KR20230099241A - 전극 탭 용접 방법 및 전극조립체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 양극 및 음극을 포함하는 기본단위체를 n(n은 2 이상의 정수임)개 적층한 전극조립체의 전극 탭 용접 방법으로서, 상기 전극조립체를 구성할 n개의 기본단위체들을 0.5n개씩 두 개의 그룹(group)으로 나눈 후, 제 1 그룹의 기본단위체 적층체의 전극 탭들을 용접하고, 제 2 그룹의 기본단위체 적층체의 전극 탭들을 각 용접하는 제 1 차 용접 단계; 및 제 1 그룹의 기본단위체 적층체와 제 2 그룹의 기본단위체 적층체를 적층한 후, 전극 탭들을 용접하는 제 2 차 용접 단계를 포함하고, 상기 제 1 차 용접 단계는, 기본단위체 적층체 중 최하단의 기본단위체의 높이를 용접 기준 높이로 삼아 용접을 수행한다.
Description
본 발명은, 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 기본단위체들을 복수 적층한 구조의 전극조립체에서, 전극 탭들을 용접하는 방법 및 전극조립체에 관한 것이다.
개인 휴대단말, 전기 자동차 분야를 포함하여 여러 분야에서 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다.
이차전지는 전해질에 양극과 음극을 삽입하고, 이러한 양극과 음극을 연결했을 때 전해질과 전극 사이에서 발생되는 전기화학적 반응을 이용한 전지로서, 기존의 일차전지와는 달리 전기전자제품에서 소모된 에너지를 충전기에 의해 재충전하여 반복 사용할 수 있는 충전과 방전이 가능한 전지이므로, 무선 전기전자제품의 대중화와 더불어 확산되고 있는 추세이다.
이러한 이차전지는 양극, 분리막, 음극 구조을 포함하는 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는데, 대표적으로는 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 적층형 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
도 1은 종래의 적층형 전극조립체의 단면도 및 전극 탭의 용접 방법을 도시하고 있다. 도 1을 참조하면, 적층형 전극조립체는, 복수의 극판들(11) 및 분리막들(12)이 적층되어 있는 구조를 가지고, 상기 복수의 극판(11)들로부터 전극 탭(13)들이 돌출되어 있다.
근래에 들어, 고용량/고에너지 전지에 대한 수요가 증가하면서, 전극의 로딩량 및 극판의 적층 수가 증가함에 따라 전극조립체의 두께가 두꺼워지는 추세인데, 이러한 구조의 전극조립체는 전극의 스웰링 발생 시 전극 탭 단선에 취약하여 전극 탭의 용접 시, 도 1에 도시한 바와 같이, 용접 높이를 설정함에 있어서, 전극조립체 두께의 약 1/2 지점에서 설정하도록 관리하고 있다.
그런데, 용접 후 높이 측정의 어려움으로 인해, 전극조립체 두께의 1/2 지점에서 정확하게 용접 높이를 설정해 용접을 진행하는 데에 어려움이 있다.
본 발명은 전극 탭의 용접 시, 새로운 용접 설비의 추가 없이도, 전극 탭 용접부가 전극조립체 두께의 1/2이 되는 높이에 위치하도록 용접하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은, 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 기본단위체를 n(n은 2 이상의 정수임)개 적층한 전극조립체의 전극 탭 용접 방법에 관한 것으로서, 상기 전극조립체를 구성할 n개의 기본단위체들을 0.5n개씩 두 개의 그룹(group)으로 나눈 후, 제 1 그룹의 기본단위체 적층체의 전극 탭들을 용접하고, 제 2 그룹의 기본단위체 적층체의 전극 탭들을 용접하는 제 1 차 용접 단계; 및 제 1 그룹의 기본단위체 적층체와 제 2 그룹의 기본단위체 적층체를 적층한 후, 전극 탭들을 용접하는 제 2 차 용접 단계를 포함하고, 상기 제 1 차 용접 단계는, 기본단위체 적층체 중 최하단의 기본단위체의 높이를 용접 기준 높이로 삼아 용접을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 1 차 용접 단계의 용접 기준 높이는, 기본단위체 적층체 중 최하단의 기본단위체의 바닥면 높이와 동일하다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 1차 용접 단계는, 전극 탭들을 용접하기 이전에, 다수의 전극 탭들이 상기 용접 기준 높이에서 상호 접촉하도록, 가이드 지그를 이용해, 다수의 전극 탭들을 하방을 향해 압착하는 과정을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 2 차 용접 단계에서, 두 개의 기본단위체 적층체를 적층함에 있어서, 각 기본단위체 적층체 중 최하단의 기본단위체가 대면하도록 적층한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 2 차 용접 단계는, 상기 제 1 차 용접 단계에서의 용접부와 동일한 부위를 용접부로 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 2 차 용접 단계는, 상기 제 1 차 용접 단계에서 미용접된 부위 중에서 용접부를 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 2 차 용접 단계는, 상기 제 1 그룹의 제 1 차 용접부와, 상기 제 2 그룹의 미용접부의 일부를 용접부로 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 2차 용접 단계는, 상기 제 1 그룹의 제 1 차 용접부 및 미용접부의 일부와, 상기 제 2 그룹의 제 1 차 용접부 및 미용접부의 일부를 모두 포함하도록 용접부를 설정할 수 있다.
이때, 상기 제 2 차 용접 단계는, 상기 제 1 그룹의 제 1차 용접부와 제 2 그룹의 제 1차 용접부가 상호 대면하도록 전극 탭들을 정렬한 상태에서, 제 2 차 용접을 수행할 수 있으며, 또는
상기 제 2 차 용접 단계는, 상기 제 1 그룹의 제 1 차 용접부와 상기 제 2 그룹의 미용접부가 상호 대면하고, 상기 제 1 그룹의 미용접부와 상기 제 2 그룹의 제 1 차 용접부가 상호 대면하도록 전극 탭들을 정렬한 상태에서, 제 2 차 용접을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 용접 방법에 따라 전극 탭들을 용접한 전극조립체를 제공한다.
본 발명에 따른 전극 탭 용접 방법은, 별다른 측정 장비나 용접 설비의 설계 변경 없이도, 전극 탭 용접부의 높이를 전극조립체 두께의 1/2 지점에 용이하게 형성할 수 있으며, 이에 따라 전극의 스웰링 시 단선에 취약하지 않은 전극조립체의 제조가 가능한 효과가 있다.
도 1은 적층형 전극조립체의 단면 및 종래의 전극 탭 용접 방법을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭 용접 방법의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 차 용접 단계를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 8은, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 2 차 용접 단계에서의 용접 부위를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭 용접 방법의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 차 용접 단계를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 8은, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 2 차 용접 단계에서의 용접 부위를 나타낸 모식도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭 용접 방법의 모식도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전극 탭 용접 방법은, 양극 및 음극을 포함하는 기본단위체를 n(n은 2 이상의 정수임)개 적층한 전극조립체의 전극 탭 용접 방법으로서, 상기 전극조립체를 구성할 n개의 기본단위체들을 0.5n개씩 두 개의 그룹(group)으로 나눈 후, 제 1 그룹의 기본단위체 적층체의 전극 탭들을 용접하고, 제 2 그룹의 기본단위체 적층체의 전극 탭들을 용접하는 제 1 차 용접 단계; 및 제 1 그룹의 기본단위체 적층체와 제 2 그룹의 기본단위체 적층체를 적층한 후, 전극 탭들을 용접하는 제 2 차 용접 단계를 포함하고, 상기 제 1 차 용접 단계는, 기본단위체 적층체 중 최하단의 기본단위체의 높이를 용접 기준 높이로 삼아 용접을 수행한다.
본 발명에 따른 전극 탭 용접 방법은, 전체 전극 탭들의 용접부가, 전극조립체 두께의 1/2 지점의 높이에 형성되도록 하기 위해서, 전극조립체를 구성할 기본단위체들을 두 개의 그룹으로 나누고, 각 그룹별로 제 1 차 용접을 하되, 제 1 차 용접 시의 용접 높이를 최하단의 기본단위체를 기준으로 하여 용접한 후, 두 개의 그룹들을 합하여, 제 2 차 용접을 수행하므로, 제 2 차 용접 시, 그 용접 높이가 자연스럽게 전극조립체 두께의 1/2 지점이 된다. 따라서, 별다른 측정 장비나 용접 설비의 설계 변경 없이도, 전극 탭 용접부의 높이를 전극조립체 두께의 1/2 지점에 용이하게 형성할 수 있으며, 이에 따라 전극의 스웰링 시 단선에 취약하지 않은 전극조립체의 제조가 가능한 효과가 있다.
본 발명의 전극조립체는, 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 다수의 기본단위체를 적층한 구조이고, 각각의 양극, 음극으로 구성되는 전극판에는 전극 탭이 돌출되어 있는 구조를 가진다. 그리고 이러한 전극 탭은 양극 탭들 또능 음극 탭들일 수 있고, 이들의 돌출 방향은 서로 동일하거나, 상이할 수 있으나, 전극조립체의 단부와 용접부의 이격거리가 매우 짧은 경우에는, 전극 탭들이 수직 또는 그에 근접하게 절곡되므로, 반대 전극들과의 접촉에 의한 쇼트를 효과적으로 방지하기 위해, 서로 반대 방향으로 전극조립체의 양측에서 돌출되어 있을 수 있다.
더욱이, 상기 지적한 쇼트의 문제를 더욱 효과적으로 해결하기 위해, 상기 전극조립체와 용접부의 이격부위에는 전극 탭들의 사이에 분리막이 존재할 수 있다.
즉, 상기 전극판들 사이에 위치하는 분리막의 길이를 전극판들의 길이보다 길게 하여, 전극 탭들이 수직 또는 그에 근접하게 절곡되더라도 다른 극성을 가지는 극판에 접촉되어 쇼트가 날 수 있는 문제를 효과적으로 방지함으로써 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 분리막은 전극조립체의 단부로부터 용접부까지의 거리를 1로 하였을 때, 전극조립체의 단부로부터 1/3 내지 1의 범위까지 존재할 수 있다.
상기 범위를 벗어나, 분리막이 짧게 돌출되는 경우에는, 다른 극성을 갖는 극판과의 접촉을 효과적으로 방지할 수 없고, 너무 길게 돌출되는 경우에는 전극 탭들의 용접에까지 분리막이 영향을 주게 되어, 용접 공정 상 문제가 있을 수 있는 바, 바람직하지 않다.
이러한 분리막의 존재에 따라, 전극 탭들의 용접부를 전극조립체 가까이에 형성할 수 있고, 결과적으로 전지셀의 부피당 에너지밀도도 더욱 향상시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, (a) 상기 제 1 차 용접 단계에서, 기본단위체 적층제 중 최 하단의 기본단위체의 높이를 용접 기준 높이로 삼아 용접을 수행한다. 최하단의 기본단위체의 높이에서 제 1 차 용접을 수행하므로, 제 1 차 용접 시, 적절한 용접 높이를 설정하기 위한 별다른 노력이 요구되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 차 용접 단계를 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 상기 제 1차 용접 단계는, 전극 탭(113, 123)들을 용접하기 이전에, 다수의 전극 탭(113, 123)들이 상기 용접 기준 높이에서 상호 접촉하도록, 가이드 지그(20)를 이용해, 다수의 전극 탭(113, 123)들을 하방을 향해 압착하는 과정을 포함한다. 이에 따라 다수의 전극 탭(113, 123)들이 최하단의 기본단위체(111a, 121a)로부터 돌출된 전극 탭 방향으로 가이드되어, 이들 전극 탭 다발을 용이하게 용접할 수 있다.
그리고 제 1 차 용접 시, 상기 제 1 차 용접 단계의 용접 기준 높이는, 기본단위체 적층체(110,120) 중 최하단의 기본단위체(111a,121a)의 바닥면 높이와 동일하게 설정될 수 있다. 상기 최하단의 기본단위체(111a,121a)의 바닥면의 높이는 그 위치를 직관적으로 파악할 수 있고, 후속하는 제 2 차 용접 단계에서의 용접부 높이가, 전극조립체 두께의 1/2 지점에 위치하기 위해서는, 제 1 차 용접 단계에서의 용접부 위치가, 상기 바닥면의 높이에 가까울수록 유리하다.
상기 전극조립체와 제 1 차 용접부의 이격부위에서 전극 탭들의 사이에 분리막이 존재하는 바, 상기 가이드 지그는 구체적으로, 전극조립체 단부의 분리막이 끝나는 지점에서 전극 탭들을 압착하는 형태일 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제 2 차 용접 단계에서, 두 개의 기본단위체 적층체(110, 120)를 적층함에 있어서, 각 기본단위체 적층체(110,120) 중 최하단의 기본단위체(111a,121a)가 서로 대면하도록 적층한다. 이에 따라 제 1 차 용접 단계에서 용접된 제 1 그룹의 기본단위체 적층체의 전극 탭 다발과, 제 2 그룹의 기본단위체 적층체의 전극 탭 다발이, 전극조립체 두께의 1/2 지점의 높이에서 서로 접하게 되고, 이들의 접점 높이에서 바로 제 2 차 용접을 수행할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 차 용접 과정을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 상기 제 2 차 용접 단계는, 상기 제 1 차 용접 단계에서의 용접부와 동일한 부위를 용접부로 설정하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 제 2 차 용접 단계는, 제 1 그룹의 전극 탭 다발의 제 1 차 용접부(113a)와 제 2 그룹의 전극 탭 다발의 제 2 차 용접부(123a)를, 용접 수단(15)을 이용하여 용접하는 것일 수 있다.
이러한 경우에 동일한 부위에 대해 제 1 차 용접 및 제 2 차 용접을 수행하게 되므로, 과용접이 되지 않도록 제 1 차 용접 및 제 2 차 용접의 각 용접 강도를 적절하게 조절하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 2 차 용접 과정을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 상기 제 2 차 용접 단계는, 상기 제 1 차 용접 단계에서 미용접된 부위 중에서 용접부를 설정하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 제 2 차 용접 단계는, 제 1 그룹의 미용접 부위에서의 일부(113b)와 제 2 그룹의 전극 탭 다발의 미용접 부위에서의 일부(123b)를 용접 수단(15)을 이용해 용접하는 것일 수 있다.
이러한 경우에, 제 1 차 용접부와 제 2 차 용접부가 중첩되지 않으므로, 과용접의 우려는 없으나, 제 1 차 용접부(113a, 123a)와 제 2 차 용접부(113b, 123b)가 모두 용접되므로, 전체적으로 용접 부위가 증가하게 된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 2 차 용접 과정을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 상기 제 2 차 용접 단계는, 상기 제 1 그룹의 제 1 차 용접부(113a)와, 상기 제 2 그룹의 미용접부의 일부(123b)를 용접부로 설정하는 것일 수 있다.
전극조립체 단부로부터 상기 제 1 그룹의 전극 탭 다발의 제 1 차 용접부까지의 거리와, 전극조립체 단부로부터 제 2 그룹의 전극 탭 다발의 제 1 차 용접부까지의 거리가 서로 다를 수 있으므로, 이러한 경우에는 도 6에 도시한 바와 같이 제 2 차 용접부가 설정될 수 있다. 이러한 경우 제 2 차 용접부가, 제 1 그룹의 전극 탭 다발의 제 1 차 용접부와 중첩되어, 과용접이 될 수 있으므로 제 2 차 용접 시 용접 강도를 적절하게 설정해야 할 것이다.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 2 차 용접 과정을 모식적으로 나타낸 도면이다. 이들 도면을 참조하면, 상기 제 2차 용접 단계는, 상기 제 1 그룹의 제 1 차 용접부(113a) 및 미용접부의 일부(113b)와, 상기 제 2 그룹의 제 1 차 용접부(123a) 및 미용접부의 일부(123b)를 모두 포함하도록 용접부를 설정한다.
이 때, 도 7에 도시한 바와 같이, 제 2 차 용접 단계는, 상기 제 1 그룹의 제 1차 용접부와 제 2 그룹의 제 1차 용접부가 상호 대면하도록 전극 탭들을 정렬한 상태에서, 제 2 차 용접을 수행하는 것일 수 있다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 제 2 차 용접 단계는, 상기 제 1 그룹의 제 1 차 용접부와 상기 제 2 그룹의 미용접부가 상호 대면하고, 상기 제 1 그룹의 미용접부와 상기 제 2 그룹의 제 1 차 용접부가 상호 대면하도록 전극 탭들을 정렬한 상태에서, 제 2 차 용접을 수행하는 것일 수도 있다.
상기 제 1 차 용접 단계 및 제 2 차 용접 단계에서 수행되는 용접은, 한정되지 아니하고, 예를 들어, 초음파 용접, 레이저 용접, 또는 저항 용접일 수 있다.
또한 본 발명은, 전술한 용접 방법에 따라 전극 탭을 용접하여, 전극 탭 용접부가, 전극조립체 두께의 1/2 지점의 높이에 형성된 전극조립체를 제공한다.
본 발명의 전극조립체는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체일 수 있으며, 이들의 구체적인 구성은 당업계에 공지된 구성을 참조한다. 구체적으로, 스택형 전극조립체는 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 구조이며, 스택/폴딩형 전극조립체는, 일정한 단위 크기의 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이셀(bicell)을 긴 길이의 연속적인 분리막 필름을 이용하여 폴딩한 구조일 수 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조될 수 있으며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 등과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M' = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는, 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 전극 활물질을 포함하는 슬러리 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 다만, 본 발명에 따른 제조방법에 따르면 적은 양의 바인더로도 충분한 접착력을 나타낼 수 있는 바, 바인더의 함량이 상세하게는, 슬러리 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 5중량%일 수 있다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
또한, 상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료; 티타늄 산화물; 리튬 티타늄 산화물 등을 들 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
10: 전극조립체
11: 극판
12: 분리막
13: 전극 탭
15: 용접수단
110: 제 1 그룹의 기본단위체 적층체
120: 제 2 그룹의 기본단위체 적층체
113: 제 1 그룹의 전극 탭
123: 제 2 그룹의 전극 탭
11: 극판
12: 분리막
13: 전극 탭
15: 용접수단
110: 제 1 그룹의 기본단위체 적층체
120: 제 2 그룹의 기본단위체 적층체
113: 제 1 그룹의 전극 탭
123: 제 2 그룹의 전극 탭
Claims (11)
- 양극 및 음극을 포함하는 기본단위체를 n(n은 2 이상의 정수임)개 적층한 전극조립체의 전극 탭 용접 방법으로서,
상기 전극조립체를 구성할 n개의 기본단위체들을 0.5n개씩 두 개의 그룹(group)으로 나눈 후, 제 1 그룹의 기본단위체 적층체의 전극 탭들을 용접하고, 제 2 그룹의 기본단위체 적층체의 전극 탭들을 용접하는 제 1 차 용접 단계; 및
제 1 그룹의 기본단위체 적층체와 제 2 그룹의 기본단위체 적층체를 적층한 후, 전극 탭들을 용접하는 제 2 차 용접 단계를 포함하고,
상기 제 1 차 용접 단계는, 기본단위체 적층체 중 최하단의 기본단위체의 높이를 용접 기준 높이로 삼아 용접을 수행하는 전극 탭 용접 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 차 용접 단계의 용접 기준 높이는, 기본단위체 적층체 중 최하단의 기본단위체의 바닥면 높이인 전극 탭 용접 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1차 용접 단계는, 전극 탭들을 용접하기 이전에, 다수의 전극 탭들이 상기 용접 기준 높이에서 상호 접촉하도록, 가이드 지그를 이용해, 다수의 전극 탭들을 하방을 향해 압착하는 과정을 포함하는 전극 탭 용접 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 차 용접 단계에서, 두 개의 기본단위체 적층체를 적층함에 있어서, 각 기본단위체 적층체 중 최하단의 기본단위체가 대면하도록 적층하는 전극 탭 용접 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 차 용접 단계는, 상기 제 1 차 용접 단계에서의 용접부와 동일한 부위를 용접부로 설정하는 전극 탭 용접 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 차 용접 단계는, 상기 제 1 차 용접 단계에서미용접된 부위 중에서 용접부를 설정하는 전극 탭 용접 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 차 용접 단계는, 상기 제 1 그룹의 제 1 차 용접부와, 상기 제 2 그룹의 미용접부의 일부를 용접부로 설정하는 전극 탭 용접 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2차 용접 단계는, 상기 제 1 그룹의 제 1 차 용접부 및 미용접부의 일부와, 상기 제 2 그룹의 제 1 차 용접부 및 미용접부의 일부를 모두 포함하도록 용접부를 설정하는 전극 탭 용접 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 차 용접 단계는, 상기 제 1 그룹의 제 1차 용접부와 제 2 그룹의 제 1차 용접부가 상호 대면하도록 전극 탭들을 정렬한 상태에서, 제 2 차 용접을 수행하는 전극 탭 용접 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 차 용접 단계는,
상기 제 1 그룹의 제 1 차 용접부와 상기 제 2 그룹의 미용접부가 상호 대면하고, 상기 제 1 그룹의 미용접부와 상기 제 2 그룹의 제 1 차 용접부가 상호 대면하도록 전극 탭들을 정렬한 상태에서, 제 2 차 용접을 수행하는 전극 탭 용접 방법.
- 제 1 항의 전극 탭 용접 방법으로 용접한 전극조립체.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210188427A KR20230099241A (ko) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 전극 탭 용접 방법 및 전극조립체 |
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| KR1020210188427A KR20230099241A (ko) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 전극 탭 용접 방법 및 전극조립체 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR20230099241A true KR20230099241A (ko) | 2023-07-04 |
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ID=87156339
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Citations (1)
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