KR20230014076A - Jelly roll type electrode assembly and method of manufacturing the same - Google Patents
Jelly roll type electrode assembly and method of manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230014076A KR20230014076A KR1020220088832A KR20220088832A KR20230014076A KR 20230014076 A KR20230014076 A KR 20230014076A KR 1020220088832 A KR1020220088832 A KR 1020220088832A KR 20220088832 A KR20220088832 A KR 20220088832A KR 20230014076 A KR20230014076 A KR 20230014076A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- separator
- surface roughness
- electrode assembly
- jelly
- alumina
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 46
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 title claims description 3
- 239000008274 jelly Substances 0.000 title claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 103
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 148
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 117
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 83
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 71
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 19
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 14
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 7
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 3
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N nickel zinc Chemical compound [Ni].[Zn] QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
- H01M50/451—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising layers of only organic material and layers containing inorganic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
관련 출원(들)과의 상호 인용Cross-citation with related application(s)
본 출원은 2021년 07월 20일자 한국 특허 출원 제10-2021-0094709호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.This application claims the benefit of priority based on Korean Patent Application No. 10-2021-0094709 dated July 20, 2021, and all contents disclosed in the literature of the Korean patent application are incorporated as part of this specification.
본 발명은 젤리-롤형 전극 조립체 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 안전성이 향상되고, 공정 수율이 높은 젤리-롤형 전극 조립체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a jelly-roll type electrode assembly and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a jelly-roll type electrode assembly with improved safety and high process yield and a method for manufacturing the same.
현대 사회에서는 휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등의 휴대형 기기의 사용이 일상화되면서, 상기와 같은 모바일 기기와 관련된 분야의 기술에 대한 개발이 활발해지고 있다. 또한, 충방전이 가능한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기 자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기 자동차(P-HEV) 등의 동력원으로 이용되고 있는 바, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 높아지고 있다.As the use of portable devices such as mobile phones, laptop computers, camcorders, and digital cameras has become commonplace in modern society, development of technologies in fields related to the above mobile devices has become active. In addition, a secondary battery capable of charging and discharging is a method for solving air pollution such as existing gasoline vehicles using fossil fuels, electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles ( P-HEV), etc., the need for development of secondary batteries is increasing.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점이 있어 각광을 받고 있다.Currently commercialized secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. It is getting popular.
이차 전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. Depending on the shape of the battery case, secondary batteries are classified into cylindrical batteries and prismatic batteries in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can, and pouch-type batteries in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case made of an aluminum laminate sheet. .
이차 전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 한다. 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극 들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극 조립체 등을 들 수 있다. 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극 조립체 및 스택형 전극 조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 스택/폴딩형 전극 조립체가 개발되기도 하였다. 그 중 젤리-롤형 전극 조립체는 제조가 가장 용이하고, 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다. Secondary batteries are also classified according to the structure of an electrode assembly having a laminated structure of a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. Representatively, a jelly-roll type (wound type) electrode assembly having a structure in which long sheet-type positive and negative electrodes are wound with a separator interposed therebetween, a plurality of positive and negative electrodes cut in units of a predetermined size with a separator interposed therebetween and stacked (stacked) electrode assemblies sequentially stacked. Recently, in order to solve the problems of the jelly-roll type electrode assembly and the stack type electrode assembly, a stack/folding type electrode assembly, which is a mixture of the jelly-roll type and stack type, has been developed. Among them, the jelly-roll type electrode assembly is the easiest to manufacture and has a high energy density per weight.
분리막이란 이차전지 내 두 전극(양극/음극)을 격리시켜 물리적 접촉에 의한 전기적 단락을 차단하며, 미세기공 내에 담지된 전해액을 통해 이온이 두 전극 사이로 이동할 수 있는 통로를 제공함으로써 이온 전도성을 가지도록 하는 기능을 가진 필름소재이다. 전기자동차용 이차 전지의 경우, 기존 소형 전자기기와는 달리 150℃ 정도의 열에 노출되는 환경에서도 전지의 안전성을 확보해야 하는 내열특성이 요구된다. 이에, 최근에는 열적 특성이 우수한 폴리 프로필렌(PP)등이 분리막의 소재로 사용되고 있으며, 분리막의 단면 또는 양면에 세라믹 입자 및 고분자 바인더를 코팅하여 내열성을 향상시킨 세라믹 코팅 SRS(safety reinforced separator) 분리막이 이차 전지에 적용되고 있다.Separation membrane isolates two electrodes (anode/cathode) in a secondary battery to block electrical short-circuit caused by physical contact, and provides a passage through which ions can move between the two electrodes through an electrolyte solution supported in micropores so as to have ionic conductivity. It is a film material with the function of In the case of a secondary battery for an electric vehicle, unlike conventional small electronic devices, heat resistance characteristics are required to secure the safety of the battery even in an environment exposed to heat of about 150 ° C. Accordingly, polypropylene (PP), which has excellent thermal properties, has recently been used as a material for separators, and a ceramic coated SRS (safety reinforced separator) separator with improved heat resistance by coating ceramic particles and a polymer binder on one side or both sides of the separator has been developed. It is applied to secondary batteries.
한편, 젤리-롤형 전극 조립체에 양면 SRS 분리막을 적용함에 있어서, SRS 분리막과 권심의 표면 거칠기 값, 또는 이에 따른 SRS 분리막과 권심 사이의 마찰력에 의해 공정 수율이 다소 낮아지는 문제가 있었다. 구체적으로, 양면 SRS 분리막 적용 시, 분리막에 형성된 코팅층의 마찰력 또는 권심과 분리막의 마찰력의 차이에 따라 슬립현상이나, 권심 제거 시 꽁지 빠짐 현상이 나타날 수 있고, 이에 따라 젤리-롤형 전극 조립체의 공정성이 확보되기 어려웠다. On the other hand, in applying the double-sided SRS separator to the jelly-roll type electrode assembly, there is a problem that the process yield is somewhat lowered due to the surface roughness value of the SRS separator and the winding core or the frictional force between the SRS separator and the winding core accordingly. Specifically, when a double-sided SRS separator is applied, a slip phenomenon or a tail loss phenomenon may occur when the core is removed depending on the frictional force of the coating layer formed on the separator or the difference between the frictional force between the core and the separator, and accordingly, the fairness of the jelly-roll type electrode assembly is improved. It was difficult to secure.
따라서, 종래 기술의 이러한 문제를 해결할 수 있도록, SRS 분리막과 권심의 표면 거칠기 값을 고려한 젤리-롤형 전극 조립체 및 이의 제조 방법이 필요한 실정이다.Therefore, in order to solve these problems of the prior art, there is a need for a jelly-roll type electrode assembly and a method of manufacturing the same in consideration of the surface roughness values of the SRS separator and the winding core.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 안전성이 향상되고, 공정 수율이 높은 젤리-롤형 전극 조립체 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a jelly-roll type electrode assembly and a method for manufacturing the same with improved safety and high process yield.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.However, the problems to be solved by the embodiments of the present invention are not limited to the above problems and can be variously extended within the scope of the technical idea included in the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 및 분리막을 포함하는 시트형 적층체가 권취된 젤리-롤형 전극 조립체는, 상기 분리막은 양면 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 제1 알루미나 및 제2 알루미나의 혼합물을 포함하며, 상기 분리막의 표면 거칠기(Ra)는 500nm 내지 1μm 이고, 상기 제1 알루미나의 입자 직경은 상기 제2 알루미나의 입자 직경보다 작을 수 있다.In the jelly-roll type electrode assembly in which a sheet-type laminate including an electrode and a separator is wound according to an embodiment of the present invention, the separator includes a double-sided coating layer, and the coating layer includes a mixture of first alumina and second alumina, , The surface roughness (Ra) of the separator may be 500 nm to 1 μm, and a particle diameter of the first alumina may be smaller than a particle diameter of the second alumina.
상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 제2 알루미나는 16 내지 40 중량부 로 포함될 수 있다.Based on 100 parts by weight of the mixture, the second alumina may be included in 16 to 40 parts by weight.
상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 제1 알루미나는 60 내지 84 중량부 로 포함될 수 있다.Based on 100 parts by weight of the mixture, the first alumina may be included in 60 to 84 parts by weight.
상기 제1 알루미나의 입자 직경은 20 내지 50nm 일 수 있다.The particle diameter of the first alumina may be 20 to 50 nm.
상기 제2 알루미나의 입자 직경은 300 내지 500nm 일 수 있다.The particle diameter of the second alumina may be 300 to 500 nm.
상기 전극 조립체는 분리막, 양극, 분리막, 음극의 순서로 적층된 양면 SRS 적층체일 수 있다.The electrode assembly may be a double-sided SRS laminate in which a separator, an anode, a separator, and a cathode are sequentially stacked.
상기 젤리롤형 전극 조립체의 코어의 길이는 약 10 cm 내지 12 cm 이고, 반지름은 약 4 cm 내지 5 cm 일 수 있다.The length of the core of the jelly roll-type electrode assembly may be about 10 cm to 12 cm, and the radius may be about 4 cm to 5 cm.
본 발명의 일 실시예에 따른 젤리-롤형 전극 조립체의 제조 방법은, 양면 코팅층을 포함하는 분리막을 제공하는 단계, 상기 분리막 및 권심의 표면 거칠기의 차이 값을 산출하는 단계, 상기 분리막과 상기 권심의 표면 거칠기 값의 차이가 제1 값 미만이면, 제1 공정을 이용하여 상기 권심의 표면 거칠기를 조절하고, 상기 분리막과 상기 권심의 표면 거칠기 값의 차이가 상기 제1 값 이상이면, 제2 공정을 이용하여 상기 권심의 표면 거칠기를 조절하는 단계, 및 상기 표면 거칠기가 조절된 상기 권심을 이용하여, 전극 및 상기 분리막을 포함하는 시트형 적층체를 권취하는 단계를 포함하고, 상기 코팅층은 제1 알루미나 및 제2 알루미나의 혼합물을 포함하며, 상기 분리막의 표면 거칠기(Ra)는 500nm 내지 1μm 이고, 상기 제1 알루미나의 입자 직경은 상기 제2 알루미나의 입자 직경보다 작을 수 있다.A method for manufacturing a jelly-roll type electrode assembly according to an embodiment of the present invention includes providing a separator including a double-sided coating layer, calculating a difference in surface roughness between the separator and the winding core, and If the difference between the surface roughness values is less than the first value, the surface roughness of the winding core is adjusted using a first process, and when the difference between the surface roughness values of the separator and the winding core is greater than or equal to the first value, a second process is performed. adjusting the surface roughness of the winding core by using the winding core; and winding a sheet-like laminate including an electrode and the separator using the winding core having the adjusted surface roughness, wherein the coating layer comprises first alumina and It includes a mixture of second alumina, the surface roughness (Ra) of the separator is 500 nm to 1 μm, and the particle diameter of the first alumina may be smaller than the particle diameter of the second alumina.
상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 제2 알루미나는 16 내지 40 중량부 로 포함될 수 있다.Based on 100 parts by weight of the mixture, the second alumina may be included in 16 to 40 parts by weight.
상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 제1 알루미나는 60 내지 84 중량부 로 포함될 수 있다.Based on 100 parts by weight of the mixture, the first alumina may be included in 60 to 84 parts by weight.
상기 제1 값(Rmax)은 0.05s 내지 0.15s 사이일 수 있다.The first value Rmax may be between 0.05s and 0.15s.
상기 제1 공정은 샌딩 공정일 수 있다.The first process may be a sanding process.
상기 제2 공정은 래핑 공정일 수 있다.The second process may be a lapping process.
상기 시트형 적층체는 로드(rod)형태의 권심에 의해 권취되고, 상기 권심은 회전축을 중심으로 분리된 제1 부분 및 제2 부분을 포함하며, 상기 시트형 적층체의 일단은 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 사이의 슬릿에 삽입됨으로써 고정되고, 상기 슬릿의 크기는 0.8mm 보다 클 수 있다.The sheet-like laminate is wound by a rod-shaped winding core, the winding core includes a first part and a second part separated around a rotation axis, and one end of the sheet-like laminate is the first part and the second part. It is fixed by being inserted into the slit between the second parts, and the size of the slit may be greater than 0.8 mm.
상기 시트형 적층체는 로드(rod)형태의 권심에 의해 권취되고, 상기 권심의 표면 거칠기는 제2 값 이하이며, 상기 제2 값(Rmax)은 0.15 s 내지 0.25s 일 수 있다.The sheet-like laminate is wound by a rod-shaped core, the surface roughness of the core is less than or equal to a second value, and the second value (Rmax) may be 0.15 s to 0.25 s.
상기 권심의 표면 거칠기를 조절하는 단계에서 상기 제2 공정이 이용된 경우, 상기 분리막 및 상기 권심의 표면 거칠기의 차이 값을 산출하는 단계가 다시 수행될 수 있다.When the second process is used in the step of adjusting the surface roughness of the winding core, the step of calculating the difference between the surface roughness of the separator and the winding core may be performed again.
다시 수행된 상기 분리막 및 상기 권심의 표면 거칠기의 차이 값을 산출하는 단계에서 산출된 표면 거칠기의 차이 값이 제1 값 이상이면, 제2 공정을 이용하여 상기 권심의 표면 거칠기를 조절하는 단계가 수행될 수 있다.If the difference in surface roughness calculated in the step of calculating the difference between the surface roughness of the separator and the winding core, which was performed again, is equal to or greater than the first value, the step of adjusting the surface roughness of the winding core is performed using a second process. It can be.
다시 수행된 상기 분리막 및 상기 권심의 표면 거칠기의 차이 값을 산출하는 단계에서 산출된 표면 거칠기의 차이 값이 제1 값 미만이면, 제1 공정을 이용하여 상기 권심의 표면 거칠기를 조절하는 단계가 수행되고, 상기 표면 거칠기가 조절된 상기 권심을 이용하여, 전극 및 상기 분리막을 포함하는 시트형 적층체를 권취하는 단계가 수행될 수 있다.If the difference in surface roughness calculated in the step of calculating the difference between the surface roughness of the separator and the winding core is less than the first value, the step of adjusting the surface roughness of the winding core is performed using a first process. and winding the sheet-type laminate including the electrode and the separator using the winding core having the controlled surface roughness may be performed.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀은 상술한 젤리-롤형 전극 조립체를 포함한다. A battery cell according to another embodiment of the present invention includes the above-described jelly-roll type electrode assembly.
실시예들에 따르면, 본 발명의 젤리-롤형 전극 조립체 및 이의 제조 방법은 양면 SRS분리막을 포함함으로써 내열성 및 안전성이 향상되고, SRS 분리막 및 권심의 표면 거칠기를 조절함으로써 공정 수율을 향상시킬 수 있다. According to the embodiments, the jelly-roll type electrode assembly and method for manufacturing the same of the present invention include a double-sided SRS separator, thereby improving heat resistance and safety, and controlling the surface roughness of the SRS separator and the winding core, thereby improving process yield.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 젤리-롤형 전극 조립체를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 젤리-롤형 전극 조립체 제조 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 젤리-롤형 전극 조립체 제조 방법에 이용되는 권심의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 젤리-롤형 전극 조립체 제조 방법에 이용되는 권심의 단면도이다. 1 is a perspective view showing a jelly-roll type electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a method for manufacturing a jelly-roll type electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
3 is a side view of a winding core used in a jelly-roll type electrode assembly manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a winding core used in a jelly-roll type electrode assembly manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 설명한 것 외에 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본 발명의 범위는 여기에서 설명하는 실시예들에 의해 한정되지 않는다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may be implemented in many different forms other than those described below, and the scope of the present invention is not limited by the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 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 components throughout the specification.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 확대하거나 축소하여 나타낸 것이므로, 본 발명의 내용이 도시된 바에 한정되지 않음은 자명하다. 이하의 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 각 층의 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 이하의 도면에서는 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 enlarged or reduced for convenience of description, it is obvious that the contents of the present invention are not limited to those shown. In the following drawings, the thickness of each layer is shown enlarged in order to clearly express various layers and regions. Also, in the following drawings, for convenience of description, thicknesses of some layers and regions are exaggerated.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 설명할 때, 이는 해당하는 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 이와 반대로 해당하는 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 설명할 때에는 그 사이에 다른 부분이 없는 것을 의미할 수 있다. 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 아닐 수 있다. 한편, 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 설명하는 것과 마찬가지로, 다른 부분 "아래에" 또는 "하에" 있다고 설명하는 것 또한 상술한 내용을 참조하여 이해될 수 있을 것이다. Also, when a portion of a layer, film, region, board, etc. is described as being "on" or "on" another portion, this means that the layer, film, region, board, etc. portion in question is "directly on" the other portion. In addition, it should be construed as including the case where there is another part in between. Conversely, when a part of a corresponding layer, film, region, plate, etc. is described as being "directly on" another part, it may mean that there is no other part in between. In addition, to be "on" or "on" a reference part means to be located above or below the reference part, and to necessarily be located "above" or "on" in the opposite direction of gravity does not mean It may not be. On the other hand, similar to the description of being "above" or "on" another part, the description of being "below" or "below" another part will also be understood with reference to the above-described content.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a certain part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 해당 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 해당 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.In addition, throughout the specification, when it is referred to as "planar", it means when the corresponding part is viewed from above, and when it is referred to as "cross-section", it means when the cross section of the corresponding part cut vertically is viewed from the side.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 젤리-롤형 전극 조립체에 대해 설명한다. Hereinafter, a jelly-roll type electrode assembly according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 젤리-롤형 전극 조립체를 나타내는 사시도이다. 1 is a perspective view showing a jelly-roll type electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 젤리-롤형 전극 조립체(100)는 양극(110), 음극(120) 및 양극(110)과 음극(120) 사이에 개재된 분리막(130)을 포함할 수 있다. 도 1에서는, 분리막(130), 양극(110), 분리막(130), 음극(120)의 순서로 적층되고, 양극(110)이 내측에 위치하도록 권취된 젤리-롤형 전극 조립체(100)를 도시하였으나, 반드시 그러한 것은 아니고, 음극(120)이 내측에 위치하도록 분리막(130), 음극(120), 분리막(130), 양극(110)의 순서로 적층되는 것도 가능할 것이다. 또한, 양극(110), 분리막(130), 음극(120), 분리막(130)의 순서로 적층되거나, 음극(120), 분리막(130), 양극(110), 분리막(130)의 순서로 적층되는 것도 가능하다. 이처럼, 전극(110,120)과 분리막(130)은 교대로 적층되어 시트형 적층체를 형성하며, 시트형 적층체는 긴 로드 형태의 권심에 의해 권취될 수 있다. Referring to FIG. 1 , the jelly-roll
양극(110) 및 음극(120)은 전극(110,120)으로 총칭될 수 있다. 전극(110,120)은 집전체 상에 전극 활물질을 포함하는 슬러리가 도포된 것일 수 있다. 여기서, 전극 슬러리는 통상적으로 전극 활물질, 도전재, 바인더 및 용매를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또 여기서, 집전체는 스테인레스 스틸, 알루미늄, 구리, 니켈, 티탄, 소성 탄소 등이 사용될 수 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 제공될 수 있다. 양극(110)에 사용되는 집전체의 예로는 알루미늄 또는 이의 합금을 들 수 있으며, 음극(120)에 사용되는 집전체의 예로는 구리, 니켈, 스테인리스 강 또는 이들 중 어느 하나의 합금을 들 수 있다.The
분리막(130)은 양극(110)과 음극(120) 사이를 분리하고, 양극(110)과 음극(120)사이를 이동하는 이온의 이동통로를 제공할 수 있다. 분리막(130)은 이차 전지의 성능을 좌우하는 주요 구성으로써, 분리막(130)이 이차 전지에 적합한 물성을 갖기 위해서는 두께를 최소화하여 전기 저항을 낮추고, 기공도 및 기공 크기를 최대화하는 등 물리적 특성이 만족되어야 한다. 또, 전해액과의 젖음성(wetting)과 같은 전기화학적 특성 또한 만족되어야 한다. The
한편, 이차 전지가 중대형 디바이스에 사용되게 되면서, 전지셀 내부의 온도가 150℃ 수준, 또는 그 이상으로 상승함에 따라 분리막(130)이 용융되어 전지셀의 내부 단락을 발생시키는 문제가 발생하였다. 따라서, 이차 전지에 사용되는 분리막(130)은 물리적, 전기화학적 특성 외에도 내열성이 만족되어야 하는 바, 분리막(130)의 소재를 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌 또는 이들의 복합체로 변경하고자 하는 시도가 있었다. 최근에는 단순히 소재를 변경하는 것에서 나아가, 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌등과 같은 다공성 기재의 일면 또는 양면을 세라믹 소재의 코팅재로 코팅한 분리막(130)을 제조하는 방법이 주로 사용되고 있다. 이와 같은 분리막(130)은 SRS, 또는 SRS 분리막으로 지칭될 수 있으며, SRS 분리막에 대한 상세한 내용은 공지 문헌을 참조하여 설명될 수 있을 것이다. On the other hand, as the secondary battery is used in medium and large-sized devices, as the temperature inside the battery cell rises to 150 ° C. or higher, the
분리막(130)의 일면 또는 양면에는 코팅재가 도포됨으로써 코팅층이 형성될 수 있고, 코팅층에 의해 분리막(130)의 내열성 및 안전성이 향상될 수 있다. 예를 들어, 분리막(130) 원단의 일면 또는 양면에는 알루미나(Al3O2) 및 바인더가 포함된 코팅재가 코팅될 수 있다. 원단에 내열성이 강한 알루미나가 코팅되면, 분리막(130)은 열폭주와 같은 전지셀 내부의 고온 상황에서도 양극과 음극의 접촉을 물리적으로 지속 차단함으로써, 전지셀의 내부 단락을 방지할 수 있다. A coating layer may be formed by applying a coating material to one side or both sides of the
분리막(130)은 양면 SRS 분리막으로 제공될 수 있다. 전극(110,120)과 대향하는 분리막(130) 원단의 두 면 모두에는 코팅재가 도포됨으로써 코팅층이 형성될 수 있다. 분리막(130)의 양면에 코팅층이 형성되는 경우, 분리막(130)의 일면 또는 타면 중 어느 하나의 면이 전극(110,120)과 접촉하면 되므로, 공정 내에서 분리막(130)의 배치가 자유로울 수 있다. 또 이에 따라 공정의 단순화, 공정 시간의 절감이 달성될 수 있다. The
분리막(130)의 코팅층은 세라믹 입자 및 고분자 바인더를 포함할 수 있다. 세라믹 입자의 예로는 알루미나를 들 수 있으며, 알루미나의 직경에 따라 분리막(130)의 특성이 달라질 수 있다. 예를 들어, 알루미나의 직경이 작을수록 입자의 표면적이 증가하고, 비교적 다수의 입자가 분리막(130)의 원단과 접촉할 수 있으므로, 입자의 고착력이 향상되어 분리막(130)의 변형이 억제될 수 있다. 또, 분리막(130)의 원단 상에 코팅재를 반복적으로 도포하는 경우에도 입자의 직경이 작으면 코팅층의 두께가 얇아질 수 있으므로, 입자의 직경이 큰 경우와 비교하여 코팅층의 통기도가 증가하고, 분리막(130)의 이온 전도 저항이 낮아질 수 있다. 상술한 효과를 구현하기 위해 직경이 작은 미세 입자 알루미나(fumed alumina)가 코팅재의 재료로 사용될 수 있으며, 이들의 직경은 20 내지 50nm일 수 있다. The coating layer of the
분리막(130)의 코팅층은 양면으로 형성될 수 있고, 분리막(130)의 표면 거칠기는 코팅층에 의해 결정될 수 있다. 미세 입자 알루미나를 이용하여 분리막(130)의 코팅층을 형성하면, 코팅층의 표면 거칠기가 낮을 수 있고 이에 따라 권취 공정 시 분리막(130)이 미끌어지는 현상(슬립현상)이 나타날 수 있다. 또, 코팅층의 표면 거칠기가 너무 크면 권취 공정 시 분리막(130)이 절단되거나 파손되는 현상이 나타날 수 있다. 그 외에, 분리막(130)의 표면 거칠기에 따라 권심을 제거하는 과정에서 분리막(130)이 권심을 따라 끌려나오거나 분리막(130)이 손상되는 현상이 나타날 수 있다. 따라서, 젤리-롤형 전극 조립체(100)에 적용되는 분리막(130)의 표면 거칠기(surface roughness)는 적절히 조절되어야 할 수 있다. The coating layer of the
분리막(130)의 표면 거칠기는 코팅재에 포함되는 알루미나의 입자 크기를 조절함으로써 조절될 수 있다. 일 예로, 코팅재는 미세 입자 알루미나와 일반 알루미나의 혼합물을 포함할 수 있다. 혼합물에 포함된 미세 입자 알루미나와 일반 알루미나의 비율에 따라 코팅층의 표면 거칠기가 달라질 수 있으므로, 두 입자의 비율을 달리함으로써 분리막(130)에 요구되는 적절한 수준의 코팅층이 형성될 수 있다. 이 때, 적절한 수준의 표면 거칠기는 권심과의 조도 차이, 분리막(130)의 폭, 또는 젤리-롤형 전극 조립체의 크기에 따라 달라질 수 있으므로, 각 조건이 변경됨에 따라 적절한 혼합물의 비율은 각기 달라질 수 있다. 후술하겠지만, 혼합물은 일반 알루미나를 40% 이내의 비율로 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 혼합물은 일반 알루미나를 16% 이상의 비율로 포함하는 것이 바람직할 수 있다.The surface roughness of the
여기서, 일반 알루미나는 미세 입자 알루미나와의 구별을 위한 것으로써, 미세 입자 알루미나 보다 그 직경이 큰 알루미나 입자를 지칭하는 것일 수 있다. 일반 알루미나의 직경은 300 내지 500nm 일 수 있다. 또, 편의에 따라, 미세 입자 알루미나는 제1 알루미나로, 일반 알루미나는 제2 알루미나로 지칭될 수 있다. Here, normal alumina is for distinction from fine particle alumina, and may refer to alumina particles having a larger diameter than fine particle alumina. The diameter of normal alumina may be 300 to 500 nm. Further, for convenience, the fine particle alumina may be referred to as a first alumina, and the normal alumina may be referred to as a second alumina.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 젤리-롤형 전극 조립체의 제조 방법에 관하여 설명한다. Hereinafter, a method for manufacturing a jelly-roll type electrode assembly according to an embodiment of the present invention will be described.
시트형 적층체에서 분리막(130)의 길이 값은 전극(110,120)의 길이 값보다 크므로 권취 공정에서 권심은 전극(110,120)의 일 말단으로부터 길게 연장된 분리막(130)의 일 말단과 접촉할 수 있다. 따라서, 분리막(130)과 권심 사이의 표면 거칠기 차이가 큰 경우, 권심 배출 시 분리막(130)의 일부가 끌려 나오거나 분리막(130)이 손상되는 문제가 발생할 수 있고, 이로 인해 전극 조립체(100)의 수율이 낮아질 수 있다. Since the length value of the
이처럼 분리막(130)과 권심의 표면 거칠기 차이에 따라 젤리-롤형 전극 조립체(100)의 수율이 낮아질 수 있으므로, 분리막(130)의 표면 거칠기를 변경하는 것 외에, 권심의 표면 거칠기도 조절할 필요가 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 제조 방법은 분리막(130)과 권심의 표면 거칠기 차이에 따라 권심의 표면 거칠기를 조절하는 과정을 포함할 수 있다. As such, since the yield of the jelly-roll
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 젤리-롤형 전극 조립체 제조 방법의 순서도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 젤리-롤형 전극 조립체 제조 방법에 이용되는 권심의 측면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 젤리-롤형 전극 조립체 제조 방법에 이용되는 권심의 단면도이다. 2 is a flowchart of a method for manufacturing a jelly-roll type electrode assembly according to an embodiment of the present invention. 3 is a side view of a winding core used in a jelly-roll type electrode assembly manufacturing method according to an embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view of a winding core used in a jelly-roll type electrode assembly manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전극 조립체(100)의 제조 방법(S1000)은,Referring to FIG. 2, the manufacturing method (S1000) of the
분리막을 준비하는 단계(S1100), 분리막 및 권심의 표면 거칠기 값을 비교하는 단계(S1200), 비교된 값에 기초하여 권심의 표면 거칠기를 조절하는 단계(S1300), 및 권심을 이용하여 분리막 및 전극을 포함하는 시트형 적층체를 권취하는 단계(S1400)를 포함할 수 있다. Preparing a separator (S1100), comparing the surface roughness values of the separator and the winding core (S1200), adjusting the surface roughness of the winding core based on the compared value (S1300), and using the winding core to separate the separator and the electrode It may include a step (S1400) of winding a sheet-like laminate comprising a.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 젤리-롤형 전극 조립체의 제조 방법에 관하여 보다 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 제조 방법에 사용될 수 있는 권심에 대해서 설명하기로 한다. Hereinafter, prior to a more detailed description of the manufacturing method of the jelly-roll type electrode assembly according to an embodiment of the present invention, a winding core that can be used in the present manufacturing method will be described.
도 3 및 도 4를 참조하면, 권심(200)은 긴 로드(rod) 형태를 가질 수 있다. 권심(200)의 단면은 전체적으로 원형 형상을 가질 수 있다. 권심(200)의 일단은 중심축을 기준으로 분리될 수 있으며, 분리된 부분의 단면은 각각 반원형 형상을 가질 수 있다. 분리된 부분은 각각 제1 부분(210a) 및 제2 부분(210b)로 지칭될 수 있다. 권심(200)에서 서로 마주보는 제1 부분(210a) 및 제2 부분(210b) 사이에는 시트형 적층체가 삽입될 수 있고, 권심(200)의 일방향 회전에 따라 시트형 적층체가 권심(200)의 외면(220)을 따라 감길 수 있다. 권심(200)의 회전을 통해 시트형 적층체는 젤리-롤형으로 권취될 수 있다. 젤리-롤형 전극 조립체(100)에서 권심(200)은 코어(100a)에 위치하게 될 수 있다. 권취 공정이 완료되면, 코어(100a)에 위치한 권심(200)은 젤리-롤형 전극 조립체(100)로부터 제거될 수 있다. Referring to FIGS. 3 and 4 , the
한편, 권심(200)을 제거하는 공정 중 전극 조립체(100)의 최내층에 위치하는 분리막(130)과 권심(200) 사이의 마찰력에 의해 권심(200)이 배출되지 않을 수 있다. 또, 분리막(130)과 권심(200) 사이의 마찰력에 의해 분리막(130)이 손상되거나, 분리막(130)이 전극 조립체(100) 밖으로 끌려나오는 불량이 발생함으로써 생산 효율이 저하될 수 있고, 전극(110,120)의 단선 및 내부 단락 등 이차 전지의 안전성을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 현상을 최소화하기 위해 권심(200)의 외면(220)의 일부에는 길이 방향상 연장되는 평탄부(230)가 형성될 수 있다. 평탄부(230)가 형성됨으로써 권심(200)과 분리막(130)의 접촉면이 최소화될 수 있고, 이를 통해 권심 제거시 발생할 수 있는 문제점이 최소화될 수 있다. 평탄부(230)의 길이(t1)는 시트형 적층체의 길이, 구체적으로는 코어(100a)의 길이와 대응될 수 있다. Meanwhile, during the process of removing the winding
시트형 적층체가 삽입되는 제1 부분(210a)과 제2 부분(210b) 사이의 간격은 시트형 적층체의 두께보다 클 수 있다. 제1 부분(210a)과 제2 부분(210b) 사이의 간격이 시트형 적층체의 두께와 유사하면, 권심(200)과 시트형 적층체 사이가 잘 고정될 수는 있으나, 권심(200) 제거 과정에서 시트형 적층체의 일부가 손상될 우려가 있다. 제1 부분(210a)과 제2 부분(210b) 사이의 이격 공간, 즉 슬릿의 크기(g1)는 권심(200)과 시트형 적층체 사이를 고정하되, 권심(200)과 시트형 적층체 사이의 접촉은 최소화되는 수준으로 설계될 필요가 있다. 종래의 슬릿의 크기(g1)는 0.8mm 전후로 설계되었으나, 양면 SRS 분리막이 적용된 본 실시예에서 슬릿의 크기(g1)는 0.8mm 이상인 것이 바람직할 수 있다. 본 실시예의 슬릿의 크기(g1)는 0.8 내지 1.2mm의 수준으로 설계되는 것이 바람직할 수 있다. A distance between the
분리막(130)은 양면 SRS 분리막으로 제공될 수 있다(S1100). 분리막(130)의 양면에는 코팅재가 도포됨으로써 코팅층이 형성될 수 있다. 코팅재는 세라믹 입자 및 고분자 바인더를 포함할 수 있다. 세라믹 입자는 제1 알루미나 및 제2 알루미나를 포함할 수 있고, 제2 알루미나의 비율은 40% 이내일 수 있다. (S1100)단계에서 설명하는 “분리막(130)의 제공”이란, 분리막(130)이 제조되는 것 또는 제조된 분리막(130)이 본 제조 공정에 투입되는 것 모두를 포함하는 것으로 해석될 수 있다. The
제공된 분리막(130)은 양극(110)및 음극(120)과 교대로 적층되어 시트형 적층체를 형성할 수 있다. 시트형 적층체는 권심(200)에 의해 권취되어 젤리-롤형 전극 조립체(100)로 제조될 수 있다. The provided
젤리-롤형 전극 조립체(100)의 권취 공정에 앞서서, 분리막(130)의 손상 및 꽁지 빠짐 현상 등을 방지하기 위해, 분리막(130)과 권심(200) 사이의 마찰력이 조절되어야 할 수 있다. 이를 위해, 본 실시예의 제조 과정은 분리막(130)과 권심(200)의 표면 거칠기의 차이 값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 권심(200)의 표면 거칠기란 외면(220)의 표면 거칠기를 의미하는 것일 수 있다. Prior to the winding process of the jelly-
분리막(130) 및 권심(200)의 표면 거칠기가 비교되고, 두 값의 차이가 산출될 수 있다(S1200). 표면 거칠기의 비교 및 차이 값의 산출은 본 제조 방법을 수행하는 장치의 제어부 또는 서버에 의해 수행될 수 있다. 분리막(130) 및 권심(200)의 표면 거칠기는 각각 측정되거나, 분리막(130) 또는 권심(200)의 제공자로부터 획득될 수 있다. 여기서, 표면 거칠기의 측정은 비접촉식 또는 접촉식 조도계에 의해 수행될 수 있으며, 일 예로 미쓰도요 사의 SJ-410 조도계 등에 의해 측정될 수 있다. 분리막(130) 및 권심(200)의 표면 거칠기 값이 측정되거나 획득되면, 제어부 또는 서버는 측정되거나 획득된 표면 거칠기의 값을 비교하고, 그 차이 값을 산출할 수 있다. The surface roughness of the
산출된 차이 값에 기초하여, 권심(200)의 표면 거칠기는 조절될 수 있다(S1300). 통상적으로 공작물의 표면 거칠기, 즉 마찰력을 개선하기 위해서는 접촉 면적에 따른 마찰 저항 방지, 표면 거칠기에 따른 홈 패임 방지, 경도 차이로 인한 홈 패임 방지 또는 표면 처리를 통한 응착 방지 등이 달성되어야 할 수 있다. Based on the calculated difference value, the surface roughness of the winding
본 실시예와 같이 권심(200)의 표면 거칠기를 개선하는데 있어서는, 샌딩(Sand Blasting), 랩핑(Lapping)과 같이 표면을 연마함으로써 마찰 저항을 최소화하고 홈 패임을 방지하는 연마 공정이 적절할 수 있다. 또, 추가적으로 표면 처리가 필요한 경우에는 표면을 코팅함으로써 응착을 방지하는 DLC(Diamond Like Carbon) 또는 CrN(Chrome Nitrate)와 같은 표면 처리 방법이 적용될 수도 있다. 여기서, 권심(200)의 표면 거칠기는 분리막(130)의 마찰력을 개선하기 위한 것이므로, 권심(200)과 분리막(130)의 표면 거칠기 차이 값에 기초하여 각기 다른 공정이 적용될 수 있다.In improving the surface roughness of the core 200 as in the present embodiment, a polishing process such as sand blasting or lapping to minimize frictional resistance and prevent grooves by polishing the surface may be appropriate. In addition, when additional surface treatment is required, a surface treatment method such as DLC (Diamond Like Carbon) or CrN (Chrome Nitrate), which prevents adhesion by coating the surface, may be applied. Here, since the surface roughness of the winding
아래의 표 1은 샌딩 공정과 래핑 공정의 다듬질 정도를 나타낸 것이고, 표 2는 다듬질 기호에 따른 가공 수준을 표시한 것이다. 여기서, Rmax는 표면 거칠기의 최대 높이를 의미하고, Rz는 10 개 점의 평균 거칠기를 의미하며, Ra는 중심선의 평균 거칠기를 의미할 수 있다. Table 1 below shows the degree of finishing in the sanding process and lapping process, and Table 2 shows the processing level according to the finishing symbol. Here, Rmax may mean the maximum height of surface roughness, Rz may mean average roughness of 10 points, and Ra may mean average roughness of the center line.
샌딩 공정은 고압의 공기 또는 고속 회전하는 임펠러를 이용하여 다양한 재질의 미립자를 공작물의 표면에 분사함으로써 피작업물의 표면을 다듬는 공정일 수 있다. 샌딩 공정에 의해 공작물의 표면에는 균일한 요철이 형성될 수 있고, 가공 후 남아있던 표면의 이물질이 제거될 수 있다. 여기서, 샌딩 공정에 사용되는 입자의 크기는 120 내지 150mesh 수준일 수 있다. 150mesh는 106um수준을 의미할 수 있다. The sanding process may be a process of polishing the surface of a workpiece by spraying fine particles of various materials onto the surface of the workpiece using high-pressure air or a high-speed rotating impeller. Uniform irregularities may be formed on the surface of the workpiece by the sanding process, and foreign matter remaining on the surface after processing may be removed. Here, the size of the particles used in the sanding process may be 120 to 150 mesh. 150mesh may mean a level of 106um.
래핑 공정은 랩이라는 공구와 랩제를 사용하여 마모와 연삭 작용에 의해 공작물을 다듬질하는 정밀가공 방법일 수 있다. 래핑 공정은 랩을 공작물에 대고 적당한 압력을 가해 동작시킴으로써 공작물 표면의 돌기 부분을 제거하므로, 표면 정밀도가 향상되고, 접촉면의 접촉도가 높아질 수 있다. 권심(200)의 표면 처리가 래핑 공정에 의해 수행된 경우, 그 표면 거칠기는 0.15 s 내지 0.25s(Rmax)일 수 있고, 바람직하게는 0.2s(Rmax) 수준일 수 있다. 래핑 공정을 통해 권심(200)의 표면 거칠기가 개선됨으로써, 권심(200) 제거 시 발생할 수 있는 분리막(130)의 손상이 방지될 수 있다.The lapping process may be a precision machining method of finishing a workpiece by abrasion and grinding action using a tool called a lap and a lap agent. In the lapping process, the protrusions on the surface of the workpiece are removed by applying appropriate pressure to the wrapper against the workpiece, thereby improving surface precision and increasing the degree of contact between the contact surfaces. When the surface treatment of the
표 1 및 표 2 를 참조할 때, 래핑 공정의 연마 수준이 샌딩 공정의 연마 수준 보다 높은 것을 알 수 있다. 따라서, 특정 기준 값을 기준으로 권심(200)과 분리막(130)의 표면 거칠기 차이가 큰 경우에는 권심(200)의 표면 거칠기를 개선하기 위해 래핑 공정을 적용할 수 있다. 표면 거칠기 차이가 크지 않은 경우에는 권심(200)의 표면 거칠기를 개선하기 위해 샌딩 공정을 적용할 수 있다. Referring to Tables 1 and 2, it can be seen that the polishing level of the lapping process is higher than that of the sanding process. Accordingly, when a difference in surface roughness between the winding
권심(200)과 분리막(130)의 표면 거칠기 차이는 소정의 값을 기준으로 비교될 수 있다. 표면 거칠기의 차이가 소정의 값 미만이면 권심(200)과 분리막(130)의 표면 거칠기가 유사한 것으로, 소정의 값 이상이면 권심(200)과 분리막(130)의 표면 거칠기의 차이가 큰 것으로 해석될 수 있다. A difference in surface roughness between the winding
따라서, 산출된 차이 값에 기초하여, 권심(200)의 표면 거칠기를 조절하는단계(S1300)는, 권심(200)과 분리막(130)의 표면 거칠기 차이가 제1 값 미만이면 제1 공정을 적용하고, 제1 값 이상이면 제2 공정을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 값은 0.05s 내지 0.15s(Rmax), 바람직하게는 0.1s(Rmax)일 수 있다. 또 여기서, 제1 공정은 샌딩 공정이고, 제2 공정은 래핑 공정일 수 있다. Therefore, in the step of adjusting the surface roughness of the winding
한편, 본 실시예의 제조 방법은 상술한 표면 거칠기를 조절하는 단계(S1300)가 수행된 이후 시트형 적층체를 권취하는 (S1400)단계로 진행될 수도 있으나, 권심(200)과 분리막(130)의 표면 거칠기 차이가 제1 값 미만일 때까지 (S1200)단계와 (S1300)단계가 반복해서 수행될 수도 있다. 이는 권심(200)과 분리막(130) 사이의 표면 거칠기 차이 값이 제1 값 이하가 되게 함으로써, 권심(200)과 분리막(130) 사이의 마찰력이 소망하는 수준으로 형성되도록 하기 위함일 수 있다. 이 때, 소망하는 권심(200)의 표면 거칠기는 0.15 s 내지 0.25s(Rmax)일 수 있고, 바람직하게는 0.2s(Rmax) 수준일 수 있다. Meanwhile, the manufacturing method of this embodiment may proceed to the step of winding the sheet-like laminate (S1400) after the above-described step of adjusting the surface roughness (S1300), but the surface roughness of the winding
구체적으로, (S1200)단계를 통해 산출된 권심(200)과 분리막(130)의 표면 거칠기 차이가 제1 값 이상인 경우, (S1300)단계를 통해 권심(200)에는 래핑 공정이 적용될 수 있다. 이후, 본 실시예에 따른 제조 방법은 다시 (S1200)단계로 진행되고, 래핑 공정이 적용된 권심(200)의 표면 거칠기가 측정될 수 있다. (S1200)단계를 통해 래핑 공정이 완료된 권심(200)의 표면 거칠기 값이 확인되고, 래핑 공정이 완료된 권심(200)의 표면 거칠기와 분리막(130)과의 표면 거칠기 차이 값이 다시 산출될 수 있다. 산출된 차이 값이 제1 값 이상이면 (S1300)단계를 통해 권심(200)에 래핑 공정이 적용되고, 다시 (S1200)단계가 반복될 수 있다. 산출된 차이 값이 제1 값 미만이면 (S1300)단계를 통해 권심(200)에는 샌딩 공정이 적용될 수 있다. 이후, 본 실시예에 따른 제조 방법은 (S1400)단계로 진행될 수 있다. Specifically, when the surface roughness difference between the winding
권심(200)의 표면 거칠기가 조절된 후, 상기 권심(200)을 이용하여 분리막 및 전극을 포함하는 시트형 적층체가 권취될 수 있다(S1400). 상술한 것과 같이, 권심(200)의 일단은 중심축을 기준으로 절단된 제1 부분(210a) 및 제2 부분(210b)을 포함할 수 있다. 제1 부분(210a) 및 제2 부분(210b) 사이의 슬릿에 시트형 적층체의 일단이 삽입되고, 권심(200)이 일방향으로 회전하면, 권심(200)의 외면(220)을 따라 시트형 적층체가 권취될 수 있다. 이 때, 분리막(130)은 제1 알루미나 및 제2 알루미나의 비율에 의해 표면 거칠기 값이 조절된 상태이므로, 슬립 현상등이 최소화될 수 있다. After the surface roughness of the winding
여기서, 슬릿의 크기(g1)는 권심(200)과 시트형 적층체 사이를 고정하되, 권심(200)과 시트형 적층체 사이의 접촉은 최소화되는 수준으로 설계될 필요가 있다. 이 때, 슬릿의 크기(g1)는 0.8mm 내지 1.2mm의 수준으로 설계되는 것이 바람직할 수 있다.Here, the size g1 of the slit is fixed between the winding
도시하지 않았으나, 본 실시예의 제조 방법은 젤리-롤형 전극 조립체(100)로부터 권심(200)을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 전극 조립체(100)의 내측에서 권심(200)과 접촉하는 분리막(130)은 제1 알루미나 및 제2 알루미나의 비율에 의해 표면 거칠기 값이 조절된 상태일 수 있다. 상술한 제조 방법에서 권심(200)과 분리막(130) 사이의 표면 거칠기는 소정의 값 이하로 조절될 수 있다. 따라서, 권심(200)이 배출되는 과정에서 분리막(130)이 권취된 젤리-롤형 전극 조립체(100) 밖으로 끌어당겨지거나, 분리막(130)이 손상되는 것이 최소화될 수 있다. Although not shown, the manufacturing method of this embodiment may further include removing the core 200 from the jelly-roll
상술한 본 실시예에 따른 젤리-롤형 전극 조립체의 제조 방법은, 젤리-롤형 전극 조립체의 제조 장치에 의해 수행될 수도 있다. The manufacturing method of the jelly-roll type electrode assembly according to the present embodiment described above may be performed by a manufacturing apparatus of a jelly-roll type electrode assembly.
구체적으로, 제조 장치는 시트형 조립체를 이송하는 이송부, 시트형 조립체를 권취하는 권취부, 분리막(130) 또는 권심(200)의 표면 거칠기를 측정하는 측정부, 분리막(130) 또는 권심(200)의 표면 거칠기 값을 비교하고, 그 차이 값을 산출하는 제어부, 차이 값에 기초하여 권심(200)의 표면 거칠기를 조절하는 공작부를 포함할 수 있다. Specifically, the manufacturing apparatus includes a transfer unit for transporting the sheet-like assembly, a winding unit for winding the sheet-like assembly, a measuring unit for measuring the surface roughness of the
여기서, 권취부는 상술한 권심(200)을 포함할 수 있다. 측정부는 표면 거칠기를 측정하는 비접촉식 또는 접촉식 조도계등을 포함할 수 있다. 공작부는 샌딩 공정에 사용되는 샌딩 장치 및 래핑 공정에 사용되는 래핑 장치를 포함할 수 있다. 제어부는 측정된 표면 거칠기 값을 비교하고, 차이 값을 산출할 수 있을 뿐 아니라, 상술한 제조 장치의 전체적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 분리막(130) 또는 권심(200)의 표면 거칠기를 측정하도록 측정부를 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 측정된 값에 기초하여 제어부는 샌딩 공정 또는 래핑 공정이 수행되도록 샌딩 장치 또는 래핑 장치의 동작을 제어할 수 있다. Here, the winding unit may include the aforementioned winding
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 젤리-롤형 전극 조립체의 실험 결과에 관하여 설명한다. Hereinafter, experimental results of the jelly-roll type electrode assembly according to an embodiment of the present invention will be described.
Single-sided SRS
(Ra)Roughness
(Ra)
(원단)Top
(fabric)
(static/kinetic)Coefficient of friction
(static/kinetic)
**권심 사양(gap=0.12mm, R=0.6mm)
래핑 공정 또는 샌딩 공정 적용automatic ejection
**Core specifications (gap=0.12mm, R=0.6mm)
Application of lapping process or sanding process
(Sanding+
코팅RT5000기준)no issues
(Sanding+
Based on coating RT5000)
분리막 손상
Separator damage
상기 표 3은 알루미나 혼합물에 포함된 제1 알루미나 및 제2 알루미나의 비율에 따라 권취 공정시 나타나는 문제점들이 개선되는지를 테스트한 결과이다. 표 3에서, 단면 SRS의 경우 제2 알루미나로 직경이 500nm인 알루미나를 사용하였고, 양면 SRS의 경우 제2 알루미나로 직경이 300nm인 알루미나를 사용하였음을 미리 밝혀 둔다. 또한 양면 SRS분리막을 적용한 예시들의 경우, 상술한 실시예의 제조 방법에 따라 권심의 표면 거칠기를 조절하는 단계를 적용하였으며, 이에 권심과 양면 SRS 분리막의 표면 거칠기 차이는 제1 값 이하일 수 있다. Table 3 is a test result of whether problems occurring during the winding process are improved according to the ratio of the first alumina and the second alumina included in the alumina mixture. In Table 3, it is noted in advance that alumina having a diameter of 500 nm was used as the second alumina in the case of the single-sided SRS, and alumina having a diameter of 300 nm was used as the second alumina in the case of the double-sided SRS. In addition, in the case of examples in which the double-sided SRS separator is applied, the step of adjusting the surface roughness of the winding core according to the manufacturing method of the above-described embodiment was applied, and thus the difference in surface roughness between the winding core and the double-sided SRS separator may be less than or equal to the first value.
비교군으로 제시된 단면 SRS 분리막의 경우, 원단의 일면만 코팅층이 형성되므로 시트형 적층체 권취 시 양면 SRS 분리막 보다 슬립 현상이 잘 발생하지 않을 수 있다. 또, 단면 SRS 분리막을 사용하는 경우, 시트형 적층체 권취 시 코팅층이 형성되지 않은 면에 권심을 두고 권취하게 되므로, 양면 SRS 분리막을 사용한 경우보다 꽁지 빠짐 현상 또는 분리막 손상 현상 등과 같은 문제점이 더 적게 발생할 수 있다. 그러나, 단면 SRS 분리막을 사용하는 경우 분리막의 코팅층이 전극과 대면하도록 배치되어야 하므로, 제조 공정에 소요되는 시간 및 제조 공정의 단계를 증가시키는 문제가 있다. In the case of the single-sided SRS separator presented as a comparison group, since the coating layer is formed on only one side of the fabric, the slip phenomenon may be less likely to occur than the double-sided SRS separator when winding the sheet-like laminate. In addition, in the case of using a single-sided SRS separator, since the winding is performed with the core on the side where the coating layer is not formed when winding the sheet-type laminate, fewer problems such as loss of tail or damage to the separator occur than in the case of using a double-sided SRS separator. can However, in the case of using a single-sided SRS separator, since the coating layer of the separator must be disposed to face the electrode, there is a problem in that the time required for the manufacturing process and the steps of the manufacturing process increase.
양면 SRS 분리막에 대한 실험 결과를 보면, 각각의 예시들에서 슬립 현상 및 권심 배출 자체는 큰 문제를 발생시키지 않았으나, 제2 알루미나가 낮은 비율로 포함된 예시들에서는 분리막의 손상이 더 크게 나타나는 것이 확인되었다. 이는 상대적으로 입자가 작은 제1 알루미나만을 사용하여 코팅층을 형성한 경우, 권심과의 코팅층 사이의 표면 거칠기 차이가 크고, 이로 인해 권심 배출시 코팅층이 더 많이 손상되는 것으로 해석될 수 있다. 또, 표 3의 예시들에서 제2 알루미나가 낮은 비율로 포함되더라도 슬립 현상이 나타나지 않은 것은, 본 예시들의 젤리-롤형 전극 조립체(100)가 다소 큰 크기로 제공되기 때문일 수 있다. 참고로, 표 3의 실험은 코어(100a)의 길이가 약 10 내지 12 cm이고, 젤리-롤형 전극 조립체(100)의 반지름이 4 내지 5 cm 인 경우이다.Looking at the experimental results for the double-sided SRS separator, it was confirmed that the slip phenomenon and the winding core discharge themselves did not cause a big problem in each example, but the damage to the separator was greater in the examples containing a low percentage of the second alumina. It became. This can be interpreted that when the coating layer is formed using only the first alumina having relatively small particles, the difference in surface roughness between the winding core and the coating layer is large, and as a result, the coating layer is more damaged when the winding core is discharged. In addition, in the examples of Table 3, the reason why the slip phenomenon did not appear even if the second alumina was included in a low ratio may be because the jelly-roll
구체적으로, 알루미나 혼합물에 제1 알루미나만이 포함된 경우, 이로 인해 형성된 분리막(130)의 표면 거칠기는 권심의 표면 거칠기와 그 차이가 클 수 있으므로, 이를 개선하기 위해 권심의 표면 거칠기를 조절할 필요가 있다. 기존에는 이를 위해 권심에 샌딩 공정 및 DLC 코팅 공정을 적용하기도 하였으나, 권심이 배출되지 않는 문제(자동 배출 이슈)가 있어 본 실시예에 사용하기에 적절하지 않았다. Specifically, when only the first alumina is included in the alumina mixture, the difference between the surface roughness of the
따라서, 본 예에서는 권심의 표면 거칠기를 개선하기 위하여, 권심에 샌딩 공정을 적용하고, 코팅 공정(RT-5000)을 적용하였다. 그 결과, 샌딩 및 DLC 코팅을 이용하는 경우 보다 자동 배출 이슈는 개선되었으나, 권심 배출 시 분리막(130)이 손상되는 것이 확인되었다. Therefore, in this example, in order to improve the surface roughness of the winding core, a sanding process was applied to the winding core and a coating process (RT-5000) was applied. As a result, although the automatic discharge issue was improved compared to the case of using sanding and DLC coating, it was confirmed that the
알루미나 혼합물에 제2 알루미나가 16wt% 포함된 경우 또한, 권심의 표면 거칠기를 조절하는 일부 공정을 적용함으로써 자동 배출 이슈는 해결하였으나, 상술한 예시와 같이 분리막(130)의 손상이 확인되었다. When the alumina mixture contained 16wt% of the second alumina, the automatic discharge issue was solved by applying some processes for adjusting the surface roughness of the winding core, but damage to the
그러나 알루미나 혼합물에 제2 알루미나가 24wt% 포함된 경우에는 이러한 분리막(130)의 손상이 다소 개선되는 것으로 나타났으며, 표에 구체적으로 기재하지는 않았으나 제2 알루미나가 40wt% 포함된 경우에도 유사한 결과가 나타났다. However, when the alumina mixture contained 24wt% of the second alumina, it was found that the damage to the
상술한 예시들을 참조하면, 분리막(130)의 코팅층에 사용되는 알루미늄 혼합물에는 제2 알루미나가 24wt% 이상 포함되는 것이 적절할 수 있다. 그러나, 제1 알루미나와 제2 알루미나를 포함하는 알루미나 혼합물에서, 제1 알루미나와 제2 알루미나의 비율은 목적하는 표면 거칠기 및 물리적/전기화학적 특성 등에 의해 적절히 조절되어야 할 수 있다. Referring to the above examples, it may be appropriate for the aluminum mixture used in the coating layer of the
제2 알루미나의 비율이 증가할수록 표면 거칠기가 향상되어 슬립 현상 및 권심 배출시 나타나는 꽁지 빠짐 현상 또는 분리막 손상 현상이 개선될 수 있으나, 입자 직경이 작은 제1 알루미나의 비율이 증가할수록 코팅층의 통기도 및 고착력이 향상될 수 있는 것으로 알려진 바, 제2 알루미늄의 비율은 적절한 값 이내로 포함되는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 제2 알루미나는 알루미나 혼합물에 40wt%이내로 포함되는 것이 적절할 수 있다. 제2 알루미나는 알루미나 혼합물에 24wt% 내지 40wt%이내로 포함되는 것이 적절할 수 있다.As the ratio of the second alumina increases, the surface roughness improves, so that the slip phenomenon, tail loss phenomenon or separator damage phenomenon that occurs during winding core discharge can be improved, but as the ratio of the first alumina having a small particle diameter increases, the air permeability and fixation of the coating layer As it is known that the force can be improved, it may be preferable that the ratio of the second aluminum is included within an appropriate value. For example, it may be appropriate that the second alumina is contained within 40 wt% of the alumina mixture. It may be appropriate that the second alumina is included within 24wt% to 40wt% of the alumina mixture.
또한, 상술한 바와 같이 적절한 표면 거칠기의 값은 권심과의 조도 차이, 분리막(130)의 폭, 또는 젤리-롤형 전극 조립체(100)의 크기에 따라 달라질 수 있다. 젤리-롤형 전극 조립체(100)의 크기가 증가하면 권심과 분리막(130) 사이의 접촉 면적이 증가하고, 권취된 분리막(130)과 전극(110,120) 사이의 접촉 면적도 증가하게 되므로, 꽁지 빠짐 현상 또는 분리막(130)의 손상이 더욱 빈번하게 나타날 수 있다.In addition, as described above, an appropriate value of surface roughness may vary depending on the difference in roughness from the winding core, the width of the
젤리-롤형 전극 조립체(100)의 크기 또는 코어(100a)의 길이가 크도록 형성되는 경우에는 분리막(130)의 표면 거칠기 값은 다소 크게 설계되고, 젤리-롤형 전극 조립체(100) 또는 코어(100a)의 길이가 작게 형성된 경우에는 분리막(130)의 표면 거칠기 값은 다소 작게 설계되는 것이 바람직할 수 있다. 표 3의 실험은 코어(100a)의 길이가 약 10 내지 12 cm이고, 젤리-롤형 전극 조립체(100)의 반지름이 4 내지 5 cm 인 경우이다. 따라서, 젤리-롤형 전극 조립체(100)의 크기가 이보다 작게 설계되는 경우에는 바람직한 제2 알루미나의 비율은 24wt% 이하일 수 있다. 구체적으로, 제2 알루미나가 알루미나 혼합물에 16wt% 수준 또는 24wt% 수준으로 포함된 경우, 권취 시 슬립 현상이 나타나지 않으면서도, 권심 배출 시 꽁지 빠짐 현상 또는 분리막(130)의 손상이 나타나지 않을 수 있다. 따라서, 제2 알루미나는 알루미나 혼합물에 16wt% 이상으로 포함되는 것이 바람직할 수 있다. 제2 알루미나는 알루미나 혼합물에 16wt% 내지 24wt%이내로 포함되는 것이 적절할 수 있다. 제2 알루미나는 알루미나 혼합물에 16wt% 내지 40wt%이내로 포함되는 것이 적절할 수 있다. When the size of the jelly-roll
또한, 양면 SRS 분리막의 표면 거칠기(Ra)는 500nm 내지 1μm 일 수 있고, 바람직하게는 550nm 내지 930nm 일 수 있다.In addition, the surface roughness (Ra) of the double-sided SRS separator may be 500 nm to 1 μm, preferably 550 nm to 930 nm.
표면 거칠기(Ra, nm)의 측정은 예를 들면 제조된 시편을 300mmx300mm의 크기로 샘플을 제조한 후, 표면 거칠기 측정기기(미쓰도요사 SJ-210 모델)를 올려놓은 후, 내장 팁을 0.5mm/s의 속도로 하여, 표면 거칠기를 측정하고, 표면 거칠기의 파라미터인 Ra(nm)값을 수치화하여 나타낼 수 있다.To measure the surface roughness (Ra, nm), for example, after preparing a sample with a size of 300mm x 300mm, place a surface roughness measuring instrument (Mitutoyo SJ-210 model), and then set the built-in tip to 0.5mm. /s, the surface roughness is measured, and the Ra (nm) value, which is a parameter of the surface roughness, can be expressed numerically.
한편, 상술한 본 실시예에 따른 젤리-롤형 전극 조립체(100)는 전지셀에 포함될 수 있다. 젤리-롤형 전극 조립체(100)는 원통형 또는 각형 금속 용기에 삽입된 후 전해액이 충진되고, 금속 용기를 밀봉하여 전지셀로 제조될 수 있다. 젤리-롤형 전극 조립체(100)를 포함하는 전지셀은 원통형 전지, 또는 각형 전지일 수 있으나, 젤리-롤형 전극 조립체(100)를 포함하는 전지셀의 형상이 상술한 예시에 한정되는 것은 아니다. Meanwhile, the above-described jelly-roll
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also made according to the present invention. falls within the scope of the rights of
100: 전극 조립체
100a: 코어
110: 양극
120: 음극
130: 분리막
200: 권심
210a: 제1 부분
210b: 제2 부분
220: 외면
230: 평탄부100: electrode assembly
100a: core
110: anode
120: cathode
130: separator
200: Kwon Shim
210a: first part
210b: second part
220: turn away
230: flat part
Claims (19)
상기 분리막은 양면 코팅층을 포함하고,
상기 코팅층은 제1 알루미나 및 제2 알루미나의 혼합물을 포함하며,
상기 분리막의 표면 거칠기(Ra)는 500nm 내지 1μm 이고, 상기 제1 알루미나의 입자 직경은 상기 제2 알루미나의 입자 직경보다 작은 젤리-롤형 전극 조립체. In a jelly-roll type electrode assembly in which a sheet-type laminate including an electrode and a separator is wound,
The separator includes a double-sided coating layer,
The coating layer includes a mixture of first alumina and second alumina,
The surface roughness (Ra) of the separator is 500 nm to 1 μm, and the particle diameter of the first alumina is smaller than the particle diameter of the second alumina jelly-roll type electrode assembly.
상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 제2 알루미나는 16 내지 40 중량부 로 포함되는 젤리-롤형 전극 조립체. In paragraph 1,
Based on 100 parts by weight of the mixture, the second alumina is included in 16 to 40 parts by weight of a jelly-roll type electrode assembly.
상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 제1 알루미나는 60 내지 84 중량부 로 포함되는 젤리-롤형 전극 조립체. In paragraph 2,
Based on 100 parts by weight of the mixture, the first alumina is included in 60 to 84 parts by weight of a jelly-roll type electrode assembly.
상기 제1 알루미나의 입자 직경은 20 내지 50nm 인 젤리-롤형 전극 조립체. In paragraph 1,
The particle diameter of the first alumina is 20 to 50 nm jelly-roll type electrode assembly.
상기 제2 알루미나의 입자 직경은 300 내지 500nm 인 젤리-롤형 전극 조립체. In paragraph 1,
The second alumina has a particle diameter of 300 to 500 nm jelly-roll type electrode assembly.
상기 전극 조립체는 분리막, 양극, 분리막, 음극의 순서로 적층된 양면 SRS 적층체인 젤리롤형 전극 조립체.In paragraph 1,
The electrode assembly is a jelly roll-type electrode assembly that is a double-sided SRS laminated in the order of a separator, an anode, a separator, and a cathode.
상기 젤리롤형 전극 조립체의 코어의 길이는 약 10 cm 내지 12 cm 이고, 반지름은 약 4 cm 내지 5 cm 인 젤리롤형 전극 조립체.In paragraph 1,
The length of the core of the jelly-roll-type electrode assembly is about 10 cm to 12 cm, and the radius is about 4 cm to 5 cm.
상기 분리막 및 권심의 표면 거칠기의 차이 값을 산출하는 단계,
상기 분리막과 상기 권심의 표면 거칠기 값의 차이가 제1 값 미만이면, 제1 공정을 이용하여 상기 권심의 표면 거칠기를 조절하고,
상기 분리막과 상기 권심의 표면 거칠기 값의 차이가 상기 제1 값 이상이면, 제2 공정을 이용하여 상기 권심의 표면 거칠기를 조절하는 단계, 및
상기 표면 거칠기가 조절된 상기 권심을 이용하여, 전극 및 상기 분리막을 포함하는 시트형 적층체를 권취하는 단계를 포함하고,
상기 코팅층은 제1 알루미나 및 제2 알루미나의 혼합물을 포함하며,
상기 분리막의 표면 거칠기(Ra)는 500nm 내지 1μm 이고, 상기 제1 알루미나의 입자 직경은 상기 제2 알루미나의 입자 직경보다 작은 젤리-롤형 전극 조립체의 제조 방법.Providing a separator comprising a double-sided coating layer;
Calculating a difference value between the surface roughness of the separator and the winding core;
When the difference between the separator and the surface roughness of the winding core is less than a first value, the surface roughness of the winding core is adjusted using a first process,
If the difference between the separator and the surface roughness value of the winding core is equal to or greater than the first value, adjusting the surface roughness of the winding core using a second process, and
Winding a sheet-like laminate including an electrode and the separator using the winding core whose surface roughness is controlled,
The coating layer includes a mixture of first alumina and second alumina,
The surface roughness (Ra) of the separator is 500 nm to 1 μm, and the particle diameter of the first alumina is smaller than the particle diameter of the second alumina. Method of manufacturing a jelly-roll type electrode assembly.
상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 제2 알루미나는 16 내지 40 중량부 로 포함되는 젤리-롤형 전극 조립체. In paragraph 8,
Based on 100 parts by weight of the mixture, the second alumina is included in 16 to 40 parts by weight of a jelly-roll type electrode assembly.
상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 제1 알루미나는 60 내지 84 중량부 로 포함되는 젤리-롤형 전극 조립체. In paragraph 9,
Based on 100 parts by weight of the mixture, the first alumina is included in 60 to 84 parts by weight of a jelly-roll type electrode assembly.
상기 제1 값(Rmax)은 0.05s 내지 0.15s 사이인 젤리-롤형 전극 조립체의 제조 방법.In paragraph 8,
The first value (Rmax) is between 0.05s and 0.15s jelly-roll type electrode assembly manufacturing method.
상기 제1 공정은 샌딩 공정인 젤리-롤형 전극 조립체의 제조 방법.In paragraph 8,
The first process is a sanding process, a method of manufacturing a jelly-roll type electrode assembly.
상기 제2 공정은 래핑 공정인 젤리-롤형 전극 조립체의 제조 방법.In paragraph 8,
The second process is a method of manufacturing a jelly-roll type electrode assembly that is a lapping process.
상기 시트형 적층체는 로드(rod)형태의 권심에 의해 권취되고,
상기 권심은 회전축을 중심으로 분리된 제1 부분 및 제2 부분을 포함하며,
상기 시트형 적층체의 일단은 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 사이의 슬릿에 삽입됨으로써 고정되고,
상기 슬릿의 크기는 0.8mm 보다 큰 젤리-롤형 전극 조립체의 제조 방법.In paragraph 8,
The sheet-like laminate is wound by a rod-shaped core,
The winding core includes a first part and a second part separated about a rotation axis,
One end of the sheet-like laminate is fixed by being inserted into the slit between the first part and the second part,
The size of the slit is greater than 0.8 mm jelly-roll method of manufacturing an electrode assembly.
상기 시트형 적층체는 로드(rod)형태의 권심에 의해 권취되고,
상기 권심의 표면 거칠기는 제2 값 이하이며,
상기 제2 값(Rmax)은 0.15 s 내지 0.25s 인 젤리-롤형 전극 조립체의 제조 방법. In paragraph 8,
The sheet-like laminate is wound by a rod-shaped core,
The surface roughness of the winding core is less than or equal to the second value,
The second value (Rmax) is 0.15 s to 0.25 s jelly-roll manufacturing method of the electrode assembly.
상기 권심의 표면 거칠기를 조절하는 단계에서 상기 제2 공정이 이용된 경우, 상기 분리막 및 상기 권심의 표면 거칠기의 차이 값을 산출하는 단계가 다시 수행되는 젤리-롤형 전극 조립체의 제조 방법.In paragraph 8,
When the second process is used in the step of adjusting the surface roughness of the winding core, the step of calculating the difference between the surface roughness of the separator and the winding core is performed again. Manufacturing method of a jelly-roll type electrode assembly.
다시 수행된 상기 분리막 및 상기 권심의 표면 거칠기의 차이 값을 산출하는 단계에서 산출된 표면 거칠기의 차이 값이 제1 값 이상이면, 제2 공정을 이용하여 상기 권심의 표면 거칠기를 조절하는 단계가 수행되는 젤리-롤형 전극 조립체의 제조 방법.In clause 16,
If the difference in surface roughness calculated in the step of calculating the difference between the surface roughness of the separator and the winding core, which was performed again, is equal to or greater than the first value, the step of adjusting the surface roughness of the winding core is performed using a second process. Method for manufacturing a jelly-roll type electrode assembly.
다시 수행된 상기 분리막 및 상기 권심의 표면 거칠기의 차이 값을 산출하는 단계에서 산출된 표면 거칠기의 차이 값이 제1 값 미만이면, 제1 공정을 이용하여 상기 권심의 표면 거칠기를 조절하는 단계가 수행되고,
상기 표면 거칠기가 조절된 상기 권심을 이용하여, 전극 및 상기 분리막을 포함하는 시트형 적층체를 권취하는 단계가 수행되는 젤리-롤형 전극 조립체의 제조 방법.In clause 16,
If the difference in surface roughness calculated in the step of calculating the difference between the surface roughness of the separator and the winding core is less than the first value, the step of adjusting the surface roughness of the winding core is performed using a first process. become,
A method of manufacturing a jelly-roll type electrode assembly, wherein the step of winding a sheet-like laminate including an electrode and the separator is performed using the winding core having the controlled surface roughness.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202280033495.0A CN117280507A (en) | 2021-07-20 | 2022-07-20 | Wound electrode assembly and method of manufacturing the same |
EP22846210.7A EP4310967A1 (en) | 2021-07-20 | 2022-07-20 | Jelly-roll type electrode assembly and method for manufacturing same |
JP2023562776A JP2024515074A (en) | 2021-07-20 | 2022-07-20 | Jelly roll type electrode assembly and manufacturing method thereof |
PCT/KR2022/010590 WO2023003340A1 (en) | 2021-07-20 | 2022-07-20 | Jelly-roll type electrode assembly and method for manufacturing same |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210094709 | 2021-07-20 | ||
KR20210094709 | 2021-07-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230014076A true KR20230014076A (en) | 2023-01-27 |
Family
ID=85101807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220088832A KR20230014076A (en) | 2021-07-20 | 2022-07-19 | Jelly roll type electrode assembly and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20230014076A (en) |
-
2022
- 2022-07-19 KR KR1020220088832A patent/KR20230014076A/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11101525B2 (en) | Laminated multilayer membranes, separators, batteries, and methods | |
KR101099903B1 (en) | Electrode plate for battery, polar plate group for battery, lithium secondary battery, method for manufacturing electrode plate for battery, and apparatus for manufacturing electrode plate for battery | |
EP2894694B1 (en) | Method for manufacturing separator for lithium secondary battery | |
JP5355821B2 (en) | Non-aqueous secondary battery separator and non-aqueous secondary battery | |
KR102592302B1 (en) | Copper foil for current collector of lithium secondary battery | |
CN111213266B (en) | Rechargeable battery | |
KR102568787B1 (en) | Cathode of three dimensional lithium secondary battery and method of fabricating the same | |
KR102465345B1 (en) | Electrodeposited copper foil with anti-burr property | |
KR101664945B1 (en) | Method for manufacturing electrode assembly and electrode assembly manufactured using the same | |
US20190115625A1 (en) | Method for forming high-capacity rechargeable batteries | |
KR20100115794A (en) | Negative electrode plate for nonaqueous battery, electrode group for nonaqueous battery and method for producing same, and tubular nonaqueous secondary battery and method for manufacturing same | |
WO1999031744A1 (en) | Apparatus and method for treating a cathode material provided on a thin-film substrate | |
KR20200031391A (en) | Multi layer anode and lithum secondary battery including the same | |
KR20230014076A (en) | Jelly roll type electrode assembly and method of manufacturing the same | |
EP4310967A1 (en) | Jelly-roll type electrode assembly and method for manufacturing same | |
JP2022073989A (en) | Positive electrode for secondary battery and manufacturing method thereof | |
CN117280507A (en) | Wound electrode assembly and method of manufacturing the same | |
US20170069904A1 (en) | Separator for battery, secondary battery including the same, and method of manufacturing separator for battery | |
JP2023524699A (en) | All-solid-state battery and manufacturing method thereof | |
KR20220021841A (en) | A method of manufacturing an electrode assembly comprising a anode and a anode having improved electrode stacking characteristics | |
EP4358172A1 (en) | Electrode manufacturing device and electrode manufacturing method using same | |
EP4386927A1 (en) | Electrode assembly, lithium secondary battery including same, method for manufacturing electrode assembly, and method for managing electrode sliding standard | |
KR102608542B1 (en) | Manufacturing method for electrode assembly and electrode assembly manufacturing equipment | |
US20230223509A1 (en) | Electrode Assembly Comprising Anode Sheet and Anode Having Improved Stacking Characteristics of Electrode, and Method of Manufacturing the Same | |
US20240170643A1 (en) | Method of fabricating a pre-lithiated electrode and lithium-ion battery cell |