WO2014189319A1 - 전극 조립체의 제조 방법 - Google Patents

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WO2014189319A1
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basic
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박지원
유승재
고명훈
반진호
이향목
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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing an electrode assembly, and more particularly, to a method of manufacturing an electrode assembly for manufacturing an electrode assembly having a new structure which is distinguished from a stacked structure or a stacked / folding structure.
  • Secondary batteries may be classified according to the structure of the electrode assembly.
  • the secondary battery may be classified into a stack type structure, a wound type (jelly roll type) structure, or a stack / fold type structure.
  • the electrode units (anode, separator, and cathode) constituting the electrode assembly are stacked separately from each other, it is not only very difficult to precisely align the electrode assembly, but also there are many processes to produce the electrode assembly.
  • the disadvantage is that it is required.
  • the stack / foldable structure generally requires two lamination equipment and one folding equipment, the manufacturing process of the electrode assembly is very complicated.
  • the stack / foldable structure has a disadvantage in that it is difficult to align the full cell or bicell precisely because the full cell or bicell is stacked by folding.
  • the present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is a method of manufacturing an electrode assembly that enables a precise alignment and simple process through a new structure that is distinct from the stacked structure or stack / folding structure To provide.
  • a method of manufacturing an electrode assembly according to the present invention includes one type of basic unit having a structure in which the same number of electrodes and separators are alternately stacked, or two types of structures in which the same number of electrodes and separators are alternately stacked.
  • a first step of preparing the above basic unit And a second step of repeatedly stacking one basic unit or stacking two or more basic units in a predetermined order to produce a unit stack.
  • the end of the separator is not bonded to the end of the adjacent separator.
  • the one basic unit has a four-layer structure in which the first electrode, the first separator, the second electrode, and the second separator are sequentially stacked, or the four-layer structure is repeatedly stacked. When each one is laminated in a predetermined order, a four-layer structure or a structure in which the four-layer structure is repeatedly stacked is formed.
  • a novel structure distinguished from a stacked structure or a stack / foldable structure can provide a method of manufacturing an electrode assembly that enables precise alignment and simple processing.
  • FIG. 1 is a side view showing a first structure of a basic unit according to the present invention
  • Figure 2 is a side view showing a second structure of the basic unit according to the present invention.
  • FIG. 3 is a side view illustrating a unit stack part formed by stacking the basic units of FIG. 1.
  • Figure 4 is a side view showing a third structure of the basic unit according to the present invention.
  • Figure 5 is a side view showing a fourth structure of the basic unit according to the present invention.
  • FIG. 6 is a side view illustrating a unit stack part formed by stacking a base unit of FIG. 4 and a base unit of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a process chart showing a process for manufacturing a basic unit according to the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view illustrating a unit stack unit in which basic units having different sizes are stacked.
  • FIG. 9 is a side view illustrating the unit stack part of FIG. 8;
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a unit stack unit in which basic units having different geometric shapes are stacked.
  • FIG. 11 is a side view illustrating a first structure of a unit stack part including a basic unit and a first auxiliary unit according to the present invention
  • FIG. 12 is a side view illustrating a second structure of a unit stack part including a basic unit and a first auxiliary unit according to the present invention
  • FIG. 13 is a side view illustrating a third structure of a unit stack part including a basic unit and a second auxiliary unit according to the present invention
  • FIG. 14 is a side view illustrating a fourth structure of a unit stack part including a basic unit and a second auxiliary unit according to the present invention.
  • FIG. 15 is a side view illustrating a fifth structure of a unit stack part including a basic unit and a first auxiliary unit according to the present invention
  • 16 is a side view illustrating a sixth structure of a unit stack part including a basic unit and a first auxiliary unit according to the present invention
  • FIG. 17 is a side view illustrating a seventh structure of a unit stack part including a basic unit and a second auxiliary unit according to the present invention.
  • FIG. 18 is a side view illustrating an eighth structure of a unit stack part including a basic unit and a second auxiliary unit according to the present invention.
  • FIG. 19 is a side view illustrating a ninth structure of a unit stack unit including a basic unit and a first auxiliary unit according to the present invention.
  • 20 is a side view illustrating a tenth structure of a unit stack unit including a basic unit, a first auxiliary unit, and a second auxiliary unit according to the present invention
  • FIG. 21 is a side view illustrating an eleventh structure of a unit stack part including a basic unit and a second auxiliary unit according to the present invention.
  • the method of manufacturing an electrode assembly according to the present invention includes a first step of manufacturing a base unit and a second step of manufacturing a unit stack part based on the base unit manufactured in the first step.
  • the electrode assembly of the battery may be configured based on the unit stack manufactured as described above.
  • a first step of manufacturing the basic unit will be described.
  • the manufacturing step (first step) of the basic unit may include one basic unit having a structure in which the same number of electrodes and separators are alternately stacked, or two having the structure in which the same number of electrodes and separators are alternately stacked. It is a step of preparing a basic unit or more species. It will be described in more detail below.
  • the basic unit is formed by alternately stacking electrodes and separators. At this time, the electrode and the separator are stacked by the same number.
  • the basic unit 110a may be formed by stacking two electrodes 111 and 113 and two separators 112 and 114. At this time, the positive electrode and the negative electrode can be seen to face each other through the separator.
  • an electrode see electrode 111 in FIGS. 1 and 2 is positioned at one end of the basic unit, and a separator (refer to 114 in FIGS. 1 and 2) is provided at the other end of the basic unit. Separation membrane).
  • the electrode assembly according to the present invention has a basic feature in that it is possible to form a unit stack portion (ie, an electrode assembly) only by stacking of basic units. That is, the present invention has a basic feature in that a unit stack portion can be formed by repeatedly stacking one kind of basic units or stacking two or more kinds of basic units in a predetermined order. In order to implement such a feature, the basic unit may have a structure as follows.
  • the basic unit may be formed by sequentially stacking a first electrode, a first separator, a second electrode, and a second separator. More specifically, as shown in FIG. 1, the basic units 110a and 110b include the first electrode 111, the first separator 112, the second electrode 113, and the second separator 114 from the upper side to the lower side. Or the first electrode 111, the first separator 112, the second electrode 113, and the second separator 114 are sequentially stacked from the lower side to the upper side as illustrated in FIG. 2. Can be formed.
  • the basic unit having such a structure is hereinafter referred to as a first basic unit.
  • the first electrode 111 and the second electrode 113 are opposite electrodes. For example, when the first electrode 111 is an anode, the second electrode 113 is a cathode.
  • the unit stack part 100a may be formed only by repeatedly stacking one type of basic unit 110a.
  • the basic unit may have an eight-layer structure or a twelve-layer structure in addition to the four-layer structure. That is, the basic unit may have a structure in which the four-layer structure is repeatedly stacked.
  • the basic unit may be formed by sequentially stacking a first electrode, a first separator, a second electrode, a second separator, a first electrode, a first separator, a second electrode, and a second separator.
  • the basic unit may be formed by sequentially stacking a first electrode, a first separator, a second electrode, a second separator, a first electrode, and a first separator, or a second electrode, a second separator, a first electrode, and a first electrode.
  • the first separator, the second electrode, and the second separator may be sequentially stacked.
  • the basic unit having the former structure is hereinafter referred to as the second basic unit
  • the basic unit having the latter structure is hereinafter referred to as the third basic unit.
  • the second basic unit 110c includes the first electrode 111, the first separator 112, the second electrode 113, the second separator 114, and the first electrode.
  • the 111 and the first separator 112 may be stacked in this order from the upper side to the lower side.
  • the third basic unit 110d includes the second electrode 113, the second separator 114, the first electrode 111, the first separator 112, and the second electrode 113.
  • the second separator 114 may be formed by being sequentially stacked from the upper side to the lower side. On the contrary, it may be formed by sequentially stacking from the lower side to the upper side.
  • one basic unit of the present invention has a four-layer structure in which the first electrode, the first separator, the second electrode, and the second separator are sequentially arranged or the four-layer structure is repeatedly arranged.
  • a four-layer structure or a structure in which the four-layer structure is repeatedly arranged is formed.
  • the above-described first basic unit has a four-layer structure, and when the second basic unit and the third basic unit are stacked in total, one each, a 12-layer structure in which the four-layer structure is repeatedly stacked is obtained. Is formed.
  • a unit stack part ie, an electrode assembly
  • a unit stack part may be formed by only stacking.
  • the first electrode material 121, the first separator material 122, the second electrode material 123, and the second separator material 124 are prepared.
  • the first separator material 122 and the second separator material 124 may be the same material.
  • the first electrode material 121 is cut into a predetermined size through the cutter C 1
  • the second electrode material 123 is also cut into a predetermined size through the cutter C 2 .
  • the first electrode material 121 is then laminated to the first separator material 122, and the second electrode material 123 is laminated to the second separator material 124.
  • the electrode material and the separator material may be adhered to each other in the laminators L 1 and L 2 .
  • a basic unit in which an electrode and a separator are integrally combined may be manufactured.
  • the method of binding may vary.
  • the laminators L 1 , L 2 apply pressure or heat and heat to the material for adhesion.
  • This adhesion makes it easier to stack the base units when manufacturing the unit stack portion.
  • This adhesion is also advantageous for the alignment of the base units.
  • the basic unit 110a may be manufactured. During this process, the end of the separator is not bonded to the end of the adjacent separator.
  • the electrode may be attached to the adjacent separator in the basic unit.
  • the separator may be considered to be attached to the electrode.
  • the electrode is preferably bonded to the separator as a whole to the side facing the separator. This is because the electrode can be stably fixed to the separator.
  • the electrode is smaller than the separator.
  • An adhesive can be applied to the separator for this purpose.
  • the electrode may be adhered to the separator as a whole through a separator having a coating layer having adhesive strength.
  • the separator may include a porous separator substrate such as a polyolefin-based separator substrate, and a porous coating layer coated on one or both surfaces of the separator substrate.
  • the coating layer may be formed of a mixture of inorganic particles and a binder polymer for connecting and fixing the inorganic particles to each other.
  • the inorganic particles may improve thermal stability of the separator. That is, the inorganic particles can prevent the membrane from shrinking at a high temperature.
  • the binder polymer may improve the mechanical stability of the separator by fixing the inorganic particles.
  • the binder polymer may adhere the electrode to the separator. Since the binder polymer is distributed in the coating layer as a whole, unlike the above-described adhesive, adhesion may occur seamlessly in the entire adhesion surface. Therefore, the use of such a separator can be fixed to the separator more stably.
  • the laminator described above can be used to enhance such adhesion.
  • the inorganic particles may form a densely packed structure to form interstitial volumes between the inorganic particles as a whole in the coating layer.
  • the pore structure may be formed in the coating layer by the interstitial volume defined by the inorganic particles. Due to the pore structure, even if a coating layer is formed on the separator, lithium ions may pass through the separator well.
  • the interstitial volume defined by the inorganic particles may be blocked by the binder polymer depending on the position.
  • the filling structure may be described as a structure in which gravel is contained in a glass bottle. Therefore, when the inorganic particles form a filling structure, the interstitial volume between the inorganic particles is not formed locally in the coating layer, but rather the interstitial volume between the inorganic particles is formed as a whole in the coating layer. Accordingly, as the size of the inorganic particles increases, the size of the pores due to the interstitial volume also increases. Due to the filling structure, lithium ions may smoothly pass through the separator on the entire surface of the separator.
  • the base unit in the unit stack portion may also be bonded to each other base unit.
  • the base unit in the unit stack portion may also be bonded to each other base unit.
  • an adhesive is applied to the lower surface of the second separator 114 or if the above-described coating layer is coated, another basic unit may be attached to the lower surface of the second separator 114.
  • the adhesion between the electrode and the separator in the base unit may be greater than the adhesion between the base unit in the unit stack.
  • the adhesive force may be expressed by the peel force.
  • the adhesive force between the electrode and the separator may be expressed as a force required to separate the electrode and the separator from each other.
  • the base unit may not be coupled to the adjacent base unit in the unit stack unit, or the base unit may be coupled to the adjacent base unit with a bonding force different from that of the electrode and the separator in the base unit.
  • the separator when the separator includes the above-described coating layer, ultrasonic fusion to the separator is not preferable.
  • the separator is typically larger than the electrode. Accordingly, an attempt may be made to couple the end of the first separator 112 and the end of the second separator 114 to each other by ultrasonic welding. By the way, ultrasonic welding needs to press the object directly with a horn. However, when the end of the separator is directly pressed by the horn, the horn may stick to the separator due to the coating layer having the adhesive force. This can lead to device failure.
  • one basic unit prepared in the first step may be repeatedly stacked or two or more basic units manufactured in the first step may be changed in a predetermined order, for example, It is a step of manufacturing a unit stack part by laminating in a favorable manner.
  • the unit stack part is formed by stacking the basic units in basic unit units. That is, first, the basic unit is manufactured, and then the unit stack part is manufactured by repeatedly or alternately stacking the unit. (See Figures 3 and 6)
  • the present invention can form the unit stack part only by stacking the base unit. Therefore, the present invention can align the basic unit very precisely. If the basic unit is precisely aligned, the electrode and the separator may also be precisely aligned in the unit stack. In addition, the present invention can greatly improve the productivity of the unit stack portion (ie, the electrode assembly). This is because the process is very simple.
  • the basic units may have different sizes.
  • the unit stacks may be manufactured in various shapes.
  • the size of the basic unit will be described based on the size of the separator. This is because the separator is usually larger than the electrode.
  • the basic unit may include a plurality of sub units 1101a, 1102a, and 1103a.
  • the unit stack part 100c may be formed by stacking such sub units.
  • the sub units may be divided into at least two groups having different sizes.
  • the sub units may be stacked with each other to form a plurality of stages.
  • 8 and 9 illustrate an example in which subunits 1101a, 1102a, and 1103a, which are divided into three groups, are stacked with each other to form three stages. For reference, subunits belonging to one group may form two or more stages.
  • the basic unit (sub unit) has a structure in which the aforementioned four-layer structure or four-layer structure is repeatedly stacked, that is, the structure of the first basic unit.
  • the sub-units when the sub-units have the same lamination structure, they are regarded as belonging to one type of basic unit even if they are different in size.
  • the anode and the cathode are preferably stacked by the same number in one stage.
  • two kinds of basic units are required to form one stage as described above.
  • the second and third basic units it is necessary to stack at least one of two basic units in order to form one stage as described above, so that one stage has a structure of at least 12 layers.
  • the first basic unit only one type of basic unit (sub unit) needs to be laminated to form one stage as described above, so that one stage has a structure of at least four layers. Therefore, when the basic unit (sub unit) has a four-layer structure or a structure in which the four-layer structure is repeatedly stacked, the thickness of each stage can be very easily adjusted when forming a plurality of stages.
  • the basic unit (sub unit) may not only have a different size, but also may have a different geometric shape.
  • the sub-units may have a difference in the shape of the corner as well as the size, there may be a difference in the presence or absence of perforation.
  • the basic unit may include sub units divided into at least two groups (each group having a different geometric shape).
  • the basic unit (sub unit) is also most preferably the same structure having a four-layer structure or a four-layer structure repeatedly stacked, that is, the structure of the first basic unit. (In this specification, when the sub-units have the same lamination structure, they are regarded as belonging to one type of basic unit, even if they have different geometrical shapes.)
  • the unit stack part may further include at least one of the first auxiliary unit and the second auxiliary unit. That is, the method of manufacturing an electrode assembly according to the present invention further includes at least one of a third step of laminating the first auxiliary unit and a fourth step of laminating the second auxiliary unit in addition to the first and second steps described above. can do. (In this specification, the number of each step does not necessarily indicate the order of each step.)
  • the basic unit has an electrode at one end and a separator at the other end. Therefore, when the basic units are sequentially stacked, the electrodes (see the reference numeral 116 in FIG. 11, hereinafter referred to as 'end electrodes') are positioned at the top or bottom of the unit stack.
  • the first auxiliary unit is additionally laminated to this end electrode.
  • the unit stack part may be considered to include all the auxiliary units.
  • the first auxiliary unit 130a is sequentially separated from the terminal electrode 116, ie, from the terminal electrode 116 to the outside as illustrated in FIG. 11.
  • the cathode 113, the separator 112, and the anode 111 may be sequentially stacked.
  • the terminal electrode 116 is a cathode
  • the first auxiliary unit 130b is sequentially separated from the terminal electrode 116, that is, from the terminal electrode 116 to the outside, as shown in FIG. 12.
  • 113 may be sequentially stacked.
  • the unit stack parts 100d and 100e may position the anode on the outermost side of the terminal electrode through the first auxiliary units 130a and 130b.
  • the active material layer is coated on only one surface of the positive electrode positioned at the outermost side, that is, the positive electrode of the first auxiliary unit facing one side of the current collector (one side facing downward based on FIG. 11). In this way, when the active material layer is coated, the active material layer is not located on the outermost side of the terminal electrode side, thereby preventing waste of the active material layer.
  • the positive electrode is configured to emit lithium ions (for example), placing the positive electrode at the outermost side is advantageous in terms of battery capacity.
  • the second auxiliary unit basically plays the same role as the first auxiliary unit. It will be described in more detail.
  • the basic unit has an electrode at one end and a separator at the other end. Therefore, when the basic units are sequentially stacked, a separator (see separator 117 in FIG. 13, hereinafter referred to as a terminal separator) is positioned at the top or bottom of the unit stack.
  • the second auxiliary unit is further stacked on such a terminal separator.
  • the second auxiliary unit 140a is sequentially formed from the terminal 111, the cathode 111, The separator 112 and the anode 113 may be stacked.
  • the second auxiliary unit 140b may be formed as the anode 111 as shown in FIG. 14.
  • the unit stack parts 100f and 100g may place an anode on the outermost side of the terminal separator through the second auxiliary units 140a and 140b.
  • the anode located at the outermost side that is, the anode of the second auxiliary unit, is the same as the anode of the first auxiliary unit, only on one side of the current collector facing both sides of the current collector (one side facing upward based on FIG. 13). It is preferable that the active material layer is coated.
  • the first auxiliary unit and the second auxiliary unit may have a structure different from that described above.
  • the first auxiliary unit will be described.
  • the first auxiliary unit 130c may be formed by sequentially stacking the separator 114 and the cathode 113 from the terminal electrode 116.
  • the first auxiliary unit 130d may have the separator 114, the anode 113, the separator 112, and the cathode 111 having the terminal electrode 116. It can be formed by stacking in order from).
  • the unit stack units 100h and 100i may locate the cathode on the outermost side of the terminal electrode through the first auxiliary units 130c and 130d.
  • the second auxiliary unit 140c when the electrode 113 in contact with the terminal separation membrane 117 is a positive electrode in the basic unit, the second auxiliary unit 140c may be formed as the negative electrode 111.
  • the second auxiliary unit 140d when the electrode 113 in contact with the terminal separation membrane 117 is a cathode in the basic unit, the second auxiliary unit 140d may be the anode 111, the separator 112, and the cathode 13.
  • the terminal separators 117 may be stacked in this order.
  • the unit stack units 100j and 100k may be configured to place the cathode on the outermost side of the terminal separator through the second auxiliary units 140c and 140d.
  • the negative electrode may cause a reaction with the aluminum layer of the battery case (eg, a pouch type case) due to the potential difference. Therefore, the negative electrode is preferably insulated from the battery case through the separator.
  • the first and second auxiliary units may further include a separator outside the cathode.
  • the first auxiliary unit 130e of FIG. 19 may further include a separator 112 at the outermost side.
  • the auxiliary unit includes a separator, it is easier when the auxiliary unit is aligned with the basic unit.
  • the unit stack part 100m may be formed.
  • the basic unit 110b may be formed by sequentially stacking the first electrode 111, the first separator 112, the second electrode 113, and the second separator 114 from the lower side to the upper side.
  • the first electrode 111 may be an anode and the second electrode 113 may be a cathode.
  • the first auxiliary unit 130f may be formed by sequentially stacking the separator 114, the cathode 113, the separator 112, and the anode 111 from the terminal electrode 116.
  • the positive electrode 111 of the first auxiliary unit 130f may have an active material layer formed only on one surface of the collector 110b facing the basic unit 110b.
  • the second auxiliary unit 140e may be formed by sequentially separating the anode 111, the first anode, the separator 112, the cathode 113, the separator 114, and the anode 118 from the terminal separator 117. It can be stacked and formed.
  • the active material layer may be formed only on one surface of the positive electrode 118 (the second positive electrode) located at the outermost side of the positive electrode of the second auxiliary unit 140e facing the basic unit 110b on both sides of the current collector.
  • the unit stack part 100n may be formed.
  • the basic unit 110e may be formed by stacking the first electrode 111, the first separator 112, the second electrode 113, and the second separator 114 from the upper side to the lower side.
  • the first electrode 111 may be a cathode and the second electrode 113 may be an anode.
  • the second auxiliary unit 140f may be formed by sequentially stacking the cathode 111, the separator 112, the anode 113, the separator 114, and the cathode 119 from the terminal separator 117.

Abstract

본 발명에 따른 전극 조립체의 제조 방법은 서로 동일한 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지는 1종의 기본 단위체나, 또는 서로 동일한 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지는 2종 이상의 기본 단위체를 제조하는 제1 단계; 및 1종의 기본 단위체를 반복적으로 적층하거나, 또는 2종 이상의 기본 단위체를 정해진 순서에 따라 적층하여 단위체 스택부를 제조하는 제2 단계를 포함한다. 여기서 분리막의 말단은 인접한 분리막의 말단과 접합되지 않는다. 그리고 1종의 기본 단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지며, 또한 2종 이상의 기본 단위체를 각각 1개씩 정해진 순서에 따라 적층하면, 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조가 형성된다.

Description

전극 조립체의 제조 방법
본 발명은 전극 조립체의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 스택형 구조나 스택/폴딩형 구조와 구별되는 새로운 구조의 전극 조립체를 제조하는 전극 조립체의 제조 방법에 관한 것이다.
이차전지는 전극 조립체의 구조에 따라 다양하게 분류될 수 있다. 일례로 이차전지는 스택형 구조, 권취형(젤리롤형) 구조 또는 스택/폴딩형 구조로 분류될 수 있다. 그런데 스택형 구조는 전극 조립체를 구성하는 전극 단위(양극, 분리막 및 음극)가 서로 별개로 적층되기 때문에, 전극 조립체를 정밀하게 정렬하는 것이 매우 어려울 뿐만 아니라, 전극 조립체를 생산하기 위해 매우 많은 공정이 요구된다는 단점이 있다. 그리고 스택/폴딩형 구조는 일반적으로 2대의 라미네이션 장비와 1대의 폴딩 장비가 요구되기 때문에, 전극 조립체의 제조 공정이 매우 복잡하다는 단점이 있다. 특히, 스택/폴딩형 구조는 폴딩을 통해 풀셀이나 바이셀을 적층하기 때문에 풀셀이나 바이셀을 정밀하게 정렬하기 어렵다는 단점도 있다.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 스택형 구조나 스택/폴딩형 구조와 구별되는 새로운 구조를 통해 정밀한 정렬과 단순한 공정을 가능하게 하는 전극 조립체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전극 조립체의 제조 방법은 서로 동일한 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지는 1종의 기본 단위체나, 또는 서로 동일한 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지는 2종 이상의 기본 단위체를 제조하는 제1 단계; 및 1종의 기본 단위체를 반복적으로 적층하거나, 또는 2종 이상의 기본 단위체를 정해진 순서에 따라 적층하여 단위체 스택부를 제조하는 제2 단계를 포함한다. 여기서 분리막의 말단은 인접한 분리막의 말단과 접합되지 않는다. 그리고 1종의 기본 단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지며, 또한 2종 이상의 기본 단위체를 각각 1개씩 정해진 순서에 따라 적층하면, 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조가 형성된다.
본 발명에 따르면, 스택형 구조나 스택/폴딩형 구조와 구별되는 새로운 구조로 인해 정밀한 정렬과 단순한 공정을 가능하게 하는 전극 조립체의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기본 단위체의 제1 구조를 도시하고 있는 측면도
도 2는 본 발명에 따른 기본 단위체의 제2 구조를 도시하고 있는 측면도
도 3은 도 1의 기본 단위체의 적층으로 형성되는 단위체 스택부를 도시하고 있는 측면도
도 4는 본 발명에 따른 기본 단위체의 제3 구조를 도시하고 있는 측면도
도 5는 본 발명에 따른 기본 단위체의 제4 구조를 도시하고 있는 측면도
도 6은 도 4의 기본 단위체와 도 5의 기본 단위체의 적층으로 형성되는 단위체 스택부를 도시하고 있는 측면도
도 7은 본 발명에 따른 기본 단위체를 제조하는 공정을 도시하고 있는 공정도
도 8은 다른 크기를 가지는 기본 단위체가 적층되어 형성되는 단위체 스택부를 도시하고 있는 사시도
도 9는 도 8의 단위체 스택부를 도시하고 있는 측면도
도 10은 다른 기하학적 형상을 가지는 기본 단위체가 적층되어 형성되는 단위체 스택부를 도시하고 있는 사시도
도 11은 본 발명에 따른 기본 단위체와 제1 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제1 구조를 도시하고 있는 측면도
도 12는 본 발명에 따른 기본 단위체와 제1 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제2 구조를 도시하고 있는 측면도
도 13은 본 발명에 따른 기본 단위체와 제2 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제3 구조를 도시하고 있는 측면도
도 14는 본 발명에 따른 기본 단위체와 제2 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제4 구조를 도시하고 있는 측면도
도 15는 본 발명에 따른 기본 단위체와 제1 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제5 구조를 도시하고 있는 측면도
도 16은 본 발명에 따른 기본 단위체와 제1 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제6 구조를 도시하고 있는 측면도
도 17은 본 발명에 따른 기본 단위체와 제2 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제7 구조를 도시하고 있는 측면도
도 18은 본 발명에 따른 기본 단위체와 제2 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제8 구조를 도시하고 있는 측면도
도 19는 본 발명에 따른 기본 단위체와 제1 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제9 구조를 도시하고 있는 측면도
도 20은 본 발명에 따른 기본 단위체, 제1 보조 단위체 및 제2 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제10 구조를 도시하고 있는 측면도
도 21은 본 발명에 따른 기본 단위체와 제2 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제11 구조를 도시하고 있는 측면도
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 전극 조립체의 제조 방법은 기본 단위체를 제조하는 제1 단계 및 제1 단계에서 제조된 기본 단위체를 기초로 단위체 스택부를 제조하는 제2 단계를 포함한다. 이와 같이 제조된 단위체 스택부를 기초로 전지의 전극 조립체를 구성할 수 있다. 이하에서 우선 기본 단위체를 제조하는 제1 단계에 대해 살펴본다.
기본 단위체의 제조 단계(제1 단계)
기본 단위체의 제조 단계(제1 단계)는 서로 동일한 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지는 1종의 기본 단위체나, 또는 서로 동일한 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지는 2종 이상의 기본 단위체를 제조하는 단계이다. 이하에서 보다 상술한다.
[기본 단위체의 구조]
본 발명에 따른 전극 조립체에서 기본 단위체는 전극과 분리막이 교대로 적층되어 형성된다. 이때 전극과 분리막은 같은 수만큼 적층된다. 예를 들어, 도 1에서 도시하고 있는 것과 같이, 기본 단위체(110a)는 2개의 전극(111, 113)과 2개의 분리막(112, 114)이 적층되어 형성될 수 있다. 이때 양극과 음극은 당연히 분리막을 통해 서로 마주 볼 수 있다. 기본 단위체가 이와 같이 형성되면, 기본 단위체의 일측 말단에 전극(도 1과 2에서 도면부호 111의 전극 참조)이 위치하게 되고, 기본 단위체의 타측 말단에 분리막(도 1과 2에서 도면부호 114의 분리막 참조)이 위치하게 된다.
본 발명에 따른 전극 조립체는 기본 단위체의 적층만으로 단위체 스택부(즉, 전극 조립체)를 형성할 수 있다는 점에 기본적인 특징이 있다. 즉, 본 발명은 1종의 기본 단위체를 반복적으로 적층하여, 또는 2종 이상의 기본 단위체를 정해진 순서에 따라 적층하여 단위체 스택부를 형성할 수 있다는 점에 기본적인 특징이 있다. 이와 같은 특징을 구현하기 위해 기본 단위체는 이하와 같은 구조를 가질 수 있다.
첫째로, 기본 단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 기본 단위체(110a, 110b)는 도 1에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 상측에서 하측으로 차례로 적층되어 형성되거나, 또는 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 하측에서 상측으로 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 이와 같은 구조를 가지는 기본 단위체를 이하에서 제1 기본 단위체라 한다. 이때 제1 전극(111)과 제2 전극(113)은 서로 반대되는 전극이다. 예를 들어, 제1 전극(111)이 양극이면 제2 전극(113)은 음극이다.
이와 같이 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층되어 기본 단위체가 형성되면, 후술할 단위체 스택부의 제조 단계(제2 단계)를 통해 도 3에서 도시하고 있는 것과 같이, 1종의 기본 단위체(110a)를 반복적으로 적층하는 것만으로도 단위체 스택부(100a)를 형성할 수 있다. 여기서 기본 단위체는 이와 같은 4층 구조 이외에도 8층 구조나 12층 구조를 가질 수 있다. 즉, 기본 단위체는 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 기본 단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층되어 형성될 수도 있다.
둘째로, 기본 단위체는, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극 및 제1 분리막이 차례로 적층되어 형성되거나, 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 전자의 구조를 가지는 기본 단위체를 이하에서 제2 기본 단위체라 하고, 후자의 구조를 가지는 기본 단위체를 이하에서 제3 기본 단위체라 한다.
보다 구체적으로 제2 기본 단위체(110c)는 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113), 제2 분리막(114), 제1 전극(111) 및 제1 분리막(112)이 상측에서 하측으로 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 또한 제3 기본 단위체(110d)는 도 5에 도시되어 있는 것과 같이 제2 전극(113), 제2 분리막(114), 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 상측에서 하측으로 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 이와 반대로 하측에서 상측으로 차례로 적층되어 형성될 수도 있다.
제2 기본 단위체(110c)와 제3 기본 단위체(110d)를 하나씩만 적층하면 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조가 형성된다. 따라서 제2 기본 단위체(110c)와 제3 기본 단위체(110d)를 하나씩 교대로 계속 적층하면, 도 6에서 도시하고 있는 것과 같이 제2 및 제3 기본 단위체의 적층만으로도 단위체 스택부(100b)를 형성할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서 1종의 기본 단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 배치된 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 배치된 구조를 가진다. 또한 본 발명에서 2종 이상의 기본 단위체를 각각 1개씩 정해진 순서에 따라 배치하면, 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 배치된 구조가 형성된다. 예를 들어, 전술한 제1 기본 단위체는 4층 구조를 가지고, 전술한 제2 기본 단위체와 제3 기본 단위체를 각각 1개씩 총 2개를 적층하면 4층 구조가 반복적으로 적층된 12층 구조가 형성된다.
따라서 본 발명에서 1종의 기본 단위체를 반복적으로 적층하거나, 또는 2종 이상의 기본 단위체를 정해진 순서에 따라 적층하면, 단지 적층만으로도 단위체 스택부(즉, 전극 조립체)를 형성할 수 있다.
[기본 단위체의 제조]
도 7을 참조하여 대표적으로 제1 기본 단위체를 제조하는 공정에 대해 살펴본다. 먼저 제1 전극 재료(121), 제1 분리막 재료(122), 제2 전극 재료(123) 및 제2 분리막 재료(124)를 준비한다. 여기서 제1 분리막 재료(122)와 제2 분리막 재료(124)는 서로 동일한 재료일 수 있다. 그런 다음 제1 전극 재료(121)를 커터(C1)를 통해 소정 크기로 절단하고, 제2 전극 재료(123)도 커터(C2)를 통해 소정 크기로 절단한다. 그런 다음 제1 전극 재료(121)를 제1 분리막 재료(122)에 적층하고, 제2 전극 재료(123)를 제2 분리막 재료(124)에 적층한다.
그런 다음 라미네이터(L1, L2)에서 전극 재료와 분리막 재료를 서로 접착시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 접착으로 전극과 분리막이 일체로 결합된 기본 단위체가 제조될 수 있다. 결합의 방법은 다양할 수 있다. 라미네이터(L1, L2)는 접착을 위해 재료에 압력을 가하거나 압력과 열을 가한다. 이와 같은 접착은 단위체 스택부를 제조할 때 기본 단위체의 적층을 보다 용이하게 한다. 또한 이와 같은 접착은 기본 단위체의 정렬에도 유리하다. 이와 같은 접착 후에 제1 분리막 재료(122)와 제2 분리막 재료(124)를 커터(C3)를 통해 소정 크기로 절단하면, 기본 단위체(110a)가 제조될 수 있다. 이와 같은 과정 중에 분리막의 말단은 인접한 분리막의 말단과 접합되지 않는다.
이와 같이 기본 단위체에서 전극은 인접한 분리막에 접착될 수 있다. 또는 분리막이 전극에 접착된다고 볼 수도 있다. 이때 전극은 분리막을 바라보는 면에서 전체적으로 분리막에 접착되는 것이 바람직하다. 이와 같으면 전극이 안정적으로 분리막에 고정될 수 있기 때문이다. 통상적으로 전극은 분리막보다 작다.
이를 위해 접착제를 분리막에 도포할 수 있다. 그러나 이와 같이 접착제를 이용하려면 접착제를 접착면에 걸쳐 매시(mesh) 형태나 도트(dot) 형태로 도포할 필요가 있다. 접착제를 접착면의 전체에 빈틈없이 도포한다면, 리튬 이온과 같은 반응 이온이 분리막을 통과할 수 없기 때문이다. 따라서 접착제를 이용하면, 전극을 전체적으로 (즉, 접착면의 전체에 걸쳐서) 분리막에 접착시킬 수는 있다 하더라도 전체적으로 빈틈없이 접착시키기는 어렵다.
또는 접착력을 가지는 코팅층을 구비하는 분리막을 통해 전체적으로 전극을 분리막에 접착시킬 수 있다. 보다 상술한다. 분리막은 폴리올레핀 계열의 분리막 기재와 같은 다공성의 분리막 기재, 및 분리막 기재의 일면 또는 양면에 전체적으로 코팅되는 다공성의 코팅층을 포함할 수 있다. 이때 코팅층은 무기물 입자들과 무기물 입자들을 서로 연결 및 고정하는 바인더 고분자의 혼합물로 형성될 수 있다.
여기서 무기물 입자는 분리막의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다. 즉, 무기물 입자는 고온에서 분리막이 수축되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 바인더 고분자는 무기물 입자를 고정시켜 분리막의 기계적 안정성도 향상시킬 수 있다. 또한 바인더 고분자는 전극을 분리막에 접착시킬 수 있다. 바인더 고분자는 코팅층에 전체적으로 분포하므로, 전술한 접착제와 다르게 접착면의 전체에서 빈틈없이 접착이 일어날 수 있다. 따라서 이와 같은 분리막을 이용하면 전극을 보다 안정적으로 분리막에 고정 시킬 수 있다. 이와 같은 접착을 강화하기 위해 전술한 라미네이터를 이용할 수 있다.
그런데 무기물 입자들은 충전 구조(densely packed structure)를 이루어 코팅층에서 전체적으로 무기물 입자들간의 인터스티셜 볼륨(interstitial volumes)을 형성할 수 있다. 이때 무기물 입자들이 한정하는 인터스티셜 볼륨에 의해 코팅층에는 기공 구조가 형성될 수 있다. 이러한 기공 구조로 인해 분리막에 코팅층이 형성되어 있더라도 리튬 이온이 분리막을 양호하게 통과할 수 있다. 참고로 무기물 입자들이 한정하는 인터스티셜 볼륨은 위치에 따라 바인더 고분자에 의해 막혀 있을 수도 있다.
여기서 충전 구조는 유리병에 자갈이 담겨 있는 것과 같은 구조로 설명될 수 있다. 따라서 무기물 입자들이 충전 구조를 이루면, 코팅층에서 국부적으로 무기물 입자들간의 인터스티셜 볼륨이 형성되는 것이 아니라, 코팅층에서 전체적으로 무기물 입자들간의 인터스티셜 볼륨이 형성된다. 이에 따라 무기물 입자의 크기가 증가하면 인터스티셜 볼륨에 의한 기공의 크기도 함께 증가한다. 이와 같은 충전 구조로 인해 분리막의 전체면에서 리튬 이온이 원활하게 분리막을 통과할 수 있다.
한편, 단위체 스택부에서 기본 단위체도 기본 단위체끼리 서로 접착될 수 있다. 예를 들어, 도 1에서 제2 분리막(114)의 하면에 접착제가 도포된다거나 전술한 코팅층이 코팅된다면, 제2 분리막(114)의 하면에 다른 기본 단위체가 접착될 수 있다.
이때 기본 단위체에서 전극과 분리막간의 접착력은 단위체 스택부에서 기본 단위체간의 접착력보다 클 수 있다. 물론 기본 단위체간의 접착력은 없을 수도 있다. 이와 같으면 전극 조립체(단위체 스택부)를 분리할 때 접착력의 차이로 인해 기본 단위체 단위로 분리될 가능성이 높다. 참고로, 접착력은 박리력으로 표현할 수도 있다. 예를 들어, 전극과 분리막간의 접착력은 전극과 분리막을 서로 떼어낼 때 필요한 힘으로 표현할 수도 있다. 이와 같이 단위체 스택부 내에서 기본 단위체는 인접한 기본 단위체와 결합되지 않거나, 또는 기본 단위체 내에서 전극과 분리막이 서로 결합된 결합력과 다른 결합력으로 인접한 기본 단위체와 결합될 수 있다.
참고로, 분리막이 전술한 코팅층을 포함할 경우 분리막에 대한 초음파 융착은 바람직하지 않다. 분리막은 통상적으로 전극보다 크다. 이에 따라 제1 분리막(112)의 말단과 제2 분리막(114)의 말단을 초음파 융착으로 서로 결합시키려는 시도가 있을 수 있다. 그런데 초음파 융착은 혼으로 대상을 직접 가압할 필요가 있다. 그러나 혼으로 분리막의 말단을 직접 가압하면, 접착력을 가지는 코팅층으로 인해 분리막에 혼이 들러붙을 수 있다. 이로 인해 장치의 고장이 초래될 수 있다.
단위체 스택부의 제조 단계(제2 단계)
단위체 스택부의 제조 단계(제2 단계)는 제1 단계에서 제조된 1종의 기본 단위체를 반복적으로 적층하거나, 또는 제1 단계에서 제조된 2종 이상의 기본 단위체를 정해진 순서에 따라, 예를 들어 교호적으로 적층하여 단위체 스택부를 제조하는 단계이다. 본 발명에서 단위체 스택부는 기본 단위체가 기본 단위체 단위로 적층되어 형성된다. 즉, 먼저 기본 단위체를 제작한 다음에 이를 반복적으로 또는 교호적으로 적층하여 단위체 스택부를 제작한다. (도 3 및 도 6 참조)
이와 같이 본 발명은 기본 단위체의 적층만으로 단위체 스택부를 형성할 수 있다. 따라서 본 발명은 기본 단위체를 매우 정밀하게 정렬시킬 수 있다. 기본 단위체가 정밀하게 정렬되면 전극과 분리막도 단위체 스택부에서 정밀하게 정렬될 수 있다. 또한 본 발명은 단위체 스택부(즉, 전극 조립체)의 생산성을 매우 향상시킬 수 있다. 공정이 매우 단순해지기 때문이다.
기타
[기본 단위체의 변형]
지금까지 서로 같은 크기를 가지는 기본 단위체만을 설명했다. 그러나 기본 단위체는 서로 다른 크기를 가질 수도 있다. 서로 다른 크기를 가지는 기본 단위체를 적층하면 단위체 스택부를 다양한 형상으로 제조할 수 있다. 여기서 기본 단위체의 크기는 분리막의 크기를 기준으로 설명한다. 통상적으로 분리막이 전극보다 크기 때문이다.
도 8과 도 9를 참조하여 보다 상술하면, 기본 단위체는 복수 개의 서브 단위체(1101a, 1102a, 1103a)를 포함할 수 있다. 이와 같은 서브 단위체의 적층으로 단위체 스택부(100c)가 형성될 수 있다. 이때 서브 단위체들은 서로 다른 크기의 적어도 2개의 그룹으로 나뉠 수 있다. 그리고 서브 단위체들은 서로 같은 크기의 서브 단위체끼리 적층되어 복수 단을 형성할 수 있다. 도 8과 도 9는 3개의 그룹으로 나뉘는 서브 단위체들(1101a, 1102a, 1103a)이 서로 같은 크기의 서브 단위체끼리 적층되어 3개의 단을 형성한 예를 도시하고 있다. 참고로, 한 개의 그룹에 속하는 서브 단위체들이 2개 이상의 단을 형성해도 무방하다.
그런데 이처럼 복수 단을 형성하는 경우, 기본 단위체(서브 단위체)는 전술한 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조, 즉 제1 기본 단위체의 구조를 가지는 것이 가장 바람직하다. (본 명세서에서 서브 단위체들이 서로 적층 구조가 동일하면 서로 크기가 다르더라도 1종의 기본 단위체에 속하는 것으로 본다.)
이에 대해 상술하면, 1개의 단에서 양극과 음극은 서로 같은 수만큼 적층되는 것이 바람직하다. 그리고 단과 단의 사이에서 서로 반대되는 전극이 분리막을 통해 서로 대향하는 것이 바람직하다. 그런데 예를 들어 제2 및 제3 기본 단위체의 경우 위와 같이 1개의 단을 형성하기 위해 2종의 기본 단위체가 필요하게 된다.
그러나 도 9에 도시되어 있는 것과 같이 제1 기본 단위체의 경우 위와 같이 1개의 단을 형성하기 위해 1종의 기본 단위체(서브 단위체)만 필요하게 된다. 따라서 기본 단위체(서브 단위체)가 전술한 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지면, 복수 단을 형성하더라도 기본 단위체(서브 단위체)의 가짓수를 줄일 수 있다.
또한 예를 들어 제2 및 제3 기본 단위체의 경우 위와 같이 1개의 단을 형성하기 위해 2종의 기본 단위체를 적어도 1개씩 적층할 필요가 있으므로, 1개의 단은 최소 12층의 구조를 가지게 된다. 그러나 제1 기본 단위체의 경우 위와 같이 1개의 단을 형성하기 위해 1종의 기본 단위체(서브 단위체)만 적층하면 되므로, 1개의 단은 최소 4층의 구조를 가지게 된다. 따라서 기본 단위체(서브 단위체)가 전술한 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지면, 복수 단을 형성할 때 각 단의 두께를 매우 용이하게 조절할 수 있다.
한편, 기본 단위체(서브 단위체)는 서로 다른 크기를 가질 수도 있을 뿐만 아니라, 서로 다른 기하학적 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어, 도 10에서 도시하고 있는 것과 같이, 서브 단위체들은 크기뿐만 아니라, 모서리 형상에 있어 차이가 있을 수 있고, 천공 유무에 있어 차이가 있을 수 있다. 보다 구체적으로 도 10에서 도시하고 있는 것과 같이, 3개의 그룹으로 나뉘는 서브 단위체들이 서로 같은 기하학적 형상의 서브 단위체끼리 적층되어 3개의 단을 형성할 수도 있다. 이를 위해 기본 단위체는 적어도 2개의 그룹(각 그룹은 서로 다른 기하학적 형상을 가짐)으로 나뉘는 서브 단위체들을 포함할 수 있다. 이때도 동일하게 기본 단위체(서브 단위체)는 전술한 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조, 즉 제1 기본 단위체의 구조를 가지는 것이 가장 바람직하다. (본 명세서에서 서브 단위체들이 서로 적층 구조가 동일하면 서로 기하학적 형상이 다르더라도 1종의 기본 단위체에 속하는 것으로 본다.)
[보조 단위체의 적층 단계(제3 단계 및 제4 단계)]
단위체 스택부는 제1 보조 단위체와 제2 보조 단위체 중의 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 전극 조립체의 제조 방법은 전술한 제1 단계와 제2 단계 이외에 제1 보조 단위체를 적층하는 제3 단계와 제2 보조 단위체를 적층하는 제4 단계 중의 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. (본 명세서에서 각 단계의 숫자가 반드시 각 단계의 순서를 나타내는 것은 아니다.)
먼저 제1 보조 단위체에 대해 살펴본다. 본 발명에서 기본 단위체는 일측 말단에 전극이 위치하고 타측 말단에 분리막이 위치한다. 따라서 기본 단위체를 순차적으로 적층하면, 단위체 스택부의 가장 위쪽이나 가장 아래쪽에 전극(도 11에서 도면부호 116의 전극 참조, 이하 '말단 전극'이라 한다)이 위치하게 된다. 제1 보조 단위체는 이와 같은 말단 전극에 추가적으로 적층된다. (참고로, 단위체 스택부는 보조 단위체까지 모두 포함하여 구성되는 것으로 볼 수도 있다.)
보다 구체적으로 말단 전극(116)이 양극이면, 제1 보조 단위체(130a)는 도 11에서 도시하고 있는 것과 같이, 말단 전극(116)으로부터 차례로, 즉 말단 전극(116)으로부터 외측으로 분리막(114), 음극(113), 분리막(112) 및 양극(111)이 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다. 또한 말단 전극(116)이 음극이면, 제1 보조 단위체(130b)는 도 12에서 도시하고 있는 것과 같이, 말단 전극(116)으로부터 차례로, 즉 말단 전극(116)으로부터 외측으로 분리막(114) 및 양극(113)이 순차적으로 적층 되어 형성될 수 있다.
단위체 스택부(100d, 100e)는 도 11과 도 12에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 보조 단위체(130a, 130b)를 통해 말단 전극 측의 가장 외측에 양극을 위치시킬 수 있다. 이때 가장 외측에 위치하는 양극, 즉 제1 보조 단위체의 양극은 집전체의 양면 중에 기본 단위체를 바라보는 일면(도 11을 기준으로 아래쪽을 바라보는 일면)에만 활물질층이 코팅되는 것이 바람직하다. 이와 같이 활물질층이 코팅되면, 말단 전극 측의 가장 외측에 활물질층이 위치하지 않게 되므로, 활물질층이 낭비되는 것을 방지할 수 있다. 참고로, 양극은 (예를 들어) 리튬 이온을 방출하는 구성이므로 가장 외측에 양극을 위치시키면 전지 용량에 있어 유리하다.
다음으로 제2 보조 단위체에 대해 살펴본다. 제2 보조 단위체는 기본적으로 제1 보조 단위체와 동일한 역할을 수행한다. 보다 상술한다. 본 발명에서 기본 단위체는 일측 말단에 전극이 위치하고 타측 말단에 분리막이 위치한다. 따라서 기본 단위체를 순차적으로 적층하면, 단위체 스택부의 가장 위쪽이나 가장 아래쪽에 분리막(도 13에서 도면부호 117의 분리막 참조, 이하 '말단 분리막'이라 한다)이 위치하게 된다. 제2 보조 단위체는 이와 같은 말단 분리막에 추가적으로 적층된다.
보다 구체적으로 기본 단위체에서 말단 분리막(117)에 접한 전극(113)이 양극이면, 제2 보조 단위체(140a)는 도 13에서 도시하고 있는 것과 같이, 말단 분리막(117)으로부터 차례로 음극(111), 분리막(112) 및 양극(113)이 적층되어 형성될 수 있다. 또한 기본 단위체에서 말단 분리막(117)에 접한 전극(113)이 음극이면, 제2 보조 단위체(140b)는 도 14에서 도시하고 있는 것과 같이 양극(111)으로 형성될 수 있다.
단위체 스택부(100f, 100g)는 도 13과 도 14에 도시되어 있는 것과 같이, 제2 보조 단위체(140a, 140b)를 통해 말단 분리막 측의 가장 외측에 양극을 위치시킬 수 있다. 이때 가장 외측에 위치하는 양극, 즉 제2 보조 단위체의 양극도 제1 보조 단위체의 양극과 동일하게, 집전체의 양면 중에 기본 단위체를 바라보는 일면(도 13을 기준으로 위쪽을 바라보는 일면)에만 활물질층이 코팅되는 것이 바람직하다.
그런데 제1 보조 단위체와 제2 보조 단위체는 전술한 구조와 다른 구조를 가질 수도 있다. 먼저 제1 보조 단위체에 대해 살펴본다. 도 15에서 도시하고 있는 것과 같이 말단 전극(116)이 양극이면, 제1 보조 단위체(130c)는 분리막(114) 및 음극(113)이 말단 전극(116)으로부터 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 또한 도 16에 도시되어 있는 것과 같이 말단 전극(116)이 음극이면, 제1 보조 단위체(130d)는 분리막(114), 양극(113), 분리막(112) 및 음극(111)이 말단 전극(116)으로부터 차례로 적층되어 형성될 수 있다.
단위체 스택부(100h, 100i)는 도 15와 도 16에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 보조 단위체(130c, 130d)를 통해 말단 전극 측의 가장 외측에 음극을 위치시킬 수 있다.
다음으로 제2 보조 단위체에 대해 살펴본다. 도 17에서 도시하고 있는 것과 같이, 기본 단위체에서 말단 분리막(117)에 접한 전극(113)이 양극이면, 제2 보조 단위체(140c)는 음극(111)으로 형성될 수 있다. 또한 도 18에서 도시하고 있는 것과 같이, 기본 단위체에서 말단 분리막(117)에 접한 전극(113)이 음극이면, 제2 보조 단위체(140d)는 양극(111), 분리막(112) 및 음극(13)이 말단 분리막(117)으로부터 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 단위체 스택부(100j, 100k)는 도 17과 도 18에 도시되어 있는 것과 같이, 제2 보조 단위체(140c, 140d)를 통해 말단 분리막 측의 가장 외측에 음극을 위치시킬 수 있다.
참고로, 음극은 전위차로 인해 전지 케이스(예를 들어, 파우치형 케이스)의 알루미늄층과 반응을 일으킬 수 있다. 따라서 음극은 분리막을 통해 전지 케이스로부터 절연되는 것이 바람직하다. 이를 위해 도 15 내지 도 18에서 제1 및 제2 보조 단위체는 음극의 외측에 분리막을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 15의 제1 보조 단위체(130c)와 대비하여 도 19의 제1 보조 단위체(130e)는 가장 외측에 분리막(112)을 더 포함할 수도 있다. 참고로, 보조 단위체가 분리막을 포함하면 보조 단위체를 기본 단위체에 정렬할 때 보다 용이하다.
한편, 도 20에서 도시하고 있는 것과 같이 단위체 스택부(100m)를 형성할 수도 있다. 기본 단위체(110b)는 하측에서 상측으로 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 전극(111)은 양극일 수 있고 제2 전극(113)은 음극일 수 있다.
그리고 제1 보조 단위체(130f)는 분리막(114), 음극(113), 분리막(112) 및 양극(111)이 말단 전극(116)으로부터 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 보조 단위체(130f)의 양극(111)은 집전체의 양면 중에 기본 단위체(110b)를 바라보는 일면에만 활물질층이 형성될 수 있다.
또한 제2 보조 단위체(140e)는 말단 분리막(117)으로부터 순차적으로 양극(111, 제1 양극), 분리막(112), 음극(113), 분리막(114) 및 양극(118, 제2 양극)이 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제2 보조 단위체(140e)의 양극 중 가장 외측에 위치한 양극(118, 제2 양극)은 집전체의 양면 중에 기본 단위체(110b)를 바라보는 일면에만 활물질층이 형성될 수 있다.
마지막으로 도 21에서 도시하고 있는 것과 같이 단위체 스택부(100n)를 형성할 수도 있다. 기본 단위체(110e)는 상측에서 하측으로 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 전극(111)은 음극일 수 있고 제2 전극(113)은 양극일 수 있다. 그리고 제2 보조 단위체(140f)는 음극(111), 분리막(112), 양극(113), 분리막(114) 및 음극(119)이 말단 분리막(117)으로부터 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다.

Claims (22)

  1. 서로 동일한 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지는 1종의 기본 단위체나, 또는 서로 동일한 개수의 전극과 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지는 2종 이상의 기본 단위체를 제조하는 제1 단계; 및
    상기 1종의 기본 단위체를 반복적으로 적층하거나, 또는 상기 2종 이상의 기본 단위체를 정해진 순서에 따라 적층하여 단위체 스택부를 제조하는 제2 단계를 포함하며,
    상기 분리막의 말단은 인접한 분리막의 말단과 접합되지 않고,
    상기 1종의 기본 단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지고,
    상기 2종 이상의 기본 단위체를 각각 1개씩 정해진 순서에 따라 적층하면, 상기 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 단계에서 상기 1종의 기본 단위체는 상기 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지는 제1 기본 단위체를 포함하며,
    상기 제2 단계에서 상기 단위체 스택부는 상기 제1 기본 단위체가 반복적으로 적층된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 단계에서 상기 2종 이상의 기본 단위체는,
    제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극 및 제1 분리막이 차례로 적층된 구조를 가지는 제2 기본 단위체와,
    제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층된 구조를 가지는 제3 기본 단위체를 포함하며,
    상기 제2 단계에서 상기 단위체 스택부는 상기 제2 기본 단위체와 상기 제3 기본 단위체가 교호적으로 적층된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 단계에서 상기 1종의 기본 단위체는 상기 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지는 서브 단위체들을 포함하며,
    상기 서브 단위체들은 서로 다른 크기의 적어도 2개의 그룹으로 나뉘고,
    상기 제2 단계에서 상기 서브 단위체들은 크기에 따라 적층되어 상기 단위체 스택부에서 복수 단을 형성하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 단계에서 상기 1종의 기본 단위체는 상기 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지는 서브 단위체들을 포함하며,
    상기 서브 단위체들은 서로 다른 기하학적 형상의 적어도 2개의 그룹으로 나뉘고,
    상기 제2 단계에서 상기 서브 단위체들은 기하학적 형상에 따라 적층되어 상기 단위체 스택부에서 복수 단을 형성하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 단계에서 상기 전극은 인접한 분리막에 접착되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 단계에서 상기 전극은 상기 인접한 분리막을 바라보는 면에서 전체적으로 상기 인접한 분리막에 접착되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 단계에서 상기 전극은 라미네이팅에 의해 상기 인접한 분리막을 바라보는 면에서 전체적으로 상기 인접한 분리막에 접착되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 기본 단위체 내에서 상기 전극과 상기 인접한 분리막간의 접착력은 상기 단위체 스택부 내에서 상기 기본 단위체간의 접착력보다 큰 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 분리막은 다공성의 분리막 기재, 및 상기 분리막 기재의 일면 또는 양면에 전체적으로 코팅되는 다공성의 코팅층을 포함하고,
    상기 코팅층은 무기물 입자들과 상기 무기물 입자들을 서로 연결 및 고정하는 바인더 고분자의 혼합물로 형성되며.
    상기 전극은 상기 코팅층에 의해 상기 인접한 분리막에 접착되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 무기물 입자들은 충전 구조(densely packed structure)를 이루어 상기 코팅층에서 전체적으로 무기물 입자들간의 인터스티셜 볼륨(interstitial volumes)을 형성하고, 상기 무기물 입자들이 한정하는 인터스티셜 볼륨에 의해 상기 코팅층에 기공 구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 단위체 스택부의 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 전극인 말단 전극에 제1 보조 단위체를 적층하는 제3 단계를 더 포함하며,
    상기 말단 전극이 양극일 때 상기 제1 보조 단위체는 상기 말단 전극으로부터 차례로 분리막, 음극, 분리막 및 양극이 적층되어 형성되고,
    상기 말단 전극이 음극일 때 상기 제1 보조 단위체는 상기 말단 전극으로부터 차례로 분리막 및 양극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 보조 단위체의 양극은,
    집전체; 및
    상기 집전체의 양면 중에 상기 기본 단위체를 바라보는 일면에만 코팅되는 활물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 단위체 스택부의 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 분리막인 말단 분리막에 제2 보조 단위체를 적층하는 제4 단계를 더 포함하며,
    상기 기본 단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 양극일 때 상기 제2 보조 단위체는 상기 말단 분리막으로부터 차례로 음극, 분리막 및 양극이 적층되어 형성되고,
    상기 기본 단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 음극일 때 상기 제2 보조 단위체는 양극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제2 보조 단위체의 양극은,
    집전체; 및
    상기 집전체의 양면 중에 상기 기본 단위체를 바라보는 일면에만 코팅되는 활물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 단위체 스택부의 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 전극인 말단 전극에 제1 보조 단위체를 적층하는 제3 단계를 더 포함하며,
    상기 말단 전극이 양극일 때 상기 제1 보조 단위체는 상기 말단 전극으로부터 차례로 분리막 및 음극이 적층되어 형성되고,
    상기 말단 전극이 음극일 때 상기 제1 보조 단위체는 상기 말단 전극으로부터 차례로 분리막, 양극, 분리막 및 음극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 보조 단위체는 상기 음극의 외측에 분리막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 단위체 스택부의 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 분리막인 말단 분리막에 제2 보조 단위체를 적층하는 제4 단계를 더 포함하며,
    상기 기본 단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 양극일 때 상기 제2 보조 단위체는 음극으로 형성되고,
    상기 기본 단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 음극일 때 상기 제2 보조 단위체는 상기 말단 분리막으로부터 차례로 양극, 분리막 및 음극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제2 보조 단위체는 상기 음극의 외측에 분리막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조 방법.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 단위체 스택부의 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 분리막인 말단 분리막에 제2 보조 단위체를 적층하는 제4 단계를 더 포함하며,
    상기 기본 단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 음극일 때 상기 제2 보조 단위체는 상기 말단 분리막으로부터 차례로 제1 양극, 분리막, 음극, 분리막 및 제2 양극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 전극 조립체의 제조 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 제2 보조 단위체의 제2 양극은,
    집전체; 및
    상기 집전체의 양면 중에 상기 기본 단위체를 바라보는 일면에만 코팅되는 활물질을 구비하는 것을 특징으로 전극 조립체의 제조 방법.
  22. 청구항 1에 있어서,
    상기 단위체 스택부의 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 분리막인 말단 분리막에 제2 보조 단위체를 적층하는 제4 단계를 더 포함하며,
    상기 기본 단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 양극일 때 상기 제2 보조 단위체는 상기 말단 분리막으로부터 차례로 제1 음극, 분리막, 양극, 분리막 및 제2 음극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 전극 조립체의 제조 방법.
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PL (1) PL2882028T3 (ko)
WO (1) WO2014189319A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2866293A4 (en) * 2013-06-28 2015-07-15 Lg Chemical Ltd METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRODE ASSEMBLY INCLUDING SEPARATOR CUTTING PROCESS

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101826142B1 (ko) * 2015-08-27 2018-02-07 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 그 제조 방법과 이차 전지
DE102015218533A1 (de) 2015-09-28 2017-03-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenverbundes
KR102388921B1 (ko) * 2018-01-24 2022-04-21 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 그 제조 방법
KR102347981B1 (ko) * 2018-04-23 2022-01-07 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 및 그 전극 조립체 제조방법
CN110212236A (zh) * 2019-06-14 2019-09-06 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种锂离子电池高速叠片方法、叠片装置及锂离子电池
KR102101831B1 (ko) * 2019-09-30 2020-04-17 이소라 라미네이팅으로 단위셀을 제작하는 제작 공정과 그 단위셀로 전극조립체를 형성하는 제작 공정이 간소화 되는 이차 전지 제조 시스템
WO2023073112A1 (de) * 2021-10-31 2023-05-04 Körber Technologies Gmbh Verfahren zur herstellung von stapelförmigen energiezellen und herstelleinrichtung zur herstellung von stapelförmigen energiezellen
DE102021212280A1 (de) * 2021-10-31 2023-05-04 Körber Technologies Gmbh Verfahren und Maschine zur Erzeugung eines Zellstapels der Energiezellen produzierenden Industrie

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030066960A (ko) * 2002-02-06 2003-08-14 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR20070116295A (ko) * 2006-06-05 2007-12-10 주식회사 엘지화학 두 개 이상의 유닛 셀들을 포함하고 있는 고용량 전지셀
US20080274394A1 (en) * 2005-09-08 2008-11-06 Evonik Degussa Gmbh Stacks Of Separators And Electrodes Alternately Stacked One On Top Of The Other And Fixed For Li Storage Batteries
US20100190047A1 (en) * 2009-01-27 2010-07-29 G4 Synergetics, Inc. Variable volume containment for energy storage devices
KR20110112241A (ko) * 2010-04-06 2011-10-12 주식회사 엘지화학 스택 타입 셀, 개선된 바이-셀, 이들을 이용한 이차 전지용 전극 조립체 및 그 제조 방법

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100497147B1 (ko) 2000-02-08 2005-06-29 주식회사 엘지화학 다중 중첩 전기화학 셀 및 그의 제조방법
KR100515572B1 (ko) 2000-02-08 2005-09-20 주식회사 엘지화학 중첩 전기화학 셀 및 그의 제조 방법
KR100515571B1 (ko) 2000-02-08 2005-09-20 주식회사 엘지화학 중첩 전기 화학 셀
JP4644899B2 (ja) 2000-02-23 2011-03-09 ソニー株式会社 電極及び電池、並びにそれらの製造方法
US6547229B1 (en) 2000-11-22 2003-04-15 3M Innovative Properties Company Stacking apparatus and method for laminated products and packaging
JP2004111219A (ja) 2002-09-18 2004-04-08 Nissan Motor Co Ltd ラミネート二次電池、複数のラミネート二次電池からなる組電池モジュール、複数の組電池モジュールからなる組電池ならびにこれらいずれかの電池を搭載した電気自動車
KR100895196B1 (ko) 2004-09-02 2009-04-24 주식회사 엘지화학 유/무기 복합 다공성 필름 및 이를 이용한 전기 화학 소자
US7604895B2 (en) * 2004-03-29 2009-10-20 Lg Chem, Ltd. Electrochemical cell with two types of separators
EP3745494A1 (en) * 2004-09-02 2020-12-02 Lg Chem, Ltd. Organic/inorganic composite porous film and electrochemical device prepared thereby
US20060115718A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-01 Delphi Technologies, Inc. Lithium ion polymer multi-cell and method of making
JP4661648B2 (ja) * 2005-06-16 2011-03-30 日産自動車株式会社 扁平型電池および該扁平型電池を用いた組電池
TWI422090B (zh) * 2005-12-06 2014-01-01 Lg Chemical Ltd 具形態梯度之有機-無機複合隔膜，其製造方法及含有該隔膜之電化學裝置
TW200743245A (en) 2006-05-01 2007-11-16 Antig Tech Co Ltd Assembly method used in the assembly of flat-plate type membrane electrode assembled layer and its structure
KR100874387B1 (ko) 2006-06-13 2008-12-18 주식회사 엘지화학 둘 이상의 작동 전압을 제공하는 중첩식 이차전지
JP5112429B2 (ja) 2006-06-26 2013-01-09 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーセル用電極板及びその製造方法
TW200812138A (en) 2006-08-18 2008-03-01 Antig Technology Corp Flat type membrane electrode layer structure
JP5151123B2 (ja) 2006-11-22 2013-02-27 日産自動車株式会社 双極型電池の製造方法および製造装置
JP5189758B2 (ja) 2006-11-30 2013-04-24 日産自動車株式会社 双極型電池の製造装置および製造方法
CN101494194A (zh) 2008-01-23 2009-07-29 联咏科技股份有限公司 集成电路及其形成方法、静电放电保护电路
US20120022534A1 (en) * 2008-09-17 2012-01-26 Skeletal Dynamics Llc Intramedullary arthrodesis nail and method of use
KR101108118B1 (ko) 2008-11-27 2012-01-31 주식회사 엠플러스 이차전지 제조방법 및 이차전지
KR101084909B1 (ko) 2009-12-07 2011-11-17 삼성에스디아이 주식회사 전극조립체블록 및 그 제조 방법, 이차전지 및 그 제조 방법
US8486160B2 (en) 2009-12-17 2013-07-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
US9368830B2 (en) * 2010-11-04 2016-06-14 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery
JP5787750B2 (ja) 2011-01-06 2015-09-30 積水化学工業株式会社 多層の膜電極接合体の製造方法
JP2012199162A (ja) 2011-03-23 2012-10-18 Sanyo Electric Co Ltd ラミネート外装体二次電池
WO2013001960A1 (ja) 2011-06-28 2013-01-03 株式会社村田製作所 蓄電デバイス用セパレータ、蓄電デバイス用素子、蓄電デバイス、およびそれらの製造方法
US9037681B2 (en) * 2011-07-12 2015-05-19 Salesforce.Com, Inc. Methods and systems for prioritizing multiple network feeds
JP2013080610A (ja) 2011-10-04 2013-05-02 Yoshiaki Nagaura ゼオライト混合のシリコン化合物電極及び電解質の二次電池モジュール、及び製造方法
US8802283B2 (en) * 2012-01-19 2014-08-12 Samsung Sdi Co., Ltd. Fabricating method of secondary battery
KR20130113301A (ko) * 2012-04-05 2013-10-15 주식회사 엘지화학 계단 구조의 전지셀
EP2772978B1 (en) * 2012-05-23 2018-12-26 LG Chem, Ltd. Electrode assembly and electrochemical device comprising same
EP3671929B1 (en) * 2012-05-23 2021-11-24 LG Chem, Ltd. Fabricating method of electrode assembly and electrochemical cell containing the same
KR20130133640A (ko) * 2012-05-29 2013-12-09 주식회사 엘지화학 코너부 형상이 다양한 단차를 갖는 전극 조립체, 이를 포함하는 전지셀, 전지팩 및 디바이스
KR101528027B1 (ko) * 2012-06-28 2015-06-12 주식회사 엘지화학 전극조립체의 제조공정

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030066960A (ko) * 2002-02-06 2003-08-14 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
US20080274394A1 (en) * 2005-09-08 2008-11-06 Evonik Degussa Gmbh Stacks Of Separators And Electrodes Alternately Stacked One On Top Of The Other And Fixed For Li Storage Batteries
KR20070116295A (ko) * 2006-06-05 2007-12-10 주식회사 엘지화학 두 개 이상의 유닛 셀들을 포함하고 있는 고용량 전지셀
US20100190047A1 (en) * 2009-01-27 2010-07-29 G4 Synergetics, Inc. Variable volume containment for energy storage devices
KR20110112241A (ko) * 2010-04-06 2011-10-12 주식회사 엘지화학 스택 타입 셀, 개선된 바이-셀, 이들을 이용한 이차 전지용 전극 조립체 및 그 제조 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2882028A4 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2866293A4 (en) * 2013-06-28 2015-07-15 Lg Chemical Ltd METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRODE ASSEMBLY INCLUDING SEPARATOR CUTTING PROCESS
US10069169B2 (en) 2013-06-28 2018-09-04 Lg Chem, Ltd. Electrode assembly manufacturing method including separator cutting process
US10818974B2 (en) 2013-06-28 2020-10-27 Lg Chem, Ltd. Electrode assembly manufacturing method including separator cutting process

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EP2882028A1 (en) 2015-06-10

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