WO2023043265A1 - 전극 조립체의 제조방법 - Google Patents

전극 조립체의 제조방법 Download PDF

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WO2023043265A1
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anode
cathode
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electrode assembly
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서태준
박래서
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing method of an electrode assembly, and specifically, to a manufacturing method of an electrode assembly capable of accurately and easily aligning electrodes.
  • a secondary battery is a representative example of an electrochemical device using such electrochemical energy, and its use area is gradually expanding.
  • Nickel metal hydride secondary batteries are mainly used as a power source for electric vehicles and hybrid electric vehicles, but studies using lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage are being actively conducted, and some commercialization is in progress.
  • a cathode or an anode active material, a binder, and a conductive material are coated on a current collector in the form of a slurry and dried to form an electrode mixture layer to manufacture a cathode and a cathode, and a separator is interposed between the cathode and the anode and by embedding the laminated electrode assembly in a battery case together with the electrolyte.
  • the electrode assembly may be manufactured in the form of stacking or folding each component, but may be manufactured in the form of manufacturing a unit cell as an electrode assembly including an electrode and a separator, and stacking or folding it.
  • an electrode assembly composed of a stacked structure of an anode/separator/cathode can be manufactured, and for this purpose, for example, the electrode assembly is configured so that the anode and the cathode are alternately and sequentially stacked between separator sheets arranged in a zigzag pattern.
  • an electrode assembly is formed by repeating a method of disposing an anode, disposing a separator sheet thereon, disposing a cathode again, and folding the separator sheet so as to cover the anode.
  • An object to be solved by the present invention is to provide a manufacturing method of an electrode assembly capable of aligning the position of each electrode in an accurate position even by a simple method in a process of manufacturing an electrode assembly by alternately stacking electrodes and a separator.
  • a method of manufacturing an electrode assembly is a method of manufacturing an electrode assembly in which a positive electrode and a negative electrode are alternately stacked and a separator is positioned between the positive electrode and the negative electrode, wherein the positive electrode is disposed on a first separator
  • a laser beam is irradiated to mark positions where the anode and the cathode are disposed.
  • the size of the cathode is larger than that of the anode, and the thickness of the laser beam may correspond to a size of a gap between a position where one side of the cathode is disposed and a position where one side of the anode corresponding to one side of the cathode is disposed. .
  • a first side of the laser beam in the longitudinal direction may coincide with one side of the anode, and a second side of the laser beam parallel to the first side may coincide with one side of the cathode.
  • the first separator, the second separator, and the third separator may be integrally formed as one separator sheet.
  • the second step may include covering the separator sheet on one side to cover the anode
  • the fourth step may include covering the separator sheet on the other side to cover the cathode.
  • the first to fourth steps may be repeatedly performed, and an irradiation position of the laser beam may be fixed during the process.
  • the laser beam is irradiated from a laser oscillator, and the height of the laser oscillator from the irradiation target can be adjusted by a height adjusting device.
  • the thickness of the laser beam may decrease.
  • An apparatus for manufacturing an electrode assembly is an apparatus for manufacturing an electrode assembly in which a positive electrode and a negative electrode are alternately stacked and a separator is positioned between the positive electrode and the negative electrode, wherein the positive electrode and the negative electrode
  • a laser oscillator radiates a laser beam toward a cathode, and the laser beam emitted from the laser oscillator is directed to a position where one side of the cathode is disposed and a position where one side of the anode corresponding to one side of the cathode is disposed. It can correspond to the size of the gap between them.
  • a height adjusting device connected to the laser oscillator and adjusting a height between the laser oscillator and the irradiation target may be further included, and as the height of the laser oscillator increases from the irradiation target, the thickness of the laser beam may decrease.
  • FIG. 1 to 4 are views showing a method of manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a manufacturing method of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention on a plane.
  • 6A and 6B are diagrams showing subsequent processes in the method of manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a change in the thickness of a laser beam according to the height of a laser oscillator in the manufacturing method of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
  • a part such as a layer, film, region, plate, etc.
  • a part when a part is said to be “directly on” another part, it means that there is no other part in between.
  • a reference part means to be located above or below the reference part, and to necessarily be located “on” or “on” in the opposite direction of gravity does not mean no.
  • planar image it means when the target part is viewed from above, and when it is referred to as “cross-sectional image”, it means when a cross section of the target part cut vertically is viewed from the side.
  • FIGS. 1 to 6 a method of manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 .
  • FIG. 1 to 4 are views showing a manufacturing method of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a view for explaining a manufacturing method of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention on a plane
  • 6A and 6B are diagrams showing subsequent processes in the method of manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
  • the positive electrode 100 and the negative electrode 200 are alternately stacked, and a separator ( 300) is a method for manufacturing an electrode assembly positioned thereon.
  • the anode 100 is placed on the separator 300 (first step).
  • the separator 300 may be in the form of a separator sheet in which separators disposed between electrodes are integrally formed, but is not limited thereto.
  • the first separator 300 disposed under the anode 100 may be referred to as a first separator.
  • any porous structure that is interposed between the anode 100 and the cathode 200 and has insulating properties while allowing ions to move can be used appropriately without any particular limitation.
  • the positive electrode 100 disposed on the separator 300 may be manufactured by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder on a current collector, followed by drying and pressing.
  • the position of the anode 100 is marked by radiating a laser beam LB from the laser oscillator 400 so that the anode 100 can be disposed at a desired location. That is, the laser beam LB may be irradiated in a straight line having a thickness on one surface of the irradiation target. At this time, the laser beam LB on the straight line extends in the longitudinal direction of the laser beam LB and may have two sides LB1 and LB2 parallel to each other, of which are located inside the separator 300 The placement position of the anode 100 may be indicated by irradiation such that the first side LB1 coincides with one side of the anode 100 .
  • a separator 300 is disposed on the anode 100 to cover the anode 100 (second step).
  • the separator 300 may be disposed by covering the upper part of the positive electrode 100 with one side of the separator 300 located below the positive electrode 100 and in the form of a sheet. That is, the upper portion of the anode 100 is covered by folding the separator 300 in the direction of the arrow in FIG. 2 .
  • the second separator 300 disposed above the anode 100 may be referred to as a second separator.
  • the cathode 200 is placed on the separator 300 (third step).
  • the negative electrode 200 may be manufactured by applying a mixture of an anode active material, a conductive material, and a binder on a current collector, followed by drying and pressing.
  • the negative electrode 200 needs to be aligned in a definite position corresponding to the position of the positive electrode 100 already disposed below.
  • the separation membrane 300 covers the anode 100, it is difficult to determine the exact position of the anode 100 located under the separation membrane 300.
  • the position of the cathode 200 is displayed by irradiating the laser beam LB, even if the position of the electrode positioned below is covered by the separator 300, the position is accurate by the laser beam LB. , and thus it is possible to align the cathode 200 in an accurate position.
  • the cathode 200 may have a larger area than the anode 100, and the thickness of the laser beam LB corresponds to the size difference between the cathode 200 and the anode 100. Specifically, the thickness of the laser beam LB corresponds to the size of the gap between a position where one side of the cathode 200 is disposed and a position where one side of the anode 100 corresponding to one side of the cathode 200 is disposed. do. That is, as shown in (a) and (b) of FIGS.
  • a single laser beam LB having the same thickness as the distance G between the respective ends of the cathode 200 and the anode 100
  • the second side LB2 which is the outer side of the laser beam LB
  • the cathode 200 may be aligned in the correct position.
  • a separator 300 is disposed on the negative electrode 200 to cover the negative electrode 200 (fourth step).
  • the separator 300 may be disposed by covering the upper part of the negative electrode 200 with one side of the separator 300 located below the negative electrode 200 and in the form of a sheet. That is, the negative electrode 200 may be covered by folding the separator 3300 in the opposite direction to the direction in which the separator 300 was folded in the second step. For example, the separator 300 may be folded in the direction of the arrow in FIG. 4 and in the direction of the arrow in FIG. 5(b). In this way, the second separator 300 disposed above the cathode 200 may be referred to as a third separator.
  • FIGS. 6A and 6B show a state in which lamination has further progressed after the first to fourth steps. That is, FIG. 6A shows a step of stacking an additional positive electrode 100 and a separator 300 after the fourth step and then stacking the negative electrode 200 again, and in FIG. After covering, a step of further stacking the positive electrode 100 is shown.
  • the disposition positions of the anode 100 and the cathode 200 can be displayed in the same way, even if the process continues continuously. It is possible to dispose the anode 100 and the cathode 200 at the same location without occurrence of error.
  • the anode 100 and the cathode 200 can be displayed. Accordingly, according to an embodiment of the present invention, it is possible to prevent defects due to alignment errors by aligning the positive electrode 100 and the negative electrode 200 in an accurate position through a simple process.
  • FIG. 7 is a view showing a change in the thickness of a laser beam according to the height of a laser oscillator in the manufacturing method of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
  • the laser oscillator 400 used in the method of manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention is connected to the height adjusting device 500 so that the height from the irradiation target can be variably adjusted.
  • the thickness of the laser beam LB decreases. That is, when the laser oscillator 400 is moved upward by the height adjusting device 500 so as to increase the height from the irradiation target as shown in (a) of FIG. 7, the width W1 of the laser beam LB is It gets thinner.
  • the laser oscillator 400 is moved downward by the height adjusting device 500 so that the height from the target to be irradiated is lowered as shown in (b) of FIG. It gets thicker.
  • the height adjusting device 500 capable of such control is not particularly limited, and may be appropriately selected and applied.
  • the thickness of the laser beam LB for displaying the positions of the anode 100 and the cathode 200 can be easily changed according to the configuration or specifications of the electrode, various specifications can be obtained without special modification of the manufacturing device. Applicable to the manufacture of electrode assemblies.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법은, 양극과 음극이 번갈아 적층되며 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막이 위치하는 전극 조립체의 제조 방법으로서, 제1 분리막 상에 상기 양극을 배치하는 제1 단계, 상기 양극을 덮도록 상기 양극 상에 제2 분리막을 배치하는 제2 단계, 상기 제2 분리막 상에 음극을 배치하는 제3 단계, 및 상기 음극을 덮도록 상기 음극 상에 제3 분리막을 배치하는 제4 단계를 포함하고, 상기 제1 단계 및 상기 제3 단계에서 상기 양극 및 상기 음극이 배치되는 위치를 표시하도록 레이저 빔을 조사한다.

Description

전극 조립체의 제조방법
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2021년 9월 16일자 한국 특허 출원 제10-2021-0124048호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전극 조립체의 제조방법, 구체적으로는 전극의 정렬을 정확하고 용이하게 할 수 있는 전극 조립체의 제조방법에 관한 것이다.
화석 연료 사용의 급격한 증가로 인하여 대체 에너지, 청정 에너지의 사용에 대한 요구가 증가하고 있으며, 그 일환으로 가장 활발하게 연구되고 있는 분야가 전기화학을 이용한 발전, 축전 분야이다.
현재 이러한 전기 화학적 에너지를 이용하는 전기화학 소자의 대표적인 예로 이차전지를 들 수 있으며, 점점 더 그 사용 영역이 확대되고 있는 추세이다.
최근에는 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 카메라 등의 휴대용 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 중 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고 사이클 수명이 길며 자기 방전율이 낮은 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해져 왔고, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
또한, 환경 문제에 대한 관심이 커짐에 따라, 대기 오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석 연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력원으로는 주로 니켈 수소금속 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 단계에 있다.
이러한 리튬 이차전지는 양극 또는 음극 활물질과, 바인더, 도전재를 슬러리의 형태로 집전체에 코팅 및 건조하여 전극 합제층을 형성시켜 양극과 음극을 제조하고, 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막을 개재시키고, 이를 라미네이션한 전극조립체를 전해액과 함께 전지케이스에 내장시킴으로써 제조된다.
또한, 상기 전극 조립체는 각각의 구성들을 적층 또는 폴딩하는 형태로 제조될 수도 있으나, 전극 및 분리막을 포함하는 전극 조립체로서 유닛셀을 제조하고, 이를 적층 또는 폴딩하는 형태로 제조할 수도 있다.
즉, 일반적으로는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어지는 전극 조립체를 제조할 수 있고, 이를 위해 예를 들면 지그재그로 배치된 분리막 시트 사이에 양극 및 음극이 교대로 순차 적층되도록 전극 조립체가 구성될 수 있다. 이러한 전극 조립체의 제조 방법에 있어서는 양극을 배치하고 그 위에 분리막 시트를 배치한 후 다시 음극을 배치하고 분리막 시트를 접어서 음극을 덮도록 배치하는 방식을 반복하여 전극 조립체를 형성한다.
이 때, 전극(음극 또는 양극)을 배치할 때, 분리막 시트가 덮여있는 상태에서 다음 전극이 배치되기 때문에, 해당 전극이 정확한 위치에 정렬되었는지 확인하기 어렵다. 이 때문에, 전극의 정렬이 정확한 위치에 이루어지지 않을 경우 완성된 전극 조립체에서 불량이 발생할 수 있고, 아울러 전극의 정렬이 정확한 위치에 이루어졌는지 매 전극이 적층될 때 마다 확인 작업을 거칠 경우 공정이 지연되고 복잡해진다는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전극과 분리막을 교대 적층하여 전극 조립체를 제조하는 공정에서, 간단한 방법으로도 각 전극의 위치를 정확한 위치에 정렬할 수 있는 전극 조립체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법은, 양극과 음극이 번갈아 적층되며 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막이 위치하는 전극 조립체의 제조 방법으로서, 제1 분리막 상에 상기 양극을 배치하는 제1 단계, 상기 양극을 덮도록 상기 양극 상에 제2 분리막을 배치하는 제2 단계, 상기 제2 분리막 상에 음극을 배치하는 제3 단계, 및 상기 음극을 덮도록 상기 음극 상에 제3 분리막을 배치하는 제4 단계를 포함하고, 상기 제1 단계 및 상기 제3 단계에서 상기 양극 및 상기 음극이 배치되는 위치를 표시하도록 레이저 빔을 조사한다.
상기 음극의 크기는 상기 양극보다 크고, 상기 레이저 빔의 두께는 상기 음극의 일변이 배치되는 위치와, 상기 음극의 일변에 대응하는 상기 양극의 일변이 배치되는 위치 사이의 간격의 크기에 대응할 수 있다.
상기 레이저 빔의 길이 방향의 제1변은 상기 양극의 일변과 일치하고, 상기 제1변과 평행한 상기 레이저 빔의 제2변은 상기 음극의 일변과 일치할 수 있다.
상기 제1 분리막, 상기 제2 분리막, 및 상기 제3 분리막은 일체로 이루어진 하나의 분리막 시트일 수 있다.
상기 제2 단계에서는 상기 양극을 덮도록 상기 분리막 시트를 일측으로 덮는 단계를 포함하고, 상기 제4 단계에서는 상기 음극을 덮도록 상기 분리막 시트를 타측으로 덮는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 단계 내지 상기 제4 단계는 반복적으로 수행되고, 상기 공정 중상기 레이저빔의 조사 위치는 고정되어 있을 수 있다.
상기 레이저빔은 레이저 발진기로부터 조사되고, 상기 레이저 발진기는 높이 조절 장치에 의해 조사 대상으로부터의 높이가 조절 가능하다.
상기 레이저 발진기의 높이가 조사 대상으로부터 높아질수록 상기 레이저빔의 두께는 얇아질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 전극 조립체의 제조 장치는, 양극과 음극이 번갈아 적층되며 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막이 위치하는 전극 조립체를 제조하기 위한 전극 조립체의 제조 장치로서, 상기 양극 및 상기 음극을 향해 레이저 빔을 조사하는 레이저 발진기를 포함하고, 상기 레이저 발진기로부터 조사되는 상기 레이저 빔은, 상기 음극의 일변이 배치되는 위치와, 상기 음극의 일변에 대응하는 상기 양극의 일변이 배치되는 위치 사이의 간격의 크기에 대응할 수 있다.
상기 레이저 발진기와 연결되어, 상기 레이저 발진기와 조사 대상 사이의 높이를 조절하는 높이 조절 장치를 더욱 포함하고, 상기 레이저 발진기의 높이가 조사 대상으로부터 높아질수록 상기 레이저빔의 두께는 얇아질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전극 조립체 제조시 복잡한 공정의 추가 없이도 연속적으로 적층되는 양극 및 음극을 정확한 위치에 정렬하여 적층하는 것이 가능한바, 공정 지연 없이 불량 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법을 평면상에서 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법에서 후속 공정 진행을 나타내는 도면이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법에서 레이저 발진기의 높이에 따른 레이저 빔의 두께 변화를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법에 대해 도 1 내지 6을 참조하여 설명한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법을 평면상에서 설명하기 위한 도면이고, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법에서 후속 공정 진행을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법은, 양극(100)과 음극(200)이 번갈아 적층되며 양극(100)과 음극(200) 사이에 분리막(300)이 위치하는 전극 조립체를 제조하기 위한 방법이다.
우선, 도 1에 도시한 바와 같이 분리막(300) 상에 양극(100)을 배치한다(제1 단계).
분리막(300)은 각 전극 사이에 배치되는 분리막들이 일체로 형성된 분리막 시트 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 양극(100) 하부에 배치된 첫번째 분리막(300)을 제1 분리막으로 칭할 수도 있다. 분리막(300)으로는 양극(100)과 음극(200) 사이에 개재되어 절연성을 가지면서 이온의 이동이 가능한 다공성 구조라면 그 소재가 특별히 제한되지 않고 적절히 사용될 수 있다.
분리막(300) 상에 배치되는 양극(100)은, 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포하고 건조 및 프레싱하여 제조될 수 있다.
제1 단계에서, 원하는 위치에 양극(100)이 배치될 수 있도록, 레이저 발진기(400)로부터 레이저 빔(LB)을 조사하여 양극(100)의 위치를 표시한다. 즉, 레이저 빔(LB)은 조사 대상의 일면 상에 두께를 갖는 직선 상으로 조사될 수 있다. 이 때, 해당 직선 상의 레이저 빔(LB)은 레이저 빔(LB)의 길이 방향으로 연장되고 서로 평행한 2개의 변(LB1, LB2)을 가질 수 있는데, 이 중 분리막(300)의 내측에 위치하는 제1 변(LB1)이 양극(100)의 일변과 일치하도록 조사하여, 양극(100)의 배치 위치를 나타낼 수 있다.
다음으로, 도 2에 도시한 바와 같이 양극(100)을 덮도록 양극(100) 상에 분리막(300)을 배치한다(제2 단계).
이 때, 분리막(300)은, 양극(100) 하부에 위치하고 시트 형태인 분리막(300)의 일측으로 양극(100) 상부를 덮도록 하는 것에 의해 배치될 수 있다. 즉, 도 2에서 화살표 방향으로 분리막(300)을 접어서 양극(100) 상부를 덮는다. 이와 같이 양극(100) 상부에 배치된 두번째 분리막(300)을 제2 분리막으로 칭할 수도 있다.
다음으로, 도 3에 도시한 바와 같이 분리막(300) 상에 음극(200)을 배치한다(제3 단계).
음극(200)은, 집전체 상에 음극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포하고 건조 및 프레싱 하여 제조될 수 있다.
제3 단계에서, 음극(200)은 하부에 이미 배치되어 있는 양극(100)의 위치와 대응하도록 확한 위치에 정렬될 필요가 있다. 그런데, 분리막(300)이 양극(100)을 덮고 있기 때문에 분리막(300) 하부에 위치하는 양극(100)의 정확한 위치를 파악하기 어렵고, 따라서 이에 대응한 정확한 음극(200)의 위치를 검출하여 해당 위치에 음극(200)을 정렬하는 것이 쉽지 않다는 문제가 있었다. 그러나 본 실시예에서는, 레이저 빔(LB)을 조사하여 음극(200)의 위치를 표시하기 때문에, 분리막(300)에 의해 하부에 위치하는 전극의 위치가 가려져 있더라도 레이저 빔(LB)에 의해 정확한 위치를 확인할 수 있고, 따라서 정확한 위치에 음극(200)을 정렬하는 것이 가능하다.
이 때, 음극(200)은, 양극(100)에 비해 큰 면적을 가질 수 있고, 레이저 빔(LB)의 두께 이러한 음극(200)과 양극(100)의 크기 차이에 대응한다. 구체적으로, 레이저 빔(LB)의 두께는 음극(200)의 일변이 배치되는 위치와, 해당 음극(200)의 일변에 대응하는 양극(100)의 일변이 배치되는 위치 사이의 간격의 크기에 대응한다. 즉, 도 3 및 도 5의 (a)와 (b)에 도시한 바와 같이 음극(200)과 양극(100) 각각의 단부 사이의 간격(G)과 동일한 두께를 갖는 단일의 레이저 빔(LB)을 조사하는 것에 의해, 양극(100)의 위치 및 음극(200)의 위치를 동시에 표시하는 것이 가능하다. 레이저 빔(LB)이 조사된 상태에서, 레이저 빔(LB)의 외측 변인 제2 변(LB2)은 음극(200)의 일변의 위치를 나타내는바, 도 3 및 도 5의 (b)에 나타난 바와 같이, 음극(200)의 일변을 제2 변(LB2)과 일치하도록 배치하는 것에 의해 음극(200)을 정 위치에 정렬시킬 수 있다.
다음으로, 도 4에 도시한 바와 같이 음극(200)을 덮도록 음극(200) 상에 분리막(300)을 배치한다(제4 단계).
이 때, 분리막(300)은, 음극(200) 하부에 위치하고 시트 형태인 분리막(300)의 일측으로 음극(200) 상부를 덮도록 하는 것에 의해 배치될 수 있다. 즉, 제2 단계에서 분리막(300)을 접은 방향과 반대 방향으로 분리막(3300)을 접는 것에 의해 음극(200)을 덮을 수 있다. 예를 들면, 도 4에서의 화살표 방향 및 도 5의 (b)에서의 화살표 방향과 같이 분리막(300)을 접을 수 있다. 이와 같이 음극(200) 상부에 배치된 두번째 분리막(300)을 제3 분리막으로 칭할 수도 있다.
이상의 제1 단계 내지 제4 단계를 반복하는 것에 의해, 원하는 만큼 양극(100)과 음극(200)을 적층하여 전극 조립체를 완성할 수 있다. 이와 관련하여 도 6a 및 도 6b에서는, 제1 단계 내지 제4 단계 이후에 적층이 더 진행된 상태를 나타내고 있다. 즉, 도 6a에서는 제4 단계 이후, 추가의 양극(100) 및 분리막(300)을 적층하고 재차 음극(200)을 적층하는 단계를 도시하고 있고, 도 6b에서는 도 6b에 이어서 분리막(300)을 덮은 후 추가로 양극(100)을 더욱 적층하는 단계를 도시하고 있다.
이 과정에서, 레이저 빔(LB)을 동일한 위치에 고정하여 지속적으로 조사하는 것에 의해, 동일하게 양극(100)과 음극(200)의 배치 위치를 표시할 수 있고, 따라서 연속적으로 공정이 이어지더라도 오차의 발생 없이 동일한 위치에 양극(100) 및 음극(200)을 배치하는 것이 가능하다. 특히, 특별히 복잡한 공정의 추가 없이 단지 음극(200)과 양극(100) 각각의 단부 사이의 간격에 대응하는 폭을 갖는 하나의 레이저 빔(LB)을 조사하는 간단한 구성에 의해, 양극(100)과 음극(200)의 위치를 모두 표시할 수 있다는 이점이 있다. 따라서 이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 의하면 간단한 공정으로 양극(100)과 음극(200)을 정확한 위치에 정렬하여 정렬 오차로 인한 불량 발생을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 있어서 레이저 빔(LB)의 두께 조정에 대해 설명한다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법에서 레이저 발진기의 높이에 따른 레이저 빔의 두께 변화를 나타낸 도면이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법에 사용되는 레이저 발진기(400)는, 높이 조절 장치(500)와 연결되어 조사 대상으로부터의 높이가 가변적으로 조절될 수 있다. 이 때, 조사 대상으로부터 높이가 높아질수록, 레이저 빔(LB)의 두께는 얇아진다. 즉, 도 7의 (a)에서와 같이 조사 대상으로부터의 높이가 높아지도록, 높이 조절 장치(500)에 의해 레이저 발진기(400)가 상부로 이동할 경우, 레이저 빔(LB)의 폭(W1)은 얇아진다. 반면, 조사 대상으로부터의 높이가 낮아지도록, 도 7의(b)에서와 같이 높이 조절 장치(500)에 의해 레이저 발진기(400)가 하부로 이동할 경우, 레이저 빔(LB)의 폭(W2)은 두꺼워진다. 이와 같은 제어가 가능한 높이 조절 장치(500)로는 특별히 한정되지 않으며, 적절하게 선택하여 적용 가능하다.
이러한 구성에 의하면, 양극(100) 및 음극(200)의 위치를 표시하기 위한 레이저 빔(LB)의 두께를 전극의 구성 내지 사양 등에 따라 손쉽게 변경 적용 가능하므로, 제조 장치의 특별한 변형 없이도 다양한 스펙의 전극 조립체의 제조에 적용이 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
<부호의 설명>
100: 양극
200: 음극
300: 분리막
400: 레이저 발진기
LB: 레이저 빔

Claims (10)

  1. 양극과 음극이 번갈아 적층되며 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막이 위치하는 전극 조립체의 제조 방법으로서,
    제1 분리막 상에 상기 양극을 배치하는 제1 단계;
    상기 양극을 덮도록 상기 양극 상에 제2 분리막을 배치하는 제2 단계;
    상기 제2 분리막 상에 음극을 배치하는 제3 단계; 및
    상기 음극을 덮도록 상기 음극 상에 제3 분리막을 배치하는 제4 단계를 포함하고,
    상기 제1 단계 및 상기 제3 단계에서 상기 양극 및 상기 음극이 배치되는 위치를 표시하도록 레이저 빔을 조사하는 전극 조립체의 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 음극의 크기는 상기 양극보다 크고,
    상기 레이저 빔의 두께는 상기 음극의 일변이 배치되는 위치와, 상기 음극의 일변에 대응하는 상기 양극의 일변이 배치되는 위치 사이의 간격의 크기에 대응하는 전극 조립체의 제조 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 레이저 빔의 길이 방향의 제1변은 상기 양극의 일변과 일치하고,
    상기 제1변과 평행한 상기 레이저 빔의 제2변은 상기 음극의 일변과 일치하는 전극 조립체의 제조 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 제1 분리막, 상기 제2 분리막, 및 상기 제3 분리막은 일체로 이루어진 하나의 분리막 시트인 전극 조립체의 제조 방법.
  5. 제3항에서,
    상기 제2 단계에서는 상기 양극을 덮도록 상기 분리막 시트를 일측으로 덮는 단계를 포함하고,
    상기 제4 단계에서는 상기 음극을 덮도록 상기 분리막 시트를 타측으로 덮는 단계를 포함하는 전극 조립체의 제조 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 단계 내지 상기 제4 단계는 반복적으로 수행되고, 상기 공정 중상기 레이저빔의 조사 위치는 고정되어 있는 전극 조립체의 제조 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 레이저빔은 레이저 발진기로부터 조사되고, 상기 레이저 발진기는 높이 조절 장치에 의해 조사 대상으로부터의 높이가 조절 가능한 전극 조립체의 제조 방법.
  8. 제6항에서,
    상기 레이저 발진기의 높이가 조사 대상으로부터 높아질수록 상기 레이저빔의 두께는 얇아지는 전극 조립체의 제조 방법.
  9. 양극과 음극이 번갈아 적층되며 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막이 위치하는 전극 조립체를 제조하기 위한 전극 조립체의 제조 장치로서,
    상기 양극 및 상기 음극을 향해 레이저 빔을 조사하는 레이저 발진기를 포함하고,
    상기 레이저 발진기로부터 조사되는 상기 레이저 빔은, 상기 음극의 일변이 배치되는 위치와, 상기 음극의 일변에 대응하는 상기 양극의 일변이 배치되는 위치 사이의 간격의 크기에 대응하는 전극 조립체의 제조 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 레이저 발진기와 연결되어, 상기 레이저 발진기와 조사 대상 사이의 높이를 조절하는 높이 조절 장치를 더욱 포함하고,
    상기 레이저 발진기의 높이가 조사 대상으로부터 높아질수록 상기 레이저빔의 두께는 얇아지는 전극 조립체의 제조 장치.
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