KR20230045867A - 전극조립체 제조방법 및 이의 제조장치 - Google Patents

전극조립체 제조방법 및 이의 제조장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230045867A
KR20230045867A KR1020210128689A KR20210128689A KR20230045867A KR 20230045867 A KR20230045867 A KR 20230045867A KR 1020210128689 A KR1020210128689 A KR 1020210128689A KR 20210128689 A KR20210128689 A KR 20210128689A KR 20230045867 A KR20230045867 A KR 20230045867A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit cells
electrode assembly
separation film
manufacturing
winding
Prior art date
Application number
KR1020210128689A
Other languages
English (en)
Inventor
송은지
박기범
송의섭
이민하
이정화
이효준
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020210128689A priority Critical patent/KR20230045867A/ko
Priority to JP2023522535A priority patent/JP2023547799A/ja
Priority to PCT/KR2022/014599 priority patent/WO2023055094A1/ko
Priority to US18/036,562 priority patent/US20240014433A1/en
Priority to CN202280007100.XA priority patent/CN116349051A/zh
Priority to EP22876866.9A priority patent/EP4216329A4/en
Publication of KR20230045867A publication Critical patent/KR20230045867A/ko

Links

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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0459—Cells or batteries with folded separator between plate-like electrodes
    • 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
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • 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
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H01M10/0409—Machines for assembling batteries for cells with wound electrodes
    • 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
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • 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
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0583—Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or separators
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명에서는, 단위셀들을 분리필름으로 권취한 전극조립체를 제조하는 방법으로서,
(a) 권취 후 동일한 극성의 전극 탭들이 서로 상하 방향의 동일한 위치에 있도록, 상기 단위셀들을 상기 분리필름의 상면에 탑재하여 배열체를 제조하는 과정;
(b) 상기 배열체의 권취방향과 평행한 상기 분리필름의 길이방향으로 상하부에서 상기 단위셀들의 탭이 형성된 일단부 및 이의 타단부와, 이에 대응되는 상기 분리필름을 함께 열처리하는 과정; 및
(c) 상기 열처리된 단위셀들을 상기 분리필름으로 권취하는 과정을 포함하는 전극조립체 제조방법 및 이의 제조장치가 제공된다.

Description

전극조립체 제조방법 및 이의 제조장치{Manufacturing Method of Electrode Assembly and Manufacturing Apparatus thereof}
본 발명은 전극조립체 제조방법 및 이의 제조장치에 관한 것이다.
화석연료 사용의 급격한 증가로 인하여 대체 에너지, 청정 에너지의 사용에 대한 요구가 증가하고 있으며, 그 일환으로 가장 활발하게 연구되고 있는 분야가 전기화학을 이용한 발전, 축전 분야이다.
현재 이러한 전기화학적 에너지를 이용하는 전기화학 소자의 대표적인 예로 이차전지를 들 수 있으며, 점점 더 그 사용 영역이 확대되고 있는 추세이다.
최근에는 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 카메라 등의 휴대용 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고 사이클 수명이 길며 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해져 왔고, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
또한, 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라, 대기 오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석 연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로는 주로 니켈 수소금속 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 단계에 있다.
이러한 리튬 이차전지는 전극조립체가 이차전지 케이스에 내장된 구조로 이루어져 있고, 상기 전극조립체는 구조적으로, 양극 시트, 음극 시트, 분리필름을 권취하여 제조하는 젤리롤형 전극조립체, 단위 양극, 단위 음극, 및 분리막을 적층하는 적층형 전극조립체, 바이셀, 풀셀 또는 모노셀 등의 단위셀을 분리필름으로 권취하는 스택/폴딩형 전극조립체, 상기 단위셀을 적층하여 라미네이션 하는 스택/라미네이션형 전극조립체로 구분된다.
이때, 상기 스택/폴딩형 전극조립체는 분리필름으로 단위셀들을 권취하는 폴딩 공정시, 상기 단위셀들을 분리필름에 거치한 후 단순 와인딩함에 따라 폴딩면과 단위셀 간의 미접착 영역이 발생하고, 이러한 미접착 영역에서의 계면 저항이 증가되어 리튬이 석출되는 문제가 야기된다.
특히 이러한 미접착 영역은, 상기 단위셀들에 포함되는 전극이 활물질층의 두께가 일정한 평탄부와, 이들의 양단에서 그 두께가 점차 감소하는 경사부를 가지게 되는데, 이때 상기 경사부에서 더욱 두드러진다.
따라서, 이로부터 석출된 리튬이 이차전지의 안전성을 위협하게 되며, 사이클 특성이 현저하게 저하되는 문제가 있다.
따라서, 이러한 문제를 해결할 수 있는 이차전지용 전극조립체 제조 기술 개발이 절실한 실정이다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 전극조립체 탭이 형성된 양단에서의 리튬 석출을 억제하여 이차전지의 안전성 및 사이클 특성을 향상시킬 수 있는 전극조립체 제조방법 및 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하 본 발명의 일 구현에예 따르면, 단위셀들을 분리필름으로 권취한 전극조립체를 제조하는 방법으로서,
(a) 상기 단위셀들을 상기 분리필름의 상면에 탑재하여 배열체를 제조하는 단계;
(b) 상기 배열체의 권취방향과 평행한 상기 분리필름의 길이방향으로 상하부에서 상기 단위셀들의 탭이 형성된 일단부 및 이의 타단부와, 이에 대응되는 상기 분리필름을 열처리하는 단계; 및
(c) 상기 열처리된 단위셀들을 상기 분리필름으로 권취하는 단계를 포함하는 전극조립체 제조방법이 제공된다.
상기 단계 (a)는 권취 후 동일한 극성의 전극 탭들이 서로 상하 방향의 동일한 위치에 있도록, 상기 단위셀들을 상기 분리필름 상면에 탑재할 수 있다.
또한, 상기 단계 (b)의 열처리는 가열 또는 열풍으로 수행될 수 있으며, 상기 단계 (b)의 열처리는 50℃ 내지 200℃로 수행될 수 있다.
상기 열처리가 수행되는 영역을 구체적으로 검토하면, 상기 단위셀들에 포함되는 전극은, 활물질층의 두께가 일정한 평탄부 및 상기 평탄부의 양단에서 활물질층의 두께가 감소하는 경사부를 가지며,
상기 단위셀들의 탭이 형성된 일단부 및 이의 타단부는, 상기 경사부에 대응되는 영역을 포함하는 하는 것일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 단계 (c)의 권취 속도는 5ppm 내지 30ppm일 수 있다.
상기 상기 단계 (b)의 열처리와 단계 (c)의 권취는 연속적으로 이루어질 수 있으며, 따라서, 열처리 시간은 상기 권취 속도에 영향을 받는다.
한편, 상기 전극조립체는 권취된 상태에서 최외각에 위치하는 전극이 내측에만 활물질층이 형성되어 있는 단면 전극일 수 있다.
또한, 상기 단위셀들은 각각 바이셀, 풀셀 또는 모노셀일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현에예 따르면, 단위셀들을 분리필름으로 권취한 전극조립체를 제조하는 장치로서,
상기 단위셀들이 상기 분리필름의 상면에 탑재된 상태의 배열체를 귄취하는 권취기, 및
상기 배열체의 권취방향과 평행한 상기 분리필름의 길이방향으로 상하부에 위치하여 상기 단위셀들의 탭이 형성된 일단부 및 이의 타단부와, 이에 대응되는 상기 분리필름을 열처리하는 히팅기를 포함하는 전극조립체 제조장치가 제공된다.
여기서, 상기 히팅기는 가열식 또는 열풍식일 수 있다.
또한, 상기 히팅기는 상기 단위셀들이 상기 분리필름의 상면에 탑재되는 부분 전체적으로 형성되어 있을 수 있다.
상기 권취기는 상기 히팅기의 일측에 위치할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전극조립체에서 접착이 잘 이루어지지 않는 탭이 형성된 일단부와 이의 대응하는 타단부에 대하여, 단위셀들을 분리필름 상에 배열한 상태에서 권취 전에 열처리를 수행하는 경우, 분리필름과 단위셀들의 미접착 영역을 최소화할 수 있는 바, 리튬 석출이 최소화되고, 이에 따라 이를 포함하는 이차전지의 안전성 및 사이클 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 전극조립체 제조장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 단위셀의 측면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 전극조립체의 단면 모식도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 기초로 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자들은 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있으며 본 발명의 범위가 다음에 기술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 단위셀들을 분리필름으로 권취한 전극조립체를 제조하는 방법으로서,
(a) 상기 단위셀들을 상기 분리필름의 상면에 탑재하여 배열체를 제조하는 단계;
(b) 상기 배열체의 권취방향과 평행한 상기 분리필름의 길이방향으로 상하부에서 상기 단위셀들의 탭이 형성된 일단부 및 이의 타단부와, 이에 대응되는 상기 분리필름을 열처리하는 단계; 및
(c) 상기 열처리된 단위셀들을 상기 분리필름으로 권취하는 단계를 포함하는 전극조립체 제조방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면,
단위셀들을 분리필름으로 권취한 전극조립체를 제조하는 장치로서,
권취 후 동일한 극성의 전극 탭들이 서로 상하 방향의 동일한 위치에 있도록, 상기 단위셀들이 상기 분리필름의 상면에 탑재된 상태의 배열체를 귄취하는 권취기, 및
상기 배열체의 권취방향과 평행한 상기 분리필름의 길이방향으로 상하부에 위치하여 상기 단위셀들의 탭이 형성된 일단부 및 이의 타단부와, 이에 대응되는 상기 분리필름을 함께 열처리하는 히팅기를 포함하는 전극조립체 제조장치가 제공된다.
이하에서는, 전극조립체 제조장치의 모식도를 바탕으로, 본 발명에 따른 전극조립체 제조방법과 이의 제조장치를 함께 설명한다.
구체적으로, 도 1에는 본 발명의 일 구현예에 따른 이차전지용 전극 제조장치를 모식적으로 도시하였다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지용 전극조립체 제조장치(100)는 단위셀들(108: 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107)이 분리필름(110)의 상면에 탑재된 상태의 배열체(120)를 귄취하는 권취기(130), 및 배열체(120)의 권취방향과 평행한 분리필름(110)의 길이방향으로 상하부에 위치하여 단위셀들(108)의 탭이 형성된 일단부 및 이의 타단부와, 이에 대응되는 분리필름(110)을 함께 열처리하는 히팅기(140)를 포함한다.
먼저, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 전극조립체는, 먼저 분리필름(110) 상에 다수의 단위셀들(108)을 배열하여 배열체(120)를 제조한다.
이때, 단위셀들(108)은 권취 후 동일한 극성의 전극 탭들이 서로 상하 방향의 동일한 위치에 있도록 배열된다.
단위셀들(108) 각각은, 같은 극성의 전극이 양단에 위치하는 형태의 바이셀, 다른 극성의 전극이 양단에 위치하는 형태의 풀셀, 또는 하나의 전극을 포함하는 형태의 모노셀일 수 있다.
예를 들어, 상기 바이셀은 음극/분리막/양극/분리막/음극과 같은 구조일 수 있고, 풀셀은 음극/분리막/양극과 같은 구조일 수 있으며, 상기 모노셀은 양극 또는 음극 중 하나의 전극과 분리막이 적층된 형태의 구조일 수 있다.
단, 단위셀들(108)은 권취 후 양극과 음극이 교번배열되는 적층형태를 가지도록 배열되어야 함은 물론이다.
한편, 단위셀들(108)에 포함되는 전극들은, 전극의 제조과정 중 전극 활물질 슬러리의 도포로 인해 탭이 형성되는 일단부와 이의 타단부에 경사가 발생한다.
이에 대해 구체적으로 설명하기 위해, 도 2에 본 발명의 단위셀의 측면도를 모식적으로 도시하였다.
도 2를 참조하면, 단위셀(200)은 다수의 전극들(210, 220, 230)로 구성된다. 도 2에는 3개의 전극들(210, 220, 230)로 구성되는 바이셀을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전극들(210, 220, 230)은 각각, 집전체들(211, 221, 231) 상에 활물질층(212, 222, 232)이 형성된 구조로 이루어져 있으며, 집전체들(211, 221, 231)의 일측에는 전극 탭들(211a, 221a, 231a)이 각각 형성되어 있다.
여기서, 활물질층(212, 222, 232)를 검토하면, 활물질층(212, 222, 232)은 활물질층(212, 222, 232)가 두께가 일정한 평탄부(P) 및 평탄부(P)의 양단에서 활물질층(212, 222, 232)의 두께가 감소하는 경사부들(L1, L2)를 가진다. 구체적으로는 탭이 형성된 방향의 일단부 측의 경사부(L1)과 이에 대응되는 타단부 측의 경사부(L2)를 가진다.
이와 같이, 단위셀(200)을 이루는 전극들(210, 220, 230)의 활물질층이 경사부(L1, L2)를 가지기 때문에 이러한 단위셀(200)을 분리필름으로 권취하는 경우, 탭이 형성된 일단부의 경사부(L1)와 이에 대응되는 타단부의 경사부(L2)는 분리필름과 사이가 이격되어 공간이 발생하는 바, 미접착되고, 이에 따라, 상기 영역에서 리튬 석출이 잘 발생하게 된다.
그러나, 다시 도 1을 참조하면, 본 발명은, 이와 같은 단위셀들(108)이 분리필름(110) 상에 탑재된 배열체(120)에 대하여 단위셀들(108)에서 탭이 형성된 일단부 및 이의 타단부와 이에 대응되는 분리필름(110)을 함께 열처리하는 과정이 수행된다.
이때, 열처리가 수행되는 단위셀들(108)의 탭이 형성된 일단부 및 이의 타단부는, 전극의 경사부에 대응되는 영역을 포함하는 영역(S1, S2)일 수 있다.
상기 열처리의 수행은 분리필름(110)의 길이 방향으로 상하부에 위치하는 히팅기(140)에 의해 수행되며, 이때, 열처리는 가열 또는 열풍으로 수행될 수 있고, 다라서, 히팅기(140)는 가열식 또는 열풍식 기기일 수 있다.
또한, 열처리는 50℃ 내지 200℃로 수행될 수 있다.
상기 범위를 벗어나, 너무 낮은 온도로 수행하는 경우에는, 본 발명이 의도한 접착 효과를 충분히 얻을 수 없고, 너무 높은 온도의 경우에는 활물질층에의 변형, 분리필름의 변형이 이루어질 수 있어, 바람직하지 않다.
한편, 상기 열처리 이후에는 단위셀들(108)을 분리필름(110)으로 권취한다.
이때, 상기 열처리 시간은 열처리 이후 수행되는 권취 속도에 영향을 받을 수 있다.
구체적으로, 배열체(120)을 권취하는 권취기(130)는 히팅기(140)의 일측에상기 위치할 수 있으며, 이에 따라 단계 (b)의 열처리와 단계 (c)의 권취는 연속적으로 이루어질 수 있다. 따라서, 열처리 시간이 귄취 속도에 영향을 받을 수 있다
이때, 상기 단계 (c)의 권취 속도는 5ppm 내지 30ppm일 수 있다.
상기 범위를 벗어나, 너무 권취 속도가 너무 빠르면 충분한 열처리 효과를 얻을 수 없고, 너무 느리면 과열될 수 있으므로, 바람직하지 않다.
또한, 상기 열처리를 수행하는 히팅기(140)는 그 크기에 제한이 있는 것은 아니나, 단위셀들(108)이 충분히 열처리 될 수 있도록, 단위셀들(108)이 분리필름(110)의 상면에 탑재되는 부분 전체적으로 형성되어 있을 수 있다.
구체적으로, 이와 같이 수행되는 경우, 상기 단위셀에 대한 열처리 시간은, 3초 내지 20초일 수 있다.
상기 범위를 벗어나는 경우 충분한 열처리 효과를 얻을 수 없거나, 반대로 과열될 수 있으므로, 바람직하지 않다.
한편, 이와 같이 제조된 전극조립체는 권취된 상태에서 최외각에 위치하는 전극이 내측에만 활물질층이 형성되어 있는 단면 전극일 수 있다.
따라서, 도 1의 권취 종점에 있는 2개의 단위셀들(106, 107)에서의 분리필름(110)과 대면하는 전극은 단면 전극일 수 있다.
이를 좀 더 명확히 설명하고자, 하기 도 3에 권취된 형태의 전극조립체의 단면도를 도시하였다.
도 3을 참조하면, 전극조립체(300)은 단위셀들이 분리필름(310)으로 권취된 구조로 이루어져 있다. 이때, 최외각에 존재하는 단위셀들(106, 107)에 포함되는 각각의 전극들(320, 330)은 각각 집전체들(321, 331) 상에 활물질층들(322, 332)이 전극조립체(300)의 내측에만 형성되어 있는 단면 전극이다.
구체적으로, 상부에 위치하는 전극(320)은 집전체(321)의 하면에만 활물질층(321)이 형성되어 있고, 하부에 위치하는 전극(330)은 집전체(331)의 상면에만 활물질층(332)이 형성되어 있다.
이와 같이 최외각에 위치하는 전극들이 단면 전극인 경우, 활물질층의 낭비가 없으며, 전극조립체의 전체적인 두께가 감소하므로, 더욱 바람직하다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
100: 전극조립체 제조장치,
110: 분리필름
101, 102, 103, 104, 105, 106, 107: 단위셀
120: 배열체,
130: 권취기,
140: 히팅기,
200: 단위셀
300: 전극조립체.

Claims (13)

  1. 단위셀들을 분리필름으로 권취한 전극조립체를 제조하는 방법으로서,
    (a) 상기 단위셀들을 상기 분리필름의 상면에 탑재하여 배열체를 제조하는 단계;
    (b) 상기 배열체의 권취방향과 평행한 상기 분리필름의 길이방향으로 상하부에서 상기 단위셀들의 탭이 형성된 일단부 및 이의 타단부와, 이에 대응되는 상기 분리필름을 열처리하는 단계; 및
    (c) 상기 열처리된 단위셀들을 상기 분리필름으로 권취하는 단계를 포함하는 전극조립체 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (a)는 권취 후 동일한 극성의 전극 탭들이 서로 상하 방향의 동일한 위치에 있도록, 상기 단위셀들을 상기 분리필름 상면에 탑재하는 것인 전극조립체 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)의 열처리는 가열 또는 열풍으로 수행되는 전극조립체 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)의 열처리는 50℃ 내지 200℃로 수행되는 전극조립체의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단위셀들에 포함되는 전극은, 활물질층의 두께가 일정한 평탄부 및 상기 평탄부의 양단에서 활물질층의 두께가 감소하는 경사부를 가지며,
    상기 단위셀들의 탭이 형성된 일단부 및 이의 타단부는, 상기 경사부에 대응되는 영역을 포함하는 전극조립체의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (c)의 권취 속도는 5ppm 내지 30ppm인 전극조립체의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)의 열처리와 단계 (c)의 권취는 연속적으로 이루어지는 전극조립체 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극조립체는 권취된 상태에서 최외각에 위치하는 전극이 내측에만 활물질층이 형성되어 있는 단면 전극인 전극조립체 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 단위셀들은 각각 바이셀, 풀셀 또는 모노셀인 전극조립체 제조방법.
  10. 단위셀들을 분리필름으로 권취한 전극조립체를 제조하는 장치로서,
    상기 단위셀들이 상기 분리필름의 상면에 탑재된 상태의 배열체를 귄취하는 권취기, 및
    상기 배열체의 권취방향과 평행한 상기 분리필름의 길이방향으로 상하부에 위치하여 상기 단위셀들의 탭이 형성된 일단부 및 이의 타단부와, 이에 대응되는 상기 분리필름을 열처리하는 히팅기를 포함하는 전극조립체 제조장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 히팅기는 가열식 또는 열풍식인 전극조립체 제조장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 히팅기는 상기 단위셀들이 상기 분리필름의 상면에 탑재되는 부분 전체적으로 형성되어 있는 전극조립체 제조장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 권취기는 상기 히팅기의 일측에 위치하는 전극조립체 제조장치.
KR1020210128689A 2021-09-29 2021-09-29 전극조립체 제조방법 및 이의 제조장치 KR20230045867A (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210128689A KR20230045867A (ko) 2021-09-29 2021-09-29 전극조립체 제조방법 및 이의 제조장치
JP2023522535A JP2023547799A (ja) 2021-09-29 2022-09-28 電極組立体の製造方法およびその製造装置
PCT/KR2022/014599 WO2023055094A1 (ko) 2021-09-29 2022-09-28 전극조립체 제조방법 및 이의 제조장치
US18/036,562 US20240014433A1 (en) 2021-09-29 2022-09-28 Method of Manufacturing an Electrode Assembly and Manufacturing Apparatus Thereof
CN202280007100.XA CN116349051A (zh) 2021-09-29 2022-09-28 制造电极组件的方法和设备
EP22876866.9A EP4216329A4 (en) 2021-09-29 2022-09-28 METHOD FOR PRODUCING AN ELECTRODE ARRANGEMENT AND DEVICE FOR PRODUCING SAME

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210128689A KR20230045867A (ko) 2021-09-29 2021-09-29 전극조립체 제조방법 및 이의 제조장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230045867A true KR20230045867A (ko) 2023-04-05

Family

ID=85783188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210128689A KR20230045867A (ko) 2021-09-29 2021-09-29 전극조립체 제조방법 및 이의 제조장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240014433A1 (ko)
EP (1) EP4216329A4 (ko)
JP (1) JP2023547799A (ko)
KR (1) KR20230045867A (ko)
CN (1) CN116349051A (ko)
WO (1) WO2023055094A1 (ko)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100987300B1 (ko) * 2007-07-04 2010-10-12 주식회사 엘지화학 스택-폴딩형 전극조립체 및 그것의 제조방법
KR101603074B1 (ko) * 2013-09-27 2016-03-14 주식회사 엘지화학 가열 부재를 포함하는 전지셀 절곡 장치
KR102164576B1 (ko) * 2016-02-12 2020-10-12 주식회사 엘지화학 전극조립체 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극조립체
KR102124105B1 (ko) * 2016-03-29 2020-06-17 주식회사 엘지화학 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR20180044769A (ko) * 2016-10-24 2018-05-03 주식회사 엘지화학 스택-폴딩 셀의 제조방법
JP7120307B2 (ja) * 2018-06-11 2022-08-17 株式会社村田製作所 電池用電極およびその製造方法
KR20200141859A (ko) * 2019-06-11 2020-12-21 주식회사 엘지화학 전극조립체 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023547799A (ja) 2023-11-14
WO2023055094A1 (ko) 2023-04-06
US20240014433A1 (en) 2024-01-11
EP4216329A1 (en) 2023-07-26
EP4216329A4 (en) 2024-05-22
CN116349051A (zh) 2023-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108808059B (zh) 一种基于交叉堆叠的叠片式二次电池及其制备方法
US10454083B2 (en) Battery module
KR101664244B1 (ko) 전극의 표면에 패턴을 형성하는 방법, 이 방법을 이용해 제조된 전극 및 이 전극을 포함하는 이차전지
KR20140060366A (ko) 휴대용 전자 디바이스를 위한 배터리 내의 그래핀 집전체
CN102005598A (zh) 具有提高的抗刺穿和压溃的安全性的可再充电二次电池
KR20130051890A (ko) 신규한 구조의 전지셀
KR102152143B1 (ko) 전극판의 경계 부위에 절연 보강부가 형성된 분리막을 포함하는 전극조립체
US20190020036A1 (en) Electrode for secondary battery including electrode protecting layer
JP2017530515A (ja) 両方向に巻き取られている電極組立体及びそれを含むリチウム二次電池
CN111211358A (zh) 一种多极耳快充圆柱锂电池
JP2022551854A (ja) 二次電池およびそれを含むデバイス
EP3614477B1 (en) Electrode assembly and battery including the same
JP4590723B2 (ja) 巻回型電極電池およびその製造方法
KR102108113B1 (ko) 외주변이 절곡된 분리막을 포함하는 전극조립체
KR20230045867A (ko) 전극조립체 제조방법 및 이의 제조장치
CN208240790U (zh) 一种电池极片、电池极芯及电池
JP4439870B2 (ja) 非水電解質二次電池
JP7463652B2 (ja) 圧電素子および熱電素子を含む円筒形二次電池
KR20130085572A (ko) 캐패시터 및 캐패시터 제조방법
JP2001243936A (ja) 非水系二次電池
US20110286148A1 (en) Electrochemical device and method for manufacturing the same
KR20230052706A (ko) 리튬 이차전지용 전극 조립체 라미네이션 방법 및 이의 장치
JP2023541349A (ja) 短絡防止用コーティング部を備えた電極組立体
KR20240028850A (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR20150064328A (ko) 전극 집전체의 중첩이 최소화된 전극조립체를 포함하는 전지셀