WO2019208912A1 - 전극 조립체 및 그 전극 조립체 제조방법 - Google Patents

전극 조립체 및 그 전극 조립체 제조방법 Download PDF

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electrode
electrode stack
bicell
curved surface
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유미정
신병헌
이우용
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to an electrode assembly and a method of manufacturing the electrode assembly, and more particularly, to an electrode assembly having a curved surface and a method of manufacturing the electrode assembly.
  • the specifications required for secondary batteries equipped with electronic devices and capable of recharging and discharging repeatedly are also diversified.
  • the electronic device needs to have a curved shape out of a conventional angular shape. It is required to have a curved shape.
  • the shape of the secondary battery is required to have an atypical shape such as a curved shape out of the existing standard shape.
  • the electrode and the separator are bonded to each other in the electrode assembly before being pressed by the pressure press
  • the curved surface is formed by pressing the electrode assembly with the pressure press
  • the electrode and the separator are pressed before being pressed by the pressure press.
  • the curved surface could not be maintained by the adhesive force and returned to the state before being pressed. This problem tended to worsen as the radius of curvature of the curved surface formed by the pressing press became smaller (that is, the more the electrode assembly was bent by the pressing press).
  • a problem to be solved by the present invention is to manufacture an electrode assembly having a curved surface having a smaller radius of curvature than in the prior art.
  • an electrode laminate including a plurality of basic units including an electrode and a separator, but having a structure in which the plurality of basic units are sequentially stacked; Includes, at least a portion of the periphery of the electrode stack is surrounded by a separator, a curved surface having a radius of curvature is formed on the upper or lower surface of the electrode stack, so that the relative distance between the base unit adjacent to each other is maintained.
  • the separator surrounding at least a part of the circumference of the electrode stack is provided with an electrode assembly surrounding the curved surface formed on the electrode stack.
  • the radius of curvature may be 70 to 110mm.
  • the basic unit may include a first bi-cell having positive electrodes on both outermost surfaces thereof; And second bi-cells each having a cathode on an outermost side thereof;
  • the electrode stack may have a structure in which the first bicell and the second bicell are alternately stacked, and a separate separator may be provided between the first bicell and the second bicell. have.
  • the separator surrounding at least a portion of the circumference of the electrode stack may include a separator constituting the first bicell, a separator constituting the second bicell, and a separate separator provided between the first bicell and the second bicell. May be a separate membrane from the separator.
  • the separator surrounding at least a portion of the circumference of the electrode stack may surround the entire circumference of the electrode stack.
  • the present invention for achieving the above object, comprising the steps of: providing a plurality of first bicells each having an anode on the outermost both sides and a plurality of second bicells each having a cathode on the outermost both sides; A stacking step of manufacturing an electrode stack by alternately stacking the first bicell, a separate separator, and a second bicell; A separator winding step of wrapping at least a portion of a circumference of the electrode stack with a separator; A curved surface forming step of pressing the electrode stack with a curved press to form a curved surface on an upper surface or a lower surface of the electrode stack; And after the curved surface forming step, the separator surrounding at least a portion of the circumference of the electrode stack such that the relative distance between the adjacent bi-cells is maintained is an electrode assembly manufacturing method surrounding the curved surface formed on the electrode stack. Is provided.
  • the radius of curvature of the curved surface formed on the upper or lower surface of the electrode stack may be 70 to 110 mm.
  • the first bi-cell is provided on the outermost both sides of the electrode stack, the current collector on the outer side of the outermost both sides of the first bi-cell provided on the outermost both sides of the electrode stack Only one surface of the positive electrode active material may be provided with a single-sided positive electrode coated.
  • the first bicell may have a structure in which an anode, a separator, a cathode, a separator, and an anode are disposed
  • the second bicell may have a structure in which a cathode, a separator, an anode, a separator, and a cathode are disposed.
  • first bicells may be provided in the electrode stack, and seven second bicells may be provided in the electrode stack.
  • the separator surrounding at least a portion of the circumference of the electrode stack is a separator constituting the first bicell, a separator constituting the second bicell, and the first bicell and the second bicell It may be a separate membrane from the separate separator provided between the cells.
  • the separator surrounding at least a portion of the circumference of the electrode stack may surround the entire circumference of the electrode stack.
  • the temperature at which the pressure press presses the electrode stack may be 60 ° C to 100 ° C.
  • the pressure to press the electrode stack may be 400kgf to 800kgf.
  • the time for the pressure press to press the electrode stack may be 40 seconds to 70 seconds.
  • an electrode assembly having a curved surface having a smaller radius of curvature can be manufactured.
  • FIG. 1 is a side view showing an electrode laminate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating an electrode assembly having a winding separator around the electrode stack according to one embodiment of the present invention, and before being pressed by a press.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a curved electrode assembly manufactured according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side view illustrating a first bicell constituting an electrode assembly according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a side view illustrating a second bicell constituting an electrode assembly according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a side view showing an electrode stack according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an electrode assembly having a winding separator around the electrode stack according to an embodiment of the present invention, is pressed by a press It is a perspective view which shows the former electrode assembly.
  • the electrode assembly 10 may include an electrode stack 100 in which a plurality of basic units 110 and 120 are sequentially stacked.
  • the plurality of basic units 110 and 120 may be divided into several types according to the detailed configuration of the basic unit.
  • the plurality of basic units 110 and 120 may be formed of the first basic unit 110 and the second basic unit 120 having different structures.
  • the electrode stack 100 may have a structure in which the first basic unit 110 and the second basic unit 120 are alternately stacked.
  • the present invention is not limited thereto, and the electrode laminate according to an example of the present invention may be composed of three or more kinds of basic units.
  • the 'base unit' may be understood as a configuration including at least one electrode. That is, according to the present specification, the 'base unit' may be understood as a concept including not only a configuration including an electrode and a separator, but also a configuration consisting only of an electrode.
  • the electrode assembly 10 may include a separator 102 surrounding at least a portion of the circumference of the electrode stack 100.
  • a separator surrounding at least a portion of the circumference of the electrode stack 100 will be referred to as a winding separator 102.
  • the winding separator 102 may cover the entire circumference of the electrode stack 100.
  • the winding separator 102 may wrap around the electrode stack 100 once as shown in FIG. 2.
  • the 'winding separator 102 wraps around the electrode stack 100 once' as shown in FIG. 2, so that both ends of the winding separator 102 may be bonded to each other. It should be interpreted to include the case where both ends of) overlap with each other.
  • the 'winding separator 102 may cover the entire circumference of the electrode stack 100' means that the winding separator 102 wraps all the outer surfaces of the electrode stack 100 so that the electrode stack 100 may be wound. It is not meant to be isolated from the outside, it may mean that both ends of the winding separator 102 are bonded to each other.
  • the winding separator 102 may be a separate membrane from the separator constituting the electrode stack 100. That is, the electrode assembly 10 may have a structure in which a periphery of the electrode stack 100 is surrounded by a separator (that is, a winding separator) separate from the separator in the electrode stack 100.
  • a separator that is, a winding separator
  • the basic units constituting the electrode stack 100 may be bi-cells.
  • the bicell will be described.
  • FIG. 4 is a side view illustrating a first bicell constituting an electrode assembly according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a side view illustrating a second bicell constituting an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
  • the first bi-cell 110a may be a bi-cell having a structure in which anodes are provided on both outermost surfaces thereof.
  • the first bicell 110a has a five-layer structure in which the anode 142, the separator 146, the cathode 144, the separator 146, and the anode 142 are sequentially disposed.
  • the second bicell 120a may be a bicell having a structure in which cathodes are provided on both outermost surfaces thereof.
  • the second bicell 120a has a five-layer structure in which the cathode 144, the separator 146, the anode 142, the separator 146, and the cathode 144 are sequentially disposed.
  • the first bicell 110a may correspond to the first basic unit and the second bicell 120a. May correspond to the second basic unit.
  • the electrode stack 100 of the electrode assembly may have a first bicell 110a and a second bicell 120a as shown in FIG. 1.
  • the positive electrode provided on the outermost both surfaces of the first bicell and the negative electrode provided on the outermost both surfaces of the second bicell.
  • a separate separator 130 may be disposed between the first bicell 110a and the second bicell 120a.
  • a separate separator disposed between the first bicell 110a and the second bicell 120a will be referred to as an insertion separator 130.
  • the electrode stack 100 may have a structure in which the first bicell 110a, the insertion separator 130, and the second bicell 120a are alternately stacked.
  • the first bi-cell 110a may be disposed on both outermost surfaces of the electrode stack 100. That is, the anodes disposed on the outermost surface of the first bi-cell 110a may be disposed on both outermost surfaces of the electrode stack 100.
  • the positive electrode active material is disposed on only one surface of the current collector on an outer surface (that is, the outermost surface of the electrode laminate) of the outermost surfaces of the first bi-cell 110a provided on the outermost surfaces of the electrode stack 100. Coated single-sided anodes can be provided.
  • the positive electrodes disposed on the outermost both sides of the electrode stack do not participate in the reaction during the charging and discharging process, and according to an example of the present invention, When the single-sided anodes are disposed on both outermost sides of the stack, the capacitance per unit volume of the electrode stack may be improved.
  • the winding separator 102 is provided between the separator constituting the first bicell 110a, the separator constituting the second bicell 120a, and between the first bicell 110a and the second bicell 120a. It may be a separate separation membrane from the separate insertion separation membrane 130.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a curved electrode assembly manufactured according to one embodiment of the present invention.
  • the curved surface C having a constant radius of curvature may be formed in the electrode stack 100 of the electrode assembly 10 according to the exemplary embodiment. As shown in FIG. 3, the curved surface C may be formed on both the upper and lower surfaces of the electrode stack 100. Alternatively, the curved surface C may be formed only on the upper surface or the lower surface of the electrode stack 100.
  • the winding separator 102 surrounding the circumference of the electrode stack 100 may have a configuration that surrounds the curved surface C formed on the upper or lower surface of the electrode stack 100.
  • a relative distance between adjacent base units (or bicells) may be maintained. Therefore, peeling phenomenon can be prevented from occurring between basic units.
  • the winding separator 102 wraps the curved surface C of the electrode stack 100, thereby constituting the electrode stack 100 and preventing the separation phenomenon between the electrodes and the separator adjacent to each other. It may be understood that.
  • the radius of curvature of the curved surface C of the electrode stack 100 may be 70 to 110 mm. More preferably, the radius of curvature of the curved surface C may be 80 to 100 mm, or 85 to 95 mm.
  • an electrode assembly having a relatively small radius of curvature that is, a curved surface is curved.
  • the electrode assembly or the electrode laminate In order to manufacture an electrode assembly having a curved surface having a small radius of curvature, the electrode assembly or the electrode laminate must be pressed by a pressurized press formed with a curved surface. The smaller the radius of curvature, the more peeling phenomenon occurs between the electrode and the separator. This is because the curved surface formed on the electrode assembly cannot be maintained.
  • the winding separator 102 is configured to prevent such peeling phenomenon, and the winding separator 102 may effectively prevent the peeling phenomenon between the electrode and the separator from occurring, particularly in an electrode assembly having a curved surface having a small radius of curvature. Can be.
  • a method of manufacturing an electrode assembly includes a plurality of first bicells 110a each having anodes on the outermost both sides and cathodes on the outermost both sides.
  • An electrode stack 100 may be manufactured by alternately stacking a first bicell 110a, an insertion separator 130, and a second bicell 120a having a plurality of second bicells 120a.
  • a curved surface forming step of forming a curved surface (C) on the upper surface or the lower surface may be included.
  • the providing step, the laminating step, the membrane winding step and the curved surface forming step may be sequentially performed in time series.
  • the winding separation layer 102 covering at least a portion of the circumference of the electrode stack so as to maintain a relative distance between adjacent bi-cells may cover the curved surface C formed on the electrode stack 100.
  • the radius of curvature of the curved surface C formed on the upper or lower surface of the electrode stack 100 may be 70 to 110 mm. More preferably, the radius of curvature of the curved surface C may be 80 to 100 mm, or 85 to 95 mm.
  • the first bi-cell 110a may be provided on both outermost surfaces of the electrode stack 100.
  • the outer surface of the outermost surfaces of the first bi-cell 110a provided on the outermost both surfaces of the electrode stack 100 may have a single-sided anode coated with a cathode active material only on one surface of the current collector.
  • the first bicell 110a may have a five-layer structure in which an anode, a separator, a cathode, a separator, and an anode are disposed
  • the second bicell 120a has a five-layer in which a cathode, a separator, an anode, a separator, and a cathode are disposed. It may have a structure.
  • first bicells 110a may be provided in the electrode stack 100, and seven second bicells 120a may be provided.
  • the winding separator 102 surrounding at least a portion of the circumference of the electrode stack 100 may include a separator constituting the first bicell 110a, a separator constituting the second bicell 120a, and a first separator. It may be a separate membrane from the insertion separator 130 provided between the first bicell 110a and the second bicell 120a.
  • the winding separator 102 surrounding at least a portion of the circumference of the electrode stack 100 may cover the entire circumference of the electrode stack 100.
  • the meaning of 'the winding separator 102 may cover the entire circumference of the electrode stack 100' has been described above.
  • the temperature at which the pressure press presses the electrode stack 100 may be 60 ° C to 100 ° C. More preferably, the temperature at which the pressure press presses the electrode stack 100 may be 70 ° C to 90 ° C, or 75 ° C to 85 ° C.
  • the pressure for pressing the electrode stack 100 may be 400kgf to 800kgf. More preferably, the temperature at which the pressure press presses the electrode stack 100 may be 500 kgf to 700 kgf, or 550 kgf to 650 kgf.
  • the pressure press may be 40 seconds to 70 seconds to press the electrode stack 100. More preferably, the time that the pressure press presses the electrode stack 100 may be 45 seconds to 65 seconds.
  • the electrode assembly according to an embodiment of the present invention may be manufactured by sequentially stacking and adhering a plurality of basic units to prepare an electrode stack, and then wrapping the circumference of the electrode stack with a winding separator.
  • the electrode assembly manufactured by this manufacturing method may have the following advantages as compared to a so-called stack-and-fold type electrode assembly, which is manufactured by arranging a plurality of basic units on a separation film and then folding the separation film.
  • the basic unit In the case of the stack-and-fold type electrode assembly, the basic unit is folded during the folding process of the separation film because the separation unit and the basic unit are manufactured by placing the base unit on the separation film and then folding the separation film. Peeling from the film or peeling phenomenon easily occurs between the electrode and the separator in the basic unit. Therefore, in order to manufacture the stack-and-fold type electrode assembly, the adhesive force between the electrode in the basic unit and the separator in the manufacturing process of the basic unit and the adhesive force between the basic unit and the separation film in the folding process need to be relatively strong.
  • the adhesion between the electrode and the separator or the base unit and the separation film is strong before the curved surface is formed, it may be an obstacle in forming the curved surface of the electrode assembly. That is, even when the electrode assembly is pressed to form a curved surface in the electrode assembly by using a curved press, the adhesive force between the electrode and the separator in the base unit formed before the curved surface is formed and the adhesive force between the base unit and the separator film act as a kind of restoring force. This is because the shape is prevented from being maintained. This tendency is stronger the smaller the radius of curvature of the curved surface formed in the electrode assembly (ie, the more curved the surface). Therefore, in the case of the stack-and-fold type electrode assembly, there may be a problem in that the radius of curvature of the curved surface is limited.
  • the electrode assembly according to an embodiment of the present invention is manufactured by stacking a plurality of basic units, since the movement of the basic units is less during the manufacturing of the electrode assembly, the adhesive force between the electrode and the separator in the basic unit need not be strong. Therefore, even if the curved surface is formed by pressing the electrode assembly with a pressing press, since the restoring force due to the adhesive force inside the electrode assembly is relatively small, the radius of curvature of the curved surface formed on the electrode assembly may be relatively freely formed.
  • Eight first bicells having a structure in which an anode, a separator, a cathode, a separator, and an anode are alternately stacked are prepared, and a second bicell having a structure in which the cathode, the separator, the anode, the separator, and the cathode are alternately stacked is provided.
  • Two first bicells of the eight first bicells were prepared such that a cross-sectional anode was provided on both outermost sides. All electrodes and separators had a rectangular sheet shape.
  • the horizontal length of the positive electrode used in Example 1 was 32.26 mm, and the vertical length was 56.25 mm.
  • the negative electrode used in Example 1 had a horizontal length of 33.96 mm and a vertical length of 57.95 mm.
  • the horizontal length of the separator used in Example 1 was 35.46mm, the vertical length was 60mm.
  • the electrode stack is manufactured by sequentially stacking the first bicell, the separator, and the second bicell in order from the bottom to the first bicell, the separator, the second bicell, and the first bicell (ie, the electrode laminate).
  • the first bicell has a structure in which the first bi-cell is disposed on both sides of the outermost.
  • the first bicells disposed on both outermost surfaces of the electrode stack were first bicells provided with a cross-sectional anode.
  • a separate membrane was prepared from the separator constituting the electrode stack, the separate separator was wrapped once around the periphery of the electrode laminate, and both ends of the separate separator were adhered to each other.
  • the electrode laminate was pressed by a press to prepare an electrode assembly having a curved surface having a radius of curvature of 90 mm.
  • the pressurization temperature at the time of pressurizing an electrode laminated body by a pressurization press was 80 degreeC, the pressurization pressure was 600 kgf, and the pressurization time was 50 second.
  • the method of measuring the radius of curvature of the electrode assembly is as follows.
  • the radius of curvature of the curved surface was measured from the extracted three points by extracting three points from the imaginary line passing along the center region of the electrode assembly.
  • the three points extracted from the imaginary line consisted of two points each 5mm away from both ends of the electrode assembly toward the center of the electrode assembly and a midpoint of a line segment connecting the two points. Measuring the radius of curvature from the three extracted points was done with Keyence's VR-3000.
  • the electrode laminate was manufactured from eight first bicells, seven second bicells, and 14 separators, and the structure of the electrode laminate was the same as in Example 1.
  • preparing a separator and a separate separator constituting the electrode stack, and wrapping the separate separator once around the electrode stack, and then bonded to both ends of the separate separator was also the same as in Example 1 .
  • the length and width of the electrode and the separator was also the same as in Example 1.
  • Example 2 an electrode assembly was manufactured by pressing the electrode stack with a pressing press to form a curved surface having a radius of curvature of 90 mm.
  • the pressurization temperature at the time of pressurizing an electrode laminated body with a pressurization press was 80 degreeC, the pressurization pressure was 600 kgf, and the pressurization time was 60 second.
  • the method of measuring the radius of curvature of the electrode assembly was the same as in Example 1.
  • the electrode laminate was manufactured from eight first bicells, seven second bicells, and 14 separators, and the structure of the electrode laminate was the same as in Example 1. In addition, the length and width of the electrode and the separator was also the same as in Example 1.
  • the electrode stack was pressed with a separate separator, and the electrode stack was pressed with a press to form a curvature of 90 mm in the electrode stack.
  • the pressurization temperature at the time of pressurizing an electrode laminated body by a pressurization press was 80 degreeC, the pressurization pressure was 600 kgf, and the pressurization time was 50 second.
  • the electrode laminate was manufactured from eight first bicells, seven second bicells, and 14 separators, and the structure of the electrode laminate was the same as in Example 1. In addition, the length and width of the electrode and the separator was also the same as in Example 1.
  • the electrode stack was pressed with a separate separator, and the electrode stack was pressed with a press to form a curvature of 90 mm in the electrode stack.
  • the pressurization temperature at the time of pressurizing an electrode laminated body with a pressurization press was 80 degreeC, the pressurization pressure was 600 kgf, and the pressurization time was 60 second.
  • Example 1 and Example 2 the curvature having a curvature of 90 R was maintained as it is, and it was confirmed that no peeling phenomenon occurred between the electrode constituting the electrode assembly and the separator.

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Abstract

전극 조립체 및 전극 조립체 제조방법이 개시된다. 종래에 비해 작은 곡률 반경을 갖는 곡면이 형성된 전극 조립체를 제조하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 전극과 분리막을 포함하는 복수의 기본 단위체를 포함하되 상기 복수의 기본 단위체가 순차적으로 적층된 구조를 갖는 전극 적층체; 를 포함하고, 상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부는 분리막에 의해 감싸지고, 상기 전극 적층체의 상면 또는 하면에는 곡률 반경을 갖는 곡면이 형성되고, 서로 인접한 상기 기본 단위체 간의 상대적인 거리가 유지되도록 상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 분리막은 상기 전극 적층체에 형성된 상기 곡면을 감싸는 전극 조립체가 제공된다.

Description

전극 조립체 및 그 전극 조립체 제조방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2018년 04월 23일자 한국특허출원 제10-2018-0046762호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 전극 조립체 및 그 전극 조립체 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 곡면이 형성된 전극 조립체 및 그 전극 조립체 제조방법에 관한 것이다.
전자기기에 대한 수요 및 전자기기에 대한 수요자의 요구가 점차 다양해짐에 따라 전자기기에 장착되며 반복적인 충전 및 방전이 가능한 이차전지(secondary battery)에 요구되는 사양(specification) 역시 다양해지고 있다. 예를 들어, 최근 전자기기의 사용자가 전자기기를 손에 쥐었을 때의 그립감 향상을 위해 전자기기는 기존의 각진 형태를 벗어나 곡면 형상을 가질 것이 요구되는데, 이를 위해 이차전지 역시 기존의 형상을 벗어나 곡면 형상을 가질 것이 요구된다. 또는, 전자기기의 내부 공간의 활용성을 극대화하기 위해 이차전지의 형상이 기존의 정형적인 형상을 벗어나 곡면 형상 등의 비정형적인 형상을 가질 것이 요구된다.
곡면이 형성되는 이차전지를 제조하기 위해서는 곡면을 포함하는 가압 프레스를 이용하여 전극 조립체의 외부면을 가압하는 과정이 필요한 것이 일반적이다. 그러나, 종래 기술에 따르면 가압 프레스를 이용하여 전극 조립체의 외부면을 가압하여 곡면을 형성하는 과정에서 여러 가지 문제점이 있었다.
예를 들어, 가압 프레스에 의해 가압되기 전의 전극 조립체 내에서 전극과 분리막은 서로 접착된 상태인데, 가압 프레스로 전극 조립체를 가압하여 곡면이 형성되더라도, 가압 프레스에 의해 가압되기 전 전극과 분리막과의 접착력에 의해 곡면이 유지되지 못하고 가압되기 전의 상태로 돌아가는 문제점이 있었다. 이러한 문제점은 가압 프레스에 의해 형성되는 곡면의 곡률 반경이 작아질수록(즉, 가압 프레스에 의해 전극 조립체가 많이 휠수록) 심해지는 경향이 있었다.
또한, 전극과 분리막을 교대로 적층하여 제조되는 적층형 전극 조립체를 가압하여 곡면이 형성되는 경우, 적층형 전극 조립체의 곡면 형상을 유지하기 위해서 전극 조립체를 지지하는 구성이 없으므로, 전극 조립체 내의 전극과 분리막이 박리되는 문제점이 있었다. 이러한 문제점 역시 가압 프레스에 의해 형성되는 곡면의 곡률 반경이 작아질수록 심해지는 경향이 있었다.
상기의 문제점들은 종래에 비해 작은 곡률 반경을 갖는 곡면이 형성된 전극 조립체 및 이차전지를 제조하는데 장애로 작용하였다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래에 비해 작은 곡률 반경을 갖는 곡면이 형성된 전극 조립체를 제조하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 전극과 분리막을 포함하는 복수의 기본 단위체를 포함하되 상기 복수의 기본 단위체가 순차적으로 적층된 구조를 갖는 전극 적층체; 를 포함하고, 상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부는 분리막에 의해 감싸지고, 상기 전극 적층체의 상면 또는 하면에는 곡률 반경을 갖는 곡면이 형성되고, 서로 인접한 상기 기본 단위체 간의 상대적인 거리가 유지되도록 상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 분리막은 상기 전극 적층체에 형성된 상기 곡면을 감싸는 전극 조립체가 제공된다.
상기 곡률 반경은 70 내지 110mm일 수 있다.
상기 기본 단위체는, 최외곽 양면에 각각 양극이 구비되는 제1 바이셀; 및 최외곽 양면에 각각 음극이 구비되는 제2 바이셀; 을 포함하고, 상기 전극 적층체는 상기 제1 바이셀 및 상기 제2 바이셀이 교대로 적층된 구조를 가지되, 상기 제1 바이셀 및 상기 제2 바이셀 사이에는 별도의 분리막이 구비될 수 있다.
상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 분리막은 상기 제1 바이셀을 구성하는 분리막, 상기 제2 바이셀을 구성하는 분리막, 및 상기 제1 바이셀과 상기 제2 바이셀 사이에 구비되는 별도의 분리막과는 별개의 분리막일 수 있다.
상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 분리막은 상기 전극 적층체의 둘레 전체를 감쌀 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 최외곽 양면에 각각 양극이 구비되는 복수의 제1 바이셀 및 최외곽 양면에 각각 음극이 구비되는 복수의 제2 바이셀을 구비하는 단계; 상기 제1 바이셀, 별도의 분리막 및 제2 바이셀을 교대로 적층하여 전극 적층체를 제조하는 적층 단계; 상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부를 분리막으로 감싸는 분리막 와인딩 단계; 곡면을 갖는 가압 프레스로 상기 전극 적층체를 가압하여 전극 적층체의 상면 또는 하면에 곡면을 형성하는 곡면 형성 단계; 를 포함하고, 상기 곡면 형성 단계 이후에, 서로 인접한 상기 바이셀 간의 상대적인 거리가 유지되도록 상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 분리막은 상기 전극 적층체에 형성된 상기 곡면을 감싸는 전극 조립체 제조방법이 제공된다.
상기 곡면 형성 단계에서 상기 전극 적층체의 상면 또는 하면에 형성되는 상기 곡면의 곡률 반경은 70 내지 110mm일 수 있다.
상기 적층 단계에서, 상기 전극 적층체의 최외곽 양면에는 상기 제1 바이셀이 구비되고, 상기 전극 적층체의 최외곽 양면에 구비되는 상기 제1 바이셀의 최외곽 양면 중 바깥쪽 면에는 집전체의 일면에만 양극 활물질이 코팅된 단면 양극이 구비될 수 있다.
상기 제1 바이셀은, 양극, 분리막, 음극, 분리막, 양극이 배치된 구조를 가지고, 상기 제2 바이셀은, 음극, 분리막, 양극, 분리막, 음극이 배치된 구조를 가질 수 있다.
상기 적층 단계에서, 상기 전극 적층체에 상기 제1 바이셀은 8개가 구비되고, 상기 전극 적층체에 상기 제2 바이셀은 7개가 구비될 수 있다.
상기 분리막 와인딩 단계에서, 상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 분리막은 상기 제1 바이셀을 구성하는 분리막, 상기 제2 바이셀을 구성하는 분리막, 및 상기 제1 바이셀과 상기 제2 바이셀 사이에 구비되는 별도의 분리막과는 별개의 분리막일 수 있다.
상기 분리막 와인딩 단계에서, 상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 분리막은 상기 전극 적층체의 둘레 전체를 감쌀 수 있다.
상기 곡면 형성 단계에서, 상기 가압 프레스가 상기 전극 적층체를 가압하는 온도는 60℃ 내지 100℃일 수 있다.
상기 곡면 형성 단계에서, 상기 가압 프레스가 상기 전극 적층체를 가압하는 압력은 400kgf 내지 800kgf일 수 있다.
상기 곡면 형성 단계에서, 상기 가압 프레스가 상기 전극 적층체를 가압하는 시간은 40초 내지 70초일 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래에 비해 작은 곡률 반경을 갖는 곡면이 형성된 전극 조립체를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 전극 적층체를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따라 전극 적층체의 둘레에 와인딩 분리막이 구비된 전극 조립체로서, 가압 프레스에 의해 가압되기 전의 전극 조립체를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따라 제조된, 곡면이 형성된 전극 조립체를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 전극 조립체를 구성하는 제1 바이셀을 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 예에 따른 전극 조립체를 구성하는 제2 바이셀을 도시한 측면도이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일 예에 따른 전극 조립체의 구조를 설명하도록 한다.
전극 조립체
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 전극 적층체를 도시한 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 예에 따라 전극 적층체의 둘레에 와인딩 분리막이 구비된 전극 조립체로서, 가압 프레스에 의해 가압되기 전의 전극 조립체를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 예에 따른 전극 조립체(10)는 복수의 기본 단위체(110, 120)가 순차적으로 적층된 전극 적층체(100)를 포함할 수 있다. 복수의 기본 단위체(110, 120)는 기본 단위체의 세부적인 구성에 따라 몇 가지 종류로 나뉠 수 있다. 예를 들어, 복수의 기본 단위체(110, 120)는 서로 다른 구조를 갖는 제1 기본 단위체(110) 및 제2 기본 단위체(120)로 이루어질 수 있다. 이 경우, 전극 적층체(100)는 제1 기본 단위체(110) 및 제2 기본 단위체(120)가 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 본 발명의 일 예에 따른 전극 적층체는 세 종류 이상의 기본 단위체로 구성될 수도 있다.
한편, 본 명세서에서'기본 단위체'는 적어도 하나의 전극을 포함하는 구성으로 이해될 수 있다. 즉, 본 명세서에 따르면 '기본 단위체'는 전극과 분리막을 포함하는 구성뿐 아니라, 전극으로만 이루어진 구성도 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 예에 따른 전극 조립체(10)는 전극 적층체(100)의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 분리막(102)를 포함할 수 있다. 하기에서는 전극 적층체(100)의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 분리막을 와인딩 분리막(102)이라 부르기로 한다.
와인딩 분리막(102)은 전극 적층체(100)의 둘레 전체를 감쌀 수 있다. 예를 들어, 와인딩 분리막(102)은 도 2에 도시된 바와 같이 전극 적층체(100)의 둘레를 한 바퀴 감쌀 수 있다.
이때, '와인딩 분리막(102)이 전극 적층체(100)의 둘레를 한 바퀴 감싼다'라는 것은 도 2에 도시된 바와 같이, 와인딩 분리막(102)의 양 끝부가 서로 접착될 수 있도록 와인딩 분리막(102)의 양 끝부가 서로 중첩되는 경우를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, '와인딩 분리막(102)이 전극 적층체(100)의 둘레 전체를 감쌀 수 있다'라는 것은 와인딩 분리막(102)이 전극 적층체(100)의 모든 외면을 감쌈으로써 전극 적층체(100)를 외부로부터 격리되는 것을 의미하는 것은 아니며, 와인딩 분리막(102)의 양 끝부가 서로 만나 접착되는 것을 의미할 수 있다.
와인딩 분리막(102)은 전극 적층체(100)를 구성하는 분리막과는 별개의 분리막일 수 있다. 즉, 전극 조립체(10)는, 전극 적층체(100)의 둘레를 전극 적층체(100) 내의 분리막과는 별개의 분리막(즉, 와인딩 분리막)이 감싸는 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 전극 조립체(10)에서 전극 적층체(100)를 구성하는 기본 단위체들은 바이셀(bi-cell)일 수 있다. 이하, 바이셀에 대해서 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 전극 조립체를 구성하는 제1 바이셀을 도시한 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일 예에 따른 전극 조립체를 구성하는 제2 바이셀을 도시한 측면도이다.
도 4를 참고하면, 제1 바이셀(110a)은 최외곽 양면에 각각 양극이 구비된 구조를 갖는 바이셀일 수 있다. 이때, 제1 바이셀(110a)은 도 4에 도시된 바와 같이 양극(142), 분리막(146), 음극(144), 분리막(146) 및 양극(142)이 순차적으로 배치된 5층 구조를 가질 수 있다.
한편, 도 5를 참고하면, 제2 바이셀(120a)은 최외곽 양면에 각각 음극이 구비된 구조를 갖는 바이셀일 수 있다. 이때, 제2 바이셀(120a)은 도 4에 도시된 바와 같이 음극(144), 분리막(146), 양극(142), 분리막(146) 및 음극(144)이 순차적으로 배치된 5층 구조를 가질 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 복수의 기본 단위체는 제1 기본 단위체 및 제2 기본 단위체로 나뉠 수 있으므로, 제1 바이셀(110a)은 제1 기본 단위체에 대응될 수 있고, 제2 바이셀(120a)은 제2 기본 단위체에 대응될 수 있다.
기본 단위체가 제1 바이셀 및 제2 바이셀로 나뉘는 경우 본 발명에 따른 전극 조립체의 전극 적층체(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 바이셀(110a) 및 제2 바이셀(120a)이 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 이때, 제1 바이셀(110a)과 제2 바이셀(120a)이 서로 직접 접촉하도록 적층되는 경우 제1 바이셀의 최외곽 양면에 구비된 양극과 제2 바이셀의 최외곽 양면에 구비된 음극이 직접 접촉할 수 있다. 이를 방지하게 위해, 제1 바이셀(110a)과 제2 바이셀(120a) 사이에는 별도의 분리막(130)이 배치될 수 있다. 하기에서는 제1 바이셀(110a)과 제2 바이셀(120a) 사이에 배치되는 별도의 분리막을 삽입 분리막(130)이라 부르기로 한다.
즉, 본 발명의 일 예에 따르면, 전극 적층체(100)는 제1 바이셀(110a), 삽입 분리막(130) 및 제2 바이셀(120a)이 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 전극 적층체(100)의 최외곽 양면에는 모두 제1 바이셀(110a)이 배치될 수 있다. 즉, 전극 적층체(100)의 최외곽 양면에는 모두 제1 바이셀(110a)의 최외곽 일면에 배치된 양극이 배치될 수 있다. 그리고, 전극 적층체(100)의 최외곽 양면에 구비되는 제1 바이셀(110a)의 최외곽 양면 중 바깥쪽 면(즉, 전극 적층체의 최외곽 면)에는 집전체의 일면에만 양극 활물질이 코팅된 단면 양극이 구비될 수 있다. 전극 적층체의 최외곽 양면에 배치되는 양극 중 일부(보다 상세하게는, 집전체의 바깥쪽에 코팅된 양극 활물질)는 충전 및 방전 과정에서 반응에 관여하지 않으므로, 본 발명의 일 예에 따라, 전극 적층체의 최외곽 양면에 모두 단면 양극이 배치되는 경우, 전극 적층체의 단위 부피 당 전기 용량이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 전극 적층체(100)에는 8개의 제1 바이셀(110a)과 7개의 제2 바이셀(120a), 그리고, 제1 바이셀과 제2 바이셀 사이에 배치되는 14개의 삽입 분리막(130)이 구비될 수 있다.
한편, 와인딩 분리막(102)은 제1 바이셀(110a)을 구성하는 분리막, 제2 바이셀(120a)을 구성하는 분리막 및 제1 바이셀(110a)과 제2 바이셀(120a) 사이에 구비되는 별도의 삽입 분리막(130)과는 별개의 분리막일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따라 제조된, 곡면이 형성된 전극 조립체를 도시한 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 예에 따른 전극 조립체(10)의 전극 적층체(100)에는 일정한 곡률 반경을 갖는 곡면(C)이 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 곡면(C)은 전극 적층체(100)의 상면 및 하면 모두에 형성될 수 있다. 이와 달리 곡면(C)은 전극 적층체(100)의 상면 또는 하면에만 형성될 수도 있다.
이때, 전극 적층체(100)의 둘레를 감싸는 와인딩 분리막(102)은 전극 적층체(100)의 상면 또는 하면에 형성된 곡면(C)을 감싸는 구성일 수 있다. 본 발명에 따르면, 와인딩 분리막(102)이 전극 적층체(100)의 곡면(C)을 감쌈으로써, 서로 인접한 기본 단위체(또는, 바이셀) 간의 상대적인 거리가 유지될 수 있다. 따라서, 기본 단위체 간에 박리 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또는, 본 발명에 따르면, 와인딩 분리막(102)이 전극 적층체(100)의 곡면(C)을 감쌈으로써, 전극 적층체(100)를 구성하며 서로 인접한 전극과 분리막 간에 박리 현상이 발생하는 것을 방지하는 것으로 이해될 수도 있다.
본 발명에 따른 전극 조립체(10)에서 전극 적층체(100)의 곡면(C)의 곡률 반경은 70 내지 110mm일 수 있다. 보다 바람직하게, 곡면(C)의 곡률 반경은 80 내지 100mm, 또는, 85 내지 95mm일 수 있다.
곡면이 형성된 전극 조립체 중에서도 상대적으로 곡면의 곡률 반경이 작은(즉, 곡면이 많이 휘어진) 전극 조립체를 제조하는 것이 어렵다. 곡률 반경이 작은 곡면이 형성되는 전극 조립체를 제조하기 위해서는 곡면이 형성된 가압 프레스로 전극 조립체 또는 전극 적층체를 가압해야 하는데, 곡률 반경이 작을수록 전극 적층체를 구성하는 전극과 분리막 간에 박리 현상이 많이 일어나 전극 조립체에 형성되는 곡면이 유지되지 못하기 때문이다.
전술한 바와 같이 와인딩 분리막(102)은 그러한 박리 현상을 방지하는 구성으로, 와인딩 분리막(102)은 특히, 곡률 반경이 작은 곡면이 형성된 전극 조립체에서 전극과 분리막 간의 박리 현상이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이하, 도면을 참고하여, 본 발명의 일 예에 따른 전극 조립체의 제조방법을 설명하도록 한다.
전극 조립체의 제조방법
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 예에 따른 전극 조립체의 제조방법은, 최외곽 양면에 각각 양극이 구비되는 복수의 제1 바이셀(110a) 및 최외곽 양면에 각각 음극이 구비되는 복수의 제2 바이셀(120a)을 구비하는 구비 단계, 제1 바이셀(110a), 삽입 분리막(130) 및 제2 바이셀(120a)을 교대로 적층하여 전극 적층체(100)를 제조하는 적층 단계, 전극 적층체(100)의 둘레 중 적어도 일부를 와인딩 분리막(102)으로 감싸는 분리막 와인딩 단계, 및 곡면을 갖는 가압 프레스로 전극 적층체(100)를 가압하여 전극 적층체(100)의 상면 또는 하면에 곡면(C)을 형성하는 곡면 형성 단계를 포함할 수 있다. 상기 구비 단계, 적층 단계, 분리막 와인딩 단계 및 곡면 형성 단계는 시계열적으로 순차적으로 이루어질 수 있다.
이때, 곡면 형성 단계 이후에, 서로 인접한 바이셀 간의 상대적인 거리가 유지될 수 있도록 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 와인딩 분리막(102)은 전극 적층체(100)에 형성된 곡면(C)을 감쌀 수 있다.
곡면 형성 단계에서, 전극 적층체(100)의 상면 또는 하면에 형성되는 곡면(C)의 곡률 반경은 70 내지 110mm일 수 있다. 보다 바람직하게, 곡면(C)의 곡률 반경은 80 내지 100mm, 또는, 85 내지 95mm일 수 있다.
또한, 적층 단계에서, 전극 적층체(100)의 최외곽 양면에는 제1 바이셀(110a)이 구비될 수 있다. 그리고, 전극 적층체(100)의 최외곽 양면에 구비되는 제1 바이셀(110a)의 최외곽 양면 중 바깥쪽 면에는 집전체의 일면에만 양극 활물질이 코팅된 단면 양극이 구비될 수 있다.
제1 바이셀(110a)은 양극, 분리막, 음극, 분리막 및 양극이 배치된 5층 구조를 가질 수 있고, 제2 바이셀(120a)은 음극, 분리막, 양극, 분리막 및 음극이 배치된 5층 구조를 가질 수 있다.
또한, 적층 단계에서 전극 적층체(100)에 구비되는 제1 바이셀(110a)은 8개일 수 있고, 제2 바이셀(120a)은 7개일 수 있다.
분리막 와인딩 단계에서, 전극 적층체(100)의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 와인딩 분리막(102)은 제1 바이셀(110a)을 구성하는 분리막, 제2 바이셀(120a)을 구성하는 분리막, 및 제1 바이셀(110a)과 제2 바이셀(120a) 사이에 구비되는 삽입 분리막(130)과는 별개의 분리막일 수 있다.
또한, 분리막 와인딩 단계에서, 전극 적층체(100)의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 와인딩 분리막(102)은 전극 적층체(100)의 둘레 전체를 감쌀 수 있다. 이때, '와인딩 분리막(102)이 전극 적층체(100)의 둘레 전체를 감쌀 수 있다'의 의미에 대해서는 전술한 바 있다.
곡면 형성 단계에서, 가압 프레스가 전극 적층체(100)를 가압하는 온도는 60℃ 내지 100℃일 수 있다. 보다 바람직하게, 가압 프레스가 전극 적층체(100)를 가압하는 온도는 70℃ 내지 90℃, 또는, 75℃ 내지 85℃일 수 있다.
곡면 형성 단계에서, 가압 프레스가 전극 적층체(100)를 가압하는 압력은 400kgf 내지 800kgf일 수 있다. 보다 바람직하게, 가압 프레스가 전극 적층체(100)를 가압하는 온도는 500kgf 내지 700kgf, 또는, 550kgf 내지 650kgf일 수 있다.
곡면 형성 단계에서, 가압 프레스가 전극 적층체(100)를 가압하는 시간 40초 내지 70초일 수 있다. 보다 바람직하게, 가압 프레스가 전극 적층체(100)를 가압하는 시간은 45초 내지 65초일 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 예에 따른 전극 조립체는 복수의 기본 단위체를 순차적으로 적층 및 접착하여 전극 적층체를 제조한 후, 전극 적층체의 둘레를 와인딩 분리막으로 감쌈으로써 제조될 수 있다. 이러한 제조 방식에 의해 제조된 전극 조립체는, 분리 필름에 복수의 기본 단위체를 배치한 후 분리 필름을 폴딩함으로써 제조되는, 이른바 스택앤 폴딩형 전극 조립체와 비교하여 다음과 같은 장점을 가질 수 있다.
스택앤 폴딩형 전극 조립체의 경우, 분리 필름 상에 기본 단위체를 배치한 후 분리 필름을 폴딩함으로써 제조되고 이 과정에서 분리 필름 및 기본 단위체의 움직임이 많기 때문에, 분리 필름의 폴딩 과정에서 기본 단위체가 폴딩 필름으로부터 박리되거나, 기본 단위체 내의 전극과 분리막 간에 박리 현상이 일어나기 쉽다. 그러므로, 스택앤 폴딩형 전극 조립체를 제조하기 위해서는 기본 단위체의 제조 과정에서 기본 단위체 내 전극과 분리막 간의 접착력과 폴딩 과정에서 기본 단위체와 분리 필름 간의 접착력이 상대적으로 강할 필요가 있다.
그러나, 곡면이 형성되기 전에 전극과 분리막 또는 기본 단위체와 분리 필름 간에 접착력이 강한 경우, 전극 조립체에 곡면을 형성하는 데 장애가 될 수 있다. 즉, 곡면이 형성된 가압 프레스로 전극 조립체를 가압하여 전극 조립체에 곡면을 형성하더라도, 곡면이 형성되기 전에 형성된 기본 단위체 내 전극과 분리막간의 접착력과 기본 단위체와 분리 필름 간의 접착력이 일종의 복원력으로 작용하여 곡면 형상이 유지되는 것을 방해하기 때문이다. 이러한 경향은 전극 조립체에 형성된 곡면의 곡률 반경이 작을수록(즉, 곡면이 많이 휠수록) 강해진다. 따라서, 스택앤 폴딩형 전극 조립체의 경우 곡면의 곡률 반경이 제한되는 문제가 있을 수 있다.
반면, 본 발명의 일 예에 따른 전극 조립체의 경우 복수의 기본 단위체를 적층함으로써 제조되기 때문에 전극 조립체의 제조 과정에서 기본 단위체의 움직임이 적기 때문에 기본 단위체 내 전극과 분리막의 접착력이 강할 필요가 없다. 따라서, 가압 프레스로 전극 조립체를 가압하여 곡면을 형성하더라도 전극 조립체 내부의 접착력에 의한 복원력이 상대적으로 작게 작용하므로 전극 조립체에 형성되는 곡면의 곡률 반경을 상대적으로 자유롭게 형성할 수 있다.
실시예 1
양극, 분리막, 음극, 분리막 및 양극이 교대로 적층된 구조를 갖는 제1 바이셀을 8개 준비하고, 음극, 분리막, 양극, 분리막 및 음극이 교대로 적층된 구조를 갖는 제2 바이셀을 7개 준비하고, 14개의 분리막을 준비하였다. 8개의 제1 바이셀 중 2개의 제1 바이셀은 최외곽 양면에 단면 양극이 구비되도록 준비하였다. 모든 전극과 분리막은 직사각형의 시트 형상을 가졌다.
실시예 1에 사용된 양극의 가로 길이는 32.26mm였고, 세로 길이는 56.25mm였다. 실시예 1에 사용된 음극의 가로 길이는 33.96mm였고, 세로 길이는 57.95mm였다. 실시예 1에 사용된 분리막의 가로 길이는 35.46mm였고, 세로 길이는 60mm였다.
이후, 밑에서부터 제1 바이셀, 분리막, 제2 바이셀, 제1 바이셀 순으로 제1 바이셀, 분리막 및 제2 바이셀을 순차적으로 적층하여 전극 적층체를 제조하였다(즉, 전극 적층체는 최외곽의 양면에 제1 바이셀이 배치된 구조를 가짐). 이때, 전극 적층체의 최외곽의 양면에 배치된 제1 바이셀은 단면 양극이 구비된 제1 바이셀이었다.
이후, 전극 적층체를 구성하는 분리막과는 별개의 분리막을 준비하여 전극 적층체의 둘레를 따라 별개의 분리막을 한 바퀴 감싼 후, 별개의 분리막의 양 끝부를 서로 접착하였다.
이후, 가압 프레스로 전극 적층체를 가압하여 90mm의 곡률 반경을 갖는 곡면이 형성된 전극 조립체를 제조하였다.
가압 프레스로 전극 적층체를 가압할 때의 가압 온도는 80℃, 가압 압력은 600kgf, 가압 시간은 50초였다.
전극 조립체의 곡률 반경을 측정한 방법은 다음과 같다.
전극 조립체를 위에서 보았을 때 전극 조립체에 형성된 곡면의 형상을 따라 형성되며 전극 조립체의 가운데 영역을 지나는 가상선에서 세 점을 추출하여 추출된 세 점으로부터 곡면의 곡률 반경을 측정하였다. 가상선에서 추출된 세 점은 전극 조립체의 양 끝부에서 전극 조립체의 중심 방향으로 각각 5mm 떨어진 지점의 두 점과 상기 두 점을 연결한 선분의 중점으로 이루어졌다. 추출된 세 점으로부터 곡률 반경을 측정하는 것은 Keyence 사의 VR-3000을 통해 이루어졌다.
실시예 2
8개의 제1 바이셀, 7개의 제2 바이셀, 14개의 분리막으로 전극 적층체를 제조하는 것 및 전극 적층체의 구조는 실시예 1과 동일하였다. 또한, 전극 적층체를 구성하는 분리막과 별개의 분리막을 준비하여 전극 적층체의 둘레를 따라 별개의 분리막을 한 바퀴 감싼 후, 별개의 분리막의 양 끝부를 서로 접착하는 것 역시 실시예 1과 동일하였다. 또한, 전극과 분리막의 가로 및 세로 길이 역시 실시예 1과 동일하였다.
또한, 실시예 2에서도 가압 프레스로 전극 적층체를 가압하여 90mm의 곡률 반경을 갖는 곡면이 형성된 전극 조립체를 제조하였다.
가압 프레스로 전극 적층체를 가압할 때의 가압 온도는 80℃, 가압 압력은 600kgf, 가압 시간은 60초였다.
전극 조립체의 곡률 반경을 측정한 방법은 실시예 1과 동일하였다.
비교예 1
8개의 제1 바이셀, 7개의 제2 바이셀, 14개의 분리막으로 전극 적층체를 제조하는 것 및 전극 적층체의 구조는 실시예 1과 동일하였다. 또한, 전극과 분리막의 가로 및 세로 길이 역시 실시예 1과 동일하였다.
이후, 별개의 분리막으로 전극 적층체를 감싸지 않고, 가압 프레스로 전극 적층체를 가압하여 전극 적층체에 90mm의 곡률이 형성되도록 하였다.
가압 프레스로 전극 적층체를 가압할 때의 가압 온도는 80℃, 가압 압력은 600kgf, 가압 시간은 50초였다.
비교예 2
8개의 제1 바이셀, 7개의 제2 바이셀, 14개의 분리막으로 전극 적층체를 제조하는 것 및 전극 적층체의 구조는 실시예 1과 동일하였다. 또한, 전극과 분리막의 가로 및 세로 길이 역시 실시예 1과 동일하였다.
이후, 별개의 분리막으로 전극 적층체를 감싸지 않고, 가압 프레스로 전극 적층체를 가압하여 전극 적층체에 90mm의 곡률이 형성되도록 하였다.
가압 프레스로 전극 적층체를 가압할 때의 가압 온도는 80℃, 가압 압력은 600kgf, 가압 시간은 60초였다.
실험예
실시예 및 비교예에 의해 제조된 전극 조립체에 형성된 곡면의 형상이 유지되고 있는지와 전극 조립체를 구성하는 전극과 분리막 간의 박리 현상이 존재하였는지 여부를 육안으로 확인하였다.
실시예 1 및 실시예 2의 경우 90R의 곡률을 갖는 곡면이 그대로 유지되면서 전극 조립체를 구성하는 전극과 분리막 간의 박리 현상도 발생하지 않았음을 확인하였다.
비교예 1 및 비교예 2의 경우 전극 조립체를 구성하는 전극과 분리막 간에 박리 현상이 발생하였다. 따라서, 곡면 역시 그대로 유지되지 못하였음을 확인하였다.

Claims (15)

  1. 전극과 분리막을 포함하는 복수의 기본 단위체를 포함하되 상기 복수의 기본 단위체가 순차적으로 적층된 구조를 갖는 전극 적층체; 를 포함하고,
    상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부는 분리막에 의해 감싸지고,
    상기 전극 적층체의 상면 또는 하면에는 곡률 반경을 갖는 곡면이 형성되고,
    서로 인접한 상기 기본 단위체 간의 상대적인 거리가 유지되도록 상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 분리막은 상기 전극 적층체에 형성된 상기 곡면을 감싸는 전극 조립체.
  2. 청구항 1에서,
    상기 곡률 반경은 70 내지 110mm인 전극 조립체.
  3. 청구항 1에서,
    상기 기본 단위체는,
    최외곽 양면에 각각 양극이 구비되는 제1 바이셀; 및
    최외곽 양면에 각각 음극이 구비되는 제2 바이셀; 을 포함하고,
    상기 전극 적층체는 상기 제1 바이셀 및 상기 제2 바이셀이 교대로 적층된 구조를 가지되,
    상기 제1 바이셀 및 상기 제2 바이셀 사이에는 별도의 분리막이 구비되는 전극 조립체.
  4. 청구항 3에서,
    상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 분리막은 상기 제1 바이셀을 구성하는 분리막, 상기 제2 바이셀을 구성하는 분리막, 및 상기 제1 바이셀과 상기 제2 바이셀 사이에 구비되는 별도의 분리막과는 별개의 분리막인 전극 조립체.
  5. 청구항 4에서,
    상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 분리막은 상기 전극 적층체의 둘레 전체를 감싸는 전극 조립체.
  6. 최외곽 양면에 각각 양극이 구비되는 복수의 제1 바이셀 및 최외곽 양면에 각각 음극이 구비되는 복수의 제2 바이셀을 구비하는 단계;
    상기 제1 바이셀, 별도의 분리막 및 제2 바이셀을 교대로 적층하여 전극 적층체를 제조하는 적층 단계;
    상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부를 분리막으로 감싸는 분리막 와인딩 단계;
    곡면을 갖는 가압 프레스로 상기 전극 적층체를 가압하여 전극 적층체의 상면 또는 하면에 곡면을 형성하는 곡면 형성 단계; 를 포함하고,
    상기 곡면 형성 단계 이후에,
    서로 인접한 상기 바이셀 간의 상대적인 거리가 유지되도록 상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 분리막은 상기 전극 적층체에 형성된 상기 곡면을 감싸는 전극 조립체 제조방법.
  7. 청구항 6에서,
    상기 곡면 형성 단계에서 상기 전극 적층체의 상면 또는 하면에 형성되는 상기 곡면의 곡률 반경은 70 내지 110mm인 전극 조립체 제조방법.
  8. 청구항 6에서,
    상기 적층 단계에서,
    상기 전극 적층체의 최외곽 양면에는 상기 제1 바이셀이 구비되고,
    상기 전극 적층체의 최외곽 양면에 구비되는 상기 제1 바이셀의 최외곽 양면 중 바깥쪽 면에는 집전체의 일면에만 양극 활물질이 코팅된 단면 양극이 구비되는 전극 조립체 제조방법.
  9. 청구항 6에서,
    상기 제1 바이셀은,
    양극, 분리막, 음극, 분리막, 양극이 배치된 구조를 가지고,
    상기 제2 바이셀은,
    음극, 분리막, 양극, 분리막, 음극이 배치된 구조를 가지는 전극 조립체 제조방법.
  10. 청구항 6에서,
    상기 적층 단계에서,
    상기 전극 적층체에 상기 제1 바이셀은 8개가 구비되고,
    상기 전극 적층체에 상기 제2 바이셀은 7개가 구비되는 전극 조립체 제조방법.
  11. 청구항 6에서,
    상기 분리막 와인딩 단계에서,
    상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 분리막은 상기 제1 바이셀을 구성하는 분리막, 상기 제2 바이셀을 구성하는 분리막, 및 상기 제1 바이셀과 상기 제2 바이셀 사이에 구비되는 별도의 분리막과는 별개의 분리막인 전극 조립체 제조방법.
  12. 청구항 11에서,
    상기 분리막 와인딩 단계에서,
    상기 전극 적층체의 둘레 중 적어도 일부를 감싸는 분리막은 상기 전극 적층체의 둘레 전체를 감싸는 전극 조립체 제조방법.
  13. 청구항 6에서,
    상기 곡면 형성 단계에서,
    상기 가압 프레스가 상기 전극 적층체를 가압하는 온도는 60℃ 내지 100℃인 전극 조립체 제조방법.
  14. 청구항 6에서,
    상기 곡면 형성 단계에서,
    상기 가압 프레스가 상기 전극 적층체를 가압하는 압력은 400kgf 내지 800kgf인 전극 조립체 제조방법.
  15. 청구항 6에서,
    상기 곡면 형성 단계에서,
    상기 가압 프레스가 상기 전극 적층체를 가압하는 시간은 40초 내지 70초인 전극 조립체 제조방법.
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