KR20240027443A - 단위셀 및 그 제조방법 - Google Patents
단위셀 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240027443A KR20240027443A KR1020220105653A KR20220105653A KR20240027443A KR 20240027443 A KR20240027443 A KR 20240027443A KR 1020220105653 A KR1020220105653 A KR 1020220105653A KR 20220105653 A KR20220105653 A KR 20220105653A KR 20240027443 A KR20240027443 A KR 20240027443A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- seating groove
- cathode
- negative electrode
- slurry
- anode
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 17
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000006256 anode slurry Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 50
- 239000006257 cathode slurry Substances 0.000 claims description 23
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 5
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 1
- 239000008274 jelly Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 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
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat 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
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
- H01M4/0435—Rolling or calendering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- 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
- H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
- H01M50/466—U-shaped, bag-shaped or folded
-
- 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)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
본 발명에서 제공하는 단위셀은, 양극집전체에 양극슬러리가 도포된 양극; 상기 양극슬러리에 적층된 분리막; 및 음극집전체에 음극슬러리가 도포되고, 상기 분리막을 사이에 두고 상기 양극과 적층되며, 상기 양극 보다 더 큰 면적을 갖는 음극;을 포함하고, 상기 음극슬러리의 표면에는 상기 양극이 진입하여 안착되는 안착홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 단위셀은 양극이 음극슬러리에 형성된 안착홈에 안착된 상태로 적층되므로, 정위치로 안내될 수 있고 단차부에 의해 거동이 단속되어 적층안정성을 더욱 높일 수 있다.
본 발명의 단위셀은 양극이 음극슬러리에 형성된 안착홈에 안착된 상태로 적층되므로, 정위치로 안내될 수 있고 단차부에 의해 거동이 단속되어 적층안정성을 더욱 높일 수 있다.
Description
본 발명은 단위셀 및 그 제조방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 단위셀의 제조시 그리고 단위셀들의 적층이 이뤄질 때 음극과 양극의 정렬이 틀어지는 문제를 방지할 수 있는 단위셀 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이차전지는 일차전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형화 및 대용량화가 가능하여 근래에 많은 연구와 개발이 이뤄지고 있다. 그리고, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차전지는 케이스(파우치, 캔 등)에 전극조립체 및 전해액이 내장되어 구성된다. 케이스의 내부에 장착되는 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어져 반복적인 충방전이 가능하다. 전극조립체는 다양한 방식으로 제조가 이뤄지나, 통상적으로 캔에 삽입되는 전극조립체는 분리막/음극/분리막/양극 순서로 적층한 후 원통형 모양을 이루도록 권취한 '젤리롤 전극조립체'가 사용되고, 파우치에 삽입되는 전극조립체는 음극/분리막/양극이 반복되도록 순차적으로 적층하거나, 정해진 갯수 만큼 음극/분리막/양극이 적층되도록 제조된 단위셀을 미리 제조한 다음 상기 단위셀들을 복수 개 적층하는 '적층형 전극조립체'가 사용되는 것이 일반적이였다.
종래 방식에 따라 제공된 단위셀의 측면모습이 도시된 도 1 을 참조하면, 하나 이상의 음극(10)과 하나 이상의 양극(20)이 정해진 갯수만큼 반복적층되되 음극(10)과 양극(20) 사이 각각에는 분리막(30)이 위치하도록 적층된다. 참고로, 도 1 에서는 밑에서부터 위로 음극(10)/분리막(30)/양극(20) 순서로 적층된 구조만 개시하고 있으나, 단위셀은 음극(양극)/분리막/양극(음극), 음극(양극)/분리막/양극(음극)/분리막/음극(양극), 분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극)/분리막 등 순서와 같이 다양한 구조로 제조될 수 있다.
한편, 양극(20)은 알루미늄재 박판으로 제조된 양극집전체(21)의 표면에 양극슬러리(22a, 22b)가 도포되어 제조된다. 이때, 양극집전체(21)의 일단은 양극슬러리(22a, 22b)가 도포되지 않고 양극탭으로써 연장된 구조를 갖는다. 그리고, 음극(10)은 구리재 박판으로 제조된 음극집전체(11)의 표면에 음극슬러리(12a, 12b)가 도포되어 제조된다. 이때, 음극집전체(11)의 일단은 음극슬러리(12a, 12b)가 도포되지 않고 음극탭으로써 연장된 구조를 갖는다.
아울러, 상기 양극(20)과 음극(10)은 양극슬러리((22a, 22b)와 음극슬러리(12a, 12b)가 도포된 후, 압연단계를 거친다. 즉, 양극(20)과 음극(10)은 집전체(11, 21) 표면에 슬러리가 도포된 상태에서 윗쪽과 아랫쪽으로 압력이 가해지는 압연이 이뤄짐에 따라, 두께가 줄어들어 밀도가 높아지고 집전체와 슬러리 사이의 결착력이 증대된다. 통상적으로 압연공정은 양극(20) 및 음극(10)이 위 아래로 배치된 압연롤러들 사이를 통과함으로써 이뤄진다.
한편, 양극슬러리(22a, 22b)에서 나온 리튬이온이 음극슬러리(12a, 12b)의 흑연층에 모두 삽입되지 못하면 리튬이 고체형태로 음극(10) 표면에 석출되는 문제가 발생한다. 이에 따라, 리튬 석출을 방지하기 위해 음극(10)은 양극(20)보다 더 큰 면적으로 갖도록 제조된다.
하지만, 음극(10)과 양극(20)이 면적이 상이함에 따라, (끝단변에 맞춰 정렬이 불가능한 구조이므로) 음극(10)과 양극(20)의 적층 시 정렬이 틀어질 가능성이 있었다. 그리고, 양극(20)이 음극(10)을 벗어나면 단락이 발생할 가능성이 높아지며 상기 단락에 의해 발화가 발생할 가능성 또한 증가하였다.
따라서, 본 발명은 양극과 음극의 정렬이 틀어지는 것을 방지하고 적층안정성이 향상된 단위셀 및 그 제조방법을 제공하는 것에 주목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단위셀은, 양극집전체에 양극슬러리가 도포된 양극; 상기 양극슬러리에 적층된 분리막; 및 음극집전체에 음극슬러리가 도포되고, 상기 분리막을 사이에 두고 상기 양극과 적층되며, 상기 양극 보다 더 큰 면적을 갖는 음극;을 포함하고, 상기 음극슬러리의 표면에는 상기 양극이 진입하여 안착되는 안착홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 음극슬러리의 표면과 상기 안착홈은 단차부를 이루고, 상기 단차부에 의해 양극의 거동이 단속된다.
상기 단차부는 상기 안착홈의 둘레 중 적어도 일부에 위치한다. 상기 단차부는 음극활물질의 테두리들 중 적어도 어느 한 곳 바람직하게는 서로 평행을 이루는 두 곳에 형성된다.
상기 음극의 두께방향을 따라 안착홈의 깊이는 양극슬러리의 두께 보다 작게 형성된다.
상기 음극슬러리는 상기 음극집전체의 일측면과 타측면 모두에 도포되고, 상기 안착홈은 음극집전체의 일측면과 타측면에 도포된 음극슬러리 중 적어도 어느 하나에 형성된다. 가령, 최외각층(최상층, 최하층)에 놓인 음극에서 양극이 적층되지 않는 면에 도포된 음극슬러리에는 안착홈이 형성되지 않을 수 있고, 상하로 양극이 적층되는 위치에 놓인 음극은 양면에 도포된 음극슬러리 모두에 안착홈이 형성될 수 있다.
상기 분리막에서 안착홈에 진입하는 구간은 양극활물질과 안착홈의 형상에 맞게 절곡이 이뤄지고, 상기 안착홈을 벗어난 구간은 양극 및 음극과 평행을 이룬다.
아울러, 본 발명에서 제공하는 단위셀의 제조방법은, 음극집전체의 양면에 음극슬러리를 도포하여 음극을 제조하는 음극제공단계; 상기 음극의 표면으로 압력을 가하는 압연단계; 및 양극과 분리막을 상기 음극에 적층하는 적층단계;를 포함하고, 상기 압연단계에서는, 상기 음극슬러리의 표면에 안착홈이 형성되도록 압연이 이뤄지고, 상기 적층단계에서는 분리막과 적층된 양극이 안착홈에 안착되는 것을 특징으로 한다.
상기 압연단계에서는 안착홈이 형성되는 부분에만 압력을 가하고, 안착홈을 벗어난 부분에는 압력을 가하지 않도록 압연이 이뤄질 수 있다.
상기 압연단계에서는 음극의 양측 표면 모두에 안착홈이 형성되도록 압연이 이뤄진다. 또는, 상기 압연단계에서는 음극의 일측 표면에만 안착홈이 형성되도록 압연이 이뤄진다.
상기 적층단계에서 상기 분리막은 안착홈의 형상에 맞게 음극슬러리에 밀착되도록 절곡된 상태로 적층된다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 양극이 음극슬러리에 형성된 안착홈에 안착된 상태로 적층되므로, 정위치(적층이 이뤄질 때 최적의 위치)로 안내될 수 있고 단차부에 의해 거동이 단속되어 적층안정성을 더욱 높일 수 있다.
상기 분리막에서 안착홈에 진입하는 구간은 양극활물질과 안착홈의 형상에 맞게 절곡이 이뤄지고, 상기 안착홈을 벗어난 구간은 양극 및 음극과 평행을 이루도록 배치되어 양극집전체에서 양극슬러리가 도포되지 않은 부분인 양극탭이 음극과 맞닿는 것을 방지할 수 있다.
도 1 은 종래 방식에 따라 제공된 단위셀의 측면모습이 도시된 도면.
도 2 는 본 발명에서 제공된 단위셀의 측면모습이 도시된 도면.
도 3 은 본 발명에서 제공하는 음극의 측면모습이 도시된 도면.
도 4 는 양면 모두에 안착홈이 형성된 음극 및 일면에만 안착홈이 형성된 음극을 포함하는 단위셀의 측면모습이 도시된 도면.
도 5 는 음극슬러리에 안착홈이 형성되도록 압연장치를 통해 압연이 이뤄지는 모습이 도시된 도면.
도 6 은 도 5 에 도시된 압연장치와 다른 구조를 갖는 압연장치를 통해 압연이 이뤄지는 모습이 도시된 도면.
도 2 는 본 발명에서 제공된 단위셀의 측면모습이 도시된 도면.
도 3 은 본 발명에서 제공하는 음극의 측면모습이 도시된 도면.
도 4 는 양면 모두에 안착홈이 형성된 음극 및 일면에만 안착홈이 형성된 음극을 포함하는 단위셀의 측면모습이 도시된 도면.
도 5 는 음극슬러리에 안착홈이 형성되도록 압연장치를 통해 압연이 이뤄지는 모습이 도시된 도면.
도 6 은 도 5 에 도시된 압연장치와 다른 구조를 갖는 압연장치를 통해 압연이 이뤄지는 모습이 도시된 도면.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.
본 발명은 양극(20)과 음극(10)의 정렬이 틀어지는 것을 방지하고 적층안정성이 향상된 단위셀 및 그 제조방법에 관한 것으로써, 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명한다.
제1실시예
본 발명에서는 양극(20)과 음극(10)의 적층안정성이 향상될 수 있는 단위셀을 제1실시예로써 제공한다.
도 2 는 본 발명에서 제공된 단위셀의 측면모습이 도시된 도면이며, 도 3 은 본 발명에서 제공하는 음극(10)의 측면모습이 도시된 도면이고, 도 4 는 양면 모두에 안착홈(13)이 형성된 음극(10') 및 일면에만 안착홈(13)이 형성된 음극(10'')을 포함하는 단위셀의 측면모습이 도시된 도면이다.
이 실시예에서 제공되는 단위셀은 정해진 갯수 만큼 양극(20)과 음극(10)이 적층되며, 상기 양극(20)과 음극(10) 사이에는 분리막(30)이 위치하는 구조를 갖는다.
즉, 도 1 에 도시된 단위셀은 밑에서부터 음극(10)/분리막(30)/양극(20) 순서로 적층되었으나, 음극(양극)/분리막/양극(음극), 음극(양극)/분리막/양극(음극)/분리막/음극(양극), 분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극)/분리막 등 순서와 같이 다양한 적층구조를 갖는 단위셀에도 본 발명은 적용될 수 있다.
상기 양극(20)은 양극집전체(21)의 표면에 양극슬러리(22a, 22b)가 도포되어 제공된다. 도면에서는 양극집전체(21)의 양면 모두에 양극슬러리(22a, 22b)가 도포되는 것으로 도시되었으나, 최외각에 놓이는 양극이라면, (적층이 이뤄지는 면에만 양극슬러리가 도포되고) 최외각에 놓이는 면에는 양극슬러리(22a)가 도포되지 않을 수도 있다.
그리고, 상기 양극(20)의 윗쪽 또는 아랫쪽으로 음극(10)이 적층되되, 양극(20)과 음극(10)이 직접적으로 맞닿지 않도록 그 사이에는 분리막(30)이 적층된다.
상기 음극(10)도 음극집전체(11)의 표면에 음극슬러리(12a, 12b)가 도포되어 제공된다. 양극(20)과 마찬가지로, 도면에서는 음극집전체(11)의 양면 모두에 음극슬러리(12a, 12b)가 도포되는 것으로 도시되었으나, 최외각에 놓이는 음극(10)이라면, 최외각에 놓이는 면에는 음극슬러리가 도포되지 않을 수도 있다.
상기 음극(10)은 (전술한 바와 같이 리튬석출을 방지할 수 있도록) 상기 양극(20) 보다 더 큰 면적을 갖도록 제조된다.
그리고, 상기 음극슬러리(12a, 12b)의 표면에는 상기 양극(20)이(더 상세하게는 양극슬러리가) 진입하여 안착되는 안착홈(13)이 미리 정해진 깊이만큼 형성된다.
즉, 음극슬러리(12a, 12b)의 표면에서 소정의 깊이만큼 파인형태로 안착홈(13)이 형성됨에 따라, 안착홈(13)을 벗어난 부분은 상대적으로 돌출되어 단차(높이차)를 형성한다. 다시 말해, 상기 음극슬러리(12a, 12b)의 표면과 상기 안착홈(13)은 (상기 안착홈과 인접하여 상대적으로 돌출되는 모양을 갖는) 단차부(14)를 이룬다.
분리막 및 양극과 마찬가지로 상기 음극(10)은 (위 또는 아래에서 바라봤을 때) 네 개의 변(테두리)을 갖는 사각형 판 모양으로 제조된다. 이때, 안착홈(13)의 형태에 따라 상기 단차부(14)는 상기 안착홈(13)의 둘레를 따라 적어도 어느 하나 이상의 변에 형성된다.
즉, 상기 단차부(14)는 음극(10)의 네 변 모두에 형성될 수도 있고, 한 변에만 형성될 수 있으나, 도 2, 3 도시된 바와 같이, 이 실시예에서는 서로 대칭을 이루는 두 변에 형성된다. 이에 따라, 서로 대향측에 배치된 단차부들(14) 사이에 놓인 양극(20) 및 분리막(30)의 거동은 단속된다.
도 2, 4 에 도시된 바와 같이, 상기 음극(10)에서 안착홈(13)의 깊이는 양극슬러리(22a, 22b)의 두께 보다 작게 형성된다.
그리고, 양극(20)과 함께 안착홈(13)으로 진입하는 분리막(30)은 안착홈(13)에 진입하는 구간은 양극활물질(22a, 22b)과 안착홈(13)의 형상에 맞게 모서리 부분에서 절곡이 이뤄지고, 상기 안착홈(13)을 벗어난 구간(30a)은 절곡이 이뤄져 양극(20) 및 음극(10)과 평행을 이루도록 배치된다.
이 실시예에서, 상기 음극슬러리(12a, 12b)는 상기 음극집전체(11)의 일측면과 타측면 모두에 도포되고, 상기 안착홈(13)은 음극집전체(11)의 일측면과 타측면에 도포된 음극슬러리들(12a, 12b) 중 적어도 어느 하나에 형성된다. 가령, 최외각층(최상층, 최하층)에 놓인 음극(10)에서 양극(20)이 적층되지 않는 면에 도포된 음극슬러리에는 안착홈이 형성되지 않을 수 있다.
즉, 도 4 에 도시된 바와 같이, 최하층에 배치된 음극(10'')은 양극(20)이 적층되는 상면에는 안착홈(13)이 형성되는 반면, 양극(20)이 적층되지 않는 하면에는 안착홈(13)이 미형성된다.
반면, 위아래 모두 양극(20)이 적층되는 음극(10')은 상면 및 하면에 도포된 음극슬러리(12a, 12b) 모두에 안착홈(13)이 형성된다.
제2실시예
본 발명에서는 위에서 설명된 구성을 갖는 단위셀을 제조할 수 있는 단위셀의 제조방법을 제2실시예로써 제공한다.
도 5 는 음극슬러리에 안착홈이 형성되도록 압연장치를 통해 압연이 이뤄지는 모습이 도시된 도면이며, 도 6 은 도 5 에 도시된 압연장치와 다른 구조를 갖는 압연장치를 통해 압연이 이뤄지는 모습이 도시된 도면이다.
이 실시예에서 제공하는 단위셀의 제조방법은, 음극제공단계, 압연단계 및 적층단계를 포함하여 구성된다.
상기 음극제공단계는 종래의 방식과 마찬가지로 음극집전체(11)의 양면에(또는 일면에만) 음극슬러리(12a, 12b)를 도포하여 음극(10)을 제조하는 단계이다. 이때, 상기 음극(10)에 음극탭이 형성되도록 음극슬러리(12a, 12b)는 음극집전체(11)의 끝단 일부분에는 미도포된다.
그리고, 압연단계가 이뤄진다. 상기 압연단계에서는 서로 마주하게 배치되어 회전하는 한쌍의 압연롤러들(40a, 40b) 사이로 음극(10)을 통과시킴으로써 이뤄진다. 이때, 도 5 에 도시된 바와 같이, 상기 압연롤러들(40a, 40b)은 음극슬러리(12a, 12b)가 도포된 영역의 폭 보다 더 작은 폭을 갖고, 상기 음극슬러리(12a, 12b)의 중앙을 지나도록 배치됨으로써 상기 음극슬러리(12a, 12b)에 안착홈(13) 및 단차부(14)를 형성할 수 있다.
따라서, 압연롤러들(40a, 40b)의 폭과 그 사이의 간격을 조절함으로써, 안착홈(13)의 넓이 및 폭을 결정할 수 있다. 또한, 압연롤러(40a, 40b)의 폭 및 위치변경을 통해 안착홈(13)의 일측에는 단차부(14)가 형성되고 타측에는 단차부(14)가 미형성되도록 압연이 이뤄질 수도 있다.
아울러, 상기 압연롤러는 도 5 와 같은 구조 외에도 도 6 과 같이 표면에 돌기(51)와 홈(52)을 형성된 압연롤러(50a, 50b)를 이용하여 제조될 수도 있다. 그리고, 압연롤러들 뿐만아니라, 상하로 압력을 가하는 프레스 장치 등을 통해 음극슬러리(12a, 12b)의 일부분에만 압력을 가압하여 안착홈(13)과 단차부(14)를 형성하는 가공방식도 가능하다.
즉, 압연단계에서는 도 5 의 구조와 같이 음극슬러리(12a, 12b)에서 안착홈(13)이 형성되는 부분에만 압력을 가하고, 안착홈을 벗어난 부분(단차부가 형성되는 부분)에는 압력을 가하지 않도록 압연이 이뤄질 수 있고, 또는 도 6 의 구조와 같이 음극슬러리(12a, 12b) 모든 면적에서 압력이 가해지되, 안착홈(13)이 형성되는 부분에 더 큰 압력이 가해지는 방식으로 압연이 이뤄질 수 있다.
도 5, 6 에서는 압연단계 시, 음극(10)의 양측 표면 모두에 안착홈(13)이 형성되도록 압연이 이뤄지는 것으로 도시되었으나, 윗쪽 압연롤러들(40a, 50a)은 그대로 유지한 상태에서 아랫쪽 압연롤러들(40b, 50b)의 형상을 변경하거나, 재질을 무른 재질로 변경함으로써(또는 그 반대로 구성함으로써), 음극(10)의 일측 표면에만 안착홈(13)이 형성되도록 압연이 이뤄질 수도 있다.
그리고, 양극(20)과 분리막(30)을 상기 음극(10)에 적층하는 적층단계가 이뤄진다. 상기 적층단계에서는 분리막(30)과 적층된 양극(20)이 음극슬러리(12a, 12b)에 형성된 안착홈(13)에 안착되도록 적층이 이뤄진다. 이때, 상기 분리막(30)은 안착홈(13)의 형상에 맞게 음극슬러리(12a, 12b)에 밀착되도록 절곡된 상태로 적층된다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 양극(20)이 음극슬러리(12a, 12b)에 형성된 안착홈(13)에 안착된 상태로 적층되므로, 정위치(적층이 이뤄질 때 최적의 위치)로 안내될 수 있고 단차부(14)에 의해 거동이 단속되어 적층안정성을 더욱 높일 수 있다.
상기 분리막에서 안착홈에 진입하는 구간은 양극활물질과 안착홈의 형상에 맞게 절곡이 이뤄지고, 상기 안착홈을 벗어난 구간은 양극 및 음극과 평행을 이루도록 배치되어 양극집전체에서 양극슬러리가 도포되지 않은 부분인 양극탭이 음극과 맞닿는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
10 : 음극
13 : 안착홈
14 : 단차부
20 : 양극
30 : 분리막
13 : 안착홈
14 : 단차부
20 : 양극
30 : 분리막
Claims (11)
- 양극집전체에 양극슬러리가 도포된 양극;
상기 양극슬러리에 적층된 분리막; 및
음극집전체에 음극슬러리가 도포되고, 상기 분리막을 사이에 두고 상기 양극과 적층되며, 상기 양극 보다 더 큰 면적을 갖는 음극;을 포함하고,
상기 음극슬러리의 표면에는 상기 양극이 진입하여 안착되는 안착홈이 형성된 단위셀.
- 제 1 항에 있어서,
상기 음극슬러리의 표면과 상기 안착홈은 단차부를 이루고, 상기 단차부에 의해 양극의 거동이 단속되는 단위셀.
- 제 2 항에 있어서,
상기 단차부는 상기 안착홈의 둘레 중 적어도 일부에 위치한 단위셀.
- 제 2 항에 있어서,
상기 음극의 두께방향을 따라 안착홈의 깊이는 양극슬러리의 두께 보다 작게 형성된 단위셀
- 제 1 항에 있어서,
상기 음극슬러리는 상기 음극집전체의 일측면과 타측면 모두에 도포되고,
상기 안착홈은 음극집전체의 일측면과 타측면에 도포된 음극슬러리 중 적어도 어느 하나에 형성된 단위셀.
- 제 1 항에 있어서,
상기 분리막에서 안착홈에 진입하는 구간은 양극활물질과 안착홈의 형상에 맞게 절곡이 이뤄지고, 상기 안착홈을 벗어난 구간은 양극 및 음극과 평행을 이루는 단위셀.
- 음극집전체의 양면에 음극슬러리를 도포하여 음극을 제조하는 음극제공단계;
상기 음극의 표면으로 압력을 가하는 압연단계; 및
양극과 분리막을 상기 음극에 적층하는 적층단계;를 포함하고,
상기 압연단계에서는, 상기 음극슬러리의 표면에 안착홈이 형성되도록 압연이 이뤄지고,
상기 적층단계에서는 분리막과 적층된 양극이 안착홈에 안착되는 단위셀의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 압연단계에서는 안착홈이 형성되는 부분에만 압력을 가하고, 안착홈을 벗어난 부분에는 압력을 가하지 않도록 압연이 이뤄지는 단위셀의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 압연단계에서는 음극의 양측 표면 모두에 안착홈이 형성되도록 압연이 이뤄지는 단위셀의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 압연단계에서는 음극의 일측 표면에만 안착홈이 형성되도록 압연이 이뤄지는 단위셀의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 적층단계에서 상기 분리막은 안착홈의 형상에 맞게 음극슬러리에 밀착되도록 절곡된 상태로 적층된 단위셀의 제조방법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220105653A KR20240027443A (ko) | 2022-08-23 | 2022-08-23 | 단위셀 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220105653A KR20240027443A (ko) | 2022-08-23 | 2022-08-23 | 단위셀 및 그 제조방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20240027443A true KR20240027443A (ko) | 2024-03-04 |
Family
ID=90297928
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220105653A KR20240027443A (ko) | 2022-08-23 | 2022-08-23 | 단위셀 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20240027443A (ko) |
-
2022
- 2022-08-23 KR KR1020220105653A patent/KR20240027443A/ko unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101395016B1 (ko) | 단차를 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지셀, 전지팩 및 디바이스 | |
US20120196167A1 (en) | Electrode assembly for a battery and method for manufacturing same | |
KR20130132230A (ko) | 단차를 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지셀, 전지팩 및 디바이스 | |
US20150086842A1 (en) | Battery pack of irregular structure | |
US20220109193A1 (en) | Electrode assembly, secondary battery, and battery-powered apparatus | |
US9401499B2 (en) | Electrode assembly and secondary battery having the same | |
KR20240023075A (ko) | 음극판, 이를 포함하는 전극조립체 및 그 제조방법 | |
KR20160041225A (ko) | 양 방향으로 권취되어 있는 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
WO2006113924A3 (en) | Safer high energy battery | |
US20200227787A1 (en) | Stack type jelly roll for secondary battery, battery cell including the same, battery pack including the same, and method of manufacturing the same | |
JP2000082484A (ja) | 二次電池の電極ロ―ル | |
KR20210012621A (ko) | 활물질 로딩량 구배를 갖는 원통형 전지 | |
KR102125059B1 (ko) | 상호 결합된 극판 연장부들이 형성되어 있는 극판들을 포함하고 있는 전극조립체 | |
KR20220021841A (ko) | 전극의 적층 특성을 개선한 음극시트 및 음극을 포함하는 전극조립체 및 그 제조방법 | |
KR102405345B1 (ko) | 단위셀 및 그 제조방법 | |
KR20160051109A (ko) | 전극 조립체 | |
KR20240027443A (ko) | 단위셀 및 그 제조방법 | |
CN115911265A (zh) | 一种电池极片、极芯与电池 | |
KR102254264B1 (ko) | 전극조립체 및 이의 제조 방법 | |
KR102541535B1 (ko) | 단차 보정 부재를 포함하는 롤 압연 장치 및 이를 사용한 압연 방법 | |
KR102159530B1 (ko) | 고정 홀이 형성된 단위셀을 포함하고 있는 전극조립체 스택 | |
KR20210017086A (ko) | 전극조립체 및 그 제조방법 | |
KR20210053570A (ko) | 전극조립체 | |
CN221841869U (zh) | 一种正极片及电池 | |
KR101802013B1 (ko) | 전극조립체, 이를 이용한 이차전지 및 그의 제조방법 |