KR20230171875A - 전극조립체 및 전극조립체의 제조방법 - Google Patents

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안창범
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Abstract

본 발명은 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)이 교대로 제1방향으로 적층되되 정렬되어서 적층되는 적층체(100); 및 상기 적층체(100)를 둘러싸고 적층체(100)에 융착되어서 상기 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)을 고정하는 랩핑필름(200)을 포함하는 전극조립체를 제공한다. 상기 복수 개의 전극(110)의 전극탭(112)들은 상기 적층체(100)의 제1방향과 교차하는 제2방향의 일측 또는 타측에 배치된다. 상기 랩핑필름(200)은, 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측과 타측 및, 적층체(100)의 제1방향 및 제2방향과 교차하는 제3방향의 일측과 타측을 둘러싸고, 적어도 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측 또는 타측에 융착된다.
이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.

Description

전극조립체 및 전극조립체의 제조방법{ELECTRODE ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 출원은 2022년 06월 14일자 대한민국 특허출원 제10-2022-0072076호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전극조립체 및 전극조립체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분리막의 변형, 파손과 적층체의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락이 방지되는 전극조립체 및 전극조립체의 제조방법에 관한 것이다.
이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지를 의미한다. 이차전지는 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 뿐만 아니라 에너지 저장 시스템(ESS), 전기 자동차(EV, Electric Vehicle, Energy Storage System) 또는 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle)의 동력원으로 사용되고 있다.
이러한 이차전지를 제조하기 위해서, 먼저 전극 활물질 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극(Cathode)과 음극(Anode)을 제조하고, 이를 분리막(Separator)의 양 측에 적층함으로써 소정 형상의 전극조립체를 형성한다. 그리고 전지케이스에 전극조립체를 수납하고 전해액 주입 후 실링한다.
파우치형 이차전지에서 사용되는 전극조립체에는 다양한 종류가 있으며, 이 중 라미네이션 앤 스택형(L&S, Lamination & Stack Type) 전극조립체는 양극, 분리막, 음극들을 이용하여 단위셀을 먼저 제조한 후 이러한 단위셀들을 적층하여 제조하는 전극조립체다.
종래에는 이러한 단위셀들이 적층되더라도 서로 접착되지 않거나 접착력이 매우 약하여, 단위셀들이 정위치에서 자주 이탈하여 정렬도가 저하되었다. 이를 방지하기 위해, 단위셀들의 적층체의 외면에 테이프를 부착하는 방법이 제안되었다.
그러나 테이프를 부착하면 분리막이 테이프에 의해서 부분적으로 절곡되어서 분리막 또는 전극이 파손되거나 단락이 발생하는 문제가 있었다. 또한, 전해액 주입 공정 또는 디가싱 공정에서 테이프(T)가 단위셀들의 적층체로부터 쉽게 떨어져서 분리막(120)이 변형되고 단락이 발생하는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 한국공개특허 10-2021-0127532호는 복수 개의 단위셀들이 접착제를 통해서 서로 접착되면서 적층되는 전극조립체를 제공한다.
그러나, 상기 선행기술에서는 단위셀들에 접착제를 도포한 후에 단위셀들을 정렬 적층해야 하므로 제조비용 및 제조시간이 증가한다.
한국공개특허 제10-2021-0127532호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 분리막의 변형, 파손과 적층체의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락이 방지되는 전극조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 전극과 분리막을 정렬된 상태로 견고하고 반듯하게 고정하는 전극조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 랩핑필름이 적층체와 강하게 결합되는 전극조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 간단한 구성으로 저비용으로 용이하게 제조할 수 있고 제조설비가 단순해지고 제조비용이 절감되며 제조시간이 단축되는 전극조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 적층체가 랩핑필름으로 둘러싸이더라도 이차전지의 성능이 저하되지 않고 수명이 단축되지 않는 전극조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 이차전지의 에너지밀도가 증가되는 전극조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 적층체(100) 및 랩핑필름(200)을 포함하는 전극조립체를 제공한다.
상기 적층체(100)는 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)이 교대로 제1방향으로 적층되어서 형성될 수 있다.
상기 적층체(100)는 상기 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)이 교대로 제1방향으로 정렬되어서 적층 형성될 수 있다.
상기 랩핑필름(200)은 상기 적층체(100)를 둘러싸고 적층체(100)에 융착되어서 상기 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)을 고정할 수 있다.
상기 복수 개의 전극(110)의 전극탭(112)들은 상기 적층체(100)의 제1방향과 교차하는 제2방향의 일측 또는 타측에 배치될 수 있다.
상기 랩핑필름(200)은, 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측과 타측 및, 적층체(100)의 제1방향 및 제2방향과 교차하는 제3방향의 일측과 타측을 둘러싸고, 적어도 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측 또는 타측에 융착될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 랩핑필름(200)은 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측 또는 타측과 적층체(100)의 제3방향의 일측 또는 타측에 융착될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 랩핑필름(200)은 제2방향으로 연장되어서 상기 복수 개의 분리막(120)의 제2방향의 소정구간(S)에 해당하는 부위를 둘러쌀 수 있다.
상기 소정구간(S)은, 제2방향으로 상기 복수 개의 분리막(120)의 중심으로부터 일측 단부 및 타측 단부까지 연장되는 제2방향의 구간일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 랩핑필름(200)은 상기 복수 개의 분리막(120) 중에서 적어도 일부의 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부에 융착될 수 있다.
상기 랩핑필름(200)은 상기 적어도 일부의 분리막(120)의 상기 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부 중에서 상기 소정구간(S)에 해당하는 부위에 제2방향으로 길게 융착될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 랩핑필름(200)은 제1랩핑필름(210) 및 제2랩핑필름(220)을 포함할 수 있다.
상기 제1랩핑필름(210)은 절곡되어서 상기 적층체(100) 중에서 제1방향의 일측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분을 둘러쌀 수 있다.
상기 제1랩핑필름(210)은 적어도 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측에 융착될 수 있다.
상기 제2랩핑필름(220)은 절곡되어서 상기 적층체(100) 중에서 제1방향의 타측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분을 둘러쌀 수 있다.
상기 제2랩핑필름(220)은 양쪽 단부가 상기 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측 상에서 상기 제1랩핑필름(210)의 양쪽 단부와 제1방향으로 중첩될 수 있다.
상기 제2랩핑필름(220)은 적어도 상기 적층체(100)의 제1방향의 타측 및 상기 중첩되는 상기 제1랩핑필름(210)의 양쪽 단부에 융착될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1랩핑필름(210)은 상기 적층체(100) 중에서 제1방향의 일측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분에 융착될 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 상기 분리막(120)은 각각의 분리막(120)과 이웃하는 상기 전극(110)보다 제3방향의 일방 및 타방으로 더 연장될 수 있다.
상기 랩핑필름(200)이 상기 적층체(100)에 융착되면, 적어도 일부의 상기 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부가 구부러져서 이웃하는 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부와 가까워지거나 접할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 랩핑필름(200)은 제2방향으로 연장되어서 상기 복수 개의 분리막(120)의 소정구간(S)에 해당하는 부위를 둘러쌀 수 있다.
상기 소정구간(S)은, 제2방향으로 상기 복수 개의 분리막(120)의 중심으로부터 일측 단부 및 타측 단부까지 연장되는 제2방향의 구간일 수 있다.
상기 랩핑필름(200)이 상기 적층체(100)에 융착되면, 상기 적어도 일부의 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 중에서 적어도 상기 소정구간(S)에 속하는 제1부위(P1)가 구부러져서 이웃하는 분리막(120)과 가까워지거나 접할 수 있다. 또한, 상기 적어도 일부의 분리막(120)의 제3방향의 타측 단부 중에서 적어도 상기 소정구간(S)에 속하는 제2부위(P2)가 구부러져서 이웃하는 분리막(120)과 가까워지거나 접할 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 상기 분리막(120)은 각각의 분리막(120)과 이웃하는 상기 전극(110)보다 제3방향의 일방 및 타방으로 더 연장될 수 있다.
상기 랩핑필름(200)이 상기 적층체(100)에 융착되면, 상기 전극(110)을 사이에 두고 제1방향으로 연속하여 적층되는 복수 개의 상기 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부가 모두 제1방향의 일방으로 구부러지거나 제1방향의 타방으로 구부러질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적층체(100)의 제1방향의 일단 또는 타단에는 상기 전극(110)이 위치할 수 있다.
상기 랩핑필름(200)은 상기 적층체(100)의 제1방향의 일단 또는 타단에 위치한 상기 전극(110)의 제1방향의 일측면 또는 타측면에 융착될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적층체(100)는, 정렬되어서 제1방향으로 적층되는 복수 개의 단위셀(C)들로 이루어질 수 있다.
각각의 상기 단위셀(C)은 교대로 적층된 상기 복수 개의 전극(110)과 분리막(120) 중에서 일부의 전극(110)과 분리막(120)으로 이루어질 수 있다.
각각의 상기 단위셀(C)을 이루는 상기 전극(110)과 분리막(120)은 서로 접합될 수 있다.
상기 랩핑필름(200)은 상기 적층체(100)를 둘러싸고 적층체(100)에 융착되어서 상기 복수 개의 단위셀(C)들을 고정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 융착은 열압착 방식으로 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 랩핑필름(200)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 에틸렌초산비닐(EVA)을 포함하는 재질로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 랩핑필름(200)은 상기 분리막(120)보다 휨 저항 강성이 클 수 있다.
또한 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 적층단계(S510) 및 랩핑단계(S520)를 포함하는 전극조립체의 제조방법(S500)을 제공한다.
상기 적층단계(S510)에서는, 상기 적층체(100)를 형성할 수 있다.
상기 랩핑단계(S520)에서는, 상기 랩핑필름(200)으로 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측과 타측 및 적층체(100)의 제3방향의 일측과 타측을 둘러쌀 수 있다. 또한, 랩핑필름(200)을 적어도 적층체(100)의 제1방향의 일측 또는 타측에 융착시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 랩핑필름(200)은 제1랩핑필름(210) 및 제2랩핑필름(220)을 포함할 수 있다.
상기 랩핑단계(S520)는, 제1랩핑단계(S522) 및 제2랩핑단계(S524)를 포함할 수 있다.
상기 제1랩핑단계(S522)에서는, 상기 제1랩핑필름(210)을 상기 적층체(100) 중에서 제1방향의 일측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분에 융착시킬 수 있다.
상기 제2랩핑단계(S524)에서는, 제1방향으로 일측과 타측이 서로 바뀌도록 상기 적층체(100)를 뒤집은 후에, 상기 제2랩핑필름(220)을 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측에 융착시키고 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측 상에서 제2랩핑필름(220)을 적어도 상기 제1랩핑필름(210)의 양쪽 단부에 융착시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 랩핑단계(S520)에서는, 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에 상기 랩핑필름(200)을 올려놓고 랩핑필름(200) 중에서 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에 올려진 소정부위를 고정부재(Z)로 가압하여 고정시킨 후에, 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에서 롤러(R)를 제3방향으로 이동시키면서 랩핑필름(200)을 가압하여 랩핑필름(200)을 적층체(100)의 제1방향의 일측에 열압착 방식으로 융착시키고, 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측 상에서 롤러(R)를 제1방향으로 이동시키면서 랩핑필름(200)을 가압하여 랩핑필름(200)을 적층체(100)의 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분에 열압착 방식으로 융착시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 랩핑단계(S520)에서는, 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에 상기 랩핑필름(200)을 올려놓고 랩핑필름(200) 중에서 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에 올려진 소정부위를 고정부재(Z)로 가압하여 고정시킨 후에, 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측 상에서 롤러(R)를 제1방향으로 이동시키면서 랩핑필름(200)을 가압하여 랩핑필름(200)을 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측에 이미 융착된 랩핑필름(200)에 열압착 방식으로 융착시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 랩핑단계(S520)에서는, 상기 랩핑필름(200)이 제1온도로 가열되면서 상기 적층체(100)에 융착될 수 있다.
상기 제1온도는, 상기 분리막(120)이 상기 전극(110)에 접합되기 위해서 분리막(120)이 가열되는 제2온도보다 높을 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1온도는 섭씨 110도보다 크거나 같고 섭씨 160도보다 작을 수 있다.
상기 제2온도는 섭씨 80도보다 크거나 같고 섭씨 110도보다 작을 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전극조립체(10)가, 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)이 교대로 제1방향으로 적층되어서 형성되되 정렬되어서 적층 형성되는 적층체(100); 및 상기 적층체(100)를 둘러싸고 적층체(100)에 융착되어서 상기 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)을 고정하는 랩핑필름(200)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 랩핑필름(200)이 적층체(100)를 둘러싸고 적층체(100)에 융착되므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 견고하게 고정될 수 있고 전극(110)과 분리막(120)이 보호될 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다. 특히, 전해액 함침(wetting) 후에 전극(110) 등이 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 발생하더라도 랩핑필름(200)이 적층체(100)로부터 떨어지지 않고 적층체(100)를 고정 및 보호할 수 있으므로 분리막(120)이 변형, 파손되지 않을 수 있고 적층체(100)의 정렬상태가 와해되지 않을 수 있으며 단락이 발생하지 않을 수 있다.
또한, 랩핑필름(200)에 의해서 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 견고하게 고정될 수 있으므로, 전극조립체(10)를 이송할 때에 적층체(100)가 휘는 것을 방지할 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손 및 적층체(100)의 정렬상태 와해를 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 복수 개의 전극(110)의 전극탭(112)들은 적층체(100)의 제1방향과 교차하는 제2방향의 일측 또는 타측에 배치될 수 있다. 랩핑필름(200)은, 적층체(100)의 제1방향의 일측과 타측 및, 적층체(100)의 제1방향 및 제2방향과 교차하는 제3방향의 일측과 타측을 둘러싸고, 적어도 적층체(100)의 제1방향의 일측 또는 타측에 융착될 수 있다.
이에 따라, 전극(110)의 전극탭(112)들을 피해서 랩핑필름(200)으로 적층체(100)를 용이하게 둘러싸고 랩핑필름(200)을 적층체(100)에 용이하게 융착시킬 수 있다. 이에, 전극조립체(10)를 용이하게 제조할 수 있고 전극조립체(10)의 제조비용이 절감될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 랩핑필름(200)은 적층체(100)의 제1방향의 일측 또는 타측과 적층체(100)의 제3방향의 일측 또는 타측에 융착될 수 있다.
이에 따라, 랩핑필름(200)이 적층체(100)에 융착되는 면적이 증가하거나 랩핑필름(200)이 융착되는 분리막(120)의 개수가 증가하므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 랩핑필름(200)은 제2방향으로 연장되어서 복수 개의 분리막(120)의 제2방향의 소정구간(S)에 해당하는 부위를 둘러쌀 수 있다. 소정구간(S)은, 제2방향으로 복수 개의 분리막(120)의 중심으로부터 일측 단부 및 타측 단부까지 연장되는 제2방향의 구간일 수 있다.
이에 따라, 랩핑필름(200)이 복수 개의 분리막(120)의 제2방향의 중앙부, 일측 단부 및 타측 단부를 한꺼번에 둘러싸되 제2방향으로 길게 둘러쌀 수 있다. 이에, 랩핑필름(200)이 적층체(100)를 안정적으로 둘러쌀 수 있으므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 랩핑필름(200)은 복수 개의 분리막(120) 중에서 적어도 일부의 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부에 융착되되 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부 중에서 소정구간(S)에 해당하는 부위에 제2방향으로 길게 융착될 수 있다.
이에 따라, 랩핑필름(200)이 적층체(100)에 융착되는 면적이 증가하거나 랩핑필름(200)이 융착되는 분리막(120)의 개수가 증가하므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 랩핑필름(200)에 의해서 한꺼번에 둘러싸이는 분리막(120)의 제2방향의 중앙부, 일측 단부 및 타측 단부에 랩핑필름(200)이 제2방향으로 길게 융착되므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 따라서, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 랩핑필름(200)은 제1랩핑필름(210) 및 제2랩핑필름(220)을 포함할 수 있다. 제1랩핑필름(210)은, 절곡되어서 적층체(100) 중에서 제1방향의 일측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분을 둘러싸고, 적어도 적층체(100)의 제1방향의 일측에 융착될 수 있다. 제2랩핑필름(220)은, 절곡되어서 적층체(100) 중에서 제1방향의 타측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분을 둘러싸고, 양쪽 단부가 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측 상에서 제1랩핑필름(210)의 양쪽 단부와 제1방향으로 중첩되고, 적어도 적층체(100)의 제1방향의 타측 및 상기 중첩되는 제1랩핑필름(210)의 양쪽 단부에 융착될 수 있다.
이에 따라, 두 개의 랩핑필름(210, 220)으로 적층체(100)를 둘러싸고 두 개의 랩핑필름(200)을 적층체(100)에 융착시키므로 전극조립체(10)를 간단한 구성으로 저비용으로 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제1랩핑필름(210)은 적층체(100) 중에서 제1방향의 일측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분에 융착될 수 있다.
이에 따라, 제1랩핑필름(210)이 적층체(100)에 융착되는 면적이 증가하거나 제1랩핑필름(210)이 융착되는 분리막(120)의 개수가 증가하므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 각각의 분리막(120)은 각각의 분리막(120)과 이웃하는 전극(110)보다 제3방향의 일방 및 타방으로 더 연장될 수 있다. 랩핑필름(200)이 적층체(100)에 융착되면, 적어도 일부의 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부가 구부러져서 이웃하는 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부와 가까워지거나 접할 수 있다.
이에 따라, 랩핑필름(200)이 분리막(120)을 가압하면서 적층체(100)를 둘러싸므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부가 구부러진 상태로 고정되므로 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측에 가해지는 압력이 용이하게 흡수될 수 있고, 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부가 이웃하는 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부와 가까이 배치되므로 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측의 강도가 증가할 수 있다. 따라서, 적층체(100) 및 분리막(120)이 보호될 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다. 특히, 전해액 함침(wetting) 후에 전극(110) 등이 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 발생하더라도 분리막(120)이 변형, 파손되지 않을 수 있고 적층체(100)의 정렬상태가 와해되지 않을 수 있으며 단락이 발생하지 않을 수 있다. 또한, 전극조립체(10)를 이송할 때에 적층체(100)가 휘는 것을 방지할 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손 및 적층체(100)의 정렬상태 와해를 방지할 수 있다.
또한, 적층체(100)의 정렬상태가 와해되더라도 전극(110)(예컨대, 분리막의 제1방향의 일측과 타측에 배치되는 한 쌍의 전극)이 분리막(120)의 구부러진 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부에 가로막혀서 전지케이스와 전기적으로 직접 연결될 가능성이 크게 감소할 수 있다. 이에, 단락을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 랩핑필름(200)은 제2방향으로 연장되어서 복수 개의 분리막(120)의 소정구간(S)에 해당하는 부위를 둘러쌀 수 있다. 소정구간(S)은, 제2방향으로 복수 개의 분리막(120)의 중심으로부터 일측 단부 및 타측 단부까지 연장되는 제2방향의 구간일 수 있다. 랩핑필름(200)이 적층체(100)에 융착되면, 상기 적어도 일부의 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 중에서 적어도 소정구간(S)에 속하는 제1부위(P1)가 구부러져서 이웃하는 분리막(120)과 가까워지거나 접하고, 상기 적어도 일부의 분리막(120)의 제3방향의 타측 단부 중에서 적어도 소정구간(S)에 속하는 제2부위(P2)가 구부러져서 이웃하는 분리막(120)과 가까워지거나 접할 수 있다.
이에 따라, 랩핑필름(200)이 분리막(120)을 가압하면서 적층체(100)를 둘러싸되 분리막(120)의 제2방향의 중앙부, 일측 단부 및 타측 단부를 한꺼번에 제2방향으로 길게 둘러싸므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부가 구부러진 상태로 고정되되 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부의 제2방향의 중앙부, 일측 단부 및 타측 단부가 한꺼번에 제2방향으로 길게 구부러져서 고정되므로 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측에 가해지는 압력이 용이하게 흡수될 수 있다. 또한, 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부가 이웃하는 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부와 가까이 배치되되 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부의 제2방향의 중앙부, 일측 단부 및 타측 단부가 한꺼번에 제2방향으로 길게 가까이 배치되므로 제3방향의 일측 및 타측의 강도가 증가할 수 있다. 따라서, 분리막(120)이 보호될 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
또한, 적층체(100)의 정렬상태가 와해되더라도 전극(110)(예컨대, 분리막의 제1방향의 일측과 타측에 배치되는 한 쌍의 전극)이 분리막(120)의 구부러진 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부에 가로막히되 분리막(120)의 구부러진 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부의 제2방향의 중앙부, 일측 단부 및 타측 단부에 의해서 제2방향으로 길게 가로막히므로 전극(110)이 전지케이스와 전기적으로 직접 연결될 가능성이 크게 감소할 수 있다. 이에, 단락을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 각각의 분리막(120)은 각각의 분리막(120)과 이웃하는 전극(110)보다 제3방향의 일방 및 타방으로 더 연장될 수 있다. 랩핑필름(200)이 적층체(100)에 융착되면, 전극(110)을 사이에 두고 제1방향으로 연속하여 적층되는 복수 개의 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부가 모두 제1방향의 일방으로 구부러지거나 제1방향의 타방으로 구부러질 수 있다.
이에 따라, 랩핑필름(200)이 연속하여 적층되는 복수 개의 분리막(120)을 유사한 방향으로 가압하면서 적층체(100)를 둘러싸므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 연속하여 적층되는 복수 개의 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부가 제3방향으로 밀집될 수 있으므로 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측의 강도가 증가할 수 있다. 따라서, 적층체(100) 및 분리막(120)이 보호될 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 적층체(100)의 제1방향의 일단 또는 타단에는 전극(110)이 위치할 수 있다. 랩핑필름(200)은 적층체(100)의 제1방향의 일단 또는 타단에 위치한 전극(110)의 제1방향의 일측면 또는 타측면에 융착될 수 있다.
이에 따라, 적층체(100)의 제1방향의 최외곽에 위치한 전극(110)을 전지케이스(미도시됨)와 절연시키기 위해서 적층체(100)의 제1방향의 일단 또는 타단에 위치하는 분리막(120)을 랩핑필름(200)으로 대체할 수 있다. 이에, 전극조립체(10)의 두께가 감소할 수 있으므로, 전극조립체(10)를 포함하는 이차전지의 에너지밀도가 증가할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 적층체(100)는, 정렬되어서 제1방향으로 적층되는 복수 개의 단위셀(C)들로 이루어질 수 있다. 각각의 단위셀(C)은 교대로 적층된 복수 개의 전극(110)과 분리막(120) 중에서 일부의 전극(110)과 분리막(120)으로 이루어질 수 있다. 각각의 단위셀(C)을 이루는 전극(110)과 분리막(120)은 서로 접합될 수 있다. 랩핑필름(200)은 적층체(100)를 둘러싸고 적층체(100)에 융착되어서 상기 복수 개의 단위셀(C)들을 고정할 수 있다.
이에 따라, 랩핑필름(200)이 둘러싸고 융착되는 적층체(100)를 구성하는 복수 개의 단위셀(C) 각각의 전극(110)과 분리막(120)이 미리 서로 접합되어 있으므로, 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있고 전극(110)과 분리막(120)이 안전하게 보호될 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 융착은 열압착 방식으로 수행될 수 있다.
이에 따라, 간단한 구성으로 저비용으로 용이하게 랩핑필름(200)이 적층체(100)에 융착될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 랩핑필름(200)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 에틸렌초산비닐(EVA)을 포함하는 재질로 구성될 수 있다.
이에 따라, 랩핑필름(200)의 고정력 및 접합력 뿐만 아니라 랩핑필름(200)의 열교환성능이 우수할 수 있다. 이에, 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 견고하게 고정되고 안전하게 보호될 수 있고, 랩핑필름(200)으로 둘러싸이더라도 적층체(100)가 과열되지 않아서 이차전지의 성능이 저하되지 않고 수명이 단축되지 않을 수 있다. 또한, 랩핑필름(200)의 절연성능이 우수해서 적층체(100)의 최외곽 분리막(120)을 생략할 수 있으므로 전극조립체(10)의 두께가 감소할 수 있다. 또한, 상용되는 필름을 랩핑필름(200)으로 사용할 수 있으므로 전극조립체(10)를 용이하게 제조할 수 있고 전극조립체(10)의 제조비용이 절감될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 랩핑필름(200)은 분리막(120)보다 휨 저항 강성이 클 수 있다.
이에 따라, 랩핑필름(200)이 전극(110)과 분리막(120)을 정렬된 상태로 견고하고 반듯하게 고정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전극조립체의 제조방법(S500)이, 상기 적층체(100)를 형성하는 적층단계(S510); 및 상기 랩핑필름(200)으로 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측과 타측 및 적층체(100)의 제3방향의 일측과 타측을 둘러싸고 랩핑필름(200)을 적어도 적층체(100)의 제1방향의 일측 또는 타측에 융착시키는 랩핑단계(S520)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 견고하게 고정될 수 있고 전극(110)과 분리막(120)이 보호될 수 있는 전극조립체(10)를 제조할 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 랩핑필름(200)은 제1랩핑필름(210) 및 제2랩핑필름(220)을 포함할 수 있다. 랩핑단계(S520)는, 제1랩핑필름(210)을 적층체(100) 중에서 제1방향의 일측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분에 융착시키는 제1랩핑단계(S522); 및 제1방향으로 일측과 타측이 서로 바뀌도록 적층체(100)를 뒤집은 후에, 제2랩핑필름(220)을 적층체(100)의 제1방향의 일측에 융착시키고 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측 상에서 제2랩핑필름(220)을 적어도 제1랩핑필름(210)의 양쪽 단부에 융착시키는 제2랩핑단계(S524)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 두 개의 랩핑필름(210, 220)을 사용하여 적층체(100)를 둘러싸고 적층체(100) 융착시킬 수 있다. 이 때에, 제1랩핑필름(210)을 융착하는 제1랩핑단계(S522, 도 9의 a ~ e) 및 제2랩핑필름(220)을 융착하는 제2랩핑단계(S524, 도 9의 f ~ k)가 적층체(100)를 뒤집는 단계(f)를 제외하면 서로 순서대로 대응될 수 있다. 따라서, 전극조립체(10)의 제조공정이 간단해지므로 전극조립체(10)의 제조설비가 단순해지고 전극조립체(10)의 제조비용이 절감될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 랩핑단계(S520)에서는, 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에 랩핑필름(200)을 올려놓고 랩핑필름(200) 중에서 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에 올려진 소정부위를 고정부재(Z)로 가압하여 고정시킨 후에, 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에서 롤러(R)를 제3방향으로 이동시키면서 랩핑필름(200)을 가압하여 랩핑필름(200)을 적층체(100)의 제1방향의 일측에 열압착 방식으로 융착시키고, 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측 상에서 롤러(R)를 제1방향으로 이동시키면서 랩핑필름(200)을 가압하여 랩핑필름(200)을 적층체(100)의 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분에 열압착 방식으로 융착시킬 수 있다.
이에 따라, 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에서 랩핑필름(200)을 고정부재(Z)로 고정시키기만 하면 랩핑필름(200)을 적층체(100)의 제1방향의 일측, 제3방향의 일측 및 제3방향의 타측에 열압착 방식으로 융착시킬 수 있다. 이에, 랩핑필름(200)을 적층체(100)에 융착시킬 때에 제1방향으로 적층된 적층체(100)의 정렬 상태가 용이하게 유지될 수 있고 최소한의 고정 작업만으로 적층체(100)의 제1방향의 일측, 제3방향의 일측 및 제3방향의 타측에 랩핑필름(200)을 융착시킬 수 있다. 따라서, 전극조립체(10)의 제조공정이 간단해지므로 전극조립체(10)의 제조설비가 단순해지고 전극조립체(10)의 제조비용이 절감되며 제조시간이 단축될 수 있다.
또한, 롤러(R)를 제1방향으로 이동시키면서 랩핑필름(200)을 가압하여 랩핑필름(200)을 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측에 융착시키므로, 랩핑필름(200)이 융착되면서 자연스럽게 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부가 구부러져서 이웃하는 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부와 가까워지거나 접할 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 랩핑단계(S520)에서는, 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에 랩핑필름(200)을 올려놓고 랩핑필름(200) 중에서 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에 올려진 소정부위를 고정부재(Z)로 가압하여 고정시킨 후에, 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측 상에서 롤러(R)를 제1방향으로 이동시키면서 랩핑필름(200)을 가압하여 랩핑필름(200)을 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측에 이미 융착된 랩핑필름(200)에 열압착 방식으로 융착시킬 수 있다.
이에 따라, 적층체(100)를 랩핑필름(200)으로 견고하고 용이하게 둘러쌀 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 랩핑단계(S520)에서는, 랩핑필름(200)이 제1온도로 가열되면서 적층체(100)에 융착될 수 있다. 제1온도는, 분리막(120)이 전극(110)에 접합되기 위해서 분리막(120)이 가열되는 제2온도보다 높을 수 있다.
이에 따라, 랩핑필름(200)이 적층체(100)의 분리막(120)에 융착될 때에 분리막(120)도 랩핑필름(200) 및/또는 전극(110)에 융착될 수 있으므로, 랩핑필름(200)이 적층체(100)와 강하게 결합될 수 있다. 이에, 랩핑필름(200)이 적층체(100)로부터 떨어지지 않고 적층체(100)를 고정 및 보호할 수 있으므로 분리막(120)이 변형, 파손되지 않을 수 있고 적층체(100)의 정렬상태가 와해되지 않을 수 있으며 단락이 발생하지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제1온도는 섭씨 110도보다 크거나 같고 섭씨 160도보다 작을 수 있다. 상기 제2온도는 섭씨 80도보다 크거나 같고 섭씨 110도보다 작을 수 있다.
이에 따라, 랩핑필름(200)이 적층체(100)로부터 떨어지지 않고 적층체(100)를 고정 및 보호할 수 있으므로 분리막(120)이 변형, 파손되지 않을 수 있고 적층체(100)의 정렬상태가 와해되지 않을 수 있으며 단락이 발생하지 않을 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극과 분리막의 적층체를 나타낸 사시도 및 정면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 적층체에 테이프를 부착한 종래의 전극조립체를 나타낸 사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 1 및 도 2의 적층체에 랩핑필름을 융착시킨 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체를 나타낸 사시도 및 정면도이다.
도 6은 도 4 및 도 5의 전극조립체의 어느 한 개의 분리막을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극조립체를 나타낸 정면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 제조방법의 순서도이다.
도 9는 도 4 및 도 5의 전극조립체의 제조방법을 순서대로 나타낸 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극과 분리막의 적층체를 나타낸 사시도 및 정면도이다. 도 3은 도 1 및 도 2의 적층체에 테이프를 부착한 종래의 전극조립체를 나타낸 사시도이다. 도 4 및 도 5는 도 1 및 도 2의 적층체에 랩핑필름을 융착시킨 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체를 나타낸 사시도 및 정면도이다. 도 6은 도 4 및 도 5의 전극조립체의 어느 한 개의 분리막을 나타낸 사시도이다. 도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극조립체를 나타낸 정면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 제조방법의 순서도이다. 도 9는 도 4 및 도 5의 전극조립체의 제조방법을 순서대로 나타낸 도면이다.
[종래의 전극조립체]
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래의 전극조립체는 적층체(100) 및 테이프(T, 도 3)를 포함할 수 있다. 전극조립체가 전지케이스(미도시됨)에 수용되고 전지케이스 내부에 전해액이 주입된 후에 전지케이스가 실링되면 이차전지(미도시됨)가 형성될 수 있다. 이하, 적층체(100) 및 테이프(T)에 대해서 살펴본다.
적층체(100)는 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)으로 구성될 수 있다.
적층체(100)는 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)이 교대로 제1방향으로 적층되어서 형성될 수 있다. 즉, 적층체(100)를 구성하는 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)은 교대로 제1방향(예컨대, 상하방향)으로 적층될 수 있다. 또한, 적층체(100)는 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)이 교대로 제1방향으로 정렬되어서 적층 형성될 수 있다. 즉, 적층체(100)를 구성하는 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)은 정렬되어서 적층될 수 있다.
한편, 적층체(100)는 복수 개의 단위셀(C)들로 이루어질 수 있다. 적층체(100)를 구성하는 복수 개의 단위셀(C)들은 정렬되어서 제1방향으로 적층될 수 있다. 단위셀(C)은 예를 들면 모노셀(C1)과 하프셀(C2)의 두 종류를 가질 수 있다(도 2).
각각의 단위셀(C)은 교대로 적층된 복수 개의 전극(110)과 분리막(120) 중에서 일부의 전극(110)과 분리막(120)으로 이루어질 수 있다(도 2). 예를 들면, 모노셀(C1)은 분리막(120), 전극(110, 예컨대 음극), 분리막(120), 전극(110, 예컨대 양극)이 순서대로 적층된 단위셀(C)일 수 있고, 하프셀(C2)은 분리막(120), 전극(110, 예컨대 음극), 분리막(120)이 순서대로 적층된 단위셀(C)일 수 있다.
각각의 단위셀(C)을 이루는 전극(110)과 분리막(120)은 서로 접합될 수 있다.
종래기술에 따른 모노셀(C1)의 제조방법의 일 실시예는 다음과 같다.
하부 전극(110)이 컨베이어 벨트 등에 의해 일측으로 이동하는 동안에, 하부 전극(110)의 상하면(제1방향의 일측면 및 타측면)에 각각 상부 분리막(120) 및 하부 분리막(120)이 적층되고, 그 이후에 최상단에 상부 전극(110)이 더 적층된다. 그리고 적층된 전극(110) 및 분리막(120)들에 열 및 압력을 인가하는 라미네이팅 공정이 수행된다. 이러한 라미네이팅 공정을 수행함으로써, 전극(110)과 분리막(120)이 서로 접합되어 모노셀(C1)이 견고하게 형성될 수 있다.
모노셀(C1)의 제조방법은 하프셀(C2)의 제조방법에 유추적용될 수 있다.
예를 들면, 하프셀(C2)은 모노셀(C1)의 제1방향의 일단(예컨대 상단)의 전극(110)이 전지케이스(미도시됨)에 직접 접촉되지 않도록 모노셀(C1)의 제1방향의 일측에 적층될 수 있다. 하프셀(C2)은 제1방향의 일단 및 타단에 모두 분리막(120)이 적층되므로 전지케이스와 절연될 수 있다.
테이프(T)는 적층체(100)에 부착될 수 있다. 이 때에, 테이프(T)는 적층체(100)를 둘러싸면서 부착될 수 있다. 테이프(T)는 적층체(100)를 정렬된 상태로 고정시킬 수 있다.
그러나, 테이프(T)를 부착하면 분리막(120)이 테이프(T)에 의해서 부분적으로 절곡되어서 분리막(120) 또는 전극(110)이 파손되거나 단락이 발생하는 문제가 발생한다. 또한, 전해액 주입 공정 또는 디가싱 공정에서 테이프(T)가 쉽게 적층체(100)로부터 떨어져서 분리막(120)이 변형되고 단락이 발생할 수 있다.
이에, 적층체(100)를 정렬된 상태로 고정시킬 수 있는 다른 방법이 요구된다.
[본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체]
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(10)는 적층체(100) 및 랩핑필름(200)을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이 전극조립체(10)가 전지케이스(미도시됨)에 수용되고 전지케이스 내부에 전해액이 주입된 후에 전지케이스가 실링되면 이차전지(미도시됨)가 형성될 수 있다. 이하, 적층체(100) 및 랩핑필름(200)에 대해서 살펴본다.
적층체(100)는 전술한 바와 같다(도 1 및 도 2).
랩핑필름(200)은 적층체(100)를 둘러쌀 수 있다. 랩핑필름(200)은 적층체(100)에 융착되어서 적층체(100)를 구성하는 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)을 고정할 수 있다. 구체적으로, 랩핑필름(200)은 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)을 고정할 수 있다.
여기에서, 융착이란 모재(랩핑필름) 자체를 용융시키서 대상체(적층체 또는 분리막)에 접합시키는 것을 의미할 수 있다.
1항//이에 따라, 랩핑필름(200)이 적층체(100)를 둘러싸고 적층체(100)에 융착되므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 견고하게 고정될 수 있고 전극(110)과 분리막(120)이 보호될 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다. 특히, 전해액 함침(wetting) 후에 전극(110) 등이 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 발생하더라도 랩핑필름(200)이 적층체(100)로부터 떨어지지 않고 적층체(100)를 고정 및 보호할 수 있으므로 분리막(120)이 변형, 파손되지 않을 수 있고 적층체(100)의 정렬상태가 와해되지 않을 수 있으며 단락이 발생하지 않을 수 있다.
또한, 랩핑필름(200)에 의해서 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 견고하게 고정될 수 있으므로, 전극조립체(10)를 이송할 때에 적층체(100)가 휘는 것을 방지할 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손 및 적층체(100)의 정렬상태 와해를 방지할 수 있다.
융착은 열압착 방식, 초음파 방식 등에 의해서 수행될 수 있다. 이러한 방식들 중에서, 랩핑필름(200)은 적층체(100)에 열압착 방식에 의해서 융착될 수 있다.
12항//이에 따라, 간단한 구성으로 저비용으로 용이하게 랩핑필름(200)이 적층체(100)에 융착될 수 있다.
랩핑필름(200)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 에틸렌초산비닐(EVA)을 포함하는 재질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 랩핑필름(200)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)층 위에 에틸렌초산비닐(EVA)층을 적층한 이중필름일 수 있다. 이러한 이중필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 위에 에틸렌초산비닐(EVA)를 열압착시키거나 에틸렌초산비닐(EVA) 수지를 용융도포함으로써 형성될 수 있다. 이러한 이중필름은 코팅필름, 인쇄소재 또는 라벨 등에 널리 사용되고 있다.
13항//이에 따라, 랩핑필름(200)의 고정력 및 접합력 뿐만 아니라 랩핑필름(200)의 열교환성능이 우수할 수 있다. 이에, 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 견고하게 고정되고 안전하게 보호될 수 있고, 랩핑필름(200)으로 둘러싸이더라도 적층체(100)가 과열되지 않아서 이차전지의 성능이 저하되지 않고 수명이 단축되지 않을 수 있다. 또한, 랩핑필름(200)의 절연성능이 우수해서 적층체(100)의 최외곽 분리막(120)을 생략할 수 있으므로 전극조립체(10)의 두께가 감소할 수 있다. 또한, 상용되는 저렴한 필름을 랩핑필름(200)으로 사용할 수 있으므로 전극조립체(10)를 용이하게 제조할 수 있고 전극조립체(10)의 제조비용이 절감될 수 있다.
랩핑필름(200)은 분리막(120)보다 휨 저항 강성이 클 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 에틸렌초산비닐(EVA)을 포함하는 재질로 구성되는 랩핑필름(200)이 폴리에틸렌(PE) 재질로 구성되는 분리막(120)보다 동일한 두께에서 휨 저항 강성이 클 수 있다.
14항//이에 따라, 랩핑필름(200)이 전극(110)과 분리막(120)을 정렬된 상태로 견고하고 반듯하게 고정할 수 있다.
한편, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 에틸렌초산비닐(EVA)을 포함하는 재질로 구성되는 랩핑필름(200)이 폴리에틸렌(PE) 재질로 구성되는 분리막(120)보다 저렴할 수 있다. 랩핑필름(200)과 달리 분리막(120)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 에틸렌초산비닐(EVA)을 포함하는 재질로 구성될 수 없다.
복수 개의 전극(110)의 전극탭(112)들은 적층체(100)의 제1방향(예컨대, 상하방향)과 교차하는 제2방향(예컨대, 전후방향)의 일측(예컨대, 전측) 또는 타측(예컨대, 후측)에 배치될 수 있다. 이 때에, 랩핑필름(200)은 적층체(100)의 제1방향의 일측(예컨대, 상측)과 타측(예컨대, 하측) 및, 적층체(100)의 제1방향 및 제2방향과 교차하는 제3방향(예컨대, 좌우방향)의 일측(예컨대, 좌측)과 타측(예컨대, 우측)을 둘러쌀 수 있다. 또한, 랩핑필름(200)은 적어도 적층체(100)의 제1방향의 일측 및/또는 타측에 융착될 수 있다.
1항//이에 따라, 전극(110)의 전극탭(112)들을 피해서 랩핑필름(200)으로 적층체(100)를 용이하게 둘러싸고 랩핑필름(200)을 적층체(100)에 용이하게 융착시킬 수 있다. 이에, 전극조립체(10)를 용이하게 제조할 수 있고 전극조립체(10)의 제조비용이 절감될 수 있다.
랩핑필름(200)은 적층체(100)의 제1방향의 일측 및/또는 타측과 적층체(100)의 제3방향의 일측 및/또는 타측에 융착될 수 있다. 예를 들면, 랩핑필름(200)은 적층체(100)의 상하방향(제1방향)의 상측(상단) 및 하측(하단)에 배치된 분리막(120)의 상면 및 하면에 융착될 수 있다. 또한, 랩핑필름(200)은 적층체(100)의 분리막(120)의 좌우방향(제3방향)의 좌측(좌측 단부) 및 우측(우측 단부)에 융착될 수 있다.
2항//이에 따라, 랩핑필름(200)이 적층체(100)에 융착되는 면적이 증가하거나 랩핑필름(200)이 융착되는 분리막(120)의 개수가 증가하므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
한편, 도면과 같이 적층체(100)의 제1방향(상하방향)의 일단(상단)에 배치된 분리막(120)의 제3방향(좌우방향)의 일측(좌측) 단부 및 타측(우측) 단부가 제1방향의 타방(하방)으로 구부러진 경우에, 적층체(100)의 제1방향(상하방향)의 일단(상단)에 배치된 분리막(120)의 제3방향의 중앙부는 적층체(100)의 제1방향의 일측(상측)을 이룰 수 있고 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부는 적층체(100)의 제3방향의 일측(좌측) 및 타측(우측)을 이룰 수 있다.
도 6을 더 참조하면, 랩핑필름(200)은 제2방향으로 연장되어서 복수 개의 분리막(120)의 제2방향의 소정구간(S, 도 6)에 해당하는 부위를 둘러쌀 수 있다. 여기에서 소정구간(S)은, 제2방향으로 복수 개의 분리막(120)의 중심으로부터 분리막(120)의 일측 단부 및 타측 단부까지 연장되는 제2방향의 구간일 수 있다.
예를 들면, 소정구간(S)은 도면과 같이 제2방향으로 분리막(120)의 중심으로부터 분리막(120)의 일단 및 타단까지 연장돼서 분리막(120)의 전부를 포함하는 제2방향 구간일 수도 있다. 다만, 이러한 구성으로 한정되는 것은 아니다. 즉 다른 예로, 소정구간(S)은 도면과 달리 제2방향으로 분리막(120)의 중심으로부터 분리막(120)의 일측 단부 및 타측 단부까지 연장되되 분리막(120)의 일단 및 타단으로부터 소정거리만큼 분리막(120)의 내측으로 이격된 지점까지 연장돼서 분리막(120)의 일부분을 포함하는 제2방향 구간일 수도 있다.
3항//이에 따라, 랩핑필름(200)이 복수 개의 분리막(120)의 제2방향의 중앙부, 일측 단부 및 타측 단부를 한꺼번에 둘러싸되 제2방향으로 길게 둘러쌀 수 있다. 이에, 랩핑필름(200)이 적층체(100)를 안정적으로 둘러쌀 수 있으므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
랩핑필름(200)은 복수 개의 분리막(120) 중에서 적어도 일부의 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부에 융착되되 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부 중에서 소정구간(S)에 해당하는 부위(P1 or P2, 도 6)에 제2방향으로 길게 융착될 수 있다.
4항//이에 따라, 랩핑필름(200)이 적층체(100)에 융착되는 면적이 증가하거나 랩핑필름(200)이 융착되는 분리막(120)의 개수가 증가하므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 랩핑필름(200)에 의해서 한꺼번에 둘러싸이는 분리막(120)의 제2방향의 중앙부, 일측 단부 및 타측 단부에 랩핑필름(200)이 제2방향으로 길게 융착되므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 따라서, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
랩핑필름(200)은 제1랩핑필름(210) 및 제2랩핑필름(220)을 포함할 수 있다(도 4, 도 5).
제1랩핑필름(210)은 절곡되어서 적층체(100) 중에서 제1방향의 일측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분을 둘러쌀 수 있다. 제1랩핑필름(210)은 적어도 적층체(100)의 제1방향의 일측에 융착될 수 있다.
제2랩핑필름(220)은 절곡되어서 적층체(100) 중에서 제1방향의 타측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분을 둘러쌀 수 있다. 제2랩핑필름(220)은 양쪽 단부가 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측 상에서 제1랩핑필름(210)의 양쪽 단부와 제1방향으로 중첩될 수 있다. 제2랩핑필름(220)은 적어도 적층체(100)의 제1방향의 타측 및 상기 중첩되는 제1랩핑필름(210)의 양쪽 단부에 융착될 수 있다.
5항//이에 따라, 두 개의 랩핑필름(210, 220)으로 적층체(100)를 둘러싸고 두 개의 랩핑필름(200)을 적층체(100)에 융착시키므로 전극조립체(10)를 간단한 구성으로 저비용으로 용이하게 제조할 수 있다.
제1랩핑필름(210)은 적층체(100) 중에서 제1방향의 일측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분에 융착될 수 있다.
예를 들면, 제1랩핑필름(210)은, 구부러져서 적층체(100)의 제1방향의 일측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분을 이루는 제1방향(상하방향)의 일단(상단)에 배치된 분리막(120)에 융착됨으로써, 적층체(100) 중에서 제1방향의 일측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분에 융착될 수 있다(도 4, 도 5). 또한, 제1랩핑필름(210)은 적층된 분리막(120)들의 제3방향의 일측 단부(예컨대, 일단) 및 타측 단부(예컨대, 타단)에 융착됨으로써, 적층체(100)의 제3방향의 일측(좌측) 및 타측(우측)의 적어도 일부분에 융착될 수 있다(도 4, 도 5).
6항//이에 따라, 제1랩핑필름(210)이 적층체(100)에 융착되는 면적이 증가하거나 제1랩핑필름(210)이 융착되는 분리막(120)의 개수가 증가하므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
각각의 분리막(120)은 각각의 분리막(120)과 이웃하는 전극(110)보다 제3방향의 일방 및 타방으로 더 연장될 수 있다(도 1, 도 2).
랩핑필름(200)이 적층체(100)에 융착되면, 적어도 일부의 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부가 구부러져서 이웃하는 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부와 가까워지거나 접할 수 있다(도 4, 도 5).
7항//이에 따라, 랩핑필름(200)이 분리막(120)을 가압하면서 적층체(100)를 둘러싸므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부가 구부러진 상태로 고정되므로 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측에 가해지는 압력이 용이하게 흡수될 수 있고, 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부가 이웃하는 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부와 가까이 배치되므로 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측의 강도가 증가할 수 있다. 따라서, 적층체(100) 및 분리막(120)이 보호될 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다. 특히, 전해액 함침(wetting) 후에 전극(110) 등이 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 발생하더라도 분리막(120)이 변형, 파손되지 않을 수 있고 적층체(100)의 정렬상태가 와해되지 않을 수 있으며 단락이 발생하지 않을 수 있다. 또한, 전극조립체(10)를 이송할 때에 적층체(100)가 휘는 것을 방지할 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손 및 적층체(100)의 정렬상태 와해를 방지할 수 있다.
또한, 적층체(100)의 정렬상태가 와해되더라도 전극(110)(예컨대 분리막의 제1방향의 일측과 타측에 배치되는 한 쌍의 전극)이 분리막(120)의 구부러진 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부에 가로막혀서 전지케이스와 전기적으로 직접 연결될 가능성이 크게 감소할 수 있다. 이에, 단락을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 랩핑필름(200)은 제2방향으로 연장되어서 복수 개의 분리막(120)의 소정구간(S)에 해당하는 부위를 둘러쌀 수 있다. 여기에서, 소정구간(S)은, 전술한 바와 같이 제2방향으로 복수 개의 분리막(120)의 중심으로부터 일측 단부 및 타측 단부까지 연장되는 제2방향의 구간일 수 있다.
이러한 경우에, 랩핑필름(200)이 적층체(100)에 융착되면, 상기 적어도 일부의 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 중에서 적어도 소정구간(S)에 속하는 제1부위(P1)가 구부러져서 이웃하는 분리막(120)과 가까워지거나 접하고, 상기 적어도 일부의 분리막(120)의 제3방향의 타측 단부 중에서 적어도 소정구간(S)에 속하는 제2부위(P2)가 구부러져서 이웃하는 분리막(120)과 가까워지거나 접할 수 있다(도 4, 도 5, 도 6).
8항//이에 따라, 랩핑필름(200)이 분리막(120)을 가압하면서 적층체(100)를 둘러싸되 분리막(120)의 제2방향의 중앙부, 일측 단부 및 타측 단부를 한꺼번에 제2방향으로 길게 둘러싸므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부가 구부러진 상태로 고정되되 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부의 제2방향의 중앙부, 일측 단부 및 타측 단부가 한꺼번에 제2방향으로 길게 구부러져서 고정되므로 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측에 가해지는 압력이 용이하게 흡수될 수 있다. 또한, 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부가 이웃하는 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부와 가까이 배치되되 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부의 제2방향의 중앙부, 일측 단부 및 타측 단부가 한꺼번에 제2방향으로 길게 가까이 배치되므로 제3방향의 일측 및 타측의 강도가 증가할 수 있다. 따라서, 분리막(120)이 보호될 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
또한, 적층체(100)의 정렬상태가 와해되더라도 전극(110)(예컨대, 분리막의 제1방향의 일측과 타측에 배치되는 한 쌍의 전극)이 분리막(120)의 구부러진 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부에 가로막히되 분리막(120)의 구부러진 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부의 제2방향의 중앙부, 일측 단부 및 타측 단부에 의해서 제2방향으로 길게 가로막히므로 전극(110)이 전지케이스와 전기적으로 직접 연결될 가능성이 크게 감소할 수 있다. 이에, 단락을 방지할 수 있다.
랩핑필름(200)이 적층체(100)에 융착되면, 전극(110)을 사이에 두고 제1방향으로 연속하여 적층되는 복수 개의 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부가 모두 제1방향의 일방으로 구부러지거나 제1방향의 타방으로 구부러질 수 있다.
예를 들면, 도 5와 같이 전극(110)을 사이에 두고 제1방향으로 연속하여 적층되는 상측의 7개의 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부는 모두 제1방향의 타방(하방)으로 구부러질 수 있다.
9항//이에 따라, 랩핑필름(200)이 연속하여 적층되는 복수 개의 분리막(120)을 유사한 방향으로 가압하면서 적층체(100)를 둘러싸므로 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 연속하여 적층되는 복수 개의 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부가 제3방향으로 밀집될 수 있으므로 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측의 강도가 증가할 수 있다. 따라서, 적층체(100) 및 분리막(120)이 보호될 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
한편, 적층체(100)는 정렬되어서 제1방향으로 적층되는 복수 개의 단위셀(C)들로 이루어질 수 있다(도 2, 도 5, 도 7). 각각의 단위셀(C)은 교대로 적층되어서 적층체(100)를 이루는 복수 개의 전극(110)과 분리막(120) 중에서 일부의 전극(110)과 분리막(120)으로 이루어질 수 있다. 각각의 단위셀(C)을 이루는 전극(110)과 분리막(120)은 서로 접합될 수 있다. 단위셀(C)과 관련하여 구체적인 사항은 전술한 바와 같다.
랩핑필름(200)은 적층체(100)를 둘러싸고 적층체(100)에 융착되어서 복수 개의 단위셀(C)들을 고정할 수 있다.
11항//이에 따라, 랩핑필름(200)이 둘러싸고 융착되는 적층체(100)를 구성하는 복수 개의 단위셀(C) 각각의 전극(110)과 분리막(120)이 미리 서로 접합되어 있으므로, 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 더욱 견고하게 고정될 수 있고 전극(110)과 분리막(120)이 안전하게 보호될 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
[본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극조립체]
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극조립체(10)의 적층체(100)의 제1방향의 일단 또는 타단에는 전극(110)이 위치할 수 있다.
예를 들면, 도 7의 적층체(100)의 제1방향의 일단에는 도 5와 달리 분리막(120)이 위치하지 않고 전극(110)이 위치할 수 있다. 단위셀(C)을 기준으로 살펴보면, 도 7의 적층체(100)의 제1방향의 일단에는 도 5와 달리 하프셀(C2)이 위치하지 않고 분리막(120), 전극(110, 예컨대 음극)이 순서대로 적층된 변형셀(C3)이 위치할 수 있다. 즉, 적층체(100)의 제1방향의 일단 또는 타단의 분리막(120)이 생략될 수 있다.
랩핑필름(200)은 적층체(100)의 제1방향의 일단 또는 타단에 위치한 전극(110)의 제1방향의 일측면 또는 타측면에 융착될 수 있다.
10항//이에 따라, 적층체(100)의 제1방향의 최외곽에 위치한 전극(110)을 전지케이스(미도시됨)와 절연시키기 위해서 적층체(100)의 제1방향의 일단 또는 타단에 위치하는 분리막(120)을 랩핑필름(200)으로 대체할 수 있다. 이에, 전극조립체(10)의 두께가 감소할 수 있으므로, 전극조립체(10)를 포함하는 이차전지의 에너지밀도가 증가할 수 있다.
[전극조립체의 제조방법]
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 전극조립체의 제조방법(S500)은 적층단계(S510) 및 랩핑단계(S520)를 포함할 수 있다.
적층단계(S510)에서는, 적층체(100)를 형성할 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)을 교대로 제1방향으로 적층할 수 있다. 이 때에, 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)을 정렬하면서 적층할 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 각각 전극(110)과 분리막(120)이 교대로 제1방향으로 적층된 복수 개의 단위셀(C)들을 정렬하면서 적층할 수 있다. 이 때에, 전술한 바와 같이 각각의 단위셀(C)을 이루는 전극(110)과 분리막(120)은 미리 서로 접합될 수 있다.도 8을 참조하면, 랩핑단계(S520, 도 9의 a ~ k)에서는, 랩핑필름(200)으로 적층체(100)를 둘러싸고 랩핑필름(200)을 적층체(100)에 융착시킬 수 있다. 구체적으로, 랩핑필름(200)으로 적층체(100)의 제1방향의 일측과 타측 및, 적층체(100)의 제3방향의 일측과 타측을 둘러싸고 랩핑필름(200)을 적어도 적층체(100)의 제1방향의 일측 또는 타측에 융착시킬 수 있다.
15항//이에 따라, 전극(110)과 분리막(120)이 정렬된 상태로 견고하게 고정될 수 있고 전극(110)과 분리막(120)이 보호될 수 있는 전극조립체(10)를 제조할 수 있다. 이에, 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
랩핑필름(200)은 전술한 바와 같이 제1랩핑필름(210) 및 제2랩핑필름(220)을 포함할 수 있다.
랩핑단계(S520)는 제1랩핑단계(S522, 도 9의 a ~ e) 및 제2랩핑단계(S524, 도 9의 f ~ k)를 포함할 수 있다.
제1랩핑단계(S522, 도 9의 a ~ e)에서는, 제1랩핑필름(210)을 적층체(100) 중에서 제1방향의 일측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분에 융착시킬 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 도 9의 (a), (b), (d)와 같이 제1랩핑필름(210)을 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에 배치하고 제1랩핑필름(210)을 적층체(100)의 제1방향의 일측에 융착시킬 수 있다. 또한, 도 9의 (c)와 같이 제1랩핑필름(210)을 적층체(100)의 제3방향의 일측 상에 배치하고 제1랩핑필름(210)을 적층체(100)의 제3방향의 일측에 융착시킬 수 있다. 또한, 도 9의 (e)와 같이 제1랩핑필름(210)을 적층체(100)의 제3방향의 타측 상에 배치하고 제1랩핑필름(210)을 적층체(100)의 제3방향의 타측에 융착시킬 수 있다.
제2랩핑단계(S524, 도 8의 f ~ k)에서는, 도 9의 (f)와 같이 제1방향으로 일측과 타측이 서로 바뀌도록 적층체(100)를 뒤집은 후에, 제2랩핑필름(220)을 적층체(100)의 제1방향의 일측에 융착시키고 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측 상에서 제2랩핑필름(220)을 적어도 제1랩핑필름(210)의 양쪽 단부에 융착시킬 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 도 9의 (g), (h), (j)와 같이 제2랩핑필름(220)을 적층체(100)의 제1방향의 일측(적층체를 뒤집기 전의 적층체의 제1방향의 타측) 상에 배치하고 제2랩핑필름(220)을 적층체(100)의 제1방향의 일측에 융착시킬 수 있다. 또한, 도 9의 (i)와 같이 제2랩핑필름(220)을 적층체(100)의 제3방향의 일측 상에 배치하되 제1랩핑필름(210)의 단부와 제1방향으로 중첩시키고 제2랩핑필름(220)을 적어도 제1랩핑필름(210)에 융착시킬 수 있다. 이 때에, 제2랩핑필름(220)을 적층체(100)의 제3방향의 일측 중에서 제1랩핑필름(210)이 융착되지 않은 부위에 융착시킬 수도 있다. 또한, 도 9의 (k)와 같이 제2랩핑필름(220)을 적층체(100)의 제3방향의 타측 상에 배치하되 제1랩핑필름(210)의 단부와 제1방향으로 중첩시키고 제2랩핑필름(220)을 적어도 제1랩핑필름(210)에 융착시킬 수 있다. 이 때에, 제2랩핑필름(220)을 적층체(100)의 제3방향의 타측 중에서 제1랩핑필름(210)이 융착되지 않은 부위에 융착시킬 수도 있다.
16항//이에 따라, 두 개의 랩핑필름(210, 220)을 사용하여 적층체(100)를 둘러싸고 적층체(100)에 융착시킬 수 있다. 이 때에, 제1랩핑필름(210)을 융착하는 제1랩핑단계(S522, 도 9의 a ~ e) 및 제2랩핑필름(220)을 융착하는 제2랩핑단계(S524, 도 9의 f ~ k)가 적층체(100)를 뒤집는 단계(f)를 제외하면 서로 순서대로 대응될 수 있다. 따라서, 전극조립체(10)의 제조공정이 간단해지므로 전극조립체(10)의 제조설비가 단순해지고 전극조립체(10)의 제조비용이 절감될 수 있다.
랩핑단계(S520)에서는, 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에 랩핑필름(200)을 올려놓고(a, g) 랩핑필름(200) 중에서 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에 올려진 소정부위를 고정부재(Z)로 가압하여 고정시킨 후에(b, d, h, j), 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에서 롤러(R)를 제3방향으로 이동시키면서 랩핑필름(200)을 가압하여 랩핑필름(200)을 적층체(100)의 제1방향의 일측에 열압착 방식으로 융착시키고(b, d, h, j), 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측 상에서 롤러(R)를 제1방향으로 이동시키면서 랩핑필름(200)을 가압하여 랩핑필름(200)을 적층체(100)의 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분에 열압착 방식으로 융착시킬(c, e) 수 있다.
17항//이에 따라, 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에서 랩핑필름(200)을 고정부재(Z)로 고정시키기만 하면 랩핑필름(200)을 적층체(100)의 제1방향의 일측, 제3방향의 일측 및 제3방향의 타측에 열압착 방식으로 융착시킬 수 있다. 이에, 랩핑필름(200)을 적층체(100)에 융착시킬 때에 제1방향으로 적층된 적층체(100)의 정렬 상태가 용이하게 유지될 수 있고 최소한의 고정 작업만으로 적층체(100)의 제1방향의 일측, 제3방향의 일측 및 제3방향의 타측에 랩핑필름(200)을 융착시킬 수 있다. 따라서, 전극조립체(10)의 제조공정이 간단해지므로 전극조립체(10)의 제조설비가 단순해지고 전극조립체(10)의 제조비용이 절감되며 제조시간이 단축될 수 있다.
또한, 롤러(R)를 제1방향으로 이동시키면서 랩핑필름(200)을 가압하여 랩핑필름(200)을 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측에 융착시키므로, 랩핑필름(200)이 융착되면서 자연스럽게 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부가 구부러져서 이웃하는 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부와 가까워지거나 접할 수 있다. 이에, 전술한 바와 같이 분리막(120)의 변형, 파손과 적층체(100)의 정렬상태 와해 및 이로 인한 단락을 방지할 수 있다.
한편, 랩핑단계(S520)에서는, 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에 올려진 랩핑필름(200)의 소정부위를 고정부재(Z)로 가압하여 고정시킨 후에(h, j), 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측 상에서 롤러(R)를 제1방향으로 이동시키면서 랩핑필름(200)을 가압하여 랩핑필름(200)을 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측에 이미 융착된 랩핑필름(200)에 열압착 방식으로 융착시킬(i, k) 수도 있다. 예를 들면, 전술한 바와 같이 제2랩핑필름(220)을 제1랩핑필름(210)에 융착시킬 수 있다.
18항//이에 따라, 적층체(100)를 랩핑필름(200)으로 견고하고 용이하게 둘러쌀 수 있다.
랩핑단계(S520)에서는, 랩핑필름(200)을 가열하는 과정이 수반될 수 있다. 예를 들면, 롤러(R)를 가열한 후에 가열된 롤러(R)로 랩핑필름(200)을 가열 및 가압할 있다. 이에, 랩핑필름(200)이 적층체(100)에 열압착(열융착)될 수 있다.
랩핑단계(S520)에서는, 랩핑필름(200)이 제1온도로 가열되면서 적층체(100)에 융착될 수 있다. 제1온도는, 분리막(120)이 전극(110)에 접합(예컨대 라미네이션 접합)되기 위해서 분리막(120)이 가열되는 제2온도보다 높을 수 있다.
19항//이에 따라, 랩핑필름(200)이 적층체(100)의 분리막(120)에 융착될 때에 분리막(120)도 랩핑필름(200) 및/또는 전극(110)에 융착될 수 있으므로, 랩핑필름(200)이 적층체(100)와 강하게 결합될 수 있다. 이에, 랩핑필름(200)이 적층체(100)로부터 떨어지지 않고 적층체(100)를 고정 및 보호할 수 있으므로 분리막(120)이 변형, 파손되지 않을 수 있고 적층체(100)의 정렬상태가 와해되지 않을 수 있으며 단락이 발생하지 않을 수 있다. 여기에서, 제1온도는 섭씨 110도보다 크거나 같고 섭씨 160도보다 작을 수 있고, 제2온도는 섭씨 80도보다 크거나 같고 섭씨 110도보다 작을 수 있다. 예를 들면, 제1온도는 대략 섭씨 120도 이상 140도 이하일 수 있고 제2온도는 대략 100도일 수 있다.
20항//이에 따라, 랩핑필름(200)이 적층체(100)로부터 떨어지지 않고 적층체(100)를 고정 및 보호할 수 있으므로 분리막(120)이 변형, 파손되지 않을 수 있고 적층체(100)의 정렬상태가 와해되지 않을 수 있으며 단락이 발생하지 않을 수 있다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
10: 전극조립체
100: 적층체 110: 전극
112: 전극탭 120: 분리막
200: 랩핑필름
210: 제1랩핑필름 220: 제2랩핑필름
C: 단위셀

Claims (20)

  1. 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)이 교대로 제1방향으로 적층되어서 형성되되 정렬되어서 적층 형성되는 적층체(100); 및
    상기 적층체(100)를 둘러싸고 적층체(100)에 융착되어서 상기 복수 개의 전극(110)과 분리막(120)을 고정하는 랩핑필름(200)을 포함하고,
    상기 복수 개의 전극(110)의 전극탭(112)들은 상기 적층체(100)의 제1방향과 교차하는 제2방향의 일측 또는 타측에 배치되고,
    상기 랩핑필름(200)은, 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측과 타측 및, 적층체(100)의 제1방향 및 제2방향과 교차하는 제3방향의 일측과 타측을 둘러싸고, 적어도 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측 또는 타측에 융착되는,
    전극조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 랩핑필름(200)은 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측 또는 타측과 적층체(100)의 제3방향의 일측 또는 타측에 융착되는, 전극조립체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 랩핑필름(200)은 제2방향으로 연장되어서 상기 복수 개의 분리막(120)의 제2방향의 소정구간(S)에 해당하는 부위를 둘러싸고,
    상기 소정구간(S)은, 제2방향으로 상기 복수 개의 분리막(120)의 중심으로부터 일측 단부 및 타측 단부까지 연장되는 제2방향의 구간인, 전극조립체.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 랩핑필름(200)은 상기 복수 개의 분리막(120) 중에서 적어도 일부의 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부에 융착되되 상기 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부 중에서 상기 소정구간(S)에 해당하는 부위에 제2방향으로 길게 융착되는, 전극조립체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 랩핑필름(200)은 제1랩핑필름(210) 및 제2랩핑필름(220)을 포함하고,
    상기 제1랩핑필름(210)은, 절곡되어서 상기 적층체(100) 중에서 제1방향의 일측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분을 둘러싸고, 적어도 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측에 융착되고,
    상기 제2랩핑필름(220)은, 절곡되어서 상기 적층체(100) 중에서 제1방향의 타측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분을 둘러싸고, 양쪽 단부가 상기 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측 상에서 상기 제1랩핑필름(210)의 양쪽 단부와 제1방향으로 중첩되고, 적어도 상기 적층체(100)의 제1방향의 타측 및 상기 중첩되는 상기 제1랩핑필름(210)의 양쪽 단부에 융착되는, 전극조립체.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1랩핑필름(210)은 상기 적층체(100) 중에서 제1방향의 일측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분에 융착되는, 전극조립체.
  7. 청구항 1에 있어서,
    각각의 상기 분리막(120)은 각각의 분리막(120)과 이웃하는 상기 전극(110)보다 제3방향의 일방 및 타방으로 더 연장되고,
    상기 랩핑필름(200)이 상기 적층체(100)에 융착되면, 적어도 일부의 상기 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부가 구부러져서 이웃하는 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 및 타측 단부와 가까워지거나 접하는, 전극조립체.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 랩핑필름(200)은 제2방향으로 연장되어서 상기 복수 개의 분리막(120)의 소정구간(S)에 해당하는 부위를 둘러싸고,
    상기 소정구간(S)은, 제2방향으로 상기 복수 개의 분리막(120)의 중심으로부터 일측 단부 및 타측 단부까지 연장되는 제2방향의 구간이고,
    상기 랩핑필름(200)이 상기 적층체(100)에 융착되면, 상기 적어도 일부의 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 중에서 적어도 상기 소정구간(S)에 속하는 제1부위(P1)가 구부러져서 이웃하는 분리막(120)과 가까워지거나 접하고, 상기 적어도 일부의 분리막(120)의 제3방향의 타측 단부 중에서 적어도 상기 소정구간(S)에 속하는 제2부위(P2)가 구부러져서 이웃하는 분리막(120)과 가까워지거나 접하는, 전극조립체.
  9. 청구항 1에 있어서,
    각각의 상기 분리막(120)은 각각의 분리막(120)과 이웃하는 상기 전극(110)보다 제3방향의 일방 및 타방으로 더 연장되고,
    상기 랩핑필름(200)이 상기 적층체(100)에 융착되면, 상기 전극(110)을 사이에 두고 제1방향으로 연속하여 적층되는 복수 개의 상기 분리막(120)의 제3방향의 일측 단부 또는 타측 단부가 모두 제1방향의 일방으로 구부러지거나 제1방향의 타방으로 구부러지는, 전극조립체.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층체(100)의 제1방향의 일단 또는 타단에는 상기 전극(110)이 위치하고,
    상기 랩핑필름(200)은 상기 적층체(100)의 제1방향의 일단 또는 타단에 위치한 상기 전극(110)의 제1방향의 일측면 또는 타측면에 융착되는, 전극조립체.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층체(100)는, 정렬되어서 제1방향으로 적층되는 복수 개의 단위셀(C)들로 이루어지고,
    각각의 상기 단위셀(C)은 교대로 적층된 상기 복수 개의 전극(110)과 분리막(120) 중에서 일부의 전극(110)과 분리막(120)으로 이루어지고,
    각각의 상기 단위셀(C)을 이루는 상기 전극(110)과 분리막(120)은 서로 접합되고,
    상기 랩핑필름(200)은 상기 적층체(100)를 둘러싸고 적층체(100)에 융착되어서 상기 복수 개의 단위셀(C)들을 고정하는, 전극조립체.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 융착은 열압착 방식으로 수행되는, 전극조립체.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 랩핑필름(200)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 에틸렌초산비닐(EVA)을 포함하는 재질로 구성되는, 전극조립체.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 랩핑필름(200)은 상기 분리막(120)보다 휨 저항 강성이 큰, 전극조립체.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중에서 어느 한 항의 전극조립체의 제조방법에 있어서,
    상기 적층체(100)를 형성하는 적층단계(S510); 및
    상기 랩핑필름(200)으로 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측과 타측 및 적층체(100)의 제3방향의 일측과 타측을 둘러싸고 랩핑필름(200)을 적어도 적층체(100)의 제1방향의 일측 또는 타측에 융착시키는 랩핑단계(S520)를 포함하는, 전극조립체의 제조방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 랩핑필름(200)은 제1랩핑필름(210) 및 제2랩핑필름(220)을 포함하고,
    상기 랩핑단계(S520)는,
    상기 제1랩핑필름(210)을 상기 적층체(100) 중에서 제1방향의 일측, 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분에 융착시키는 제1랩핑단계(S522); 및
    제1방향으로 일측과 타측이 서로 바뀌도록 상기 적층체(100)를 뒤집은 후에, 상기 제2랩핑필름(220)을 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측에 융착시키고 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측 상에서 제2랩핑필름(220)을 적어도 상기 제1랩핑필름(210)의 양쪽 단부에 융착시키는 제2랩핑단계(S524)를 포함하는, 전극조립체의 제조방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 랩핑단계(S520)에서는, 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에 상기 랩핑필름(200)을 올려놓고 랩핑필름(200) 중에서 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에 올려진 소정부위를 고정부재(Z)로 가압하여 고정시킨 후에, 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에서 롤러(R)를 제3방향으로 이동시키면서 랩핑필름(200)을 가압하여 랩핑필름(200)을 적층체(100)의 제1방향의 일측에 열압착 방식으로 융착시키고, 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측 상에서 롤러(R)를 제1방향으로 이동시키면서 랩핑필름(200)을 가압하여 랩핑필름(200)을 적층체(100)의 제3방향의 일측의 적어도 일부분 및 제3방향의 타측의 적어도 일부분에 열압착 방식으로 융착시키는, 전극조립체의 제조방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 랩핑단계(S520)에서는, 상기 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에 상기 랩핑필름(200)을 올려놓고 랩핑필름(200) 중에서 적층체(100)의 제1방향의 일측 상에 올려진 소정부위를 고정부재(Z)로 가압하여 고정시킨 후에, 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측 상에서 롤러(R)를 제1방향으로 이동시키면서 랩핑필름(200)을 가압하여 랩핑필름(200)을 적층체(100)의 제3방향의 일측 및 타측에 이미 융착된 랩핑필름(200)에 열압착 방식으로 융착시키는, 전극조립체의 제조방법.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 랩핑단계(S520)에서는, 상기 랩핑필름(200)이 제1온도로 가열되면서 상기 적층체(100)에 융착되고,
    상기 제1온도는, 상기 분리막(120)이 상기 전극(110)에 접합되기 위해서 분리막(120)이 가열되는 제2온도보다 높은, 전극조립체.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제1온도는 섭씨 110도보다 크거나 같고 섭씨 160도보다 작고,
    상기 제2온도는 섭씨 80도보다 크거나 같고 섭씨 110도보다 작은, 전극조립체.
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