KR20240061212A - 전극 조립체, 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 몰드를 사용하는 전극 조립체, 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
Description
본 발명은 전극 조립체, 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체 제조 방법에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리필름으로 권취한 스택 앤 폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.
여기서, 스택 앤 폴딩형의 전극 조립체에서 분리막이 지그 재그로 폴딩되어 전극이 사이사이에 위치된 형태에서 다수의 전극을 사용하여 전극 조립체를 제조하게 된다.
이 과정에서 상기 전극과 분리막의 접착력을 확보하기 위해서 전극과 분리막이 적층된 적층물을 그리퍼(gripper)로 파지한 후 가압 블록으로 가압하는 방식으로 열과 압력을 가하게 된다. 이 때, 그리퍼 자체가 가지는 높이로 인하여 단차가 발생할 수 있으며 이로 인하여 전극 조립체에 벤딩(bending)이 발생하는 문제가 있어왔다.
따라서, 그리퍼 자체가 가지는 높이로 인하여 단차가 발생하는 문제를 해소하기 위한 방법이 필요한 상황이다.
본 발명은 전극 조립체, 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시상태는, 폴딩되는 분리막 사이사이에 제1 전극 및 제2 전극이 교대로 배치되는 형태인 전극 조립체를 제조하는 전극 조립체 제조 장치로서,상기 폴딩되는 상기 분리막 사이사이에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 교대로 배치되는 형태로 상기 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 적층되는 스택 테이블; 상기 스택 테이블에 상기 분리막을 공급하는 분리막 공급부; 상기 스택 테이블에 상기 제1 전극을 공급하는 제1 전극 공급부; 상기 스택 테이블에 상기 제2 전극을 공급하는 제2 전극 공급부; 상기 제1 전극 공급부로부터 공급되는 상기 제1 전극을 상기 스택 테이블에 적층시키는 제1 전극 스택부; 상기 제2 전극 공급부로부터 공급되는 상기 제2 전극을 상기 스택 테이블에 적층시키는 제2 전극 스택부; 상기 적층물의 상면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖는 제1 몰드(mould) 및 상기 적층물의 하면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖는 제2 몰드를 스택 테이블에 공급하고, 상기 적층물의 상면 및 하면에 각각 상기 제1 몰드 및 상기 제2 몰드를 적층시켜서 상기 스택 테이블 위에 적층된 상기 적층물을 고정하는 스택 고정부; 및 상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 가열 및 가압하여 상기 제1 전극, 상기 분리막 및 상기 제2 전극 사이를 접착시키는 프레스부를 포함하는 전극 조립체 제조 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는, 폴딩되는 분리막 사이사이에 제1 전극 및 제2 전극이 교대로 배치되는 형태인 전극 조립체 제조 방법으로서, 상기 제1 전극을 스택 테이블에 공급하는 단계; 상기 제2 전극을 스택 테이블에 공급하는 단계; 상기 분리막을 스택 테이블에 공급하는 단계; 상기 폴딩되는 상기 분리막 사이사이에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 교대로 배치되는 형태로 상기 제1 전극, 분리막 및 제2 전극을 스택 테이블 위에 적층하여 적층물을 제조하는 단계; 상기 적층물의 상면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖는 제1 몰드(mould) 및 상기 적층물의 하면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖는 제2 몰드를 각각 상기 적층물의 상면 및 하면에 적층하여 상기 적층물을 고정하는 단계; 및 상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 가열 및 가압하여 상기 제1 전극, 상기 분리막 및 상기 제2 전극 사이를 접착시키는 단계를 포함하는 전극 조립체 제조 방법을 제공한다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시상태는, 폴딩되는 분리막 사이사이에 제1 전극 및 제2 전극이 교대로 배치되는 형태인 전극 조립체로서, 상기 전극 조립체의 최상단 및 최하단은 각각 몰드가 적층된 형태인 것인 전극 조립체를 제공한다.
본 출원의 실시상태에 따른 전극 조립체 제조 장치 및 전극 조립체의 제조 방법은 그리퍼 자체가 가지는 높이로 인하여 단차가 발생하지 않으므로, 전극 조립체에 벤딩(bending)이 발생하지 않는 효과가 있다.
본 출원의 실시상태에 따른 전극 조립체 제조 장치 및 전극 조립체의 제조 방법은 가열 및 가압하는 과정에서 전극 조립체의 변형을 감소시킬 수 있으므로, 성능이 균일한 전극 조립체를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 예시적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 개념을 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 통해 제조되는 전극 조립체를 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드를 적용하여 제조되는 전극 조립체를 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드를 사용하여 프레스하는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 6은 기존 방식으로 그리퍼로 파지하여 프레스하는 과정을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 프레스부 및 프레스부가 적층물을 가압하는 상태를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 스택 테이블을 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제1 전극 안착 테이블을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제2 전극 안착 테이블을 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제1 석션 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제1 석션 헤드를 나타낸 저면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 홀딩기구 및 스택 테이블을 나타낸 평면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 개념을 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 개념을 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 통해 제조되는 전극 조립체를 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드를 적용하여 제조되는 전극 조립체를 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드를 사용하여 프레스하는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 6은 기존 방식으로 그리퍼로 파지하여 프레스하는 과정을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 프레스부 및 프레스부가 적층물을 가압하는 상태를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 스택 테이블을 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제1 전극 안착 테이블을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제2 전극 안착 테이블을 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제1 석션 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제1 석션 헤드를 나타낸 저면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 홀딩기구 및 스택 테이블을 나타낸 평면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 개념을 나타낸 정면도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구성에만 한정되지 않는다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 'p 내지 q'는 'p 이상, q 이하'를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 몰드가 적층물의 상면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖는다는 것은 상기 몰드의 일변은 상기 적층물의 상면의 일변에 대응되고, 상기 몰드의 타변은 상기 적층물의 상면의 타변에 대응되고, 상기 몰드의 일변의 길이 및 타변의 길이가 각각 상기 적층물의 상면의 일변의 길이 및 타변의 길이보다 같거나 크다는 것을 의미한다. 즉, 상기 몰드는 적층물의 상면을 덮을 수 있으며, 상기 적층물의 상면의 모양에 대응되는 크기(상기 적층물의 상면의 넓이에 대응되는 크기)를 갖는다는 것을 의미한다.
마찬가지로, 본 명세서에 있어서, 몰드가 적층물의 하면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖는다는 것은 상기 몰드의 일변은 상기 적층물의 하면의 일변에 대응되고, 상기 몰드의 타변은 상기 적층물의 하면의 타변에 대응되고, 상기 몰드의 일변의 길이 및 타변의 길이가 각각 상기 적층물의 하면의 일변의 길이 및 타변의 길이보다 같거나 크다는 것을 의미한다. 즉, 상기 몰드는 적층물의 하면을 덮을 수 있으며, 상기 적층물의 하면의 모양에 대응되는 크기(상기 적층물의 하면의 넓이에 대응되는 크기)를 갖는다는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 상기 적층물은 미완성 전극 조립체에 대응될 수 있다. 또한 본 명세서에 있어서, 상기 전극 조립체의 최상단 및 최하단은 각각 상기 적층물의 상면 및 하면에 대응되는 위치 또는 미완성 전극 조립체의 바닥면과 윗면에도 대응되는 위치일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 특별한 언급이 없는 한 몰드에 대한 설명은 각각 제1 몰드 및 제2 몰드에 적용될 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 일 실시상태는, 폴딩되는 분리막 사이사이에 제1 전극 및 제2 전극이 교대로 배치되는 형태인 전극 조립체를 제조하는 전극 조립체 제조 장치로서,상기 폴딩되는 상기 분리막 사이사이에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 교대로 배치되는 형태로 상기 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 적층되는 스택 테이블; 상기 스택 테이블에 상기 분리막을 공급하는 분리막 공급부; 상기 스택 테이블에 상기 제1 전극을 공급하는 제1 전극 공급부; 상기 스택 테이블에 상기 제2 전극을 공급하는 제2 전극 공급부; 상기 제1 전극 공급부로부터 공급되는 상기 제1 전극을 상기 스택 테이블에 적층시키는 제1 전극 스택부; 상기 제2 전극 공급부로부터 공급되는 상기 제2 전극을 상기 스택 테이블에 적층시키는 제2 전극 스택부; 상기 적층물의 상면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖는 제1 몰드(mould) 및 상기 적층물의 하면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖는 제2 몰드를 스택 테이블에 공급하고, 상기 적층물의 상면 및 하면에 각각 상기 제1 몰드 및 상기 제2 몰드를 적층시켜서 상기 스택 테이블 위에 적층된 상기 적층물을 고정하는 스택 고정부; 및 상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 가열 및 가압하여 상기 제1 전극, 상기 분리막 및 상기 제2 전극 사이를 접착시키는 프레스부를 포함하는 전극 조립체 제조 장치를 제공한다.
본 출원의 실시상태에 따른 전극 조립체 제조 장치는 상기 적층물의 상면 및 하면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖고, 상기 적층물의 상면 및 하면에 적층되어 상기 적층물을 고정하는 1 쌍의 몰드(mould)를 사용함으로써, 전극 조립체의 제조 방법은 그리퍼 자체가 가지는 높이로 인하여 단차가 발생하지 않으므로, 전극 조립체에 벤딩(bending)이 발생하지 않는 효과가 있다. 또한, 상기 몰드가 전극 조립체를 가열 및 가압하는 과정에서 전극 조립체를 보호하여 상기 전극 조립체의 변형을 감소시킬 수 있으므로, 성능이 균일한 전극 조립체를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 몰드 및 제2 몰드는 동일한 크기일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 몰드 및 제2 몰드는 상이한 크기일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 몰드 및 제2 몰드는 동일한 재료를 사용하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 몰드 및 제2 몰드는 상이한 재료를 사용하는 것일 수 있다.
즉, 전극 조립체의 크기, 모양 등에 따라서 상기 제1 몰드 및 상기 제2 몰드의 구성을 정할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 몰드 및 제2 몰드는 각각 스테인레스 강으로 이루어진 것일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 금형 재료로 사용 가능한 모든 물질이 사용될 수 있다. 다만, 몰드의 제조 비용 및 가공 측면에서 스테인레스 강을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 몰드 및 제2 몰드는 각각 95℃ 이상의 온도에 대해서 내열성을 가지는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 적층물을 가열 및 가압하는 온도에 따라 조절할 수 있다. 즉, 상기 적층물을 가열 및 가압하는 온도에 의한 몰드의 변형을 방지하고자, 상기 몰드는 상기 적층물을 가열 및 가압하는 온도에 대해서 내열성을 가져야 한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 스택 고정부는 상기 제1 몰드 및 상기 제2 몰드를 포함할 수 있다. 즉, 상기 적층물(또는 미완성 전극 조립체)의 바닥면과 윗면을 각각 덮어주기 위해서 1쌍의 몰드를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 몰드는 가열 및 가압이 이루어지는 면의 반대면의 내부에는 홈이 형성되어 있고, 상기 홈은 상기 적층물의 상면 및 하면의 모양에 대응되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 몰드 및 제2 몰드는 각각 가열 및 가압이 이루어지는 면의 반대면의 내부에는 홈이 형성되어 있고, 상기 홈은 상기 적층물의 상면 및 하면의 모양에 대응되는 것일 수 있다.
이 때, 상기 가열 및 가압이 이루어지는 면의 반대면은 상기 적층물의 상면 또는 하면과 접촉하는 면을 의미한다.
본 명세서에 있어서,"상기 홈은 상기 적층물의 상면 및 하면의 모양에 대응"된다는 것은 상기 홈의 일변은 상기 적층물의 일변에 대응되고, 상기 홈의 타변은 상기 적층물의 타변에 대응되고, 상기 홈의 일변의 길이는 상기 적층물의 일변의 길이와 같거나 크고, 상기 홈의 타변의 길이는 상기 적층물의 일변의 길이와 같거나 크다는 것을 의미한다. 다만, 상기 몰드는 전극 탭을 덮지는 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치를 예시적으로 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치의 개념을 나타낸 정면도이다. 여기서, 편의상 도 1에서는 도 2에 도시된 홀딩기구(170)를 생략하여 도시하였고, 평면도 상으로 후방측에 위치된 프레스부(180)를 점선으로 도시하였으며, 도 2에서는 도 1에 도시된 분리막 공급부(120)를 생략하여 도시하였다. 또한, 도 1 및 2에서 스택 고정부는 생략하여 도시하였다.
본 명세서에 있어서, "홀딩 기구"는 상기 스택 테이블 상에서 폴딩되는 상기 분리막 사이사이에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 교대로 배치되는 형태로 상기 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 적층된 적층물을 제조하는 과정에서 제1 전극 또는 제2 전극을 적층하기 위해서 상기 스택 테이블에 적층된 적층물을 파지하는 기능을 수행하는 것으로, 가열 및 가압을 하는 과정에서 상기 적층물을 파지하는 그리퍼와는 그 기능이 상이한 것이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치(100)는 스택 테이블(110)과, 분리막(14)을 공급하는 분리막 공급부(120)와, 제1 전극(11)을 공급하는 제1 전극 공급부(130)와, 제2 전극(12)을 공급하는 제2 전극 공급부(140)와, 제1 전극(11)을 스택 테이블(110)에 적층시키는 제1 전극 스택부(150)와, 제2 전극(12)을 스택 테이블(110)에 적층시키는 제2 전극 스택부(160), 및 제1 전극(11), 분리막(14), 및 제2 전극(12) 사이를 접착시키는 프레스부(180)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치(100)는 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)이 스택 테이블(110)에 적층될 때 고정하는 홀딩기구(170)를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극, 상기 분리막 및 상기 제2 전극은 각각 가열되면서 스택 테이블에 공급되는 것일 수 있다.
즉, 상기 분리막 공급부는 상기 분리막을 가열하면서 상기 스택 테이블에 공급할 수 있으며, 상기 제1 전극 공급부 및 상기 제2 전극 공급부는 각각 제1 전극 및 제2 전극을 가열하면서 상기 스택 테이블에 제1 전극 및 제2 전극을 공급하는 것일 수 있다.
도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치 또는 전극 조립체 제조방법을 통해 제조되는 전극 조립체를 예시적으로 나타낸 단면도이다. 보다 구체적으로 도 3은 기존의 전극 조립체를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치(100)는 제1 전극(11), 분리막(14), 및 제2 전극(12)을 적층시켜 전극 조립체(10)를 제조하는 장치이다.
도 3에 나타난 바와 같이 일반적으로 전극 조립체(10)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 제1 전극(11), 분리막(14), 및 제2 전극(12)이 교대로 적층되어 결집된 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 전극 조립체(10)는 예를 들어 분리막(14)이 지그 재그 형태로 폴딩되고, 폴딩되는 분리막(14) 사이사이에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)이 교대로 배치되는 형태일 수 있다. 이때, 전극 조립체(10)는 최외각을 분리막(14)이 감싼 형태로 구비될 수 있다.
반면, 도 4에 나타난 바와 같이 본 출원에 따른 전극 조립체는 상기 최외각을 분리막(14)이 감싼 형태로 구비된 미완성 전극 조립체(10a)를 가열 및 가압하여 완성된 전극 조립체(10)를 제조하기 전에 스택 고정부(미도시)에 의해서 상기 미완성 전극 조립체(10a)의 바닥면과 윗면을 각각 제1 몰드 및 제2 몰드(15a, 15b)로 덮어줌으로써, 상기 미완성 전극 조립체(10a)를 고정할 수 있다. 이어서, 상기 제1 몰드 및 제2 몰드(15a, 15b)로 고정된 미완성 전극 조립체(10a)를 프레스부(180)로 이동시킨 후, 상기 프레스부(180)에 의해서 상기 제1 몰드 및 제2 몰드(15a, 15b)를 각각 가열 및 가압하여 완성된 전극 조립체(10)로 제조될 수 있다. 이 때, 상기 몰드(15)는 전극 탭(11a, 12a)을 덮지 않는 형태로 제조될 수 있다.
다시 말해서, 본 출원에 따른 전극 조립체 제조 장치는 이러한 전극 조립체를 제조하기 위한 것으로, 도 5에 나타난 바와 같이 본 발명의 전극 조립체 제조 장치는 몰드(15)로 고정된 미완성 전극 조립체를 프레스부(181, 182)로 가열 및 가압하여 완성된 전극 조립체를 제조하는 것이다.
보다 구체적으로, 도 3과 같이 폴딩되는 상기 분리막 사이사이에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 교대로 배치되는 형태로 상기 제1 전극, 분리막 및 제2 전극을 스택 테이블 위에 적층하여 적층물을 제조한 후, 상기 적층물의 상면 및 하면을 몰드로 덮을 수 있다. 이 때, 상기 몰드는 도 4에 나타난 바와 같이 전극 조립체의 크기에 대응된다. 즉, 상기 몰드의 일변의 길이는 상기 전극 조립체의 일변의 길이와 같거나 크고, 상기 몰드의 타변의 길이는 상기 전극 조립체의 타변의 길이와 같거나 클 수 있다.
이 때, 상기 일변은 장변이고 상기 타변은 단변일 수 있고, 반대로 상기 일변은 단변이고, 상기 타변은 장변일 수 있다. 또한, 상기 일변 및 타변의 길이는 동일할 수 있다.
상기 적층물의 상면 및 하면을 몰드로 덮고 난 후, 한 쌍의 가압 블록으로 이루어진 프레스부가 상기 몰드 방향으로 이동되면서, 면 가압이 이루어질 수 있다. 이 과정에서 후술하는 바와 같이 스택 테이블 또는 프레스부가 포함하는 프레스 히터에 의해서 상기 몰드에 대한 가열도 진행될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 분리막 공급부는 상기 분리막이 권취되는 분리막 롤을 더 포함할 수 있다. 상기 분리막 롤에 권취된 분리막이 점점 풀어지며 스택 테이블로 공급될 수 있다. 즉, 상기 분리막은 분리막 시트의 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 프레스부는 한 쌍의 가압블럭 및 상기 가압블럭을 가열하는 프레스 히터를 더 포함하여, 한 쌍의 상기 가압블럭이 상호 마주보는 방향으로 이동되며 상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 면 가압하고, 상기 프레스 히터에 의해 상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 가열하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 몰드 및 제2 몰드는 각각 5 MPa 내지 15 MPa, 바람직하게는 7 MPa 내지 15 MPa로 가압될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 몰드 및 제2 몰드는 각각 85 ℃ 내지 120 ℃, 바람직하게는 90 ℃ 내지 120 ℃로 가열될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 몰드 및 제2 몰드는 각각 5 MPa 내지 15 MPa의 압력 조건 및 85 ℃ 내지 120 ℃ 온도 조건, 바람직하게는 7 MPa 내지 15 MPa로 압력 조건 및 90 ℃ 내지 120 ℃의 온도 조건으로 가열 및 가압될 수 있다.
여기서, 상기 압력 조건은 상기 한 쌍의 가압블록(또는 상기 스택 테이블에 대한 가압블록)에 의해 가해지는 압력을 의미하며, 상기 온도 조건은 스택 테이블 및/또는 한 쌍의 가압블록에 의해 가해지는 열의 온도를 의미한다. 이 때, 상기 범위를 만족시키면서 가열 및 가압하는 경우, 몰드의 손상이 발생하지 않으면서, 적층된 상기 전극 및 분리막의 접착을 효과적으로 진행할 수 있다.
도 6은 기존에 그리퍼를 사용하여 적층된 제1 전극, 분리막, 및 제2 전극의 적층물을 가열 및 가압하는 과정을 보여주는 것으로, 상기 그리퍼(51)는 상기 적층물(S)의 길이(x) 및 높이(y)와 대응되거나, 상기 적층물(S)의 길이(x) 및 높이(y) 보다 넓게 구비된 본체(51a)와 그리퍼 본체(51a)의 일면에 복수개가 구비되고 적층물(S)의 폭(z) 방향을 따라 기둥 또는 판 형태로 구비되는 고정부(51b)를 포함할 수 있다. 여기서, 적층물(S)의 길이(x)는 적층물(S)의 한 끝에서 다른 끝까지 거리가 가장 긴 부분을 의미하고, 높이(y)는 적층물(S)의 적층 방향의 거리를 의미하고, 폭(z)은 적층물(S)의 상면을 가로로 건너지른 거리를 의미할 수 있다. 즉, 그리퍼(51)는 본체(51a)와 고정부(51b)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 고정부(51b)는 본체(51a)의 길이 방향으로 2층으로 구비될 수 있고, 본체(51a)의 높이 방향을 따라 위치 조절이 가능할 수 있다. 따라서, 고정부(51b)는 적층물(S)의 상면 및 하면과 접촉하여 적층물(S), 적층물(S)에 포함된 제1 전극(1) 및 제2 전극(2)을 고정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치의 프레스부 및 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치에서 프레스부가 적층물을 가압하는 상태를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 7을 참고하면, 프레스부(180)는 한 쌍의 가압블럭(181,182)을 포함하여, 한 쌍의 가압블럭(181,182)이 상호 마주보는 방향으로 이동되며, 상기 가압블럭(181, 182) 사이에 몰드(15)로 고정된 제1 전극(11), 분리막(14) 및 제2 전극(12)의 적층물(S)가 배치될 수 있다. 이후, 상기 프레스부(180)는 상기 적층물(S)의 몰드(15)를 가열 및 가압하면서 상기 적층된 제1 전극(11), 분리막(14), 및 제2 전극(12)을 가압하여 제1 전극(11), 분리막(14), 및 제2 전극(12) 사이를 접착시킬 수 있다.
아울러, 프레스부(180)는 한 쌍의 가압블럭(181,182)을 가열하는 프레스 히터(183,184)를 더 포함하여, 한 쌍의 가압블럭(181,182)이 상기 몰드(15)를 가열 및 가압할 수 있다. 이에 따라, 몰드(15)로 고정된 제1 전극(11), 분리막(14) 및 제2 전극(12)의 적층물(S)을 프레스부(180)로 가압 시 제1 전극(11), 분리막(14), 및 제2 전극(12) 사이의 열융착이 보다 잘 이루어져 보다 견고한 접착이 가능할 수 있다.
한 쌍의 가압블럭(181,182)은 가압면이 평면으로 형성되고, 가압면의 가로 및 세로 길이는 몰드(15)로 고정된 제1 전극(11), 분리막(14) 및 제2 전극(12)의 적층물(S)의 가로 및 세로 길이보다 더 길게 형성될 수 있다.
그리고, 한 쌍의 가압블럭(181,182)은 제1 가압블럭(181) 및 제2 가압블럭(182)을 포함하고, 제1 가압블럭(181) 및 제2 가압블럭(182)은 직육면체 형태의 사각형 블록으로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극 공급부는 상기 제1 전극이 상기 제1 전극 스택부에 의해 상기 스택 테이블에 적층되기 전에 안착되는 제1 전극 안착 테이블을 포함하고, 상기 제2 전극 공급부는 상기 제2 전극이 상기 제2 전극 스택부에 의해 상기 스택 테이블에 적층되기 전에 안착되는 제2 전극 안착 테이블을 포함하는 것일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치에서 스택 테이블을 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 8을 참고하면, 스택 테이블(Stack table)(110)은 폴딩되는 분리막(14) 사이사이에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)이 교대로 배치되는 형태로 제1 전극(11), 분리막(14), 및 제2 전극(12)이 적층될 수 있다.
또한, 스택 테이블(110)은 제1 전극(11), 분리막(14), 및 제2 전극(12)이 적층되는 테이블 몸체(111) 및 테이블 몸체(111)를 가열하여, 적층되는 적층물(S)을 히팅(Heating)하는 스택 테이블 히터(112)를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(11)은 양극으로 구성되고, 상기 제2 전극(12)은 음극으로 구성될 수 있지만, 본 발명이 여기에 반드시 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 제1 전극(11)이 음극으로 구성되고, 제2 전극(12)이 양극으로 구성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치에서 제1 전극 안착 테이블을 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 8을 참고하면, 제1 전극 공급부(130)는 제1 전극(11)을 가열하면서 제1 전극 스택부(150)로 공급할 수 있다.
또한, 제1 전극 공급부(130)는 제1 전극(11)이 제1 전극 스택부(150)에 의해 스택 테이블(110)에 적층되기 전에 안착되는 제1 전극 안착 테이블(131) 및 제1 전극 안착 테이블(131)을 가열하여 제1 전극(11)을 가열하는 제1 전극 히터(132)를 포함할 수 있다.
한편, 제1 전극 공급부(130)는 제1 전극(11)이 시트(Sheet) 형태로 권취되는 제1 전극 롤(133)과, 제1 전극 롤(133)에 권취된 시트 형태의 제1 전극(11)이 풀어지며 공급될 때 일정간격으로 절단하여 소정 크기의 제1 전극(11)을 형성시키는 제1 커터(cutter)(134)와, 제1 커터(134)에 절단된 제1 전극(11)을 이동시키는 제1 컨베이어 벨트(conveyer belt)(135)와, 제1 컨베이어 벨트(135)에 의해 이송되는 제1 전극(11)을 진공 흡착하여 제1 전극 안착 테이블(131)에 안착시키는 제1 전극 공급 헤드(136)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1 커터(134)는 시트 형태의 제1 전극(11)을 절단 시 단부에 제1 전극 탭(11a)이 돌출 형성되도록 커팅 할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치에서 제2 전극 안착 테이블을 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 10을 참고하면, 제2 전극 공급부(140)는 제2 전극(12)을 히팅시키며 제2 전극 스택부(160)로 공급할 수 있다.
또한, 제2 전극 공급부(140)는 제2 전극(12)이 제2 전극 스택부(160)에 의해 스택 테이블(110)에 적층되기 전에 안착되는 제2 전극 안착 테이블(141) 및 제2 전극 안착 테이블(141)을 가열하여 제2 전극(12)을 히팅시키는 제2 전극 히터(142)를 포함할 수 있다.
한편, 제2 전극 공급부(140)는 제2 전극(12)이 시트(Sheet) 형태로 권취되는 제2 전극 롤(143)과, 제2 전극 롤(143)에 권취된 시트 형태의 제2 전극(12)이 풀어지며 공급될 때 일정간격으로 절단하여 소정 크기의 제2 전극(12)을 형성시키는 제2 커터(144)와, 제2 커터(144)에 절단된 제2 전극(12)을 이동시키는 제2 컨베이어 벨트(145)와, 제2 컨베이어 벨트(145)에 의해 이송되는 제2 전극(12)을 진공 흡착하여 제2 전극 안착 테이블(141)에 안착시키는 제2 전극 공급 헤드(146)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제2 커터(144)는 시트 형태의 제2 전극(12)을 절단 시 단부에 제2 전극 탭(12a)이 돌출 형성되도록 커팅 할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극 스택부는 상기 제1 전극 안착 테이블에 안착된 상기 제1 전극을 진공 흡입하는 제1 석션 헤드를 포함하고, 상기 제2 전극 스택부는 상기 제2 전극 안착 테이블에 안착된 상기 제2 전극을 진공 흡입하는 제2 석션 헤드를 포함하는 것일 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치에서 제1 석션 헤드를 나타낸 사시도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치에서 제1 석션 헤드를 나타낸 저면도이다.
도 1, 도 2, 도 11 및 도 12를 참고하면, 제1 전극 스택부(150)는 제1 전극(11)을 스택 테이블(110)에 적층시킬 수 있다.
또한, 제1 전극 스택부(150)는 제1 석션 헤드(151)와, 제1 이동부(153)를 포함할 수 있다.
제1 석션 헤드(151)는 제1 전극 안착 테이블(131)에 안착된 제1 전극(11)을 진공 흡입할 수 있다. 이때, 제1 석션 헤드(151)는 바닥면(151b)에 진공 흡입구(151a)가 형성되어 진공 흡입구(151a)를 통해 제1 전극(11)을 흡입하여 제1 전극(11)을 제1 석션 헤드(151)의 바닥면(151b)에 고정시킬 수 있다. 여기서, 제1 석션 헤드(151)는 진공 흡입구(151a)와 진공흡입 장치(미도시)를 연결하는 통로가 내부에 형성될 수 있다.
제1 이동부(153)는 제1 석션 헤드(151)가 제1 전극 안착 테이블(131)에 안착된 제1 전극(11)을 스택 테이블(110)에 적층시킬 수 있도록 제1 석션 헤드(151)를 스택 테이블(110)로 이동시킬 수 있다.
또한, 제2 전극 스택부(160)는 제2 전극(12)을 스택 테이블(110)에 적층시킬 수 있다. 여기서, 제2 전극 스택부(160)는 전술한 제1 전극 스택부(150)와 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 이때, 제2 전극 스택부(160)는 제2 석션 헤드(161)와, 제2 이동부(163)를 포함할 수 있다.
제2 석션 헤드(161)는 제2 전극 안착 테이블(141)에 안착된 제2 전극(12)을 진공 흡입할 수 있다.
제2 이동부(163)는 제2 석션 헤드(161)가 제1 전극 안착 테이블(141)에 안착된 제2 전극(12)을 스택 테이블(110)에 적층시킬 수 있도록 제2 석션 헤드(161)를 스택 테이블(110)로 이동시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치에서 홀딩기구 및 스택 테이블을 나타낸 평면도이다.
도 2 및 도 13을 참고하면, 홀딩기구(170)는 스택 테이블(110)에 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)이 적층될 때, 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)을 파지하며 스택 테이블(110)에 고정할 수 있다.
또한, 홀딩기구(170)는 스택 테이블(110)에 제1 전극(11)을 스택(Stack) 시 스택 테이블(110)의 최상측에 적층된 제1 전극(11)의 상면을 가압하여 고정하고, 스택 테이블(110)에 제2 전극(12)을 스택 시 스택 테이블(110)의 최상측에 적층된 제2 전극(12)의 상면을 가압하여 고정할 수 있다. 또한, 상기 스택 테이블(110) 상에 적층된 상기 제1 전극(11), 상기 분리막(14) 및 상기 제2 전극(12)의 적층물의 상면을 가압하여 고정할 수 있다.
즉, 분리막(14) 사이사이에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)이 위치되며 적층되며 적층물을 형성 시, 홀딩기구(170)는 적층물에서 최상위에 위치되는 면을 스택 테이블(110) 방향으로 가압하는 방식으로 파지하여 적층물이 스택 테이블(110)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 홀딩기구(170)는 예를 들어 제1 홀딩기구(171) 및 제2 홀딩기구(172)를 포함하여, 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)의 양측을 고정할 수 있다.
그리고, 예를 들어 홀딩기구(170)가 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)을 파지한 후 스택 테이블(110)이 회전되면, 분리막(14)이 스택 테이블(110)의 회전량에 비례하여 분리막 롤(122)에서 풀어지며 스택 테이블(110) 측으로 공급될 수 있다.
한편, 예를 들어 홀딩기구(170) 및 스택 테이블(110)은 회전장치(미도시)와 연결 또는 결합될 수 있다. 여기서, 홀딩기구(170)가 제1 전극(11)을 또는 제2 전극(12)을 파지하면 회전장치가 홀딩기구(170)와 스택 테이블(110)을 회전시킬 수 있다.
이 후, 상기 분리막(14) 사이사이에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 적층물이 완료되면 몰드(15)로 상기 적층물의 상면 및 바닥면을 감싸도록 하여 상기 적층물을 고정한 후, 상술한 프레스부에 의해서 가열 및 가압이 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 스택 테이블을 회전시키는 회전부를 더 포함하고, 상기 분리막이 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 위치되는 방식으로 지그 재그 폴딩이 가능하도록, 상기 회전부의 일측에 제1 전극 스택부가 구비되고, 상기 회전부의 타측에 제2 전극 스택부가 구비되며, 상기 회전부는 상기 제1 전극을 스택 시 상기 스택 테이블을 상기 제1 전극 스택부의 상기 제1 석션 헤드와 마주보도록 일측으로 회전시키고, 상기 제2 전극을 스택 시 상기 스택 테이블을 상기 제2 전극 스택부의 상기 제2 석션 헤드와 마주보도록 타측으로 회전시키는 것을 교대로 번갈아 진행하는 것일 수 있다.
이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치를 설명하기로 한다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치의 개념을 나타낸 정면도이다. 도 14에서 홀딩기구를 편의상 생략하였으며, 평면도 상으로 후방측에 위치된 프레스부(180)를 점선으로 도시하였다.
도 14를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치는 스택 테이블(110)과, 분리막(14)을 공급하는 분리막 공급부(120)와, 제1 전극(11)을 공급하는 제1 전극 공급부(130)와, 제2 전극(12)을 공급하는 제2 전극 공급부(140)와, 제1 전극(11)을 스택 테이블(110)에 적층시키는 제1 전극 스택부(150)와, 제2 전극(12)을 스택 테이블(110)에 적층시키는 제2 전극 스택부(160), 상기 적층물의 상면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖는 제1 몰드(15a) 및 상기 적층물의 하면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖는 제2 몰드(15b)를 스택 테이블(110)에 공급하고, 상기 적층물의 상면 및 하면에 각각 상기 제1 몰드(15a) 및 상기 제2 몰드(15b)를 적층시켜서 상기 스택 테이블(110) 위에 적층된 상기 적층물을 고정하는 스택 고정부; 및 상기 제1 몰드(15a) 및 제2 몰드(15b)를 각각 가열 및 가압하여 제1 전극(11), 분리막(14) 및 제2 전극(12) 사이를 접착시키는 프레스부(180) 및 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)이 스택 테이블(110)에 적층될 때 고정하는 홀딩기구(170)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치(200)는 스택 테이블(110)을 회전시키는 회전부(R) 및 제1,2 전극(11,12)을 비젼(Vision) 검사하는 비젼장치(290)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치(200)는 전술한 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치와 비교할 때, 회전부(R) 및 비전장치(290)를 더 포함하는 차이가 있다.
따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치(200)에서 비젼장치(290)는 제1 카메라(291) 및 제2 카메라(292)를 포함할 수 있다.
제1 카메라(291)는 제1 전극 공급부(130)에서 제1 전극 안착 테이블(131)에 안착된 제1 전극(11)을 촬영할 수 있고, 제2 카메라(292)는 제2 전극 공급부(140)에서 제2 전극 안착 테이블(141)에 안착된 제2 전극(12)을 촬영할 수 있다.
제1 카메라(291) 및 제2 카메라(292)의 촬영을 통해 획득된 영상 정보를 통해 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 적층품질을 검사할 수 있다. 이때, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 안착 위치와, 크기, 적층상태 등을 검사할 수 있다.
회전부(R)는 스택 테이블(110)을 일방향(r1) 및 타방향(r2)으로 회전시킬 수 있다. 여기서, 회전부(R)의 일측에 제1 전극 스택부(150)가 구비되고, 회전부(R)의 타측에 제1 전극 스택부(150)가 구비될 수 있다.
또한, 회전부(R)는 제1 전극(11)을 스택 시 스택 테이블(110)을 제1 석션 헤드(151)와 마주보도록 일측으로 회전시키고, 제2 전극(12)을 스택 시 스택 테이블(110)을 제2 석션 헤드(161)와 마주보도록 타측으로 회전시킬 수 있다.
아울러, 회전부(R)는 스택 테이블(110)을 제1 전극 스택부(150) 방향 및 제2 전극 스택부(160) 방향으로 교대로 번갈아 회전시켜, 분리막(14)이 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 사이에 위치되는 방식으로 지그 재그 폴딩(Zig Zag Folding)이 가능할 수 있다.
이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치(200)의 작동을 설명하기로 한다.
도 2 및 도 14를 참고하면, 분리막 롤(122)에 권취된 분리막(14)이 분리막이 지나가도록 형성된 통로를 통과하며 공급되어 스택 테이블(110)에 적층된다.
또한, 제1 전극 공급부(130)의 제1 전극 안착 테이블(131)에 제1 전극(11)이 공급되어 안착되면 비젼장치(290)를 통해 제1 전극(11)의 적층 품질을 검사한다.
그리고, 제1 전극(11)이 제1 전극 스택부(150)로 공급되면, 제1 전극 스택부(150)에서 제1 전극(11)을 스택 테이블(110)에 적층된 분리막(14)의 상면에 적층시킨다.
이때, 제1 전극(11)의 상면을 홀딩기구(170)가 가압하여 스택 테이블(110)에서 제1 전극(11)이 이탈되지 않도록 고정한다.
이후, 회전부(R)가 스택 테이블(110)을 제2 전극 스택부(160) 방향으로 회전시키면, 분리막(14)이 계속적으로 공급되며 제1 전극(11)의 상면을 덮게 된다.
한편, 제2 전극 공급부(140)의 제2 안착 테이블(141)에 제2 전극(12)이 공급되어 안착되면 비젼장치(290)를 통해 제2 전극(12)의 적층 품질을 검사한다.
그리고, 제2 전극(12)이 제2 전극 스택부(160)로 공급되면, 제2 전극 스택부(160)에서 제2 전극(12)을 스택 테이블(110)에 적층된 분리막(14)의 상면에 적층시킨다.
이때, 제1 전극(11)의 상면을 가압하고 있는 홀딩기구(170)가 가압부 위에서 이탈된 후 제2 전극(12)의 상면을 가압하여 제2 전극(12)을 포함하는 적층물이 스택 테이블(110)에서 이탈되지 않도록 한다.
이후, 스택 테이블(110)을 회전시키며 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 적층하는 과정을 반복함으로써, 분리막(14)이 지그 재그 폴딩되며 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 사이에 분리막(14)이 위치되는 적층물을 형성시킬 수 있다.
이 후, 상기 분리막(14) 사이사이에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 적층물이 완료되면 몰드(15)로 상기 적층물의 상면 및 바닥면을 감싸도록 하여 상기 적층물을 고정한 후, 상술한 프레스부에 의해서 가열 및 가압이 진행될 수 있다.
즉, 몰드(15)로 고정된 상기 적층물을 프레스부(180)로 이동시키고, 프레스부(180)에서 적층물의 몰드(15)를 가열 및 가압하여 제1 전극(11), 분리막(14) 및 제2 전극(12) 사이를 접착시켜 완성된 전극 조립체(10)를 제조할 수 있다. 즉, 상기 제1 전극(11), 분리막(14) 및 제2 전극(12) 사이가 프레스부(180)를 통해 열융착될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는, 폴딩되는 분리막 사이사이에 제1 전극 및 제2 전극이 교대로 배치되는 형태인 전극 조립체 제조 방법으로서, 상기 제1 전극을 스택 테이블에 공급하는 단계; 상기 제2 전극을 스택 테이블에 공급하는 단계; 상기 분리막을 스택 테이블에 공급하는 단계; 상기 폴딩되는 상기 분리막 사이사이에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 교대로 배치되는 형태로 상기 제1 전극, 분리막 및 제2 전극을 스택 테이블 위에 적층하여 적층물을 제조하는 단계; 상기 적층물의 상면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖는 제1 몰드(mould) 및 상기 적층물의 하면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖는 제2 몰드를 각각 상기 적층물의 상면 및 하면에 적층하여 상기 적층물을 고정하는 단계; 및 상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 가열 및 가압하여 상기 제1 전극, 상기 분리막 및 상기 제2 전극 사이를 접착시키는 단계를 포함하는 전극 조립체 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 전극 조립체 제조 방법은 상기 스택 테이블 위에 적층하여 적층물을 제조하는 단계는 상기 스택 테이블 위에 분리막을 적층하는 단계(S1); 상기 분리막 상면에 제1 전극을 적층하는 단계(S2); 상기 스택 테이블을 회전시키면서 분리막을 공급하여 상기 제1 전극의 상면을 덮는 단계(S3); 및 상기 제1 전극의 상면을 덮고 있는 분리막 위에 상기 제2 전극을 적층하는 단계(S4);를 포함하며, 상기 S1 내지 S4의 단계를 1회 이상 반복하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 전극 조립체 제조 방법은 상기 스택 테이블에 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극이 적층될 때 맨드렐을 이용하여 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극을 파지하며 상기 스택 테이블에 고정하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태 있어서, 상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 가열 및 가압하는 단계는 상기 스택 테이블 몸체를 가열하여 제1 몰드 또는 제2 몰드를 가열하는 단계 또는 프레스 히터로 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 가열하는 단계; 한 쌍의 가압블럭이 상호 마주보는 방향으로 각각 상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 향해 이동되며 상기 몰드를 면 가압하는 단계를 포함하는 것인 전극 조립체 제조 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태 있어서, 상기 프레스 히터는 상기 가압블록이 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태 있어서, 상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 가열 및 가압하는 단계는 프레스 히터로 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 가열하는 단계; 한 쌍의 가압블럭이 상호 마주보는 방향으로 상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 향해 이동되며 상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 면 가압하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태 있어서, 상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 가열하는 단계는 85 ℃ 내지 120 ℃, 바람직하게는 90 ℃ 내지 120 ℃의 온도 조건에서 진행되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 면 가압하는 단계는 5 MPa 내지 15 MPa, 바람직하게는 7 MPa 내지 15 MPa의 압력 조건에서 진행되는 것일 수 있다.
여기서, 상기 압력 조건은 상술한 바와 같이 상기 한 쌍의 가압블록(또는 상기 스택 테이블에 대한 가압블록)에 의해 가해지는 압력을 의미하며, 상기 온도 조건은 스택 테이블 및/또는 한 쌍의 가압블록에 의해 가해지는 열의 온도를 의미한다. 이 때, 상기 범위를 만족시키면서 가열 및 가압하는 경우, 몰드의 손상이 발생하지 않으면서, 적층된 상기 전극 및 분리막의 접착을 효과적으로 진행할 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시상태는, 폴딩되는 분리막 사이사이에 제1 전극 및 제2 전극이 교대로 배치되는 형태인 전극 조립체로서, 상기 전극 조립체의 최상단 및 최하단은 각각 몰드가 적층된 형태인 것인 전극 조립체를 제공한다. 즉, 본 출원에 따른 제조 방법으로 제조된 전극 조립체의 경우, 상기 전극 조립체의 최상단 및 최하단은 각각 몰드가 적층된 형태인 것일 수 있다.
다시 말해서, 상기 전극 조립체의 최상단 및 최하단은 각각 제1 몰드 및 제2 몰드가 적층된 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 몰드는 단면 전극일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 몰드 및 제2 몰드는 각각 단면 전극일 수 있다.
본 출원에 따른 전극 조립체의 경우, 상기 전극 조립체의 최상단 및 최하단은 각각 몰드가 적층된 형태인 것을 제외하고, 해당 분야의 통상적인 전극 조립체와 동일한 형태를 가질 수 있다.
본 명세서에 있어서, 전극 조립체 제조 장치에 대한 설명은 전극 조립체의 제조 방법 및 전극 조립체에 적용될 수 있으며, 그 반대도 마찬가지일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 양극은 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다. 이 때 사용되는 물질은 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 물질이 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 양극 활물질은 예를 들어, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있으나, 상세하게는 알루미늄일 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. 또한. 상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께일 수 있다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가될 수 있다. 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 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 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, 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 음극은 음극 집전체 상에 상기 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다. 이 경우에도 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 물질이 사용될 수 있다.
구체적으로, 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 및 Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의
표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다. 또한, 상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 분리막은 유/무기 복합 다공성의 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막일 수 있다. 상기 SRS 분리막은 폴리올레핀 계열 분리막 기재상에 무기물 입자와 바인더 고분자를 포함하는 코팅층 성분이 도포된 구조일 수 있다.
이러한 SRS 분리막은 무기물 입자의 내열성으로 인해 고온 열수축이 발생하지 않는바, 침상 도체에 의해 전극조립체가 관통되더라도, 안전 분리막의 연신율을 유지할 수 있다.
이러한, SRS 분리막은 분리막 기재 자체에 포함된 기공 구조와 더불어 코팅층 성분인 무기물 입자들간의 빈 공간(interstitial volume)에 의해 형성된 균일한 기공 구조를 가질 수 있고, 상기 기공은 전극조립체에 가해지는 외부의 충격을 상당히 완화 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기공을 통해 리튬 이온의 원활한 이동이 이루어지고, 다량의 전해액이 채워져 높은 함침율을 나타낼 수 있으므로, 전지의 성능 향상을 함께 도모할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 분리막은 폭방향을 기준으로 양극 및 음극의 폭보다 양측으로 연장되어 있는 분리막 잉여부를 가지고 있으며, 상기 분리막 잉여부의 양측부의 일면 또는 양면에 분리막 수축 방지를 위해 분리막의 두께보다 두꺼운 코팅층이 형성되어 있는 구조로 구성되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 분리막 잉여부는 각각 분리막의 폭을 기준으로 5% 내지 12%의 크기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 일측의 분리막 잉여부의 폭을 기준으로 50% 내지 90%의 크기로 분리막 양면에 코팅될 수 있다. 또한, 상기 양면의 코팅층들의 폭은 서로 동일하거나 다른 크기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 무기물 입자 및 바인더 고분자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 폴리올레핀 계열 분리막 성분의 예로는 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 유도체 등이 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 상기 제1 전극 또는 제2 전극의 두께보다 작은 크기일 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 코팅층의 두께는 제1 전극 또는 제2 전극의 두께의 30% 내지 99% 크기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 습식 코팅 또는 건식 코팅에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기재와 코팅층은 폴리올레핀 계열 분리막 기재 표면의 기공과 코팅층이 상호 엉켜있는 형태(anchoring)로 존재하여 분리막 기재와 활성층이 물리적으로 견고하게 결합할 수 있다. 이 때, 상기 기재와 활성층은 물리적 결합력과 분리막 상에 존재하는 기공 구조를 고려하여 9 : 1 내지 1 : 9의 두께 비를 가질 수 있으며, 상세하게는 5 : 5의 두께 비를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 무기물 입자는 당 업계에서 통상적으로 사용되는 무기물 입자가 사용될 수 있다. 상기 무기물 입자는 무기물 입자들간 빈 공간의 형성을 가능하게 하여 미세 기공을 형성하는 역할과 물리적 형태를 유지할 수 있는 일종의 스페이서(spacer) 역할을 겸하게 된다. 또한, 상기 무기물 입자는 일반적으로 200℃ 이상의 고온이 되어도 물리적 특성이 변하지 않는 특성을 갖기 때문에, 형성된 유/무기 복합 다공성 필름이 탁월한 내열성을 갖게 된다.
또한, 상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전지의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는 경우, 전기 화학 소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있으므로, 가능한 이온 전도도가 높은 것이 바람직하다. 또한, 상기 무기물 입자가 높은 밀도를 갖는 경우, 코팅시 분산시키는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 전지 제조시 무게 증가의 문제점도 있으므로, 가능한 밀도가 작은 것이 바람직하다. 또한, 유전율이 높은 무기물인 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
전술한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 압전성(piezoelectricity)을 갖는 무기물 입자 및 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 압전성(piezoelectricity) 무기물 입자는 상압에서는 부도체이나, 일정 압력이 인가되었을 경우 내부 구조 변화에 의해 전기가 통하는 물성을 갖는 물질을 의미하는 것으로서, 유전율 상수가 100 이상인 고유전율 특성을 나타낼 뿐만 아니라 일정 압력을 인가하여 인장 또는 압축되는 경우 전하가 발생하여 한 면은 양으로, 반대편은 음으로 각각 대전됨으로써, 양쪽 면 간에 전위차가 발생하는 기능을 갖는 물질이다.
상기와 같은 특징을 갖는 무기물 입자를 코팅층 성분으로 사용하는 경우, 침상 도체와 같은 외부 충격에 의해 양(兩) 전극의 내부 단락이 발생하는 경우 분리막에 코팅된 무기물 입자로 인해 양극과 음극이 직접 접촉하지 않을 뿐만 아니라, 무기물 입자의 압전성으로 인해 입자 내 전위차가 발생하게 되고 이로 인해 양(兩) 전극 간의 전자 이동, 즉 미세한 전류의 흐름이 이루어짐으로써, 완만한 전지의 전압 감소 및 이로 인한 안전성 향상을 도모할 수 있다.
상기 압전성을 갖는 무기물 입자의 예로는 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT) 및 hafnia (HfO2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 리튬 원소를 함유하되 리튬을 저장하지 아니하고 리튬 이온을 이동시키는 기능을 갖는 무기물 입자를 지칭하는 것으로서, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 입자 구조 내부에 존재하는 일종의 결함(defect)으로 인해 리튬 이온을 전달 및 이동시킬 수 있기 때문에, 전지 내 리튬 이온 전도도가 향상되고, 이로 인해 전지 성능 향상을 도모할 수 있다.
상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 예로는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0<x<2, 0<y<3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트 (LixAlyTiz(PO4)3, 0<x<2, 0<y<1, 0<z<3), (LiAlTiP)xOy 계열 glass(0<x<4, 0<y<13), 리튬란탄티타네이트 (LixLayTiO3, 0<x<2, 0<y<3), 리튬게르마니움티오포스페이트 (LixGeyPzSw, 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5), 리튬나이트라이드 (LixNy, 0<x<4, 0<y<2), SiS2(LixSiySz, 0<x<3, 0<y<2, 0<z<4) 계열 glass 및 P2S5 (LixPySz, 0<x<3, 0<y< 3, 0<z<7) 계열 glass로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 코팅층 성분인 무기물 입자 및 바인더 고분자의 조성비는 크게 제약은 없으나, 10:90 내지 99:1 중량% 범위 내에서 조절 가능하며, 80:20 내지 99:1 중량% 범위가 바람직하다. 10:90 중량% 비 미만인 경우, 고분자의 함량이 지나치게 많게 되어 무기물 입자들 사이에 형성된 빈 공간의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기되며, 반대로 99:1 중량% 비를 초과하는 경우, 고분자 함량이 너무 적기 때문에 무기물 사이의 접착력 약화로 인해 최종 유/무기 복합 다공성 분리막의 기계적 물성이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 바인더 고분자는 당 업계에서 통상적으로 사용되는 바인더 고분자가 사용될 수 있다.
상기 유/무기 복합 다공성 분리막 중 코팅층은 전술한 무기물 입자 및 바인더 고분자 이외에, 통상적으로 알려진 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 활성층이라고 할 수도 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체 제조 장치는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
10: 전극 조립체
11: 제1 전극
11a: 제1 전극 탭
12: 제2 전극
12a: 제2 전극 탭
14: 분리막
15: 몰드
15a: 제1 몰드
15b: 제2 몰드
51: 그리퍼 (기존 방식)
51a: 본체
51b: 고정부
100,200: 전극 조립체 제조장치
110: 스택 테이블
111: 테이블 몸체
112: 스택 테이블 히터
120: 분리막 공급부
121: 분리막 히팅부
122: 분리막 롤
130: 제1 전극 공급부
131: 제1 전극 안착 테이블
132: 제1 전극 히터
133: 제1 전극 롤
134: 제1 커터
135: 제1 컨베이어 벨트
136: 제1 전극 공급 헤드
140: 제2 전극 공급부
141: 제2 전극 안착 테이블
142: 제2 전극 히터
143: 제2 전극 롤
144: 제2 커터
145: 제2 컨베이어 벨트
146: 제2 전극 공급 헤드
150: 제1 전극 스택부
151: 제1 석션 헤드
151a: 진공 흡입구
151b: 바닥면
152: 제1 헤드 히터
153: 제1 이동부
160: 제2 전극 스택부
161: 제2 석션 헤드
162: 제2 헤드 히터
163: 제2 이동부
170: 홀딩기구
171: 제1 홀딩기구
172: 제2 홀딩기구
180: 프레스부
181: 제1 가압블럭
182: 제2 가압블럭
183,184: 프레스 히터
290: 비젼장치
291: 제1 카메라
292: 제2 카메라
R: 회전부
S: 적층물
11: 제1 전극
11a: 제1 전극 탭
12: 제2 전극
12a: 제2 전극 탭
14: 분리막
15: 몰드
15a: 제1 몰드
15b: 제2 몰드
51: 그리퍼 (기존 방식)
51a: 본체
51b: 고정부
100,200: 전극 조립체 제조장치
110: 스택 테이블
111: 테이블 몸체
112: 스택 테이블 히터
120: 분리막 공급부
121: 분리막 히팅부
122: 분리막 롤
130: 제1 전극 공급부
131: 제1 전극 안착 테이블
132: 제1 전극 히터
133: 제1 전극 롤
134: 제1 커터
135: 제1 컨베이어 벨트
136: 제1 전극 공급 헤드
140: 제2 전극 공급부
141: 제2 전극 안착 테이블
142: 제2 전극 히터
143: 제2 전극 롤
144: 제2 커터
145: 제2 컨베이어 벨트
146: 제2 전극 공급 헤드
150: 제1 전극 스택부
151: 제1 석션 헤드
151a: 진공 흡입구
151b: 바닥면
152: 제1 헤드 히터
153: 제1 이동부
160: 제2 전극 스택부
161: 제2 석션 헤드
162: 제2 헤드 히터
163: 제2 이동부
170: 홀딩기구
171: 제1 홀딩기구
172: 제2 홀딩기구
180: 프레스부
181: 제1 가압블럭
182: 제2 가압블럭
183,184: 프레스 히터
290: 비젼장치
291: 제1 카메라
292: 제2 카메라
R: 회전부
S: 적층물
Claims (12)
- 폴딩되는 분리막 사이사이에 제1 전극 및 제2 전극이 교대로 배치되는 형태인 전극 조립체를 제조하는 전극 조립체 제조 장치로서,
상기 폴딩되는 상기 분리막 사이사이에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 교대로 배치되는 형태로 상기 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 적층되는 스택 테이블;
상기 스택 테이블에 상기 분리막을 공급하는 분리막 공급부;
상기 스택 테이블에 상기 제1 전극을 공급하는 제1 전극 공급부;
상기 스택 테이블에 상기 제2 전극을 공급하는 제2 전극 공급부;
상기 제1 전극 공급부로부터 공급되는 상기 제1 전극을 상기 스택 테이블에 적층시키는 제1 전극 스택부;
상기 제2 전극 공급부로부터 공급되는 상기 제2 전극을 상기 스택 테이블에 적층시키는 제2 전극 스택부;
상기 적층물의 상면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖는 제1 몰드(mould) 및 상기 적층물의 하면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖는 제2 몰드를 스택 테이블에 공급하고, 상기 적층물의 상면 및 하면에 각각 상기 제1 몰드 및 상기 제2 몰드를 적층시켜서 상기 스택 테이블 위에 적층된 상기 적층물을 고정하는 스택 고정부; 및
상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 가열 및 가압하여 상기 제1 전극, 상기 분리막 및 상기 제2 전극 사이를 접착시키는 프레스부를 포함하는 전극 조립체 제조 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 몰드 및 제2 몰드는 각각 스테인레스 강으로 이루어진 것인 전극 조립체 제조 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 몰드 및 제2 몰드는 각각 가열 및 가압이 이루어지는 면의 반대면의 내부에는 홈이 형성되어 있고,
상기 홈은 상기 적층물의 상면 및 하면의 모양에 대응되는 것인 전극 조립체 제조 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 프레스부는 한 쌍의 가압블럭 및 상기 가압블럭을 가열하는 프레스 히터를 더 포함하여,
한 쌍의 상기 가압블럭이 상호 마주보는 방향으로 이동되며 상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 면 가압하고,
상기 프레스 히터에 의해 상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 가열하는 것인 전극 조립체 제조 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 전극 공급부는 상기 제1 전극이 상기 제1 전극 스택부에 의해 상기 스택 테이블에 적층되기 전에 안착되는 제1 전극 안착 테이블을 포함하고,
상기 제2 전극 공급부는 상기 제2 전극이 상기 제2 전극 스택부에 의해 상기 스택 테이블에 적층되기 전에 안착되는 제2 전극 안착 테이블을 포함하는 전극 조립체 제조 장치. - 청구항 5에 있어서,
상기 제1 전극 스택부는 상기 제1 전극 안착 테이블에 안착된 상기 제1 전극을 진공 흡입하는 제1 석션 헤드를 포함하고,
상기 제2 전극 스택부는 상기 제2 전극 안착 테이블에 안착된 상기 제2 전극을 진공 흡입하는 제2 석션 헤드를 포함하는 전극 조립체 제조 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 스택 테이블을 회전시키는 회전부를 더 포함하고,
상기 분리막이 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 위치되는 방식으로 지그 재그 폴딩이 가능하도록,
상기 회전부의 일측에 제1 전극 스택부가 구비되고, 상기 회전부의 타측에 제2 전극 스택부가 구비되며,
상기 회전부는 상기 제1 전극을 스택 시 상기 스택 테이블을 상기 제1 전극 스택부의 상기 제1 석션 헤드와 마주보도록 일측으로 회전시키고,
상기 제2 전극을 스택 시 상기 스택 테이블을 상기 제2 전극 스택부의 상기 제2 석션 헤드와 마주보도록 타측으로 회전시키는 것을 교대로 번갈아 진행하는 전극 조립체 제조 장치. - 폴딩되는 분리막 사이사이에 제1 전극 및 제2 전극이 교대로 배치되는 형태인 전극 조립체 제조 방법으로서,
상기 제1 전극을 스택 테이블에 공급하는 단계;
상기 제2 전극을 스택 테이블에 공급하는 단계;
상기 분리막을 스택 테이블에 공급하는 단계;
상기 폴딩되는 상기 분리막 사이사이에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 교대로 배치되는 형태로 상기 제1 전극, 분리막 및 제2 전극을 스택 테이블 위에 적층하여 적층물을 제조하는 단계;
상기 적층물의 상면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖는 제1 몰드(mould) 및 상기 적층물의 하면의 일변의 길이 및 타변의 길이에 각각 대응되는 크기를 갖는 제2 몰드를 각각 상기 적층물의 상면 및 하면에 적층하여 상기 적층물을 고정하는 단계; 및
상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 가열 및 가압하여 상기 제1 전극, 상기 분리막 및 상기 제2 전극 사이를 접착시키는 단계를 포함하는 전극 조립체 제조 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 스택 테이블 위에 적층하여 적층물을 제조하는 단계는
상기 스택 테이블 위에 분리막을 적층하는 단계(S1);
상기 분리막 상면에 제1 전극을 적층하는 단계(S2);
상기 스택 테이블을 회전시키면서 분리막을 공급하여 상기 제1 전극의 상면을 덮는 단계(S3); 및
상기 제1 전극의 상면을 덮고 있는 분리막 위에 상기 제2 전극을 적층하는 단계(S4);를 포함하며,
상기 S1 내지 S4의 단계를 1회 이상 반복하는 것인 전극 조립체 제조 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 스택 테이블에 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극이 적층될 때 맨드렐을 이용하여 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극을 파지하며 상기 스택 테이블에 고정하는 단계를 더 포함하는 것인 전극 조립체 제조 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 가열 및 가압하는 단계는
상기 스택 테이블 몸체를 가열하여 제1 몰드 또는 제2 몰드를 가열하는 단계 또는 프레스 히터로 제1 몰드 및 제2 몰드를 각각 가열하는 단계;
한 쌍의 가압블럭이 상호 마주보는 방향으로 각각 상기 제1 몰드 및 제2 몰드를 향해 이동되며 상기 몰드를 면 가압하는 단계를 포함하는 것인 전극 조립체 제조 방법. - 폴딩되는 분리막 사이사이에 제1 전극 및 제2 전극이 교대로 배치되는 형태인 전극 조립체로서,
상기 전극 조립체의 최상단 및 최하단은 각각 몰드가 적층된 형태인 것인 전극 조립체.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220142625A KR20240061212A (ko) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | 전극 조립체, 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220142625A KR20240061212A (ko) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | 전극 조립체, 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240061212A true KR20240061212A (ko) | 2024-05-08 |
Family
ID=91074797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220142625A KR20240061212A (ko) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | 전극 조립체, 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240061212A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130132230A (ko) | 2012-05-25 | 2013-12-04 | 주식회사 엘지화학 | 단차를 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지셀, 전지팩 및 디바이스 |
-
2022
- 2022-10-31 KR KR1020220142625A patent/KR20240061212A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20130132230A (ko) | 2012-05-25 | 2013-12-04 | 주식회사 엘지화학 | 단차를 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지셀, 전지팩 및 디바이스 |
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