WO2018066806A1 - 프리-슬리팅 공정을 포함하는 이차전지용 전극의 제조 방법 - Google Patents

프리-슬리팅 공정을 포함하는 이차전지용 전극의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 이차전지용 전극을 제조하는 방법에 있어서, (a) 금속 호일의 폭 방향인 제 1 방향으로 전극 활물질을 포함하는 전극 슬러리가 코팅된 슬러리 코팅부들 사이에 전극 슬러리가 코팅되지 않은 무지부가 위치하도록, 금속 호일의 길이 방향인 제 2 방향으로 금속 호일의 일면 또는 양면에 둘 이상의 슬러리 코팅부들을 연속적으로 형성하는 과정; (b) 상기 슬러리 코팅부들을 건조하고 롤러에 의해 압연하여 합제 코팅부들을 형성하는 과정; 및 (c) 상기 제 2 방향으로 무지부(slitting)를 슬리팅하여 전극 스트립들을 형성하는 과정; 을 포함하고 있고, 상기 과정(a) 이전에, 또는 과정(a) 중에, 또는 과정(a)와 과정(b) 사이에, 제 2 방향으로 금속 호일의 무지부에 비연속적인 선형 슬릿들(slits)을 형성하는 공정을 추가적으로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 제조방법을 제공한다.

Description

프리-슬리팅 공정을 포함하는 이차전지용 전극의 제조 방법
본 발명은 프리-슬리팅 공정을 포함하는 이차전지용 전극의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 전자산업 발전의 중요한 경향은 디바이스의 와이어리스, 모바일 추세와 아날로그의 디지털로의 전환으로 요약될 수 있다. 무선 전화기(일명, 휴대폰)와 노트북 컴퓨터의 급속한 보급, 아날로그 카메라에서 디지털 카메라로의 전환 등을 그러한 대표적인 예로 들 수 있다.
이러한 경향과 더불어 디바이스의 작동 전원으로서 이차전지에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다. 그 중에서도, 양극 활물질로서 리튬 전이금속 산화물, 리튬 복합 산화물 등을 사용하는 중량 대비 높은 출력과 용량의 리튬 이차전지가 크게 각광받고 있다. 리튬 이차전지는 양극/분리막/음극의 전극조립체가 전해질과 함께 밀폐된 용기에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다.
한편, 전극은 이온의 교환을 통해서 전류를 발생시키는 데, 전극을 이루는 양극 및 음극은 금속으로 이루어진 전극 집전체에 전극 활물질이 도포된 구조로 이루어진다.
일반적으로 음극은 구리 또는 알루미늄 등으로 이루어진 전극판에 탄소계 활물질이 도포된 구조로 이루어지고, 양극은 알루미늄 등으로 이루어진 전극판에 LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2 등으로 이루어진 활물질이 코팅된 구조로 이루어진다.
이렇게 양극 또는 음극을 제조하기 위해 한쪽 방향으로 긴 금속시트로 이루어진 전극 집전체에 전극 활물질을 포함하는 전극 합제를 도포한다.
도 1에는 종래 기술의 전극 합제가 도포된 전극 가공체에 롤 프레스(roll press) 공정을 실시하는 모식적인 평면도로 나타내었다.
도 1을 참조하면, 롤 프레스(roll press) 공정은 전극 활물질을 포함하는 전극 슬러리(14)가 도포된 전극 가공물(10)에 가열된 롤러들(30, 31) 상하면에 위치시키고, 상기 가열된 롤러들(30, 31)이 전극 가공물(10)이 위치하는 방향으로 전극 슬러리(14)를 압착하는 공정을 실시하게 된다. 이러한 롤 프레스 공정은 전극 슬러리에 남아 있는 용매를 증발시키고, 전극 슬러리를 전극 상에서 압축 경화시켜 에너지 밀도를 향상시킨 전극 합제층을 형성시킨다. 이후, 설정된 전극의 외형을 가공하는 공정들을 실시하게 된다.
도 2에는 종래 기술의 전극 가공체를 슬리팅하는 공정을 나타낸 모식적인 평면도로 나타내었다.
도 2를 참조하면, 전극 합제(14)가 코팅된 한쪽 방향(D2)으로 긴 금속시트로 이루어진 전극 집전체를 컷터(cutter)(20)를 사용하여 슬리팅(slitting, 세로 째기)하고, 이에 따라 전극용 스트립 형태로 분할 가공된다.
이때, 금속 호일의 폭 방향인 제 1 방향(D1)하고, 금속 호일의 길이 방향을 제 2 방향(D2)으로 설정한다.
도 3에는 종래 기술의 전극 가공체에 전극 탭을 형성하는 공정을 실시하는 모식적인 사시도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 슬리팅 공정을 통해 제조된 전극 가공체(10, 11)들은 금형 또는 레이저 등을 이용하여 전극 탭(18, 19)의 형상을 가공하는 노칭 공정을 실시하게 된다. 구체적으로 금형들(20, 21, 22, 23)을 이용해 전극 가공체(10)를 절삭하여 전극 탭(18)의 형상과 전극 합제가 코팅되어 있는 유지부(17)의 형상을 가공하게 된다.
이후, 전극 탭의 형상을 갖춘 전극은 분리막과 음극 및/또는 양극 등을 적층한 뒤 라미네이션(lamination)하여 유닛셀(unit cell)을 제조하는 공정을 실시할 수 있다. 다음, 이렇게 제조된 유닛 셀들을 예를 들어, 긴 분리 필름 상에 위치시킨 뒤 폴딩(folding) 공정을 실시하여 전극 조립체를 제조하게 된다.
앞서 설명한 롤 프레스 공정, 슬리팅 공정, 노칭 공정, 라미네이션 공정, 또는 폴딩 공정 등은 대부분이 롤투롤 공정(Roll-to-roll processing)을 사용하고 있고, 여기서 롤투롤 공정은, 여러 개의 휘어질 수 있는 금속박 등이 롤러와 롤러 사이로 이동하면서 코팅, 프린팅 등의 공정을 실시할 수 있는 공정을 말한다. 즉, 예를 들어, 유연하고 얇은 시트형의 재료를 권취하고 있는 롤을 풀어 재료를 공급하고, 공급된 재료에 코팅 또는 프린팅 등을 실시한 뒤, 또 다른 롤에서 가공된 재료를 다시 되감아 회수하는 방식을 들 수 있다.
도 4에는 종래 기술의 노칭 공정을 통해 전극 탭이 형성된 전극 가공체의 모식적인 평면도가 도시되어 있다.
다시 도 1, 도 2, 및 도 3을 함께 참조하면, 종래 기술의 전극의 제조 공정 중, 전극 합제가 도포된 전극 가공체(10)를 롤 프레스 공정을 진행하게 되면, 전극 합제가 코팅되어 있는 유지부(17)와 전극 합제가 코팅되지 않아 금속 호일만 존재하는 무지부(18)의 연신율의 차이가 발생되어, 무지부에는 유지부의 경계 근처에서 물결 무늬(15)가 발생하게 된다. 더욱이, 롤 프레스 공정 이후에, 슬리팅 공정에서 컷터에 의해 무지부에 전단힘을 가하는 과정에서 앞서 발생된 주름 또는 물결 무늬가 더 길어지고 깊어지는 현상이 발생되었다.
이로 인해, 전극을 제조하는 공정들 중, 롤투롤 공정을 진행하는 도중에 무지부에 형성된 주름 또는 물결 무늬에 의해 무지부 부분이 접히거나, 전극의 노칭 공정 이후 무지부(15)에 형성된 전극 탭(18)의 일 부위에는 물결 무늬(15)가 존재하게 되므로, 전극 탭 위치에 외부 간섭이 발생할 경우 전극 탭에 형성된 주름으로 인해 쉽게 전극 탭이 접혀 들어가 불량이 발생하는 문제가 있었다.
따라서, 이차전지의 전극을 가공 제조하는 공정에서 발생된 주름 또는 무늬에 의해 무지부 또는 전극 탭이 접히는 현상 등으로 인한 불량을 줄일 수 있는 기술이 매우 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 이차전지용 전극을 제조하는 방법에 있어서, 제 2 방향으로 무지부를 슬리팅하여 전극 스트립들을 형성하는 과정 전에, 제 2 방향으로 금속 호일의 무지부에 비연속적인 선형 슬릿들(slits)을 형성시키는 공정을 추가적으로 포함하고 있을 경우, 이차전지의 전극을 가공 제조하는 과정들에서 주름 또는 물결 무늬가 생성 심화되는 것을 방지하고, 나아가 무지부 또는 전극 탭이 접히는 현상 등으로 인한 불량을 줄일 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법은,
(a) 금속 호일의 폭 방향인 제 1 방향으로 전극 활물질을 포함하는 전극 슬러리가 코팅된 슬러리 코팅부들 사이에 전극 슬러리가 코팅되지 않은 무지부가 위치하도록, 금속 호일의 길이 방향인 제 2 방향으로 금속 호일의 일면 또는 양면에 둘 이상의 슬러리 코팅부들을 연속적으로 형성하는 과정;
(b) 상기 슬러리 코팅부들을 건조하고 롤러에 의해 압연하여 합제 코팅부들을 형성하는 과정; 및
(c) 상기 제 2 방향으로 무지부를 슬리팅(slitting)하여 전극 스트립들을 형성하는 과정;
을 포함하고 있고,
상기 과정(a) 이전에, 또는 과정(a) 중에, 또는 과정(a)와 과정(b) 사이에, 제 2 방향으로 금속 호일의 무지부에 비연속적인 선형 슬릿들(slits)을 형성하는 공정을 추가적으로 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법은, 상기 과정(a) 이전에, 또는 과정(a) 중에, 또는 과정(a)와 과정(b) 사이에, 제 2 방향으로 금속 호일의 무지부에 비연속적인 선형 슬릿들(slits)을 형성하는 공정을 미리 수행함으로써, 슬리팅 공정에서 컷터에 의해 무지부에 전단힘을 가하는 과정에서 앞서 발생된 주름 또는 물결 무늬가 더 길어지고 깊어지는 현상이 방지할 수 있으므로, 주름 또는 물결 무늬에 의한 무지부 또는 전극 탭이 접히는 현상을 줄일 수 있는 효과를 발휘한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 금속 호일은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리, 니켈, 티탄, 및 알루미늄 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 비연속적인 선형 슬릿들의 형성 공정은 과정(a) 이전에 수행될 수 있다. 즉, 금속 호일에 전극 활물질을 포함하는 전극 슬러리가 코팅되기 전에, 제 2 방향으로 금속 호일의 무지부에 비연속적인 선형 슬릿들을 형성시킬 수 있다.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 비연속적인 선형 슬릿들의 형성 공정은 과정(a) 중에 수행될 수 있다. 즉, 금속 호일에 전극 활물질을 포함하는 전극 슬러리가 코팅하는 중에, 제 2 방향으로 금속 호일의 무지부에 비연속적인 선형 슬릿들을 형성시킬 수 있다.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 비연속적인 선형 슬릿들의 형성 공정은 과정(a)와 과정(b) 사이에 수행될 수 있다. 즉, 금속 호일에 전극 활물질을 포함하는 전극 슬러리를 코팅한 후와, 슬러리 코팅부들을 건조하고 롤러에 의해 압연하는 롤 프레스 공정을 수행하기 이전에, 제 2 방향으로 금속 호일의 무지부에 비연속적인 선형 슬릿들을 형성시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 비연속적인 선형 슬릿들은 제 1 방향에 수직하게 형성될 수 있고, 상세하게는, 상기 비연속적인 선형 슬릿들은 과정(c)에서 슬리팅 되는 방향과 일치하는 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 비연속적인 선형 슬릿들 각각의 길이는 1 mm 내지 200 mm의 범위일 수 있고, 구체적으로, 상기 길이가 1 mm 미만일 경우, 본원이 요구하는 효과를 발휘하기 어렵고, 상기 길이가 200 mm를 초과할 경우, 금속 호일의 무지부가 이송 중에 분리될 위험이 있어 취급하기가 어려워질 수 있다.
또한, 상기 비연속적인 선형 슬릿들 상호 간의 간격은 1 mm 내지 1000 mm의 범위일 수 있다. 상기 간격이 1 mm 미만일 경우, 선형 슬릿들 간에 간격이 좁아 금속 호일의 무지부가 이송 중에 분리될 위험이 있어 취급하기가 어려워질 수 있고, 상기 간격이 1000 mm를 초과할 경우, 본원이 요구하는 효과를 발휘하기 어려울 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(c)에서 무지부의 슬리팅은 비연속적인 선형 슬릿들 사이가 커팅될 수 있고, 상세하게는 슬리팅용 컷터가 금속 호일의 길이 방향인 제 2 방향으로 이동하는 것에 의해 선형 슬릿들 사이가 커팅될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(c) 이후에, 전극 스트립의 슬리팅된 무지부를 부분적으로 절취하여 전극 탭을 형성하는 노칭 과정을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 노칭 과정 이후에, 전극 스트립을 제 1 방향에서 균일하게 커팅하여 단위 전극을 형성하는 커팅 과정을 추가로 포함할 수 있다.
앞서 설명한 이차전지용 전극을 제조하기 위해 사용되는 장치들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
본 발명은 또한, 상기 이차전지용 전극을 제조하는 방법에 따라 제조된 이차전지용 전극을 제공할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 이차전지용 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지를 제공할 수 있다.
구체적으로, 상기 리튬 이차전지는 파우치형 전지케이스에 음극, 양극, 상기 음극과 양극 사이에 개재된 분리막을 포함한 전극조립체가 비수 전해액과 함께 내장되어 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 파우치형 전지케이스는 내후성을 가진 고분자 수지로 이루어진 외부 수지층, 기체와 액체에 대해 차단성을 가진 금속층, 및 열융착성을 가진 고분자 수지로 이루어진 내부 수지층을 포함하고 있는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있고, 상기 전지셀은 전체적으로 폭 대비 두께가 얇은 전체적으로 직육면체 구조인 판상형일 수 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조될 수 있으며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1 + zNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2, Li1 + zNi0 . 4Mn0 . 4Co0 . 2O2 등과 같이 Li1 + zNibMncCo1 - (b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1 + xM1 - yM'yPO4 - zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M' = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
또한, 상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다. 또한, 상기 음극 활물질은 흑연계 탄소, 코크스계 탄소 및 하드 카본으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 리튬 이차전지를 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스를 제공할 수 있다. 상기 디바이스는 예를 들면, 예를 들어, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 웨어러블 전자기기, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법은, 상기 과정(a) 이전에, 또는 과정(a) 중에, 또는 과정(a)와 과정(b) 사이에, 제 2 방향으로 금속 호일의 무지부에 비연속적인 선형 슬릿들(slits)을 형성하는 공정을 미리 수행할 경우, 슬리팅 공정에서 컷터에 의해 무지부에 전단힘을 가하는 과정에서 앞서 발생된 주름 또는 물결 무늬가 더 길어지고 깊어지는 현상이 방지할 수 있으므로, 주름 또는 물결 무늬에 의한 무지부 또는 전극 탭이 접히는 현상을 줄일 수 있는 효과를 발휘한다.
도 1은 종래 기술의 전극 합제가 도포된 전극 가공체에 롤 프레스(roll press) 공정을 실시하는 모식적인 평면도이다;
도 2는 종래 기술의 전극 가공체를 슬리팅하는 공정을 나타낸 모식적인 평면도이다;
도 3은 종래 기술의 전극 가공체에 전극 탭을 형성하는 공정을 실시하는 모식적인 사시도이다;
도 4는 종래 기술의 노칭 공정을 통해 전극 탭이 형성된 전극 가공체의 모식적인 평면도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법의 과정들을 나타낸 순서도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법에서 과정(110) 이전의 금속 호일을 나타낸 모식적인 평면도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법에서 과정(110) 중에 금속 호일을 나타낸 모식적인 평면도이다;
도 8은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법에서 과정(110)와 과정(120) 사이에 금속 호일을 나타낸 모식적인 평면도이다;
도 9는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법에서 과정(130)를 나타낸 모식적인 평면도이다;
도 10은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법에서 전극 탭을 형성하는 노칭 과정을 나타낸 모식적인 평면도이다;
도 11은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법에서 단위 전극을 형성하는 커팅 과정을 나타낸 모식적인 평면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 내용을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법의 과정들을 나타낸 순서도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법에서 과정(110) 이전의 금속 호일(200)을 나타낸 모식적인 평면도가 도시되어 있으며, 도 7에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법에서 과정(110) 중에 금속 호일을 나타낸 모식적인 평면도가 도시되어 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법(100)은, 금속 호일(200)의 폭 방향인 제 1 방향(D1)으로 전극 활물질을 포함하는 전극 슬러리(225)가 코팅된 슬러리 코팅부들(220, 221, 222) 사이에 전극 슬러리가 코팅되지 않은 무지부(230)가 위치하도록, 금속 호일(200)의 길이 방향인 제 2 방향(D2)으로 금속 호일(200)의 일면 또는 양면에 3개의 슬러리 코팅부들(220, 221, 222)을 연속적으로 형성하는 과정(110), 슬러리 코팅부들(220, 221, 222)을 건조하고 롤러에 의해 압연하여 합제 코팅부(도 9, 240)들을 형성하는 과정(120), 및 제 2 방향(D2)으로 무지부(230)를 슬리팅하여 전극 스트립(도 10, 260)들을 형성하는 과정(130)을 포함하고 있다.
여기서, 금속 호일(200)은 양극 집전체를 제조할 경우 알루미늄을 사용하고, 음극 집전체를 제조할 경우 구리로 이루어진다.
다시 도 5와 함께 도 6을 참조하면, 전극 활물질을 포함하는 전극 슬러리(도시하지 않음)가 코팅되는 과정(110) 이전에(142), 제 2 방향(D2)으로 금속 호일(200)의 무지부(230)에 비연속적인 선형 슬릿들(210)이 컷터 부재(310)에 의해 형성하는 공정(140)을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 비연속적인 선형 슬릿들(210)은 제 1 방향(D1)에 수직하게 형성된다. 또한 비연속적인 선형 슬릿들(210)은 과정(130)에서 슬리팅 되는 방향(D2)과 일치하는 방향으로 형성된다.
또한, 비연속적인 선형 슬릿(210)의 길이(L1)는 1 mm 내지 200 mm의 범위이고, 또한, 비연속적인 선형 슬릿들(210) 상호 간의 간격(L2)은 1 mm 내지 1000 mm의 범위이다.
도 5와 함께 도 7을 참조하면, 비연속적인 선형 슬릿들(210)의 형성 공정은 금속 호일(200)에 전극 활물질을 포함하는 전극 슬러리(225)가 토출부재(400)를 통해 코팅되는 과정(110) 중에(144), 제 2 방향(D2)으로 금속 호일(200)의 무지부(230)에 비연속적인 선형 슬릿들(210)이 컷터 부재(310)에 의해 형성하는 공정(140)을 수행하는 것을 특징으로 한다.
도 8에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법에서 과정(110)와 과정(120) 사이에 금속 호일을 나타낸 모식적인 평면도가 도시되어 있다.
도 5와 함께 도 8을 참조하면, 금속 호일(200)에 전극 활물질을 포함하는 전극 슬러리(225)를 코팅하는 과정(110)과 슬러리 코팅부들(220, 221, 222)을 건조하고 롤러들(501, 502)에 의해 압연하는 롤 프레스 공정을 수행하는 과정(120) 사이에(146), 제 2 방향(D2)으로 금속 호일(200)의 무지부(230)에 비연속적인 선형 슬릿들(210)을 형성하는 공정(140)을 수행하는 것을 특징으로 한다.
도 9에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법에서 과정(130)를 나타낸 모식적인 평면도가 도시되어 있다.
도 5 및 도 9를 참조하면, 과정(130)에서 무지부(230)의 슬리팅은 슬리팅용 컷터(300)가 금속 호일(200)의 길이 방향인 제 2 방향(D2)으로 이동하는 것에 의해 선형 슬릿들(210) 사이가 커팅된다.
도 10에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법에서 전극 탭을 형성하는 노칭 과정을 나타낸 모식적인 평면도가 도시되어 있다.
도 5, 도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법은, 과정(130) 이후에, 금형(600)을 이용하여 전극 스트립(260)의 슬리팅된 무지부(230)를 부분적으로 절취하여 전극 탭들(232)을 형성하는 노칭 과정을 추가로 수행한다.
도 11에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법에서 단위 전극을 형성하는 커팅 과정을 나타낸 모식적인 평면도가 도시되어 있다.
도 10과 도 11을 함께 참조하면, 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법은, 도 10의 노칭 과정 이후의 전극 스트립(260)을 컷터(330)를 사용하여 제 1 방향(D2)에서 균일하게 커팅하여 단위 전극(700)을 형성하는 커팅 과정을 추가로 수행한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법은, 상기 과정(a) 이전에, 또는 과정(a) 중에, 또는 과정(a)와 과정(b) 사이에, 제 2 방향으로 금속 호일의 무지부에 비연속적인 선형 슬릿들(slits)을 형성하는 공정을 미리 수행함으로써, 슬리팅 공정에서 컷터에 의해 무지부에 전단힘을 가하는 과정에서 앞서 발생된 주름 또는 물결 무늬가 더 길어지고 깊어지는 현상이 방지할 수 있으므로, 주름 또는 물결 무늬에 의한 무지부 또는 전극 탭이 접히는 현상을 줄일 수 있는 효과를 발휘한다.

Claims (12)

  1. 이차전지용 전극을 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 금속 호일의 폭 방향인 제 1 방향으로 전극 활물질을 포함하는 전극 슬러리가 코팅된 슬러리 코팅부들 사이에 전극 슬러리가 코팅되지 않은 무지부가 위치하도록, 금속 호일의 길이 방향인 제 2 방향으로 금속 호일의 일면 또는 양면에 둘 이상의 슬러리 코팅부들을 연속적으로 형성하는 과정;
    (b) 상기 슬러리 코팅부들을 건조하고 롤러에 의해 압연하여 합제 코팅부들을 형성하는 과정; 및
    (c) 상기 제 2 방향으로 무지부(slitting)를 슬리팅하여 전극 스트립들을 형성하는 과정;
    을 포함하고 있고,
    상기 과정(a) 이전에, 또는 과정(a) 중에, 또는 과정(a)와 과정(b) 사이에, 제 2 방향으로 금속 호일의 무지부에 비연속적인 선형 슬릿들(slits)을 형성하는 공정을 추가적으로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 호일은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리, 니켈, 티탄, 및 알루미늄 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 비연속적인 선형 슬릿들의 형성 공정은 과정(a) 이전에 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 비연속적인 선형 슬릿들의 형성 공정은 과정(a) 중에 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 비연속적인 선형 슬릿들의 형성 공정은 과정(a)와 과정(b) 사이에 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 비연속적인 선형 슬릿들 각각의 길이는 1 mm 내지 200 mm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 비연속적인 선형 슬릿들 상호 간의 간격은 1 mm 내지 1000 mm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 비연속적인 선형 슬릿들은 제 1 방향에 수직하게 형성되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(c)에서 무지부의 슬리팅은 비연속적인 선형 슬릿들 사이가 커팅되는 것인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(c) 이후에, 전극 스트립의 슬리팅된 무지부를 부분적으로 절취하여 전극 탭을 형성하는 노칭 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 노칭 과정 이후에, 전극 스트립을 제 2 방향에서 균일하게 커팅하여 단위 전극을 형성하는 커팅 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  12. 제 1 항에 따른 이차전지용 전극을 제조하는 방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
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