WO2020213910A1 - 다른 색의 코팅부를 포함하는 전극조립체 및 이의 제조방법 - Google Patents

다른 색의 코팅부를 포함하는 전극조립체 및 이의 제조방법 Download PDF

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박찬우
배관홍
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to an electrode assembly for a secondary battery and a method of manufacturing the same, and specifically, an electrode in which a coating portion containing a dye is formed on the excess portion of the separator constituting the electrode assembly, and the color of the coating portion is applied differently to the alternately arranged separators It relates to an assembly and a method of manufacturing the same.
  • jelly-roll type electrode assemblies used in cylindrical lithium secondary batteries and prismatic lithium secondary batteries have low battery efficiency compared to volume due to the characteristics of the winding structure, it is difficult to reduce the thickness of the metal case, and there is a limit to increasing the thickness of the electrode assembly. Bar, there is a problem with low energy density.
  • the pouch-type lithium secondary battery having a structure in which the stacked electrode assembly is housed in an aluminum laminate sheet can compensate for the disadvantage of wasting space when the jelly-roll type electrode assembly is used, so it has a relatively high energy density and is easy to change shape. There is one advantage.
  • the electrode located under the separator is covered by the separator, and the stacking position may be shifted from the designed position.
  • Patent Document 1 discloses an electrode assembly having a structure in which an electrode plate support part is coated on the excess part of the outside except for the inner part where the electrode plate is located in a separator having a size relatively larger than that of the positive electrode and the negative electrode.
  • an electrode assembly including an anode and a cathode no disclosure has been made on a structure or method in which the anode and cathode are stacked so that the central axes in the stacking direction are completely aligned.
  • Patent Document 2 relates to an electrode plate having a coated region to which an electrode active material is applied and a protrusion to which the electrode active material is not applied; Separators disposed on both surfaces of the electrode plate so that the protrusions are exposed; And an insulating polymer film interposed on at least a portion of an edge facing the separator in a state spaced apart from the electrode plate by a predetermined distance and having an adhesive layer capable of adhering to the edge of the separator.
  • a cathode pocketing electrode body and an anode pocketing electrode body are manufactured, but a solution for correcting the problem of misalignment when stacking them has not been proposed.
  • a coating layer thicker than the thickness of the separator is formed on both sides of the separator surplus part to prevent shrinkage of the separator, and the separator surplus part has a size of 5% to 12% based on the width of the separator,
  • the coating layer is coated on both sides of the separator in a size of 50% to 90% based on the width of the surplus part of the separator, and the widths of the coating layers formed on both sides of the surplus part of the separator are different from each other or consist of the same
  • the electrode assembly that has been prepared a structure in which the central axes of the anode and the cathode coincide in a state in which an anode and a cathode are stacked is not recognized.
  • the central axis of the anode and the central axis of the cathode are completely aligned, thereby preventing the stacked electrode from protruding out of alignment,
  • there is a high need for a technology that can easily check the position of the electrode In the process of manufacturing an electrode assembly, there is a high need for a technology that can easily check the position of the electrode.
  • Patent Document 1 Korean Patent Application Publication No. 2017-0036227 (2017.04.03)
  • Patent Document 2 Korean Patent Publication No. 1168650 (2012.07.19)
  • Patent Document 3 Korean Registered Patent Publication No. 1750239 (2017.06.19)
  • the present invention is to solve the above problems, and since it is possible to easily check the alignment of the electrodes located under the separator in the stacked electrode assembly, it is possible to prevent the occurrence of positional tolerances between the stacked electrodes.
  • An object of the present invention is to provide an electrode assembly capable of preventing the end of an electrode from being deformed due to a coating portion added to an excess portion of a substrate, and a method of manufacturing the same.
  • a first aspect of the present invention for achieving this object is an electrode assembly comprising at least two electrodes and a separator disposed between the electrodes, wherein the separator has a color in the surplus portion of the separator substrate not in contact with the electrode.
  • a coating part is provided, and the color of the coating part provided on the adjacent separator is different from each other.
  • the coating portion does not overlap with the immediately adjacent electrode, and is an electrode assembly formed over the excess portion.
  • the thickness of the coating part is the same as or smaller than the thickness of the adjacent electrode.
  • the separator is an electrode assembly having the same color of the coating layer formed on both sides.
  • the coating unit is an electrode assembly including a material cured by UV irradiation or heat.
  • a sixth aspect includes at least one unit cell, wherein the unit cell comprises a C-type bi-cell consisting of a cathode, a first separator, an anode, a second separator, and a cathode; And an A-type bi-cell composed of an anode, a second separator, a cathode, a first separator, and an anode.
  • a seventh aspect is a method of manufacturing the electrode assembly, comprising the steps of: (a) cutting the first electrode and binding the first electrode to the first surface of the unwinding substrate at an interval, (b) the first Coating and curing a color developing material on an excess portion of the first surface of the separator that does not contact the first electrode, (c) proceeds simultaneously with the step (a), and is unwinding by cutting the second electrode A step of bonding to the second surface of the second separator substrate being (unwinding) at an interval, (d) proceeding simultaneously with the step (b), and in contact with the second electrode of the second surface of the second separator substrate.
  • the step of curing after coating a color developing material on the excess portion that is not applied (e) proceeding simultaneously with steps (b) and (d), corresponding to the first electrode on the second side of the first separator substrate Selecting a location, coating a color developing material on the virtual surplus part of the second surface of the first separator substrate, and curing, (f) proceeding simultaneously with steps (b) and (d), wherein the Selecting a position corresponding to the second electrode on the first surface of the second separator substrate, coating a color developing material on the virtual surplus portion of the first surface of the second separator substrate, and curing (g) the agent 1 cutting and disposing a third electrode in the uncoated area of the second surface of the separator substrate and the uncoated area of the first surface of the second separator substrate, (h) the first electrode, the first separator, and the third Comprising the step of compressing the electrode, the second separator, and the second electrode, and (i) cutting in the coated regions of the first separator and the second separator to manufacture a unit cell
  • the sum of the coating thicknesses of the (e) and (f) steps is the same as the thickness of the third electrode.
  • the coating thickness is the same as the thickness of the third electrode.
  • the total area of the first separator and the second separator are the same, the area of the third electrode is smaller than the area of the first electrode and the second electrode, and the (e) and (f) steps
  • the area of the virtual surplus part of is a method of manufacturing an electrode assembly that is larger than the surplus area of the steps (b) and (d).
  • the third electrode when the first electrode and the second electrode are positive electrodes, the third electrode is a negative electrode, or if the first electrode and the second electrode are negative electrodes, the third electrode is a positive electrode assembly. It is a manufacturing method.
  • the color of the coating in steps (b) and (e) is the first color
  • the color of the coating in steps (d) and (f) is the second color.
  • a thirteenth aspect is a method of manufacturing an electrode assembly in which the first and second colors are different colors.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an electrode and a separator according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of FIG. 1.
  • FIG 3 is a perspective view of a separator according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a first embodiment of an electrode assembly.
  • FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a second embodiment of an electrode assembly.
  • FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a conventional general electrode assembly.
  • FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of a third embodiment of an electrode assembly.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a manufacturing process of an electrode assembly.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an electrode and a separator according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of FIG. 1.
  • the separator 110 has a larger size than the electrode 120, and is in contact with the electrode 120 as the outer periphery of the separator base 111 and the separator base 111. It is a structure in which the coating part 112 is formed on the excess part that is not.
  • the electrode 120 includes an electrode body 121 coated with an active material and an electrode tab 122 protruding toward one side, and the coating part 112 is disposed to surround the outer periphery of the electrode body 121 and protruded. A coating portion is not formed on the separator substrate 111 overlapping the electrode tab 122.
  • the separator on which the coating part 112 is formed may serve to guide the position of the electrode 120, and when a plurality of electrodes are stacked, a positional tolerance in the stacking direction may be prevented.
  • the thickness (a1) of the coating part 112 may be the same as the thickness (a2) of the electrode body 121, or if the coating part can serve as a position guide of the electrode, it may be formed to be smaller than the thickness of the separator.
  • the electrode body 121 and the coating part 112 shows a state in which the gap G between the electrode body 121 and the coating part 112 is formed to some extent, but considering that the coating part serves to fix the position of the electrode, the electrode body 121 and the coating It is preferable that the spacing G of the parts 112 is small. This applies equally to the distance between the electrode body and the coating unit shown in FIGS. 4, 5, 7 and 8 below.
  • FIG. 1 shows a structure in which the coating part 112 is formed only on the upper surface of the separator substrate 111, but unlike this, it goes without saying that the coating part may be formed on each of the upper and lower surfaces of the separator substrate 111.
  • FIG 3 is a perspective view of a separator according to an embodiment.
  • the separator 130 of FIG. 3 is the same as that of the separator 110 of FIG. 1 in that it is composed of a separator substrate 131 and a coating part 132, but the coating part 112 of FIG. 1 ) Is formed on the entire outer periphery of the electrode body 121 except for the electrode tab 122, the coating portion 132 is different in that it is formed only in the excess portion around the corner portion of the separator substrate 131.
  • the coating portion 132 of FIG. 3 is formed in a portion corresponding to the corner of the electrode body, thereby fixing the position of the electrode and minimizing the resistance of the separator itself.
  • FIG. 3 shows a structure in which the coating portion 132 is formed only on the upper surface of the separator substrate 131, but unlike this, it goes without saying that a coating portion may be formed on each of the upper and lower surfaces of the separator substrate 131.
  • FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a first embodiment of an electrode assembly.
  • the sizes of the positive electrode and the negative electrode may be determined in consideration of the capacity and cycle characteristics of the designed battery, but considering that the negative electrode is formed relatively larger than the positive electrode when considering the irreversibility of lithium ions, the electrode assembly
  • the cathode 220 is on the upper surface, and the anode 230 is disposed on the lower surface.
  • the anode may be designed to be larger than the cathode, and of course, the large electrode located on the upper surface of the separator may be the anode, and the electrode located on the lower surface may be the cathode.
  • the separator 210 has a structure in which a coating part 212 is formed on the upper surface of the separator base 211 and a coating part 213 is formed on the lower surface of the separator base 211, and the size of the cathode 220 is relatively large. Because it is larger than the size of the separation membrane substrate 211, the outer periphery excess portion of the cathode surface 217 is narrower than the outer peripheral portion of the separator substrate 211, the anode surface 218. Accordingly, the width c1 of the coating portion 212 formed not to overlap with the cathode 220 is formed to be narrower than the width c2 of the coating portion 213 formed so as not to overlap with the anode 230.
  • Colored dyes may be included in the coating portion 212 and the coating portion 213, and the coating portion 212 and the coating portion 213 formed on the same separator substrate 211 may contain dyes of the same color.
  • the thickness (b1) of the coating portion 212 is equal to or smaller than the thickness (b3) of the cathode 220, and the thickness (b2) of the coating portion 213 is equal to or more than the thickness (b4) of the anode 230 small. Since the thickness (b3) of the cathode 220 and the thickness (b4) of the anode 230 may be different, the thickness (b1) of the coating part 212 and the thickness (b2) of the coating part 213 are not the same. May not.
  • FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a second embodiment of an electrode assembly.
  • the electrode assembly is a C-type bi-cell having a structure in which a cathode 320, a separator 310, an anode 330, a separator 340 and a cathode 320 are sequentially stacked
  • the electrode assembly is an A-type bi-cell having a structure in which an anode 330, a separator 350, a cathode 320, a separator 360, and an anode 330 are sequentially stacked.
  • the size of the negative electrode 320 is larger than the size of the positive electrode 330 and the width of the coating part 312 formed on the excess outer periphery of the negative electrode surface that does not overlap with the negative electrode 320 in the separator substrate 311 is the separator substrate 311 ) Is narrower than the width of the coating portion 313 formed on the excess portion of the outer periphery of the anode surface that does not overlap with the anode 330.
  • the width of the coating portion 342 formed on the excess outer periphery of the cathode surface that does not overlap with the cathode 320 in the separator base 341 is determined from the separator base 341 to the anode ( It is narrower than the width of the coating part 343 formed in the excess part around the outer periphery of the anode surface that does not overlap with 330.
  • the size of the cathode 320 is larger than the size of the anode 330, and the coating portion 353 formed on the excess outer periphery of the cathode surface that does not overlap with the cathode 320 in the separator substrate 351
  • the width of is narrower than the width of the coating portion 352 formed in the excess portion around the anode surface that does not overlap with the anode 330 in the separator substrate 351.
  • the width of the coating portion 363 formed on the excess outer periphery of the negative electrode surface that does not overlap with the negative electrode 320 in the separator substrate 361 is determined from the separator substrate 361 to the positive electrode ( It is narrower than the width of the coating part 362 formed in the excess part around the outer periphery of the anode surface that does not overlap with 330.
  • the coating portion may include a resin cured by ultraviolet irradiation or heat, and after forming the coating portion, a coating portion cured by ultraviolet irradiation or heating may be formed.
  • the coating portion is formed on the excess portion of the separator, folding of the separator can be prevented.
  • the coating portion is disposed so as to overlap the end of the relatively large electrode, so that the relatively large electrode does not bend toward the relatively small electrode during the laminating process of the electrode assembly. Serves to support In addition, when the electrode is out of the correct position and overlaps with the cured coating part, a significant difference occurs in the thickness change of the electrode assembly, and thus a defective electrode assembly can be easily detected by a method of measuring the thickness.
  • the coating portion 313 and the coating portion 343 are formed on the outer periphery of the anode 330, and the widths of the coating portion 313 and the coating portion 343 are the same, and the sum of these thicknesses is the anode 330 It may be equal to or less than the thickness of
  • the coating portion 312 and the coating portion 342 are formed on the outer periphery of the cathode 320, and the widths of the coating portion 312 and the coating portion 342 are the same, and their thickness is the same as that of the cathode 320. It can be equal to or less than the thickness.
  • the separation membrane 310 may not have a coating portion 313 formed, and the coating portion 343 of the separation membrane 340 may be formed to have a thickness of the anode 330, or, the separation membrane 340 may have a coating portion ( 343 is not formed, and the coating portion 313 of the separator 310 may be formed to have a thickness of the anode 330.
  • the coating portions 312, 313, 342, and 343 may contain colored dyes, and the coating portions formed on the same separator substrate may contain dyes of the same color.
  • the coating portion 312 and the coating portion 313 The color of the first color is the same, and the color of the coating part 342 and the coating part 343 is the same as the second color, but the first color and the second color may be different colors.
  • the electrode assembly (a) has a structure in which the positions of the anode and the cathode in the electrode assembly are replaced, and a separator 360 is applied to the place of the separator 310 and a separator 350 is applied to the place of the separator 340.
  • the structure, and the description of the separator substrate and the coating layer may be applied in the same manner as the description of the separator 310 and the separator 340 described above.
  • FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a conventional general electrode assembly.
  • the electrode assembly 300 is rolled in the direction of the arrow using the rolling roller 301, the anode 330 and the cathode ( There is a problem in that the end of the cathode 320 having a relatively large size is bent in the direction of the anode 330 having a relatively small size due to the difference in size 320.
  • the coating portion serves to support the protruding end portion according to the difference in size of the anode and the cathode, the coating portion As a result, the outer periphery of the electrode is supported and the electrode can be prevented from being deformed, such as the end of the electrode being bent.
  • FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of a third embodiment of an electrode assembly.
  • an electrode assembly and (b) an electrode assembly are in a form in which a separator is added to the outer surface of the outermost electrode when compared to the (a) electrode assembly and (b) electrode assembly of FIG. 5.
  • the added separator has a structure in which coating portions 372, 374, 382, 384 are formed only on the side facing the electrode on the separator substrates 371, 373, 381, 383, and the width of the coating portions 372, 374 is the coating portion. It is equal to the width of (312, 342), and the width of the coating portions (382, 384) is the same as the width of the coating portions (352, 362).
  • the outer periphery of the separator is formed to coincide in the stacking direction, it is easy to check that the separator is twisted, and the coating parts are in close contact with each other to form a stacked form, so it is only possible to prevent the separator from folding during the manufacturing process. In addition, it is possible to prevent the separator from being deformed due to repeated expansion and contraction of the electrode assembly during the use of the battery. In addition, the role of supporting and protecting the electrode in the stacking direction of the electrode assembly can be expected.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a manufacturing process of an electrode assembly.
  • the separator substrate 421 and the separator substrate 441 are unwinded and taken out, and a cut negative electrode 410 is attached to the upper surface of the separator substrate 421 while maintaining a constant distance, and the separator substrate
  • the cut cathode 430 is attached to the lower surface of the 441 while maintaining a constant spacing.
  • a coating part 422 is formed on the outer periphery of the negative electrode 410 by resin sprayed from the coating machine 491, and the lower surface of the separator substrate 421 corresponding to the coating part 422 around the separator substrate 421
  • a coating portion 423 is formed around the outer periphery of the portion to be attached to the cut anode 450.
  • the width of the coating portion 422 and the coating portion 423 may be formed to have different sizes depending on the sizes of the anode 450 and the cathode 410, but dyes included in the coating portion 422 and the coating portion 423 May have the same color, and the coating unit 422 and the coating unit 423 may include a material that is cured by UV irradiation or heating. Accordingly, after passing through the ultraviolet light source 492, a coating portion 422' and a coating portion 423' that develop color in a cured state are formed.
  • a coating part 442 is formed by resin sprayed from the coating machine 491, and the upper surface of the separator substrate 441 corresponding to the coating part 422 around the separator substrate 441
  • a coating portion 443 is formed around the outer periphery of the portion to be attached of the cut anode 450.
  • the width of the coating portion 442 and the coating portion 443 may be formed in different sizes depending on the sizes of the cathode 430 and the anode 450, but the dye included in the coating portion 442 and the coating portion 443 May have the same color, and the coating unit 442 and the coating unit 443 may include a material that is cured by UV irradiation or heating. Accordingly, after passing through the ultraviolet light source 492, a coating portion 442' and a coating portion 443' that develop color in a cured state are formed.
  • the color development of the coating part 422 ′ and the coating part 423 ′ may be formed differently from the color development of the coating part 442 ′ and the coating part 443 ′.
  • the cut anode 450 is positioned between the separator 420 and the separator 440 and is mounted and attached to the inside of the coating part 423' and the coating part 443'.
  • the cathode 410, the separator 420, the anode 450, the separator 440, and the cathode 430 form a stacked structure, and are laminated while passing through a pair of rolling rollers 493.
  • the coating portions 423 ′ and 443 ′ formed on the outer periphery of the separator so as not to overlap with the anode support the ends of the cathodes 410 and 430, and the ends of the cathodes 410 and 430 are bent toward the anode 450. You can prevent losing.
  • the present invention provides an electrode assembly in which a coating film is formed on an excess portion of a separator, and the separator is completely aligned in the vertical direction in a stacked state.
  • the coating portion including the curable resin is formed on the excess portion of the separator, when the electrode is out of position and overlaps with the cured coating portion, the difference in thickness change of the electrode assembly increases, making it easier to detect defects.

Abstract

본 발명은 2개 이상의 전극 및 상기 전극 사이에 배치되는 분리막을 포함하는 전극조립체에 있어서, 상기 분리막은 전극과 접하지 않는 잉여부에 색상을 갖는 코팅부가 마련되어 있으며, 이웃하는 분리막에 마련된 코팅부의 색상이 서로 상이한 전극조립체에 대한 것이다.

Description

다른 색의 코팅부를 포함하는 전극조립체 및 이의 제조방법
본 출원은 2019년 4월 16일자 한국 특허 출원 제 2019-0044326 호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본원 발명은 이차전지용 전극조립체 및 이의 제조방법에 대한 것으로서, 구체적으로, 전극조립체를 구성하는 분리막 잉여부에 염료를 포함하는 코팅부를 형성하고, 교번 배열되는 분리막에 상기 코팅부의 색상을 상이하게 적용한 전극조립체 및 이의 제조방법에 대한 것이다.
최근 모바일 전자기기 및 웨어러블 전자기기들에 대한 수요가 증가하면서 이들의 에너지원으로서 리튬 이차전지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
특히 전자기기들의 경량화 및 소형화 경향에 따라 리튬 이차전지의 박형화 요구가 높다. 또한, 고기능 전자기기들의 에너지원으로 사용하기 위해서는 높은 에너지밀도를 갖는 리튬 이차전지의 필요성이 증가하고 있다.
일반적으로 원통형 리튬 이차전지 및 각형 리튬 이차전지에 사용되는 젤리-롤형 전극조립체는 권취 구조의 특성상 부피 대비 전지의 효율성이 낮고, 금속케이스의 두께 감소가 어렵고 전극조립체의 두께를 증가시키는 데 한계가 있는 바, 에너지 밀도가 낮은 문제가 있다.
반면, 적층형 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트에 수납된 구조의 파우치형 리튬 이차전지는, 젤리-롤형 전극조립체를 사용하는 경우 공간 낭비가 생기는 단점을 보완할 수 있으므로 상대적으로 에너지 밀도가 높고 형태 변형이 용이한 장점이 있다.
그러나, 분리막의 면적이 전극의 면적보다 큰 구조에서 적층형 전극조립체 제조시, 분리막 아래에 위치하는 전극이 분리막에 가려져서 설계된 위치와 달리 적층 위치가 어긋날 수 있다.
이와 같은 경우, 전극의 위치 정렬이 어렵고 서로 다른 전극 간의 단락이 일어날 수 있으며, 전극과 분리막의 접착 공정에서 상대적으로 큰 전극의 끝단이 상대적으로 작은 전극측으로 휘어질 수 있다.
또한, 휘어진 전극합제층이 전극집전체로부터 탈리되는 문제가 발생할 수 있다.
이와 관련하여, 특허문헌 1은 양극 및 음극보다 상대적으로 큰 크기의 분리막에서 극판이 위치하는 내면 부위를 제외한 외측의 잉여부 상에 극판 지지부가 코팅되어 있는 구조의 전극조립체를 개시하고 있으나, 복수의 양극 및 음극들을 포함하는 전극조립체에서 양극 및 음극의 적층 방향 중심축이 완전히 일치하도록 적층되는 구조 내지 방법에 대해서는 전혀 개시하지 못하고 있다
특허문헌 2는 전극 활물질이 도포된 코팅 영역 및 상기 전극 활물질이 도포되지 않은 돌출부를 갖는 전극판; 상기 돌출부가 노출되도록 상기 전극판의 양면에 배치된 세퍼레이터; 및 상기 전극판과 소정 간격 이격된 상태에서 상기 세퍼레이터의 대향되는 테두리의 적어도 일 부분에 개재되고, 상기 세퍼레이터의 테두리를 접착시킬 수 있는 접착층을 가진 절연성 고분자 필름을 구비하는 포케팅 전극체에 대한 것으로서, 음극 포케팅 전극체 및 양극 포케팅 전극체를 제조하고 있으나, 이들을 적층할 때 정렬이 어긋나는 문제를 바로잡기 위한 해결방안을 제시하지 못하고 있다.
특허문헌 3은 분리막 잉여부의 양측부의 양면에 분리막 수축 방지를 위해 분리막의 두께보다 두꺼운 코팅층이 형성되어 있으며, 상기 분리막 잉여부는 각각 분리막의 폭을 기준으로 5% 내지 12%의 크기로 구성되어 있고, 상기 코팅층은 일측의 분리막 잉여부의 폭을 기준으로 50% 내지 90%의 크기로 분리막 양면에 코팅되어 있으며, 상기 분리막 잉여부의 양측부의 양면에 형성된 코팅층들의 폭은, 서로 다르거나, 또는 서로 동일하게 구성되어 있는 전극조립체에 대한 것으로서, 양극 및 음극이 적층된 상태에서 상기 양극 및 음극의 중심축이 일치하는 구조를 인식하지 못하고 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 상태에서 적층된 구조의 전극조립체에서, 양극 중심축 및 음극 중심축을 완전히 일치시킴으로써, 적층 전극이 정렬에서 벗어나 돌출되는 것을 방지할 수 있고, 전극조립체의 제조 과정에서 전극의 위치 정렬을 용이하게 확인할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 1) 한국 공개특허공보 제 2017-0036227 호 (2017.04.03)
(특허문헌 2) 한국 등록특허공보 제 1168650 호 (2012.07.19)
(특허문헌 3) 한국 등록특허공보 제 1750239 호 (2017.06.19)
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 적층형 전극조립체에서 분리막의 하부에 위치하는 전극의 위치 정렬을 용이하게 확인할 수 있으므로 적층된 전극들 간에 위치 공차가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 분리막 기재의 잉여부에 부가된 코팅부로 인하여 전극의 끝단이 변형되는 것을 방지할 수 있는 전극조립체 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1양태는 2개 이상의 전극 및 상기 전극 사이에 배치되는 분리막을 포함하는 전극조립체에 있어서, 상기 분리막은 전극과 접하지 않는 분리막 기재의 잉여부에 색상을 갖는 코팅부가 마련되어 있으며, 이웃하는 분리막에 마련된 코팅부의 색상이 서로 상이한 전극조립체이다.
제2양태는, 상기 코팅부는 바로 인접한 전극과 중첩되지 않으며, 상기 잉여부 전체에 형성되어 있는 전극조립체이다.
제3양태는, 상기 코팅부의 두께는 바로 인접한 전극의 두께와 동일하거나 또는 작은 크기로 이루어지는 전극조립체이다.
제4양태는, 상기 분리막은 양면에 형성된 코팅층의 색상이 동일한 전극조립체이다.
제5양태는, 상기 코팅부는 자외선 조사 또는 열에 의해 경화되는 소재를 포함하는 전극조립체이다.
제6양태는, 하나 이상의 단위셀을 포함하고, 상기 단위셀은 음극, 제1분리막, 양극, 제2분리막 및 음극으로 구성되는 C형 바이셀; 및 양극, 제2분리막, 음극, 제1분리막 및 양극으로 구성되는 A형 바이셀을 포함하는 전극조립체이다.
제7양태는, 상기 전극조립체의 제조방법으로서, (a) 제1전극을 컷팅하여 언와인딩(unwinding)되는 제1분리막 기재의 제1면에 간격을 두고 결착시키는 단계, (b) 상기 제1분리막 기재의 제1면 중 상기 제1전극과 접하지 않는 잉여부에 발색 물질을 코팅한 후 경화시키는 단계, (c) 상기 (a) 단계와 동시에 진행되는 것으로서, 제2전극을 컷팅하여 언와인딩(unwinding)되는 제2분리막 기재의 제2면에 간격을 두고 결착시키는 단계, (d) 상기 (b) 단계와 동시에 진행되는 것으로서, 상기 제2분리막 기재의 제2면 중 상기 제2전극과 접하지 않는 잉여부에 발색 물질을 코팅한 후 경화시키는 단계, (e) 상기 (b) 단계 및 (d) 단계와 동시에 진행되는 것으로서, 상기 제1분리막 기재의 제2면에 상기 제1전극에 대응하는 위치를 선정하고 상기 제1분리막 기재의 제2면의 가상의 잉여부에 발색 물질을 코팅한 후 경화시키는 단계, (f) 상기 (b) 단계 및 (d) 단계와 동시에 진행되는 것으로서, 상기 제2분리막 기재의 제1면에 상기 제2전극에 대응하는 위치를 선정하고 상기 제2분리막 기재의 제1면의 가상의 잉여부에 발색 물질을 코팅한 후 경화시키는 단계, (g) 상기 제1분리막 기재의 제2면의 미코팅 영역 및 상기 제2분리막 기재의 제1면의 미코팅 영역에 제3전극을 컷팅하여 배치하는 단계, (h) 상기 제1전극, 제1분리막, 제3전극, 제2분리막, 제2전극을 압착하는 단계 및 (i) 상기 제1분리막 및 제2분리막의 코팅 영역에서 절단하여 단위셀을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 (e) 단계 및 (f) 단계는 모두 진행되거나 또는 택일적으로 진행될 수 있다.
제8양태는, 상기 (e) 단계 및 (f) 단계의 코팅 두께의 합은 상기 제3전극의 두께와 동일한 전극조립체의 제조방법이다.
제9양태는, 상기 (e) 단계 또는 (f) 단계 중 하나의 단계만 실행이 되고, 이때 코팅 두께는 상기 제3전극의 두께와 동일한 전극조립체의 제조방법이다.
제10양태는, 상기 제1분리막 및 제2분리막의 전체 면적은 동일하며, 상기 제3전극의 면적이 상기 제1전극 및 제2전극의 면적 보다 작고, 상기 (e) 단계 및 (f) 단계의 가상의 잉여부의 면적은 상기 (b) 단계 및 (d) 단계의 잉여부 면적보다 넓은 전극조립체의 제조방법이다.
제11양태는, 상기 제1전극 및 제2전극이 양극일 경우, 상기 제3전극은 음극이거나, 또는 상기 제1전극 및 제2전극이 음극일 경우, 상기 제3전극은 양극인 전극조립체의 제조방법이다.
제12양태는, 상기 (b) 단계와 (e) 단계의 코팅의 색은 제1색이고, 상기 (d) 단계와 상기 (f) 단계의 코팅의 색은 제2색인 전극조립체의 제조방법이다.
제13양태는, 상기 제1색과 제2색은 상이한 색상인 전극조립체의 제조방법이다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 전극 및 분리막의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 수직 단면도이다.
도 3은 하나의 실시예에 따른 분리막의 사시도이다.
도 4는 전극조립체의 제1실시예의 수직 단면도이다.
도 5는 전극조립체의 제2실시예의 수직 단면도이다.
도 6은 종래의 일반적인 전극조립체의 수직 단면도이다.
도 7은 전극조립체의 제3실시예의 수직 단면도이다.
도 8은 전극조립체의 제조 과정을 나타내는 모식도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 전극 및 분리막의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 수직 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 분리막(110)은 전극(120) 보다 큰 크기로 이루어져 있고, 분리막 기재(111)와 분리막 기재(111)의 외주변으로서 전극(120)과 접하지 않는 잉여부에 코팅부(112)가 형성된 구조이다.
전극(120)은 활물질이 코팅된 전극 본체(121)와 일측으로 돌출된 전극 탭(122)을 포함하고, 코팅부(112)는 전극 본체(121)의 외주변을 둘러싸도록 배치되며, 돌출된 전극 탭(122)과 중첩되는 분리막 기재(111) 상에는 코팅부가 형성되지 않는다.
따라서, 코팅부(112)가 형성된 분리막은 전극(120)의 위치를 가이드하는 역할을 할 수 있으며, 복수의 전극이 적층될 때 적층 방향에서 위치 공차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
코팅부(112)의 두께(a1)는 전극 본체(121)의 두께(a2)와 동일할 수 있고, 또는 코팅부가 전극의 위치 가이드 역할을 할 수 있다면, 분리막의 두께보다 작게 형성될 수 있다.
도 2는 전극 본체(121)와 코팅부(112)의 간격(G)이 어느 정도 형성된 상태를 도시하고 있으나, 코팅부가 전극의 위치 고정 역할을 하는 점을 고려할 때, 전극 본체(121)와 코팅부(112)의 간격(G)은 작은 것이 바람직하다. 이는, 하기 도 4, 도 5, 도 7 및 도 8에 도시된 전극 본체와 코팅부의 간격에도 동일하게 적용된다.
도 1은 분리막 기재(111)의 상면에만 코팅부(112)가 형성된 구조를 도시하고 있으나, 이와 달리 분리막 기재(111)의 상면 및 하면 각각에 코팅부가 형성될 수 있음은 물론이다.
도 3은 하나의 실시예에 따른 분리막의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 도 3의 분리막(130)은 도 1의 분리막(110)과 비교할 때, 분리막 기재(131) 및 코팅부(132)로 구성된 점에서 동일하나, 도 1의 코팅부(112)가 전극 탭(122)을 제외한 전극 본체(121)의 외주변 전체에 형성된 것과 달리, 코팅부(132)는 분리막 기재(131)의 코너부 외주변 잉여부에만 형성된 점에서 차이가 있다. 도 3의 코팅부(132)는 전극 본체의 코너와 대응되는 부분에 형성됨으로써 전극의 위치 고정 역할을 하는 동시에, 분리막 자체의 저항을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 3은 분리막 기재(131)의 상면에만 코팅부(132)가 형성된 구조를 도시하고 있으나, 이와 달리 분리막 기재(131)의 상면 및 하면 각각에 코팅부가 형성될 수 있음은 물론이다.
도 4는 전극조립체의 제1실시예의 수직 단면도이다.
양극과 음극의 크기는 설계된 전지의 용량 및 사이클 특성 등을 고려하여 결정될 수 있으나, 리튬 이온의 비가역성을 고려할 때 상대적으로 음극이 양극보다 크게 형성되는 점을 고려할 때, 전극조립체는 분리막(210)의 상면에 음극(220)이 있고, 하면에 양극(230)이 배치되는 구조이다.
다만, 상기에서 설명한 바와 같이, 양극을 음극 보다 더 크게 설계할 수 있으며, 분리막의 상면에 위치하는 큰 전극이 양극이고 하면에 위치하는 전극이 음극일 수 있음은 물론이다.
분리막(210)은 분리막 기재(211) 상면에 코팅부(212)가 형성되고 분리막 기재(211) 하면에 코팅부(213)가 형성된 구조이며, 상대적으로 음극(220)의 크기가 양극(230)의 크기보다 크기 때문에 분리막 기재(211) 음극면(217) 외주변 잉여부가 분리막 기재(211) 양극면(218) 외주변 잉여부보다 좁다. 따라서, 음극(220)과 중첩되지 않도록 형성된 코팅부(212)의 폭(c1)은 양극(230)과 중첩되지 않도록 형성된 코팅부(213)의 폭(c2) 보다 좁게 형성된다.
코팅부(212)와 코팅부(213)에는 유색 염료가 포함될 수 있으며, 동일한 분리막 기재(211) 상에 형성된 코팅부(212)와 코팅부(213)는 동일한 색상의 염료를 포함할 수 있다.
코팅부(212)의 두께(b1)는 음극(220)의 두께(b3)와 같거나 더 작고, 코팅부(213)의 두께(b2)는 양극(230)의 두께(b4)와 같거나 더 작다. 음극(220)의 두께(b3)와 양극(230)의 두께(b4)는 차이가 있을 수 있으므로, 코팅부(212)의 두께(b1)와 코팅부(213)의 두께(b2)도 동일하지 않을 수 있다.
도 5는 전극조립체의 제2실시예의 수직 단면도이다.
도 5를 참조하면, (a) 전극조립체는 음극(320), 분리막(310), 양극(330), 분리막(340) 및 음극(320)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진 C형 바이셀이고, (b) 전극조립체는 양극(330), 분리막(350), 음극(320), 분리막(360) 및 양극(330)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진 A형 바이셀이다.
음극(320)의 크기는 양극(330)의 크기보다 커서 분리막 기재(311)에서 음극(320)과 중첩되지 않는 음극면 외주변 잉여부에 형성되는 코팅부(312)의 폭은 분리막 기재(311)에서 양극(330)과 중첩되지 않는 양극면 외주변 잉여부에 형성되는 코팅부(313)의 폭 보다 좁다. 이는 분리막(340)에도 동일하게 적용되어, 분리막 기재(341)에서 음극(320)과 중첩되지 않는 음극면 외주변 잉여부에 형성되는 코팅부(342)의 폭은 분리막 기재(341)에서 양극(330)과 중첩되지 않는 양극면 외주변 잉여부에 형성되는 코팅부(343)의 폭 보다 좁다.
(b) 전극조립체에서, 음극(320)의 크기는 양극(330)의 크기보다 커서 분리막 기재(351)에서 음극(320)과 중첩되지 않는 음극면 외주변 잉여부에 형성되는 코팅부(353)의 폭은 분리막 기재(351)에서 양극(330)과 중첩되지 않는 양극면 외주변 잉여부에 형성되는 코팅부(352)의 폭 보다 좁다. 이는 분리막(360)에도 동일하게 적용되어, 분리막 기재(361)에서 음극(320)과 중첩되지 않는 음극면 외주변 잉여부에 형성되는 코팅부(363)의 폭은 분리막 기재(361)에서 양극(330)과 중첩되지 않는 양극면 외주변 잉여부에 형성되는 코팅부(362)의 폭 보다 좁다.
또한, 상기 코팅부는 자외선 조사 또는 열에 의해 경화되는 수지를 포함할 수 있는 바, 상기 코팅부를 형성한 후 자외선 조사 또는 가열에 의해 경화된 코팅부를 형성할 수 있다.
이와 같이 분리막 잉여부에 경화된 상태의 코팅부가 형성되기 때문에 분리막이 접히는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 코팅부는 상대적으로 크기가 큰 전극의 끝단과 중첩되도록 배치되는 바, 전극조립체의 라미네이팅 과정에서 상대적으로 크기가 큰 전극이 상대적으로 크기가 작은 전극 방향으로 구부러지지 않도록 상대적으로 크기가 큰 전극을 지지하는 역할을 한다. 또한, 전극이 정위치에서 벗어나서 경화된 코팅부와 중첩되는 경우에는, 전극조립체의 두께 변화에 현저한 차이가 발생하는 바, 두께를 측정하는 방법에 의해 용이하게 불량 전극조립체를 검출할 수 있다.
코팅부(313)와 코팅부(343)는 양극(330)의 외주에 형성되는 바, 코팅부(313)와 코팅부(343)의 폭은 서로 동일하고, 이들 두께의 합은 양극(330)의 두께와 동일하거나 작을 수 있다.
코팅부(312)와 코팅부(342)는 음극(320)의 외주에 형성되는 바, 코팅부(312)와 코팅부(342)의 폭은 서로 동일하고, 이들의 두께는 음극(320)의 두께와 동일하거나 작을 수 있다.
또한, 분리막(310)은 코팅부(313)가 형성되지 않고, 분리막(340)의 코팅부(343)가 양극(330)의 두께로 형성될 수 있으며, 또는, 분리막(340)은 코팅부(343)가 형성되지 않고, 분리막(310)의 코팅부(313)가 양극(330)의 두께로 형성될 수 있다.
코팅부(312, 313, 342, 343)에는 유색 염료가 포함될 수 있으며, 동일한 분리막 기재 상에 형성되는 코팅부에는 동일한 색상의 염료가 포함될 수 있는 바, 코팅부(312)와 코팅부(313)의 색상은 제1색으로 동일하고, 코팅부(342)와 코팅부(343)의 색상은 제2색으로 동일하나, 상기 제1색과 상기 제2색은 서로 상이한 색상일 수 있다.
따라서, 도 5와 같이 전극들 사이에 2개의 분리막이 개재된 구조에서, 어느 하나의 분리막이 정위치를 벗어나 틀어지게 배열되는 경우에는, 틀어진 분리막 코팅부가 노출되는 바, 전극조립체의 상부에서 측정하는 비젼 검사를 통하여 전극조립체의 정렬의 여부를 식별할 수 있다.
도 5의 (b) 전극조립체는 (a) 전극조립체에서 양극 및 음극의 위치가 교체된 구조로서, 분리막(310) 자리에는 분리막(360)이, 분리막(340) 자리에는 분리막(350)이 적용된 구조이고, 분리막 기재 및 코팅층에 대한 설명은 상기에서 설명한 분리막(310) 및 분리막(340)에 대한 설명과 동일하게 적용될 수 있다.
한편, 도 6은 종래의 일반적인 전극조립체의 수직 단면도인 바, 도 6을 참조하면, 전극조립체(300)를 압연롤러(301)를 이용하여 화살표 방향으로 압연할 때, 양극(330)과 음극(320)의 크기 차이로 인하여 상대적으로 크기가 큰 음극(320)의 끝단이 상대적으로 크기가 작은 양극(330) 방향으로 구부러지는 문제가 있다.
그러나, 본 발명과 같이 외주변 잉여부에 코팅부가 형성된 분리막을 포함하는 전극조립체를 사용하는 경우에는, 상기 코팅부가 양극 및 음극 크기 차이에 따른 끝단 돌출 부분을 지지하는 역할을 하는 바, 상기 코팅부에 의해 전극 외주변이 지지되어 전극 끝단이 구부러지는 등 전극이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 전극조립체의 제3실시예의 수직 단면도이다.
도 7을 참조하면, (a) 전극조립체 및 (b) 전극조립체는 도 5의 (a) 전극조립체 및 (b) 전극조립체와 비교할 때 최외각 전극의 외면에 분리막이 추가된 형태이다.
추가된 분리막은 분리막 기재(371, 373, 381, 383)에서 전극과 대향하는 면에만 코팅부(372, 374, 382, 384)가 형성된 구조이며, 코팅부(372, 374)의 폭은 코팅부(312, 342)의 폭과 같고, 코팅부(382, 384)의 폭은 코팅부(352, 362)의 폭과 같다.
전극조립체에서 분리막의 외주변이 적층 방향으로 일치하도록 형성되는 바, 분리막이 틀어지는 것을 용이하게 확인할 수 있으며, 코팅부들이 밀착되어 적층된 형태가 되는 바, 제조 과정 중 분리막 접힘을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 전지의 사용 과정에서 전극조립체의 반복적인 팽창 및 수축에 의해 분리막이 변형되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전극조립체의 적층 방향에서 전극의 지지 및 보호 역할도 기대할 수 있다.
도 8은 전극조립체의 제조 과정을 나타내는 모식도이다.
도 8을 참조하면, 분리막 기재(421)와 분리막 기재(441)가 언와인딩 되며 취출되고, 분리막 기재(421)의 상면에는 컷팅된 음극(410)이 일정한 이격 간격을 유지하면서 부착되고, 분리막 기재(441)의 하면에는 컷팅된 음극(430)이 일정한 이격 간격을 유지하면서 부착된다.
음극(410)의 외주변에는 코팅기(491)에서 분사되는 수지에 의해 코팅부(422)가 형성되고, 분리막 기재(421)를 중심으로 코팅부(422)와 대응되는 분리막 기재(421)의 하면에는 컷팅된 양극(450)의 부착 예정부 외주변에 코팅부(423)가 형성된다.
코팅부(422)와 코팅부(423)의 폭은 양극(450) 및 음극(410)의 크기에 따라 다른 크기로 형성될 수 있으나, 코팅부(422)와 코팅부(423)에 포함되는 염료는 동일한 색상일 수 있고, 코팅부(422)와 코팅부(423)는 자외선 조사 또는 가열에 의해 경화되는 소재를 포함할 수 있다. 따라서, 이후 자외선 광원(492)을 통과하면 경화된 상태에서 발색하는 코팅부(422')와 코팅부(423')가 형성된다.
음극(430)의 외주변에는 코팅기(491)에서 분사되는 수지에 의해 코팅부(442)가 형성되고, 분리막 기재(441)를 중심으로 코팅부(422)와 대응되는 분리막 기재(441)의 상면에는 컷팅된 양극(450)의 부착 예정부 외주변에 코팅부(443)가 형성된다.
코팅부(442)와 코팅부(443)의 폭은 음극(430) 및 양극(450)의 크기에 따라 다른 크기로 형성될 수 있으나, 코팅부(442)와 코팅부(443)에 포함되는 염료는 동일한 색상일 수 있고, 코팅부(442)와 코팅부(443)는 자외선 조사 또는 가열에 의해 경화되는 소재를 포함할 수 있다. 따라서, 이후 자외선 광원(492)을 통과하면서 경화된 상태에서 발색하는 코팅부(442')와 코팅부(443')가 형성된다.
다만, 코팅부(422')와 코팅부(423')의 발색은 코팅부(442')와 코팅부(443')의 발색과 상이하게 형성될 수 있다.
컷팅된 양극(450)은 분리막(420)과 분리막(440) 사이에 위치하는 바, 코팅부(423') 및 코팅부(443')의 내측에 안착하여 부착된다.
이와 같이 음극(410), 분리막(420), 양극(450), 분리막(440) 및 음극(430)은 적층 구조를 형성하는 바, 한 쌍의 압연롤러(493)를 통과하면서 라미네이션된다. 이 때, 양극과 중첩되지 않도록 분리막 외주변에 형성된 코팅부(423', 443')가 음극(410, 430) 끝단을 지지하는 바, 음극(410, 430)의 끝단이 양극(450)측으로 구부러지는 것을 방지할 수 있다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
(부호의 설명)
110, 130, 210, 310, 340, 350, 360, 420, 440: 분리막
111, 131, 211, 311, 341, 351, 361, 371, 373, 381, 383, 421, 441: 분리막 기재
112, 132, 212, 213, 312, 313, 342, 343, 352, 353, 362, 363, 372, 374, 382, 384, 422, 422', 423, 423', 442,442', 443, 443': 코팅부
120: 전극
121: 전극 본체
122: 전극 탭
217: 분리막 기재 음극면
218: 분리막 기재 양극면
220, 320, 410, 430: 음극
230, 330, 450: 양극
300: 전극조립체
301, 493: 압연롤러
491: 코팅기
492: 자외선 광원
a1, b1, b2: 코팅부 두께
a2: 전극 본체의 두께
G: 전극 본체와 코팅부의 간격
b3: 음극 두께
b4: 양극 두께
c1, c2: 코팅부의 폭
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명은 분리막 잉여부에 코팅막이 형성되어 있는 바, 적층된 상태에서 분리막이 상하 방향에서 완전히 일치하게 배치되는 전극조립체를 제공한다.
또한, 분리막 코팅부의 색상이 교번 배열되도록 분리막을 배치함으로써, 상대적으로 면적이 작은 전극이 분리막에 가려져서 정위치 확인이 어려운 문제를 해결할 수 있다.
또한, 분리막 잉여부에 경화성 수지를 포함하는 코팅부가 형성되기 때문에, 전극이 정위치에서 벗어나서 경화된 코팅부와 중첩되는 경우 전극조립체의 두께 변화 차이가 커짐에 따라 불량 검출을 쉽게 할 수 있다.
또한, 전극과 접하지 않는 분리막 잉여부에 코팅부를 부가함으로써 이웃하는 전극의 크기 차이로 인하여 전극조립체 압연 단계에서 전극이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 전극의 변형으로 인하여 전극합제층이 전극집전체로부터 분리되는 문제를 방지할 수 있고, 불량 전극의 판단을 용이하게 할 수 있다.

Claims (13)

  1. 2개 이상의 전극 및 상기 전극 사이에 배치되는 분리막을 포함하는 전극조립체에 있어서,
    상기 분리막은 전극과 접하지 않는 분리막 기재의 잉여부에 색상을 갖는 코팅부가 마련되어 있으며,
    이웃하는 분리막에 마련된 코팅부의 색상이 서로 상이한 전극조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코팅부는 바로 인접한 전극과 중첩되지 않으며, 상기 잉여부 전체에 형성되어 있는 전극조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코팅부의 두께는 바로 인접한 전극의 두께와 동일하거나 또는 작은 크기로 이루어지는 전극조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분리막은 양면에 형성된 코팅층의 색상이 동일한 전극조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코팅부는 자외선 조사 또는 열에 의해 경화되는 소재를 포함하는 전극조립체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 전극조립체로서,
    상기 전극조립체는 하나 이상의 단위셀을 포함하고,
    상기 단위셀은 음극, 제1분리막, 양극, 제2분리막 및 음극으로 구성되는 C형 바이셀; 및 양극, 제2분리막, 음극, 제1분리막 및 양극으로 구성되는 A형 바이셀을 포함하는 전극조립체.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 전극조립체의 제조방법으로서,
    (a) 제1전극을 컷팅하여 언와인딩(unwinding)되는 제1분리막 기재의 제1면에 간격을 두고 결착시키는 단계;
    (b) 상기 제1분리막 기재의 제1면 중 상기 제1전극과 접하지 않는 잉여부에 발색 물질을 코팅한 후 경화시키는 단계;
    (c) 상기 (a) 단계와 동시에 진행되는 것으로서, 제2전극을 컷팅하여 언와인딩(unwinding)되는 제2분리막 기재의 제2면에 간격을 두고 결착시키는 단계;
    (d) 상기 (b) 단계와 동시에 진행되는 것으로서, 상기 제2분리막 기재의 제2면 중 상기 제2전극과 접하지 않는 잉여부에 발색 물질을 코팅한 후 경화시키는 단계;
    (e) 상기 (b) 단계 및 (d) 단계와 동시에 진행되는 것으로서, 상기 제1분리막 기재의 제2면에 상기 제1전극에 대응하는 위치를 선정하고 상기 제1분리막 기재의 제2면의 가상의 잉여부에 발색 물질을 코팅한 후 경화시키는 단계;
    (f) 상기 (b) 단계 및 (d) 단계와 동시에 진행되는 것으로서, 상기 제2분리막 기재의 제1면에 상기 제2전극에 대응하는 위치를 선정하고 상기 제2분리막 기재의 제1면의 가상의 잉여부에 발색 물질을 코팅한 후 경화시키는 단계;
    (g) 상기 제1분리막 기재의 제2면의 미코팅 영역 및 상기 제2분리막 기재의 제1면의 미코팅 영역에 제3전극을 컷팅하여 배치하는 단계;
    (h) 상기 제1전극, 제1분리막, 제3전극, 제2분리막, 제2전극을 압착하는 단계; 및
    (i) 상기 제1분리막 및 제2분리막의 코팅 영역에서 절단하여 단위셀을 제조하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 (e) 단계 및 (f) 단계는 모두 진행되거나 또는 택일적으로 진행되는 전극조립체의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (e) 단계 및 (f) 단계의 코팅 두께의 합은 상기 제3전극의 두께와 동일한 전극조립체의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (e) 단계 또는 (f) 단계 중 하나의 단계만 실행이 되고, 이때 코팅 두께는 상기 제3전극의 두께와 동일한 전극조립체의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1분리막 및 제2분리막의 전체 면적은 동일하며,
    상기 제3전극의 면적이 상기 제1전극 및 제2전극의 면적 보다 작고, 상기 (e) 단계 및 (f) 단계의 가상의 잉여부의 면적은 상기 (b) 단계 및 (d) 단계의 잉여부 면적보다 넓은 전극조립체의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1전극 및 제2전극이 양극일 경우, 상기 제3전극은 음극이거나, 또는 상기 제1전극 및 제2전극이 음극일 경우, 상기 제3전극은 양극인 전극조립체의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 (b) 단계와 (e) 단계의 코팅의 색은 제1색이고, 상기 (d) 단계와 상기 (f) 단계의 코팅의 색은 제2색인 전극조립체의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1색과 제2색은 상이한 색상인 전극조립체의 제조방법.
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005228533A (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Hitachi Engineering & Services Co Ltd バッテリー検査方法および装置
JP2007141590A (ja) * 2005-11-17 2007-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池および非水電解質二次電池用電極群の製造方法
JP2010504625A (ja) * 2006-09-25 2010-02-12 エルジー・ケム・リミテッド 新規分離膜及び前記分離膜を含む電気化学素子
KR20100113111A (ko) * 2008-01-11 2010-10-20 도요타지도샤가부시키가이샤 전극 권취 장치 및 전극 권취 방법
KR101168650B1 (ko) 2010-06-21 2012-07-25 주식회사 루트제이드 포케팅 전극체, 이를 포함하는 전극 조립체 및 이를 이용한 리튬 이차전지
JP2016103480A (ja) * 2010-01-19 2016-06-02 セルガード エルエルシー Ｘ線感知可能電池セパレータ及び関連方法
KR20170036227A (ko) 2015-09-24 2017-04-03 주식회사 엘지화학 극판 지지부를 포함하는 전극조립체
KR101750239B1 (ko) 2014-11-06 2017-06-23 주식회사 엘지화학 Srs 분리막을 포함하는 전극조립체
KR20190044326A (ko) 2017-10-20 2019-04-30 유버 주식회사 경화 장치 및 디스플레이 패널 경화 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100337707B1 (ko) * 2000-09-25 2002-05-22 정근창 포케팅 전극체 및 그 제조방법과 이를 이용한 리튬이온이차전지
JP4809996B2 (ja) * 2001-05-08 2011-11-09 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 電池
WO2011126310A2 (ko) * 2010-04-06 2011-10-13 주식회사 엘지화학 스택 타입 셀, 개선된 바이-셀, 이들을 이용한 이차 전지용 전극 조립체 및 그 제조 방법
KR101523427B1 (ko) * 2012-06-28 2015-05-27 주식회사 엘지화학 전극조립체의 제조공정
KR101428541B1 (ko) * 2012-09-11 2014-08-12 주식회사 루트제이드 래핑 전극체 및 그 제조방법
KR101406038B1 (ko) * 2012-09-11 2014-06-13 주식회사 루트제이드 래핑 전극체 및 그 제조방법

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005228533A (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Hitachi Engineering & Services Co Ltd バッテリー検査方法および装置
JP2007141590A (ja) * 2005-11-17 2007-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池および非水電解質二次電池用電極群の製造方法
JP2010504625A (ja) * 2006-09-25 2010-02-12 エルジー・ケム・リミテッド 新規分離膜及び前記分離膜を含む電気化学素子
KR20100113111A (ko) * 2008-01-11 2010-10-20 도요타지도샤가부시키가이샤 전극 권취 장치 및 전극 권취 방법
JP2016103480A (ja) * 2010-01-19 2016-06-02 セルガード エルエルシー Ｘ線感知可能電池セパレータ及び関連方法
KR101168650B1 (ko) 2010-06-21 2012-07-25 주식회사 루트제이드 포케팅 전극체, 이를 포함하는 전극 조립체 및 이를 이용한 리튬 이차전지
KR101750239B1 (ko) 2014-11-06 2017-06-23 주식회사 엘지화학 Srs 분리막을 포함하는 전극조립체
KR20170036227A (ko) 2015-09-24 2017-04-03 주식회사 엘지화학 극판 지지부를 포함하는 전극조립체
KR20190044326A (ko) 2017-10-20 2019-04-30 유버 주식회사 경화 장치 및 디스플레이 패널 경화 방법

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