WO2019039815A2 - Secondary battery electrode, manufacturing method therefor, and electrode assembly - Google Patents

Secondary battery electrode, manufacturing method therefor, and electrode assembly Download PDF

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윤덕중
김대현
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    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to an electrode for a secondary battery, a method of manufacturing the electrode, and an electrode assembly, and more particularly, to an electrode for a secondary battery, a method of manufacturing the electrode, and an electrode assembly for improving the stability of the secondary battery.
  • the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (HEV), and the like, which are proposed as solutions for air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels (Plug-In HEV) and the like.
  • EV electric vehicle
  • HEV hybrid electric vehicle
  • HEV plug-in hybrid electric vehicle
  • Plug-In HEV fossil fuels
  • a middle- or large-sized battery module such as an automobile is used as a middle- or large-sized battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected due to the necessity of a large-
  • the middle- or large-sized battery module is preferably manufactured in a small size and weight
  • a prismatic battery, a pouch-shaped battery, or the like which can be charged with a high degree of integration and has a small weight to capacity, is mainly used as a battery cell have.
  • a pouch-shaped battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has recently attracted a lot of attention due to its advantages such as small weight, low manufacturing cost, and easy shape deformation.
  • the present invention provides an electrode for a secondary battery, a method of manufacturing the electrode, and an electrode assembly that can prevent deformation of the current collector by mitigating the pressure applied to the current collector, and prevent cracks from being generated in the production of the electrode.
  • An electrode for a secondary battery includes: a current collector extended in one direction; A first active material layer formed on one surface of the current collector, the first active material layer including a first inclined portion and a first projected portion; And a second active material layer formed on the other surface of the current collector, the second active material layer including a second inclined portion and a second protruding portion, wherein the second protruding portion is formed so as not to face the first inclined portion The position on the second active material layer is controlled.
  • the second protrusion may be spaced apart from the second inclined portion by a predetermined distance.
  • An unoccupied portion where the first active material layer is not provided may be formed on one surface of the current collector.
  • first inclined portion and the first projected portion are formed on one side of the first active material layer and the second inclined portion and the second projected portion are formed on one side of the second active material layer in the same direction as one side of the first active material layer .
  • the first active material layer and the second active material layer may be formed of an electrode active material for a cathode or an electrode active material for a cathode.
  • a method of manufacturing an electrode for a secondary battery including: providing a current collector having a first active material layer including a first inclined portion and a first projection on one surface thereof; Transferring the current collector in one direction; And forming a second active material layer including a second inclined portion and a second protruding portion by applying a second active material to the other surface of the current collector.
  • the position of the second projecting portion on the second active material layer is controlled so as to be formed at a position not facing the first inclined portion with respect to the current collector.
  • the second projecting portion may be spaced apart from the second inclined portion by a predetermined distance.
  • An unoccupied portion where the first active material layer is not provided may be formed on one surface of the current collector.
  • the position of the second protrusion can be controlled by adjusting the application pressure of the second active material layer.
  • the position of the second projecting portion can be controlled by adjusting the conveying speed of the current collector.
  • an electrode assembly includes an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode, wherein at least one of the anode and the cathode includes any one of the above- .
  • the position of the protrusion formed on the second active material layer is controlled to a position not facing the inclined portion of the first active material layer, thus, it is possible to prevent the deformation of the current collector by reducing the pressure applied to the current collector, and to prevent the generation of cracks during the production of the electrode.
  • the shape of the first active material layer and the second active material layer formed on both surfaces of the current collector is controlled so that the thickness of the electrode does not increase abruptly to obtain an electrode for a secondary battery of uniform thickness And can improve product stability, economy, and yield.
  • Fig. 1 is a view showing a general secondary battery electrode.
  • FIG. 2 is a view showing a state where a pressure is applied to a current collector in a general secondary cell electrode.
  • FIG 3 is a view showing a position where cracks are generated in a current collector in a general secondary cell electrode.
  • FIG. 4 is a graph showing the plastic strain of a current collector in a general secondary cell electrode.
  • FIG. 5 is a view showing an electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing an electrode for a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a state where a pressure is applied to a current collector in an electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing the plastic strain of a current collector in an electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • a middle- or large-sized battery module such as an automobile is used as a middle- or large-sized battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected due to the necessity of a large-
  • the electrodes such as the positive electrode and the negative electrode included in the electrode assembly of the secondary battery include a step of forming the electrode active material layer on the current collector.
  • the step of forming the electrode active material layer includes the steps of applying the active material slurry in which the electrode active material particles are injected into the binder solution to the current collector and drying the active material slurry applied to the current collector to remove the solution and moisture present in the active material slurry Thereby forming an electrode active material layer on the current collector.
  • the active material slurry has a high viscosity coefficient due to its physical characteristics. Therefore, when the electrode active material layer is formed on the current collector, an inclined portion which is defined as a drag region and is sharply formed at the tip portion of the application region is formed, and is defined as a balcony region and is convexly formed at a position spaced apart from the inclined portion A protrusion is formed.
  • a general secondary cell electrode includes a current collector 100 extending in one direction, and a first inclined portion 210 and a first protruding portion 220, (200) is formed.
  • the second active material layer 300 including the second inclined portion 310 and the second protruding portion 320 is formed on the other surface of the current collector 100.
  • the inclined portion refers to a drag region that is sharply generated at the tip portion of the application region as described above, and the projected portion refers to a balcony region that is convexly generated at a predetermined interval from the inclined portion.
  • the second protruding portion 320 of the second active material layer 300 When the second protruding portion 320 of the second active material layer 300 is positioned in the region of the first active material layer 200 facing the first inclined portion 210 of the first active material layer 300, The thickness of the electrode in the region where the second protrusion 320 is located is rapidly increased, and the rolling rate is locally increased in the region, so that deformation of the current collector 100 occurs. 2, the current collector 100 maintains a thickness of about 16.7 ⁇ m between the first active material layer 200 and the second active material layer 300. However, the first active material layer 200, The current collector 100 is deformed to a thickness of about 12.8 ⁇ ⁇ in a region where the second projecting portion 320 of the second active material layer 300 is opposed to the first inclined portion 210 of the current collector 100 .
  • the current collector 100 at a length of 15 to 20 mm from the end of the collector increases the peak value of the plastic strain PEEQ of the current collector 100 by increasing the local rolling rate Is increased to a value of about 0.06 or more so that deformation occurs in the current collector 100 and cracks, that is, disconnection, occur at the time of winding.
  • the first inclined portion 210 and the first projected portion 220 are formed on one side of the first active material layer 200 and the second inclined portion 310 and the second projected portion 320 are formed on the first active material layer 200 200 formed on one side of the second active material layer 300, which are located in the same direction as the first active material layer 300. 5 and 6, the first inclined portion 210 and the first projected portion 220 may be formed on the left side of the first active material layer 200 and the second inclined portion 210 310 and the second protrusion 320 may be formed on the left side of the second active material layer 300 in the same direction.
  • the non-coated portion N may be formed to have a length of 10 to 20 mm along the extending direction of the current collector 100.
  • the first inclined portion 210 may be formed at the end portion of the first active material layer 200,
  • the second inclined portion 310 refers to a drag region formed in the shape of a sharp point at the end portion of the second active material layer 300.
  • the process of preparing the current collector 100 in which the first active material layer 200 including the first inclined portion 210 and the first protruding portion 220 is formed on one side is performed by the coating device described above,
  • the active material slurry is coated on one surface of the entire body 100 and dried to form the first active material layer 200.
  • the first active material layer 200 may be formed at a position spaced apart from the ends of the current collector 100 by a length of 10 to 20 mm to form a plain weave N on one surface of the current collector 100,
  • a first inclined portion 210 is formed at an end of the first active material layer 200 and a first protrusion 220 is formed at a position spaced apart from the first inclined portion 210 by a predetermined distance.
  • the positional control of the second protrusion 320 may be performed by adjusting the application pressure of the second active material layer 300. That is, in forming the second active material layer 300 on the other surface of the current collector 100, the position of the second protrusion 320 can be controlled by changing the application pressure of the coating die for supplying the second active material slurry .

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Abstract

The present invention relates to a secondary battery electrode, a manufacturing method therefor, and an electrode assembly and, more specifically, to a secondary battery electrode for improving the stability of a secondary battery, a manufacturing method therefor, and an electrode assembly. The secondary battery electrode according to an embodiment of the present invention comprises: a current collector formed extending in one direction; a first active material layer formed on one surface of the current collector and including a first inclination part and a first protrusion part; and a second active material layer formed on the other surface of the current collector and including a second inclination part and a second protrusion part, wherein the position of the second protrusion part on the second active material layer is controlled so that the second protrusion part is formed at a position that is not opposite the first inclination part with the current collector therebetween.

Description

이차 전지용 전극, 이의 제조 방법 및 전극 조립체Secondary battery electrode, method for manufacturing same, and electrode assembly
본 발명은 이차 전지용 전극, 이의 제조 방법 및 전극 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차 전지의 안정성을 향상시키기 위한 이차 전지용 전극, 이의 제조 방법 및 전극 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode for a secondary battery, a method of manufacturing the electrode, and an electrode assembly, and more particularly, to an electrode for a secondary battery, a method of manufacturing the electrode, and an electrode assembly for improving the stability of the secondary battery.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, rechargeable secondary batteries have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. In addition, the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (HEV), and the like, which are proposed as solutions for air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels (Plug-In HEV) and the like.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 한 대당 하나 또는 두서너 개의 전지 셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈이 사용된다.In small mobile devices, one or two or more battery cells are used per device, while a middle- or large-sized battery module such as an automobile is used as a middle- or large-sized battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected due to the necessity of a large-
중대형 전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지 셀(단위전지)로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장 부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.Since the middle- or large-sized battery module is preferably manufactured in a small size and weight, a prismatic battery, a pouch-shaped battery, or the like, which can be charged with a high degree of integration and has a small weight to capacity, is mainly used as a battery cell have. In particular, a pouch-shaped battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has recently attracted a lot of attention due to its advantages such as small weight, low manufacturing cost, and easy shape deformation.
이와 같은 이차 전지의 전극 조립체 제조 방법에는 여러 가지가 있다. 이 중 가장 일반적으로 사용되는 기술은 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 함께 권취해 젤리-롤(Jellyroll) 형태로 만드는 기술이다. 그러나, 이와 같은 젤리-롤 형태의 전극 조립체는 긴 시트형의 양극과 음극을 밀집된 상태로 권취하여 단면상으로 원통형 또는 타원형의 구조로 만들므로, 충방전시 전극의 팽창 및 수축으로 인해 유발되는 응력이 전극 조립체 내부에 축적되게 되고, 그러한 응력 축적이 일정한 한계를 넘어서면 전극 조립체의 크랙 등과 같은 변형이 발생하게 된다. 이와 같은 전극 조립체의 변형으로, 전지의 성능이 급격히 저하되고 내부 단락으로 인해 전지의 안전성이 위협받게 되는 문제점을 초래한다.There are various methods for manufacturing such an electrode assembly of a secondary battery. One of the most commonly used techniques is to wind the anode, the cathode, and the separator interposed between the anode and the cathode together to form a jellyroll. However, since such a jelly-roll type electrode assembly has a long sheet-like anode and an anode wound in a densified state to form a cylindrical or elliptical structure in a sectional shape, stress caused by the expansion and contraction of the electrode during charging / And accumulation of the stress accumulation inside the assembly causes deformation such as cracks of the electrode assembly when the stress accumulation exceeds a certain limit. Such deformation of the electrode assembly causes a problem that the performance of the battery is rapidly deteriorated and the safety of the battery is threatened due to an internal short circuit.
(선행기술문헌)(Prior art document)
한국 공개특허 제10-2015-0054702호Korean Patent Publication No. 10-2015-0054702
본 발명은 집전체에 인가되는 압력을 완화하여 집전체의 변형을 방지하고, 전극 제조시 크랙이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있는 이차 전지용 전극, 이의 제조 방법 및 전극 조립체를 제공한다.The present invention provides an electrode for a secondary battery, a method of manufacturing the electrode, and an electrode assembly that can prevent deformation of the current collector by mitigating the pressure applied to the current collector, and prevent cracks from being generated in the production of the electrode.
본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 전극은, 일 방향으로 연장 형성되는 집전체; 상기 집전체의 일면에 형성되고, 제1 경사부 및 제1 돌출부를 포함하는 제1 활물질층; 및 상기 집전체의 타면에 형성되고, 제2 경사부 및 제2 돌출부를 포함하는 제2 활물질층;을 포함하고, 상기 제2 돌출부는 상기 집전체를 중심으로 상기 제1 경사부와 대향되지 않는 위치에 형성되도록 상기 제2 활물질층 상의 위치가 제어된다.An electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes: a current collector extended in one direction; A first active material layer formed on one surface of the current collector, the first active material layer including a first inclined portion and a first projected portion; And a second active material layer formed on the other surface of the current collector, the second active material layer including a second inclined portion and a second protruding portion, wherein the second protruding portion is formed so as not to face the first inclined portion The position on the second active material layer is controlled.
상기 제2 돌출부는 상기 제2 경사부로부터 소정 간격 이격되어 형성될 수 있다.The second protrusion may be spaced apart from the second inclined portion by a predetermined distance.
상기 집전체의 일면에는 상기 제1 활물질층이 제공되지 않는 무지부가 형성될 수 있다.An unoccupied portion where the first active material layer is not provided may be formed on one surface of the current collector.
상기 제1 경사부 및 제1 돌출부는 상기 제1 활물질층의 일측에 형성되고, 상기 제2 경사부 및 제2 돌출부는 상기 제1 활물질층의 일측과 동일한 방향의 상기 제2 활물질층의 일측에 형성될 수 있다.Wherein the first inclined portion and the first projected portion are formed on one side of the first active material layer and the second inclined portion and the second projected portion are formed on one side of the second active material layer in the same direction as one side of the first active material layer .
상기 제1 활물질층 및 제2 활물질층은 음극용 전극 활물질로 형성되거나, 양극용 전극 활물질로 형성될 수 있다.The first active material layer and the second active material layer may be formed of an electrode active material for a cathode or an electrode active material for a cathode.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 전극의 제조 방법은, 일면에 제1 경사부 및 제1 돌출부를 포함하는 제1 활물질층이 형성된 집전체를 마련하는 과정; 상기 집전체를 일 방향으로 이송하는 과정; 및 상기 집전체의 타면에 제2 활물질을 도포하여 제2 경사부 및 제2 돌출부를 포함하는 제2 활물질층을 형성하는 과정;을 포함하고, 상기 제2 활물질층을 형성하는 과정에서, 상기 제2 돌출부는 상기 집전체를 중심으로 상기 제1 경사부와 대향되지 않는 위치에 형성되도록 상기 제2 활물질층 상의 위치가 제어된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode for a secondary battery, the method including: providing a current collector having a first active material layer including a first inclined portion and a first projection on one surface thereof; Transferring the current collector in one direction; And forming a second active material layer including a second inclined portion and a second protruding portion by applying a second active material to the other surface of the current collector. In forming the second active material layer, And the position of the second projecting portion on the second active material layer is controlled so as to be formed at a position not facing the first inclined portion with respect to the current collector.
상기 제2 활물질층을 형성하는 과정에서, 상기 제2 돌출부는 상기 제2 경사부로부터 소정 간격 이격되도록 형성할 수 있다.In the process of forming the second active material layer, the second projecting portion may be spaced apart from the second inclined portion by a predetermined distance.
상기 집전체의 일면에는 상기 제1 활물질층이 제공되지 않는 무지부가 형성될 수 있다.An unoccupied portion where the first active material layer is not provided may be formed on one surface of the current collector.
상기 제2 돌출부의 위치는 상기 제2 활물질층의 도포 압력을 조절하여 제어될 수 있다.The position of the second protrusion can be controlled by adjusting the application pressure of the second active material layer.
상기 제2 돌출부의 위치는 상기 집전체의 이송 속도를 조절하여 제어될 수 있다.The position of the second projecting portion can be controlled by adjusting the conveying speed of the current collector.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전극 조립체는, 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 권취된 전극 조립체로서, 상기 양극 및 음극 중 적어도 하나는 전술한 어느 하나의 이차 전지용 전극을 포함한다.Also, an electrode assembly according to an embodiment of the present invention includes an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode, wherein at least one of the anode and the cathode includes any one of the above- .
본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 전극, 이의 제조 방법 및 전극 조립체에 의하면, 집전체를 중심으로 제1 활물질층의 경사부와 대향되지 않는 위치로 제2 활물질층에 형성되는 돌출부의 위치를 제어함으로써, 집전체에 인가되는 압력을 완화하여 집전체의 변형을 방지하고, 전극 제조시 크랙이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다.According to the electrode for a secondary battery, the method for manufacturing the same, and the electrode assembly according to the embodiment of the present invention, the position of the protrusion formed on the second active material layer is controlled to a position not facing the inclined portion of the first active material layer, Thus, it is possible to prevent the deformation of the current collector by reducing the pressure applied to the current collector, and to prevent the generation of cracks during the production of the electrode.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면 전극의 두께가 급격하게 증가하지 않도록 집전체의 양면에 각각 형성되는 제1 활물질층 및 제2 활물질층의 형상을 제어하여, 균일한 두께의 이차 전지용 전극을 얻을 수 있으며, 제품 안정성, 경제성 및 수율을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the shape of the first active material layer and the second active material layer formed on both surfaces of the current collector is controlled so that the thickness of the electrode does not increase abruptly to obtain an electrode for a secondary battery of uniform thickness And can improve product stability, economy, and yield.
도 1은 일반적인 이차 전지용 전극의 모습을 나타내는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing a general secondary battery electrode. Fig.
도 2는 일반적인 이차 전지용 전극에서 집전체에 압력이 인가되는 모습을 나타내는 도면.2 is a view showing a state where a pressure is applied to a current collector in a general secondary cell electrode.
도 3은 일반적인 이차 전지용 전극에서 집전체에 크랙이 발생하는 위치를 나타내는 도면.3 is a view showing a position where cracks are generated in a current collector in a general secondary cell electrode.
도 4는 일반적인 이차 전지용 전극에서 집전체의 소성 변형률을 나타내는 도면.4 is a graph showing the plastic strain of a current collector in a general secondary cell electrode.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지용 전극의 모습을 나타내는 도면.5 is a view showing an electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이차 전지용 전극의 모습을 나타내는 도면.6 is a view showing an electrode for a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 전극에서 집전체에 압력이 인가되는 모습을 나타내는 도면.7 is a view showing a state where a pressure is applied to a current collector in an electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 전극에서 집전체의 소성 변형률을 나타내는 도면.8 is a graph showing the plastic strain of a current collector in an electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Is provided to fully inform the user. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 한 대당 하나 또는 두서너 개의 전지 셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈이 사용된다.In small mobile devices, one or two or more battery cells are used per device, while a middle- or large-sized battery module such as an automobile is used as a middle- or large-sized battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected due to the necessity of a large-
중대형 전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지 셀(단위전지)로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장 부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.Since the middle- or large-sized battery module is preferably manufactured in a small size and weight, a prismatic battery, a pouch-shaped battery, or the like, which can be charged with a high degree of integration and has a small weight to capacity, is mainly used as a battery cell have. In particular, a pouch-shaped battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has recently attracted a lot of attention due to its advantages such as small weight, low manufacturing cost, and easy shape deformation.
이와 같은 이차 전지의 전극 조립체 제조 방법에는 여러 가지가 있다. 이 중 가장 일반적으로 사용되는 기술은 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 함께 권취해 젤리-롤(Jellyroll) 형태로 만드는 기술이다. 여기서, 이차 전지의 전극 조립체에 포함되는 양극 및 음극 등의 전극은 집전체에 전극 활물질층을 형성하는 공정을 포함한다. 이와 같은 전극 활물질층을 형성하는 공정은 전극 활물질 입자들이 바인더 용액 중에 분사된 활물질 슬러리를 집전체에 도포하는 과정과, 집전체에 도포된 활물질 슬러리를 건조시켜 활물질 슬러리 중에 존재하는 용액과 수분을 제거함으로써 집전체에 전극 활물질층을 형성하는 과정을 포함한다.There are various methods for manufacturing such an electrode assembly of a secondary battery. One of the most commonly used techniques is to wind the anode, the cathode, and the separator interposed between the anode and the cathode together to form a jellyroll. Here, the electrodes such as the positive electrode and the negative electrode included in the electrode assembly of the secondary battery include a step of forming the electrode active material layer on the current collector. The step of forming the electrode active material layer includes the steps of applying the active material slurry in which the electrode active material particles are injected into the binder solution to the current collector and drying the active material slurry applied to the current collector to remove the solution and moisture present in the active material slurry Thereby forming an electrode active material layer on the current collector.
활물질 슬러리는 물리적인 특성상 높은 점성 계수를 갖는다. 따라서, 집전체 상에 전극 활물질층을 형성함에 있어서는 드레그 영역으로 정의되어 도포 영역의 선단부에 첨예하게 생성되는 경사부가 형성되고, 발코니 영역으로 정의되어 경사부로부터 일정 간격 이격된 위치에 볼록하게 생성되는 돌출부가 형성되게 된다.The active material slurry has a high viscosity coefficient due to its physical characteristics. Therefore, when the electrode active material layer is formed on the current collector, an inclined portion which is defined as a drag region and is sharply formed at the tip portion of the application region is formed, and is defined as a balcony region and is convexly formed at a position spaced apart from the inclined portion A protrusion is formed.
도 1은 일반적인 이차 전지용 전극의 모습을 나타내는 도면이고, 도 2는 일반적인 이차 전지용 전극에서 집전체에 압력이 인가되는 모습을 나타내는 도면이다. 또한, 도 3은 일반적인 이차 전지용 전극에서 집전체에 크랙이 발생하는 위치를 나타내는 도면이고, 도 4는 일반적인 이차 전지용 전극에서 집전체의 소성 변형률을 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a view showing a state of a general secondary battery electrode, and FIG. 2 is a view showing a state where a pressure is applied to a current collector in a general secondary battery electrode. 3 is a view showing a position where cracks are generated in a current collector in a general secondary battery electrode, and FIG. 4 is a view showing a plastic strain of the current collector in a general secondary battery electrode.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 일반적인 이차 전지용 전극의 경우 일 방향으로 연장 형성되는 집전체(100)의 일면에는 제1 경사부(210) 및 제1 돌출부(220)를 포함하는 제1 활물질층(200)이 형성된다. 또한, 집전체(100)의 타면에는 제2 경사부(310) 및 제2 돌출부(320)를 포함하는 제2 활물질층(300)이 형성된다. 여기서, 경사부는 전술한 바와 같이 도포 영역의 선단부에 첨예하게 생성되는 드레그 영역을 의미하며, 돌출부는 경사부로부터 일정 간격 위치에 볼록하게 생성되는 발코니 영역을 의미한다.Referring to FIGS. 1 to 4, a general secondary cell electrode includes a current collector 100 extending in one direction, and a first inclined portion 210 and a first protruding portion 220, (200) is formed. The second active material layer 300 including the second inclined portion 310 and the second protruding portion 320 is formed on the other surface of the current collector 100. Here, the inclined portion refers to a drag region that is sharply generated at the tip portion of the application region as described above, and the projected portion refers to a balcony region that is convexly generated at a predetermined interval from the inclined portion.
젤리-롤 타입의 전극 조립체를 가지는 전지는 권취에 따른 안정성을 확보하기 위하여 집전체(100)의 일면에 제1 활물질층(200)이 제공되지 않는 무지부(N)를 형성한다. 그러나, 이와 같이 집전체(100)의 일면에 제1 활물질층(200)이 제공되지 않는 무지부(N)를 형성하고 집전체(100)의 타면에 제2 활물질층(300)을 형성하는 경우 제1 활물질층(200)의 제1 경사부(210)에 대향되는 영역에는 제2 활물질층(300)의 제2 돌출부(320)가 위치하게 된다.A battery having a jelly-roll type electrode assembly is formed with a non-coated portion N on one surface of a current collector 100, in which the first active material layer 200 is not provided. However, when the non-coated portion N is provided on one surface of the current collector 100 and the first active material layer 200 is not provided and the second active material layer 300 is formed on the other surface of the current collector 100 The second protrusion 320 of the second active material layer 300 is located in a region of the first active material layer 200 opposite to the first inclined portion 210.
이와 같이, 제1 활물질층(200)의 제1 경사부(210)에 대향되는 영역에 제2 활물질층(300)의 제2 돌출부(320)가 위치하게 되면, 제2 활물질층(300)의 제2 돌출부(320)가 위치하는 영역의 전극 두께가 급격하게 두꺼워지게 되고, 이에 해당 영역에는 국부적으로 압연율이 증가하게 되어 집전체(100)의 변형이 발생하게 된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 활물질층(200)과 제2 활물질층(300) 사이에서 집전체(100)는 대략 16.7㎛의 두께를 유지하고 있으나, 제1 활물질층(200)의 제1 경사부(210)에 대향되어 제2 활물질층(300)의 제2 돌출부(320)가 위치하는 영역에는 집전체(100)는 대략 12.8㎛의 두께로 변형이 발생된 것을 알 수 있다.When the second protruding portion 320 of the second active material layer 300 is positioned in the region of the first active material layer 200 facing the first inclined portion 210 of the first active material layer 300, The thickness of the electrode in the region where the second protrusion 320 is located is rapidly increased, and the rolling rate is locally increased in the region, so that deformation of the current collector 100 occurs. 2, the current collector 100 maintains a thickness of about 16.7 μm between the first active material layer 200 and the second active material layer 300. However, the first active material layer 200, The current collector 100 is deformed to a thickness of about 12.8 占 퐉 in a region where the second projecting portion 320 of the second active material layer 300 is opposed to the first inclined portion 210 of the current collector 100 .
또한, 일반적으로 집전체(100)의 일면에 제1 활물질층(200)이 제공되지 않는 무지부(N)는 집전체(100)의 연장 방향을 따라서 집전체(100)의 단부로부터 일정 길이로 형성(도 2 내지 도 4에서는 무지부가 13mm의 길이로 형성)된다. 이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 전극 길이, 즉 집전체의 단부로부터의 길이가 0mm인 지점부터 제1 활물질층(200)과 집전체(100)를 포함한 전극 두께는 계속적으로 증가하다가, 무지부를 지나 제2 활물질층(300)의 제2 돌출부(320)가 위치하는 영역에서는 제1 경사부(210)로 시작되는 제1 활물질층(200)이 형성된다. 따라서, 무지부(N)와 제2 활물질층(300)의 경계를 포함하는 전극 길이가 약 15 내지 20mm인 지점에서는 제1 활물질층(200)과 집전체(100) 및 제2 활물질층(300)을 포함한 전극 두께는 급격하게 증가하게 된다.The non-coated portion N in which the first active material layer 200 is not provided on one surface of the current collector 100 is formed to have a predetermined length from the end portion of the current collector 100 along the extending direction of the current collector 100 (The plain portion is formed in a length of 13 mm in Figs. 2 to 4). 3, the thickness of the electrode including the first active material layer 200 and the current collector 100 continuously increases from the position where the electrode length, that is, the length from the end of the current collector is 0 mm, The first active material layer 200 starting from the first inclined portion 210 is formed in a region where the second protruding portion 320 of the second active material layer 300 is located. Accordingly, the first active material layer 200, the current collector 100, and the second active material layer 300 (see FIG. 1) are formed at a point where the electrode length including the boundary between the non-coated portion N and the second active material layer 300 is about 15 to 20 mm. ) Is increased sharply.
이와 같은 전극 두께의 증가로 인하여, 집전체(100)의 단부로부터 약 15 내지 20mm인 지점, 즉 무지부(N)와 제2 활물질층(300)의 경계를 포함하는 일정 영역에서는 국부적으로 압연율이 증가하게 된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 집전체의 단부로부터 15 내지 20mm의 길이에서의 집전체(100)에는 국부적인 압연율의 증가에 의하여 집전체(100)의 소성 변형률(PEEQ)의 피크 값이 약 0.06 이상의 값을 가질 정도로 급격하게 증가하게 되고, 이에 의하여 집전체(100)에 변형이 발생하고, 권취시에 크랙 즉, 단선이 발생하는 문제점이 있었다.Due to such an increase in the electrode thickness, in a certain region including the boundary between the uncoated portion N and the second active material layer 300 at a point about 15 to 20 mm from the end of the current collector 100, . 4, the current collector 100 at a length of 15 to 20 mm from the end of the collector increases the peak value of the plastic strain PEEQ of the current collector 100 by increasing the local rolling rate Is increased to a value of about 0.06 or more so that deformation occurs in the current collector 100 and cracks, that is, disconnection, occur at the time of winding.
이에, 본 발명에 따른 이차 전지용 전극, 이의 제조 방법 및 전극 조립체는 집전체(100)에 인가되는 압력을 완화하여 집전체(100)의 변형을 방지하고, 전극 제조 과정에서 전극 권취시 크랙이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있는 기술적 특징을 제시한다.Accordingly, the secondary battery electrode, the method of manufacturing the same, and the electrode assembly according to the present invention can prevent the deformation of the current collector 100 by reducing the pressure applied to the current collector 100, This is a technical feature that can be prevented in advance.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지용 전극의 모습을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이차 전지용 전극의 모습을 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a view showing a state of an electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a view showing a state of an electrode for a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 전극은 일 방향으로 연장 형성되는 집전체(100); 상기 집전체(100)의 일면에 형성되고, 제1 경사부(210) 및 제1 돌출부(220)를 포함하는 제1 활물질층(200); 및 상기 집전체(100)의 타면에 형성되고, 제2 경사부(310) 및 제2 돌출부(320)를 포함하는 제2 활물질층(300);을 포함하고, 상기 제2 돌출부(320)는 상기 집전체(100)를 중심으로 상기 제1 경사부(210)와 대향되지 않는 위치에 형성되도록 상기 제2 활물질층(300) 상의 위치가 제어된다.5 and 6, an electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a collector 100 extended in one direction; A first active material layer 200 formed on one surface of the current collector 100 and including a first inclined portion 210 and a first protruding portion 220; And a second active material layer 300 formed on the other surface of the current collector 100 and including a second inclined portion 310 and a second projected portion 320, The position on the second active material layer 300 is controlled so as to be formed at a position not facing the first inclined portion 210 with the current collector 100 as a center.
여기서, 제1 경사부(210) 및 제1 돌출부(220)는 제1 활물질층(200)의 일측에 형성되고, 제2 경사부(310) 및 제2 돌출부(320)은 제1 활물질층(200)의 일측과 동일한 방향으로 위치하는 제2 활물질층(300)의 일측에 형성된다. 즉, 도 5 및 도 6에 예시적으로 도시된 바와 같이 제1 경사부(210) 및 제1 돌출부(220)는 제1 활물질층(200)의 좌측에 형성될 수 있으며, 제2 경사부(310) 및 제2 돌출부(320)은 이와 동일한 방향인 제2 활물질층(300)의 좌측에 형성될 수 있다.The first inclined portion 210 and the first projected portion 220 are formed on one side of the first active material layer 200 and the second inclined portion 310 and the second projected portion 320 are formed on the first active material layer 200 200 formed on one side of the second active material layer 300, which are located in the same direction as the first active material layer 300. 5 and 6, the first inclined portion 210 and the first projected portion 220 may be formed on the left side of the first active material layer 200 and the second inclined portion 210 310 and the second protrusion 320 may be formed on the left side of the second active material layer 300 in the same direction.
전술한 바와 같이 젤리-롤 타입의 전극 조립체를 가지는 전지는 권취에 따른 안정성을 확보하기 위하여 집전체(100)의 일면에 제1 활물질층(200)이 제공되지 않는 무지부(N)를 형성한다. 그러나, 이와 같이 집전체(100)의 일면에 제1 활물질층(200)이 제공되지 않는 무지부(N)를 형성하고 집전체(100)의 타면에 제2 활물질층(300)을 형성하는 경우 제1 활물질층(200)의 제1 경사부(210)와 대향되는 영역에는 제2 활물질층(300)의 제2 돌출부(320)가 위치하게 되어 국부적인 압연율 증가 및 크랙이 발생하는 문제가 있었다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 전극은 제2 활물질층(300)에 포함되는 제2 돌출부(320)가 집전체(100)를 중심으로 제1 활물질층(200)에 형성되는 제1 경사부(210)와 대향되지 않는 위치에 형성되도록 제2 활물질층(300) 상에서의 위치가 제어된다.As described above, the battery having the jelly-roll type electrode assembly has a non-coated portion N on one surface of the current collector 100, in which the first active material layer 200 is not provided, in order to ensure stability in winding . However, when the non-coated portion N is provided on one surface of the current collector 100 and the first active material layer 200 is not provided and the second active material layer 300 is formed on the other surface of the current collector 100 The second protruding portion 320 of the second active material layer 300 is located in the region of the first active material layer 200 facing the first inclined portion 210 to increase local rolling rate and crack there was. The electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a first active material layer 300 and a second active material layer 300. The second active material layer 300 has a second protrusion 320 formed on the first active material layer 200, The position on the second active material layer 300 is controlled so as to be formed at a position not opposed to the inclined portion 210.
여기서, 무지부(N)는 집전체(100)의 연장 방향을 따라 10 내지 20mm의 길이를 가지도록 형성될 수 있으며, 제1 경사부(210)는 제1 활물질층(200)의 단부에 첨예한 형상으로 형성되는 드레그 영역을 의미하며, 제2 경사부(310)는 제2 활물질층(300)의 단부에 첨예한 형상으로 형성되는 드레그 영역을 의미한다.The non-coated portion N may be formed to have a length of 10 to 20 mm along the extending direction of the current collector 100. The first inclined portion 210 may be formed at the end portion of the first active material layer 200, And the second inclined portion 310 refers to a drag region formed in the shape of a sharp point at the end portion of the second active material layer 300. [
본 발명의 실시 예와 같이, 제2 활물질층(300)에 포함되는 제2 돌출부(320)를 집전체(100)를 중심으로 제1 활물질층(200)에 포함되는 제1 경사부(210)와 대향되지 않는 위치에 형성하는 경우, 제1 활물질층(200)의 단부 즉 제1 경사부(210)에서는 전극 두께가 급격하게 변화하지 않게 된다. 즉, 제1 경사부(210) 및 제2 돌출부(320)에 의하여 전극 두께가 급격하게 변화되는 문제점에 대하여, 제2 돌출부(320)를 제1 경사부(210)와 대향하지 않는 위치에 형성함으로써, 제1 경사부(210)의 영역에는 제1 경사부(210)에 의하여만 전극 두께가 변화하게 되어 전극 두께의 급격한 변화를 방지할 수 있게 된다.The second protrusion 320 included in the second active material layer 300 may be divided into the first inclined portion 210 included in the first active material layer 200 around the current collector 100, The electrode thickness does not change abruptly at the end of the first active material layer 200, that is, the first inclined portion 210. That is, the second protrusion 320 is formed at a position not opposed to the first inclined portion 210 in order to solve the problem that the thickness of the electrode is drastically changed by the first inclined portion 210 and the second protrusion 320 The electrode thickness changes only in the region of the first inclined portion 210 by the first inclined portion 210, so that the abrupt change of the electrode thickness can be prevented.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 전극의 모습을 나타낸 도면으로, 제2 활물질층(300)에 포함되는 제2 돌출부(320)는 제1 경사부(210)에 대향되는 위치에서 집전체(100)의 단부측(도면상에서 왼쪽)으로 이동하여 형성된다. 따라서, 제1 경사부(210)에 대향되는 영역에서 전극 두께가 급격하게 변화하는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인하여 제1 경사부(210) 및 제2 돌출부(320)에 의하여 국부적 압연율이 급격하게 증가하는 것을 방지하여 전극 권취시 집전체(100)의 변형 및 크랙을 미연에 방지할 수 있게 된다.5 is a view illustrating an electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention. A second protrusion 320 included in the second active material layer 300 is located at a position opposite to the first inclined portion 210 (Left side in the figure) of the current collector 100. [0064] Therefore, it is possible to prevent the electrode thickness from being drastically changed in the region facing the first inclined portion 210, whereby the local rolling rate is rapidly increased due to the first inclined portion 210 and the second projected portion 320 It is possible to prevent the current collector 100 from being deformed and cracked during the electrode winding.
또한, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 전극의 모습을 나타낸 도면으로, 제2 활물질층(300)에 포함되는 제2 돌출부(320)는 제1 경사부(210)에 대향되는 위치에서 집전체(100)의 단부의 반대측(도면상에서 오른쪽)으로 이동하여 형성된다. 즉, 제2 돌출부(320)는 제2 경사부(310))로부터 소정 간격 이격되어 형성된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에서와 같이 제1 경사부(210)에 대향되는 영역에서 전극 두께가 급격하게 변화하는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인하여 제1 경사부(210) 및 제2 돌출부(320)에 의하여 국부적 압연율이 급격하게 증가하는 것을 방지하여 집전체(100)의 변형 및 크랙을 미연에 방지하는 효과를 가지는 것은 전술한 바와 동일하다. 여기서, 제2 활물질층 상에서 제2 돌출부(320)의 위치를 이동시키는 구성은 이하의 이차 전지용 전극의 제조 방법과 관련하여 상세하게 설명하기로 한다.6 is a view showing an electrode for a secondary battery according to another embodiment of the present invention. A second protrusion 320 included in the second active material layer 300 is opposite to the first slope part 210 To the opposite side of the end of the current collector 100 (right side in the figure). That is, the second projections 320 are spaced apart from the second slopes 310 by a predetermined distance. As a result, it is possible to prevent the electrode thickness from changing drastically in the area opposite to the first inclined portion 210, as in the embodiment of the present invention. As a result, the first inclined portion 210 and the second projected portion 210 It is the same as described above that the local rolling rate is prevented from increasing sharply by the slab 320 to prevent deformation and cracking of the current collector 100 in advance. Here, a configuration for moving the position of the second protrusion 320 on the second active material layer will be described in detail with reference to the following method for manufacturing an electrode for a secondary battery.
본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 전극의 제조 방법은, 일면에 제1 경사부(210) 및 제1 돌출부(220)를 포함하는 제1 활물질층(200)이 형성된 집전체(100)를 마련하는 과정; 상기 집전체(100)를 일 방향으로 이송하는 과정; 및 상기 집전체(100)의 타면에 제2 활물질을 도포하여 제2 경사부(310) 및 제2 돌출부(320)를 포함하는 제2 활물질층(300)을 형성하는 과정;을 포함하고, 상기 제2 활물질층(300)을 형성하는 과정에서, 상기 제2 돌출부(320)는 상기 집전체(100)를 중심으로 상기 제1 경사부(210)와 대향되지 않는 위치에 형성되도록 상기 제2 활물질층(300) 상의 위치가 제어된다.A method of manufacturing an electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a current collector 100 having a first inclined portion 210 and a first active material layer 200 including a first protruding portion 220 formed on one surface thereof Process; Transferring the current collector 100 in one direction; And forming a second active material layer (300) including a second inclined portion (310) and a second projected portion (320) by applying a second active material to the other surface of the current collector (100) The second protrusions 320 may be formed in the second active material layer 300 such that the second protrusions 320 are formed at positions not facing the first slopes 210 with respect to the current collector 100, The position on layer 300 is controlled.
활물질층을 형성하기 위한 코팅 장치는 롤(roll) 형태로 권취된 집전체(100)를 권출하여 일 방향으로 연속적으로 공급하는 공급 롤과, 상기 일 방향으로 연속적으로 이동 중인 집전체(100)에 외부의 활물질 슬러리 공급원으로부터 공급된 활물질 슬러리를 도포하는 코팅 다이와, 집전체(100)에 코팅된 활물질 슬러리를 건조시켜 집전체(100)에 활물질층을 형성하는 건조기와, 활물질층이 형성된 집전체(100)를 권취하여 롤 상태로 회수하는 회수롤을 포함한다.The coating apparatus for forming the active material layer includes a supply roll for continuously supplying the current collector 100 wound in a roll form and continuously supplying the current collector 100 in one direction, A drying device for drying the active material slurry coated on the current collector 100 to form an active material layer on the current collector 100 and a current collector for forming an active material layer on the active material slurry 100) is wound and recovered in a roll state.
먼저, 일면에 제1 경사부(210) 및 제1 돌출부(220)를 포함하는 제1 활물질층(200)이 형성된 집전체(100)를 마련하는 과정은 전술한 코팅 장치에 의하여 이루어지며, 집전체(100)의 일면에 활물질 슬러리를 도포하고, 건조시켜 제1 활물질층(200)을 형성하게 된다. 여기서, 제1 활물질층(200)은 집전체(100)의 단부로부터 10 내지 20mm의 길이만큼 이격된 위치로부터 형성되어 집전체(100)의 일면에 무지부(N)를 형성할 수 있으며, 제1 활물질층(200)의 단부에는 제1 경사부(210)가 형성되고, 상기 제1 경사부(210)로부터 일정 간격 이격된 위치에는 제1 돌출부(220)가 형성되게 된다.The process of preparing the current collector 100 in which the first active material layer 200 including the first inclined portion 210 and the first protruding portion 220 is formed on one side is performed by the coating device described above, The active material slurry is coated on one surface of the entire body 100 and dried to form the first active material layer 200. The first active material layer 200 may be formed at a position spaced apart from the ends of the current collector 100 by a length of 10 to 20 mm to form a plain weave N on one surface of the current collector 100, A first inclined portion 210 is formed at an end of the first active material layer 200 and a first protrusion 220 is formed at a position spaced apart from the first inclined portion 210 by a predetermined distance.
이와 같은 과정에 의하여 집전체(100)의 일면에 제1 활물질층(200)을 형성하고 난 후, 전술한 코팅 장치에 의하여 집전체(100)의 타면에 제2 활물질층(300)을 형성하게 된다. 이는, 집전체(100)를 일 방향으로 이송하는 과정; 및 집전체(100)의 타면에 제2 활물질, 즉 제2 활물질 슬러리를 도포하여 제2 경사부(310) 및 제2 돌출부(320)를 포함하는 제2 활물질층(300)을 형성하는 과정;을 포함하게 된다. 여기서, 집전체(100)를 일 방향으로 이송하는 과정 및 집전체(100)의 타면에 제2 활물질층(300)을 형성하는 과정은 전술한 코팅 장치에 의하여 이루어질 수 있다.After the first active material layer 200 is formed on one surface of the current collector 100 by the above process, the second active material layer 300 is formed on the other surface of the current collector 100 by the above- do. This is a process of transferring the current collector 100 in one direction; Forming a second active material layer 300 including a second inclined portion 310 and a second projected portion 320 by applying a second active material, that is, a second active material slurry, to the other surface of the current collector 100; . Here, the process of transporting the current collector 100 in one direction and the process of forming the second active material layer 300 on the other surface of the current collector 100 may be performed by the coating apparatus described above.
본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 전극의 제조 방법은 제2 활물질층(300)을 형성하는 과정에서, 제2 활물질층(300)에 포함되는 제2 돌출부(320)가 집전체(100)를 중심으로 제1 경사부(210)와 대향되지 않는 위치에 형성되도록 제어된다.The second protrusion 320 included in the second active material layer 300 may be removed from the current collector 100 in the process of forming the second active material layer 300. In this case, And is formed so as not to face the first inclined portion 210 as a center.
이와 같은 제2 돌출부(320)의 위치 제어는 제2 활물질층(300)의 도포 압력을 조절하여 이루어질 수 있다. 즉, 집전체(100)의 타면에 제2 활물질층(300)을 형성함에 있어서, 제2 활물질 슬러리를 공급하는 코팅 다이의 도포 압력을 변화시켜 제2 돌출부(320)의 위치를 제어할 수 있다.The positional control of the second protrusion 320 may be performed by adjusting the application pressure of the second active material layer 300. That is, in forming the second active material layer 300 on the other surface of the current collector 100, the position of the second protrusion 320 can be controlled by changing the application pressure of the coating die for supplying the second active material slurry .
여기서, 제2 활물질 슬러리를 공급하는 코팅 다이의 도포 압력을 증가시키는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 제2 활물질층(300)에 포함되는 제2 돌출부(320)는 제1 경사부(210)에 대향되는 위치에서 집전체(100)의 단부측(도면상에서 왼쪽)으로 이동하여 형성된다. 또한, 제2 활물질 슬러리를 공급하는 코팅 다이의 도포 압력을 감소시키는 경우 제2 활물질층(300)에 포함되는 제2 돌출부(320)는 제1 경사부(210)에 대향되는 위치에서 집전체(100)의 단부의 반대측(도면상에서 오른쪽)으로 이동하여 형성된다. 뿐만 아니라, 제2 활물질 슬러리를 공급하는 코팅 다이의 도포 압력을 국부적으로 변화시켜 제2 돌출부(320)의 위치를 조절할 수도 있음은 물론이다. 즉, 제2 활물질 슬러리를 공급함에 있어서, 제1 경사부(210)의 위치 상에서 코팅 다이의 도포 압력을 낮추어 제2 돌출부(320)가 집전체(100)를 중심으로 제1 경사부(210)와 대향되지 않는 위치에 형성되도록 제어할 수 있다.4, the second protrusions 320 included in the second active material layer 300 are formed in the first inclined portion 210 and the second inclined portion 210 in the second active material layer 300, To the end side (left side in the figure) of the current collector 100 at a position opposed to the current collector 100. [ When the application pressure of the coating die for supplying the second active material slurry is reduced, the second projecting portion 320 included in the second active material layer 300 is positioned at a position opposite to the first inclined portion 210 100 (right side in the figure). In addition, it is needless to say that the position of the second protrusion 320 can be adjusted by locally changing the application pressure of the coating die supplying the second slurry of the active material. That is, when supplying the second active material slurry, the application pressure of the coating die is lowered on the position of the first inclined portion 210 so that the second projected portion 320 is inclined with respect to the current collector 100, As shown in Fig.
이와 같이, 코팅 다이의 도포 압력을 조절하는 것은 제2 활물질 슬러리를 공급하기 위한 밸브를 제어하여 이루어질 수 있다. 즉, 코팅 다이는 제2 활물질 슬러리를 수용하는 수용부, 상기 수용부로부터 제2 활물질 슬러리를 토출하는 노즐 및 상기 수용부 내의 압력을 조절하기 위한 밸브를 포함할 수 있다. 여기서, 밸브는 예를 들어 수용부 내에 승강 가능하게 설치되어 수용부에 수용된 제2 활물질 슬러리를 가압하기 위한 로드(rod)로 구성될 수 있다. 이때, 밸브는 모터에 의하여 구동될 수 있다. 이와 같이 밸브를 구동하기 위한 모터는 전기적 신호에 의하여 동작하는 전기 모터를 사용할 수도 있으나, 수용부 내의 압력을 미세하게 조절하기 위하여 보이스 코일 모터(VCM: Voice Coil Motor)를 사용하는 것이 바람직하다. 보이스 코일 모터는 균일한 자장 중에서 코일이 작동하여 위치에 의한 힘의 변동이 없고 수 마이크로미터 이하의 미세한 작업에 사용되는 모터로, 응답 속도가 매우 빨라 제2 활물질 슬러리를 공급하기 위한 코팅 다이의 도포 압력을 미세하게 조절할 수 있게 된다.As such, adjusting the coating pressure of the coating die can be accomplished by controlling the valve for supplying the second active material slurry. That is, the coating die may include a receiving portion for receiving the second active material slurry, a nozzle for discharging the second active material slurry from the receiving portion, and a valve for regulating the pressure in the receiving portion. Here, the valve may be constituted by, for example, a rod which is installed in the housing part so as to be able to move up and down so as to press the second active material slurry contained in the housing part. At this time, the valve can be driven by the motor. The motor for driving the valve may use an electric motor operated by an electrical signal. However, it is preferable to use a voice coil motor (VCM) to finely control the pressure in the receiver. The voice coil motor is a motor which is used for fine work of several micrometers or less without fluctuation of force due to its position due to the operation of a coil in a uniform magnetic field. The response speed is very fast and the application of the coating die for supplying the second active material slurry The pressure can be finely adjusted.
또한, 제2 돌출부(320)의 위치 제어는 제2 활물질층(300)의 도포시 집전체(100)의 이송 속도를 조절하여 이루어질 수 있다. 즉, 집전체(100)의 타면에 제2 활물질층(300)을 형성함에 있어서, 집전체(100)를 일 방향으로 이송하는 공급 롤 및 권취 롤의 회전 속도를 변화시켜 집전체(100)의 이송 속도를 조절함으로써 제2 돌출부(320)의 위치를 제어할 수 있다.The position of the second protrusion 320 may be controlled by adjusting the feed rate of the current collector 100 when the second active material layer 300 is applied. That is, when the second active material layer 300 is formed on the other surface of the current collector 100, the rotating speed of the supply roll and the winding roll for conveying the current collector 100 in one direction is changed, The position of the second protrusion 320 can be controlled by adjusting the feed speed.
여기서, 제2 활물질층(300)을 형성함에 있어서, 집전체(100)의 이송 속도를 감소시키는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 제2 활물질층(300)에 포함되는 제2 돌출부(320)는 제1 경사부(210)에 대향되는 위치에서 집전체(100)의 단부측(도면상에서 왼쪽)으로 이동하여 형성된다. 또한, 제2 활물질층(300)을 형성함에 있어서, 집전체(100)의 이송 송도를 증가시키는 경우 제2 활물질층(300)에 포함되는 제2 돌출부(320)는 제1 경사부(210)에 대향되는 위치에서 집전체(100)의 단부의 반대측(도면상에서 오른쪽)으로 이동하여 형성된다. 뿐만 아니라, 집전체(100)의 이송 속도를 국부적으로 변화시켜 제2 돌출부(320)의 위치를 조절할 수도 있음은 물론이다. 즉, 집전체(100)를 이송함에 있어서, 제1 경사부(210)에 대향되는 위치에서 집전체(100)의 이송 속도를 증가시켜 제2 돌출부(320)가 집전체(100)를 중심으로 제1 경사부(210)와 대향되지 않는 위치에 형성되도록 제어할 수 있다.4, the second protruding portion 320 included in the second active material layer 300 may be formed in the second active material layer 300 in the case where the current velocity of the current collector 100 is reduced. (Left side in the figure) of the current collector 100 at a position opposed to the first inclined portion 210. As shown in Fig. The second protrusions 320 included in the second active material layer 300 may be formed in the first inclined portion 210 and the second inclined portion 210 in the second active material layer 300, To the opposite side of the end of the current collector 100 (right side in the figure). In addition, the position of the second protrusion 320 may be adjusted by locally changing the feed rate of the current collector 100. That is, in conveying the current collector 100, the conveyance speed of the current collector 100 is increased at a position opposed to the first inclined portion 210 so that the second protrusion 320 is centered on the current collector 100 It is possible to perform control so as to be formed at a position not opposed to the first inclined portion 210.
전술한 본 발명의 실시 예에 따른 전극은 젤리-롤 형태의 전극 조립체에 사용될 수 있다. 즉, 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 권취된 전극 조립체로서, 양극 및 음극 중 적어도 하나가 전술한 이차 전지용 전극일 수 있다.The electrode according to the embodiment of the present invention can be used in a jelly-roll type electrode assembly. That is, an electrode assembly in which a separator interposed between an anode, a cathode, and an anode and a cathode is wound, and at least one of the anode and the cathode may be an electrode for a secondary battery described above.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 전극에서 집전체에 압력이 인가되는 모습을 나타내는 도면이다. 여기서, 도 7(a)는 제1 활물질층(200)의 제1 경사부(210)에 대향되는 위치에 제2 활물질층(300)의 돌출부(320)가 위치하는 경우에 집전체(100)에 압력이 인가되는 모습을 나타내며, 도 7(b)는 제1 활물질층(200)의 제1 경사부(210)에 대향되는 위치에 제2 활물질층(300)의 돌출부(320)가 위치하지 않는 경우에 집전체(100)에 압력이 인가되는 모습을 나타낸다.7 is a view showing a state where pressure is applied to a current collector in an electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention. 7A is a sectional view of the current collector 100 when the protrusion 320 of the second active material layer 300 is positioned at a position opposite to the first inclined portion 210 of the first active material layer 200. [ 7B shows a state where the protrusion 320 of the second active material layer 300 is located at a position opposite to the first inclined portion 210 of the first active material layer 200 The pressure in the current collector 100 is applied.
여기서, 제2 활물질층(300)의 돌출부(320)는 대략 8mm의 폭과 8㎛의 높이를 가지도록 형성되었으며, 제1 활물질층(200)의 제1 경사부(210)는 집전체(100)로부터 20㎛의 두께를 가지도록 형성되었다.The protruding portion 320 of the second active material layer 300 is formed to have a width of about 8 mm and a height of 8 탆 and the first inclined portion 210 of the first active material layer 200 is formed in the current collector 100 ) To a thickness of 20 mu m.
도 7 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 활물질층(200)의 제1 경사부(210)에 대향되는 위치에 제2 활물질층(300)의 돌출부(320)가 위치하는 경우 제1 활물질층(200)과 제2 활물질층(300) 사이에서 집전체(100)는 대략 13.2㎛의 두께를 가진다. 그러나, 도 7(b)에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 전극의 경우 집전체(100)는 대략 17.5㎛의 두께를 가져, 집전체(100)에 가해지는 압력이 감소하게 되고, 이로 인해 발생하는 국부적인 압연율이 효과적으로 저하됨을 알 수 있다.7A, when the protruding portion 320 of the second active material layer 300 is positioned at a position opposite to the first inclined portion 210 of the first active material layer 200, Between the layer 200 and the second active material layer 300, the current collector 100 has a thickness of approximately 13.2 占 퐉. However, in the case of the electrode for a secondary battery according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 7 (b), the current collector 100 has a thickness of about 17.5 占 퐉 and the pressure applied to the current collector 100 is reduced, It can be seen that the local rolling rate caused thereby is effectively reduced.
이와 같은 집전체(100)의 두께 변화에 따른 집전체의 소성 변형률은 도 8에 도시된다. 도 8에서 점선으로 표시된 부분은 제1 활물질층(200)의 제1 경사부(210)에 대향되는 위치에 제2 활물질층(300)의 돌출부(320)가 위치하는 경우에 집전체(100)의 소성 변형률(PEEQ)을 나타내며, 도 8에서 실선으로 표시된 부분은 제1 활물질층(200)의 제1 경사부(210)에 대향되는 위치에 제2 활물질층(300)의 돌출부(320)가 위치하지 않는 경우에 집전체(100)의 소성 변형률(PEEQ)을 나타낸다.The plastic strain of the current collector according to the thickness variation of the current collector 100 is shown in Fig. The portion indicated by a dotted line in FIG. 8 indicates that when the protrusion 320 of the second active material layer 300 is positioned at a position opposite to the first inclined portion 210 of the first active material layer 200, The protruding portion 320 of the second active material layer 300 is located at a position opposite to the first inclined portion 210 of the first active material layer 200 (PEEQ) of the current collector 100 when it is not positioned.
도 8에서 점선으로 도시된 바와 같이, 제1 활물질층(200)의 제1 경사부(210)에 대향되는 위치에 제2 활물질층(300)의 돌출부(320)가 위치하는 경우, 집전체(100)의 단부로부터 10 내지 20mm의 길이에서의 집전체(100)에는 국부적인 압연율의 증가에 의하여 집전체(100)의 소성 변형률(PEEQ)의 피크 값이 약 0.06 이상의 값을 가질 정도로 급격하게 증가하게 됨을 알 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따라 도 8에서 실선으로 도시된 바와 같이 제1 활물질층(200)의 제1 경사부(210)에 대향되는 위치에 제2 활물질층(300)의 돌출부가 위치하지 않는 경우 소성 변형률(PEEQ)의 피크 값이 대략 최대 0.03으로 약 50% 감소하는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 집전체(100)의 변형은 방지될 수 있으며, 제1 활물질층(200)의 제1 경사부(210)에 대향되는 위치에 제2 활물질층(300)의 돌출부(320)가 위치하는 경우 전극 권취에 의하여 제조된 6,763K(K=1,000) 개의 이차 전지용 전극에 대해 104K 개의 이차 전지용 전극에 크랙이 발생하여 약 1.54%의 불량률을 가지는 반면, 본 발명의 실시 예와 같이 제1 활물질층(200)의 제1 경사부(210)에 대향되는 위치에 제2 활물질층(300)의 돌출부(320)가 위치하지 않는 경우 제조된 5,910K(K=1,000) 개의 이차 전지용 전극에 대해 전혀 크랙이 발생하지 않아 0%의 불량률로 이차 전지용 전극을 제조할 수 있게 되어 전극 제조시 크랙이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.8, when the protrusion 320 of the second active material layer 300 is positioned at a position opposite to the first inclined portion 210 of the first active material layer 200, The peak value of the plastic strain PEEQ of the current collector 100 is set to a value of about 0.06 or more by an increase in the local rolling rate in the current collector 100 at a length of 10 to 20 mm from the end of the current collector 100 . However, according to the embodiment of the present invention, as shown by a solid line in FIG. 8, the protrusion of the second active material layer 300 is located at a position opposite to the first inclined portion 210 of the first active material layer 200 , The peak value of the plastic strain (PEEQ) is about 50% reduced to about 0.03 at the maximum. The protrusion 320 of the second active material layer 300 may be positioned at a position opposite to the first inclined portion 210 of the first active material layer 200, (K = 1,000) secondary battery electrodes manufactured by electrode winding, cracks were generated in 104K secondary battery electrodes, resulting in a defective ratio of about 1.54%. On the other hand, as in the embodiment of the present invention, (K = 1,000) secondary battery electrodes prepared when the projecting portion 320 of the second active material layer 300 is not located at a position opposite to the first inclined portion 210 of the layer 200, Cracks do not occur, and it is possible to manufacture an electrode for a secondary battery with a defective ratio of 0%, and it is possible to prevent a crack from being generated during electrode production.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지용 전극, 이의 제조 방법 및 전극 조립체에 의하면, 집전체(100)를 중심으로 제1 활물질층(200)의 경사부와 대향되지 않는 위치로 제2 활물질층(300)에 형성되는 돌출부의 위치를 제어함으로써, 집전체(100)에 인가되는 압력을 완화하여 집전체(100)의 변형을 방지하고, 전극 제조시 크랙이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다.As described above, according to the electrode for a secondary battery, the method for manufacturing the same, and the electrode assembly according to the embodiment of the present invention, the second active material (second active material layer) is formed at a position not facing the inclined portion of the first active material layer 200, It is possible to prevent the deformation of the current collector 100 by preventing the pressure applied to the current collector 100 by controlling the position of the protrusion formed on the layer 300 and prevent cracks have.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면 전극의 두께가 급격하게 증가하지 않도록 집전체(100)의 양면에 각각 형성되는 제1 활물질층(200) 및 제2 활물질층(300)의 형상을 제어하여, 균일한 두께의 이차 전지용 전극을 얻을 수 있으며, 제품 안정성, 경제성 및 수율을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the shapes of the first active material layer 200 and the second active material layer 300 formed on both surfaces of the current collector 100 are controlled so that the electrode thickness does not increase sharply, An electrode for a secondary battery having a uniform thickness can be obtained, and the product stability, economy, and yield can be improved.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.While the preferred embodiments of the present invention have been described and illustrated above using specific terms, such terms are used only for the purpose of clarifying the invention, and the embodiments of the present invention and the described terminology are intended to be illustrative, It will be obvious that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Such modified embodiments should not be individually understood from the spirit and scope of the present invention, but should be regarded as being within the scope of the claims of the present invention.

Claims (11)

  1. 일 방향으로 연장 형성되는 집전체;A current collector extended in one direction;
    상기 집전체의 일면에 형성되고, 제1 경사부 및 제1 돌출부를 포함하는 제1 활물질층; 및A first active material layer formed on one surface of the current collector, the first active material layer including a first inclined portion and a first projected portion; And
    상기 집전체의 타면에 형성되고, 제2 경사부 및 제2 돌출부를 포함하는 제2 활물질층;을 포함하고,And a second active material layer formed on the other surface of the current collector and including a second inclined portion and a second projected portion,
    상기 제2 돌출부는 상기 집전체를 중심으로 상기 제1 경사부와 대향되지 않는 위치에 형성되도록 상기 제2 활물질층 상의 위치가 제어되는 이차 전지용 전극.Wherein a position of the second protruding portion on the second active material layer is controlled such that the second protruding portion is formed at a position not facing the first inclined portion with respect to the current collector.
  2. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 제2 돌출부는 상기 제2 경사부로부터 소정 간격 이격되어 형성되는 이차 전지용 전극.And the second projecting portion is spaced apart from the second inclined portion by a predetermined distance.
  3. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 집전체의 일면에는 상기 제1 활물질층이 제공되지 않는 무지부가 형성되는 이차 전지용 전극.Wherein an uncoated portion not provided with the first active material layer is formed on one surface of the current collector.
  4. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 제1 경사부 및 제1 돌출부는 상기 제1 활물질층의 일측에 형성되고,Wherein the first inclined portion and the first projected portion are formed on one side of the first active material layer,
    상기 제2 경사부 및 제2 돌출부는 상기 제1 활물질층의 일측과 동일한 방향으로 위치하는 상기 제2 활물질층의 일측에 형성되는 이차 전지용 전극.Wherein the second inclined portion and the second protrusion are formed on one side of the second active material layer positioned in the same direction as one side of the first active material layer.
  5. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 제1 활물질층 및 제2 활물질층은 음극용 전극 활물질로 형성되거나, 양극용 전극 활물질로 형성되는 이차 전지용 전극.Wherein the first active material layer and the second active material layer are formed of an electrode active material for a negative electrode or formed of an electrode active material for a positive electrode.
  6. 일면에 제1 경사부 및 제1 돌출부를 포함하는 제1 활물질층이 형성된 집전체를 마련하는 과정;Providing a current collector having a first active material layer including a first inclined portion and a first protruding portion on one surface thereof;
    상기 집전체를 일 방향으로 이송하는 과정; 및Transferring the current collector in one direction; And
    상기 집전체의 타면에 제2 활물질을 도포하여 제2 경사부 및 제2 돌출부를 포함하는 제2 활물질층을 형성하는 과정;을 포함하고,And forming a second active material layer including a second inclined portion and a second projected portion by applying a second active material to the other surface of the current collector,
    상기 제2 활물질층을 형성하는 과정에서,In the process of forming the second active material layer,
    상기 제2 돌출부는 상기 집전체를 중심으로 상기 제1 경사부와 대향되지 않는 위치에 형성되도록 상기 제2 활물질층 상의 위치가 제어되는 이차 전지용 전극의 제조 방법.Wherein the position of the second active material layer is controlled such that the second protrusion is formed at a position not facing the first inclined portion with respect to the current collector.
  7. 청구항 6에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제2 활물질층을 형성하는 과정에서,In the process of forming the second active material layer,
    상기 제2 돌출부는 상기 제2 경사부로부터 소정 간격 이격되도록 형성하는 이차 전지용 전극의 제조 방법.And the second projecting portion is spaced apart from the second inclined portion by a predetermined distance.
  8. 청구항 6에 있어서,The method of claim 6,
    상기 집전체의 일면에는 상기 제1 활물질층이 제공되지 않는 무지부가 형성되는 이차 전지용 전극의 제조 방법.Wherein an unoccupied portion not provided with the first active material layer is formed on one surface of the current collector.
  9. 청구항 6에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제2 돌출부의 위치는 상기 제2 활물질층의 도포 압력을 조절하여 제어되는 이차 전지용 전극의 제조 방법.Wherein the position of the second protrusion is controlled by adjusting a coating pressure of the second active material layer.
  10. 청구항 6에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제2 돌출부의 위치는 상기 집전체의 이송 속도를 조절하여 제어되는 이차 전지용 전극의 제조 방법.Wherein the position of the second protrusion is controlled by adjusting a feed rate of the current collector.
  11. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 권취된 전극 조립체로서,An electrode assembly comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode,
    상기 양극 및 음극 중 적어도 하나는 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 이차 전지용 전극을 포함하는 전극 조립체.Wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode comprises an electrode for a secondary battery according to any one of claims 1 to 5.
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