히팅 압력 및 온도 조건을 만족하면서 프리히팅 시간이 30초를 초과한 비교예 14 및 16과, 프리 히팅 동작을 수행하였으나 본 발명의 전극 조립체의 프리히팅 압력, 온도 및 시간 조건을 모두 만족하지 못한 비교예 17의 경우, 전극 조립체의 상이한 위치들 중 접착력 값들 중 하나는 35 gf/20 mm를 크게 초과하는 것을 확인하였다.
전극조립체의 접착력이 35 gf/20 mm를 초과하는 경우, 세정 및 공정 처리가 용이하지 않고(따라서 공정 비용이 증가할 수 있음), 통기성이 불량하다(따라서 균일한 전해액 젖음성을 갖는 전극조립체를 제조하기 어렵다)는 단점이 있다.
한편, 본 발명의 전극조립체 제조방법으로 전극조립체를 제조할 경우 세정 및 공정 취급이 용이하고, 전극조립체의 균일한 성능을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1 내지 4의 경우, 접착력의 편차가 작기 때문에, 이러한 전극 조립체가 보다 균일한 성능을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
4) 실험예 1 - 내전압 평가
비교예 2, 5, 6, 9 및 10의 전극 조립체(2차 열 프레스의 압력 조건은 실시예 1 내지 5와 동일하고, 전체 프레스 시간은 실시예 1 내지 5와 동일 또는 유사)뿐만 아니라 실시예 1 내지 5의 전극 조립체의 내전압을 측정하였다.
특히, 실시예 1 내지 5 및 비교예 2, 5, 6, 9, 10의 전극 조립체에 인가되는 전압을 9 V에서 4000 V로 증가시키고, 누설 전류가 0.6 mA 이상이 되는 시점의 전압값을 측정하여 내전압값으로 결정하였다.
그 결과는 하기 표 5에 나타내었다.
내전압
(kV)		 2차 히트 프레스 압력 조건
(MPa)		 총 프레스 시간
(s)
실시예 1 1.72 1.8 37
실시예 2 1.53 1.8 57
실시예 3 1.57 1.8 37
실시예 4 1.57 1.8 57
실시예 5 1.66 1.8 57
비교예 2 1.42 1.8 57
비교예 5 1.4 1.8 40
비교예 6 1.33 1.8 57
비교예 9 1.8 1.8 40
비교예 10 1.13 1.8 57
일반적으로 전극조립체의 손상을 유발하는 주된 요인은 압력조건이다.
표 5의 결과로부터, 비교예 2, 5, 6, 9 및 10(2차 열 프레스의 압력 조건은 동일하고, 전체 공정에 걸쳐 가열 및 프레스의 총 시간(총 프레스 시간)은 동일하나, 프리 히팅 동작이 생략된 경우)에 비해 실시예 1 내지 5(본 발명의 전극 조립체)가 내전압 성능이 우수함을 확인하였다.
10: 전극 조립체
11: 제1 전극
11a: 제1 전극 탭
12: 제2 전극
12a: 제2 전극 탭
14: 분리막
100: 전극 조립체 제조장치
110: 스택 테이블
111: 테이블 몸체
112: 스택 테이블 히터
120: 분리막 공급부
121: 분리막 히팅부
121a: 몸체
121b: 분리막 히터
122: 분리막 롤
130: 제1 전극 공급부
131: 제1 전극 안착 테이블
132: 제1 전극 히터
133: 제1 전극 롤
134: 제1 커터
135: 제1 컨베이어 벨트
136: 제1 전극 공급 헤드
140: 제2 전극 공급부
141: 제2 전극 안착 테이블
142: 제2 전극 히터
143: 제2 전극 롤
144: 제2 커터
145: 제2 컨베이어 벨트
146: 제2 전극 공급 헤드
150: 제1 전극 스택부
151: 제1 석션 헤드
151a: 진공 흡입구
151b: 바닥면
152: 제1 헤드 히터
153: 제1 이동부
160: 제2 전극 스택부
161: 제2 석션 헤드
162: 제2 헤드 히터
163: 제2 이동부
170: 홀딩 기구
171: 제1 홀더(holder)
172: 제2 홀더
180: 프레스부
181, 182: 가압블럭
S: 적층물

Claims (9)

  1. 적층물 내의 각 전극 사이에 각각의 분리막부가 위치하는 적층물의 적층축을 따라 배치된 복수의 전극들을 포함하고, 복수의 전극은 적층축을 따라 적층물의 상부에 위치하는 상부 전극, 적층축을 따라 적층물의 하부에 위치하는 하부 전극 및 적층축을 따라 상부 전극 및 하부 전극 사이에 위치하는 중간 전극을 포함하고, 상기 상부 전극에 접하는 상부 분리막부, 하부 전극에 접하는 하부 분리막부 및 중간 전극에 접하는 중간 분리막부를 포함하는 전극 조립체로서,
    상기 중간 분리막부는 적층축을 따라서 100mm/min의 속도로 중간 전극에서 중간 분리막부를 박리하기 위해 5gf/20mm 내지 35gf/20mm의 박리력이 필요한 정도로 상기 중간 전극에 접착되어 있고,
    상기 상부 분리막부 및 하부 분리막부은 각각 0.05 MPa의 압력 및 상온에서 각각의 분리막부의 제곱 인치당 70 sec/100 ml 내지 85 sec/100 ml의 통기도 값을 갖는 것인 전극 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분리막부는 긴 분리막 시트의 부분이고, 상기 긴 분리막 시트는 상기 긴 분리막 시트가 적층축에 직교하는 직교 치수를 따라 앞뒤로 가로지르는 구불구불한 경로를 따라 적층물 내의 각각의 연속적인 전극 사이로 연장되도록 각 분리막부 사이에서 폴딩(folding)되는 것인 전극 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 중간 분리막부는 0.05 MPa의 압력 및 상온에서 각각의 분리막부의 제곱 인치당 70 sec/100 ml 내지 85 sec/100 ml의 통기도 값을 갖는 것인 전극 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 상부 분리막부는 적층축을 따라서 100mm/min의 속도로 상부 전극에서 상부 분리막부를 박리하기 위해 5gf/20mm 내지 30gf/20mm의 박리력이 필요한 정도로 상기 상부 전극에 접착되어 있는 것인 전극 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 상부 분리막부는 0.05 MPa의 압력 및 상온에서 각각의 분리막부의 제곱 인치당 80 sec/100 ml 내지 85 sec/100 ml의 통기도 값을 갖는 것인 전극 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하부 분리막부는 적층축을 따라서 100mm/min의 속도로 하부 전극에서 하부 분리막부를 박리하기 위해 5gf/20mm 내지 30gf/20mm의 박리력이 필요한 정도로 상기 하부 전극에 접착되어 있는 것인 전극 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하부 분리막부는 0.05 MPa의 압력 및 상온에서 각 분리막부의 제곱 인치당 80 sec/100 ml 내지 85 sec/100 ml의 통기도 값을 갖는 것인 전극 조립체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 상부 분리막부 및 상기 하부 분리막부 각각 적층축을 따라서 100mm/min의 속도로 상부 전극 및 하부 전극에서 각각 상부 분리막부 및 하부 분리막부를 박리하기 위해 20mm의 폭당 제2 박리력이 필요한 정도로 각각 상부 전극 및 하부 전극에 접착되어 있고, 상기 중간 분리막부의 박리력과 제2 박리력의 편차는 3gf/20mm 내지 15gf/20mm 것인 전극 조립체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 중간 분리막부는 0.05 MPa의 압력 및 상온에서 각각의 분리막부의 제곱 인치당 제2 통기도 값을 갖고, 상기 제2 통기도 값은 상기 상부 분리막부 및 하부 분리막부의 0.05 MPa의 압력 및 상온에서 각각의 분리막부의 제곱 인치당 통기도 값 편차가 3 sec/100 ml 내지 20 sec/100 ml의 통기도 값을 갖는 것인 전극 조립체.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130132230A (ko) 2012-05-25 2013-12-04 주식회사 엘지화학 단차를 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지셀, 전지팩 및 디바이스
JP2018510472A (ja) * 2015-04-02 2018-04-12 エスケー イノベーション カンパニー リミテッドＳｋ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． リチウム二次電池用融着型複合分離膜およびその製造方法
JP2019199028A (ja) * 2018-05-16 2019-11-21 旭化成株式会社 微多孔膜の製造方法およびそれを用いた微多孔膜
KR20200023853A (ko) * 2018-08-27 2020-03-06 주식회사 엘지화학 전극 조립체 제조장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5135678B2 (ja) * 2005-11-24 2013-02-06 日産自動車株式会社 電池構造体、組電池、およびこれらを搭載した車両
KR101704759B1 (ko) * 2012-11-12 2017-02-08 주식회사 엘지화학 스택/폴딩형 전극조립체 및 그를 포함하는 전기화학소자
KR101602908B1 (ko) * 2012-11-20 2016-03-11 주식회사 엘지화학 전극조립체 및 그를 포함하는 전기화학소자
KR101595621B1 (ko) * 2013-09-27 2016-02-18 주식회사 엘지화학 전극조립체 제조방법
KR102065131B1 (ko) * 2016-10-05 2020-03-02 주식회사 엘지화학 전극 조립체 및 이의 제조 방법
KR102264685B1 (ko) * 2016-11-30 2021-06-15 (주)엘지에너지솔루션 전극조립체 제조장치 및 전극조립체를 제조하는 방법
WO2018116295A1 (en) * 2016-12-19 2018-06-28 StoreDot Ltd. Layer preparation, treatment, transfer and lamination in cell stack assembly processes for lithium ion batteries
KR102256438B1 (ko) * 2017-03-20 2021-06-03 주식회사 엘지화학 2종의 분리막을 포함하는 스택-폴딩형 전극조립체
US10490843B2 (en) * 2017-04-10 2019-11-26 Nano And Advanced Materials Institute Limited Flexible battery with 180 degree operational bend radius
KR20200094325A (ko) * 2019-01-30 2020-08-07 주식회사 엘지화학 전극 조립체와 이차전지의 제조 방법 및 제조 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130132230A (ko) 2012-05-25 2013-12-04 주식회사 엘지화학 단차를 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지셀, 전지팩 및 디바이스
JP2018510472A (ja) * 2015-04-02 2018-04-12 エスケー イノベーション カンパニー リミテッドＳｋ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． リチウム二次電池用融着型複合分離膜およびその製造方法
JP2019199028A (ja) * 2018-05-16 2019-11-21 旭化成株式会社 微多孔膜の製造方法およびそれを用いた微多孔膜
KR20200023853A (ko) * 2018-08-27 2020-03-06 주식회사 엘지화학 전극 조립체 제조장치

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