KR20200095896A - 전극 조립체 제조방법과, 이를 통해 제조된 전극 및 이차전지 - Google Patents

전극 조립체 제조방법과, 이를 통해 제조된 전극 및 이차전지 Download PDF

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유미정
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Abstract

본 발명은 전극 조립체 제조방법과, 이를 통해 제조된 전극 및 이차전지에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법은 전극 및 분리막을 포함하는 다수개의 유닛셀 및 분리막 시트를 교대로 적층하되, 상기 분리막 시트를 지그재그로 폴딩하며 상기 분리막 시트 사이사이에 상기 유닛셀을 위치시켜 지그재그 스택된 전극 조립체를 형성시키는 스택과정 및 상기 전극 조립체의 양면을 한 쌍의 히팅 프레스(heating press)를 통해 열을 가하며 가압하여 다수개의 상기 유닛셀 및 상기 분리막 시트를 상호 접합시키는 라미네이션 과정을 포함하고, 상기 라미네이션 과정은 상기 한 쌍의 히팅 프레스가 라운드(Round) 형태로 형성되어 상기 전극 조립체를 가압 시 상기 전극 조립체를 라운드 형태로 형성시킨다.

Description

전극 조립체 제조방법과, 이를 통해 제조된 전극 및 이차전지{ELECTRODE ASSEMBLY MANUFACTURING METHOD, AND ELECTRODE ASSEMBLY AND RECHARGEABLE BATTERY MANUFACTURED FROM THEREOF}
본 발명은 전극 조립체 제조방법과, 이를 통해 제조된 전극 및 이차전지에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.
종래의 스택 공법으로 전극 조립체를 제조 시 전극 조립체를 라운드 형태로 제조하기 어려운 문제가 있어왔다. 즉, 종래의 전극 조립체는 전극 및 분리막 사이사이 마다 접착되어 접착력에 의해 라운드 형태로 가압 시 전극 조립체가 라운드 형태로 형성되지 못하는 점이 있어왔다.
한국 공개특허 제10-2014-0015647호
본 발명의 하나의 관점은 라운드 형태의 전극 조립체의 제조가 가능한 전극 조립체 제조방법과, 이를 통해 제조된 전극 및 이차전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은, 전극 및 분리막을 포함하는 다수개의 유닛셀 및 분리막 시트를 교대로 적층하되, 상기 분리막 시트를 지그재그로 폴딩하며 상기 분리막 시트 사이사이에 상기 유닛셀을 위치시켜 지그재그 스택된 전극 조립체를 형성시키는 스택과정 및 상기 전극 조립체의 양면을 한 쌍의 히팅 프레스(heating press)를 통해 열을 가하며 가압하여 다수개의 상기 유닛셀 및 상기 분리막 시트를 상호 접합시키는 라미네이션 과정을 포함하고, 상기 라미네이션 과정은 상기 한 쌍의 히팅 프레스가 라운드(Round) 형태로 형성되어 상기 전극 조립체를 가압 시 상기 전극 조립체를 라운드 형태로 형성시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체는, 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법으로 제조될 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지는, 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법으로 제조된 전극 조립체를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다수개의 유닛셀 및 분리막 시트를 교대로 적층하되, 분리막 시트를 지그재그로 폴딩하고, 가압면이 라운드 형태로 형성된 한 쌍의 히팅 프레스를 통해 가압 및 가열하여 유닛셀 및 분리막 시트를 상호 접합시킴에 따라, 라운드 형태의 전극 조립체를 형성시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 스택과정에서 유닛셀 및 분리막 시트 사이를 접합시키지 않고, 라미네이션 과정을 통해 유닛셀 및 분리막 시트가 라운드 형태가 된 상태에서 상호 접합시킴에 따라, 라운드 형태의 전극 조립체를 형성시키기 보다 용이하고, 전극 조립체의 라운드 형태를 지속적으로 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 스택과정을 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법의 스택과정을 통해 적층된 전극 조립체를 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법의 라미네이션 과정에서 전극 조립체를 가압하기 전 상태를 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법의 라미네이션 과정에서 전극 조립체를 가압한 상태를 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법으로 제조된 전극 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법의 형태 유지 과정에서 전극 조립체와 형태 유지 하우징이 결합하기 전 상태를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법의 형태 유지 과정에서 전극 조립체와 형태 유지 하우징이 결합된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 유닛셀 형성과정을 나타낸 측면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 스택과정을 나타낸 정면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 스택과정을 통해 적층된 전극 조립체를 나타낸 정면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법의 라미네이션 과정을 나타낸 측면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법으로 제조된 전극 조립체를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 스택과정을 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법의 스택과정을 통해 적층된 전극 조립체를 나타낸 정면도이다.
또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법의 라미네이션 과정에서 전극 조립체를 가압하기 전 상태를 나타낸 측면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법의 라미네이션 과정에서 전극 조립체를 가압한 상태를 나타낸 측면도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은 분리막 시트(120)를 지그재그로 폴딩하며 분리막 시트(120) 사이사이에 유닛셀(110)을 위치시켜 전극 조립체(100)를 형성시키는 스택과정 및 전극 조립체(100)를 한 쌍의 히팅 프레스(heating press)(20)를 통해 열을 가하며 가압하여 유닛셀(110) 및 분리막 시트(120)를 상호 접합시켜 전극 조립체(100)를 라운드 형태로 형성시키는 라미네이션 과정을 포함한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법으로 제조된 전극 조립체를 나타낸 사시도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예인 전극 조립체(100) 제조방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참고하면, 스택과정은 다수개의 유닛셀(Unit cell)(110) 및 분리막 시트(Sheet)(120)를 교대로 적층하되, 분리막 시트(120)를 지그재그(Zig Zag)로 폴딩(Folding)하며 분리막 시트(120) 사이사이에 유닛셀(110)을 위치시켜 지그재그 스택(Stack)된 전극 조립체(100)를 형성시킬 수 있다.
또한, 스택과정은 분리막 시트(120)를 전극 조립체(100)의 4방향 중에서, 좌,우 방향(X)으로 번갈아 폴딩하고, 유닛셀(110)을 분리막 시트(120)의 폴딩 시 마다 좌,우 번갈아 적층할 수 있다.
아울러, 스택과정은 분리막 시트(120)와 유닛셀(110)을 서로 접착시키지 않으며 적층시킬 수 있다.
한편, 도 2를 참고하면, 스택과정은 분리막 시트(120)를 지그재그로 폴딩 시킨 후, 유닛셀(110)과 분리막 시트(120)의 지그재그 폴딩 부분을 전체적으로 더 둘러쌀 수 있다. 이때, 분리막 시트(120)는 지그 재그로 폴딩되는 폴딩 부위(121)와, 유닛셀(110)과 분리막 시트(120)의 폴딩부가 적층된 적층체를 전체적으로 감싸는 권취 부위(122)를 포함할 수 있다.
그리고, 도 1 및 도 3을 참고하면, 스택과정은 예를 들어 전극 조립체(100)의 길이(L)가 10 ~ 120 mm 가 형성되도록 전극 조립체(100)를 형성시킬 수 있다. 여기서, 스택과정은 구체적으로 예를 들어 전극 조립체(100)의 길이(L)가 30 ~ 78 mm 가 형성되도록 전극 조립체(100)를 형성시킬 수 있지만, 본 발명의 전극 조립체 제조방법을 통해 제조되는 전극 조립체(100)의 길이(L)가 상기의 범위들로 반드시 한정되는 것은 아니다. 이때, 전극 조립체(100)의 길이(L)는 예를 들어 전극 조립체(100)의 라운드(Round) 형태로 형성 전 상태에서 전,후 방향(Y)에 대한 전극 조립체(100)의 전체 길이일 수 있다.
도 1 및 도 5를 참고하면, 유닛셀(110)은 전극(113) 및 분리막(114)을 포함할 수 있다. 여기서, 전극(113)의 단부에는 전극 탭(118)이 형성될 수 있다.
전극(113)은 양극(111) 및 음극(112)을 포함할 수 있다. 이때, 유닛셀(110)은 예를 들어 분리막(114)을 사이로 일측에 양극(111)이 위치되고, 타측에 음극(112)이 위치된 모노셀(Mono cell)로 이루어질 수 있다.
양극(111)은 양극 집전체(미도시) 및 양극 집전체에 도포된 양극 활물질(미도시)을 포함하고, 음극(112)은 음극 집전체(미도시) 및 음극 집전체에 도포된 음극 활물질(미도시)을 포함할 수 있다.
양극 집전체는 예를 들어 알루미늄(Al) 재질의 포일(foil)로 이루어질 수 있다.
양극 활물질은 일례로 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬인산철, 또는 이들 중 1종 이상이 포함된 화합물 및 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 양극 활물질은 다른 예로 Hi Ni계 양극재로 이루어질 수 있다. 여기서, Hi Ni계 양극재는 LiNiMnCoO계, LiNiCoAl계 또는 LiMiMnCoAl계 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
음극 집전체는 예를 들어 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 재질로 이루어진 포일(foil)로 이루어질 수 있다.
음극 활물질은 일례로 인조흑연을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 음극 활물질은 다른 예로 리튬금속, 리튬합금, 카본, 석유코크, 활성화 카본, 그래파이트, 실리콘 화합물, 주석 화합물, 티타늄 화합물 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
분리막(114)은 절연 재질로 이루어져 양극(111)과 음극(112) 사이를 전기적으로 절연할 수 있다.
여기서, 분리막(114)은 일례로 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 조합에 의해 제조되는 다층 필름이나, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리아크릴로니트릴 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드 헥사플루오로프로필렌 공중합체와 같은 고체 고분자 전해질용 또는 겔형 고분자 전해질용 고분자 필름일 수 있다.
한편, 분리막 시트(120)는 예를 들어 분리막(114)과 동일 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 양극(111)의 단부에 양극 탭(116)이 더 형성되고, 음극(112)의 단부에 음극 탭(117)이 더 형성될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 라미네이션 과정은 전극 조립체(100)의 양면을 한 쌍의 히팅 프레스(heating press)(20)를 통해 열을 가하며 가압하여 다수개의 유닛셀(110) 및 분리막 시트(120)를 상호 접합시킬 수 있다.
또한, 라미네이션 과정은 한 쌍의 히팅 프레스(20)가 라운드(Round) 형태로 형성되어 전극 조립체(100)를 가압 시, 전극 조립체(100)를 라운드 형태로 형성시킬 수 있다.
아울러, 라미네이션 과정은 전극 조립체(100)의 4방향 중에서, 전,후 방향(Y)에 대하여 곡률이 형성되도록 전극 조립체(100)를 가압할 수 있다.
여기서, 라미네이션 과정은 전극 조립체(100)의 곡률 반경(R1)이 예를 들어 60 ~ 450 mm 되도록 전극 조립체(100)를 한 쌍의 히팅 프레스(20)로 가압할 수 있다. 이때, 라미네이션 과정은 전극 조립체(100)의 곡률 반경(R1)이 구체적으로 예를 들어 90 ~ 200 mm 되도록 전극 조립체(100)를 한 쌍의 히팅 프레스(20)로 가압할 수 있다. 이에 따라, 전극 조립체(100)의 곡률 반경(R1)이 90 mm 이상으로 형성되어 라운드(Round) 형태의 디바이스(Device)에 적용하기 용이할 수 있고, 전극 조립체(100)의 곡률 반경(R1)이 200 mm 이하로 형성되어 전극 조립체(100)가 꺾여 손상되거나 외력에 의해 크랙(Crack)이 발생되는 것을 방지 또는 현저히 저감시킬 수 있다.
한편, 한 쌍의 상기 히팅 프레스(20)는 전극 조립체(100)의 상부를 가압하는 상부 프레스(21) 및 전극 조립체(100)의 하부를 가압하는 하부 프레스(22)를 포함할 수 있다.
여기서, 예를 들어 상부 프레스(21)는 가압면(21a)은 볼록한 형태로 형성되고, 하부 프레스(22)의 가압면(22a)은 오목한 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상부 프레스(21)의 볼록하게 라운드 형성된 가압면(21a)과, 하부 프레스(22)의 오목하게 라운드 형성된 가압면(22a) 사이에 유닛셀(110)과 분리막 시트(120)의 적층체를 위치시킨 후 가열 및 가압하면 유닛셀(110)과 분리막 시트(120)가 벤딩되며 접합되어, 라운드 형태의 전극 조립체(100)를 형성시킬 수 있다.
여기서, 상부 프레스(21) 및 하부 프레스(22)에서 상호 마주보는 가압면(21a,22a)의 곡률 반경(R1)은 예를 들어 각각 60 ~ 450 mm 로 형성될 수 있다
이때, 상부 프레스(21) 및 하부 프레스(22)에서 상호 마주보는 가압면(21a,22a)의 곡률 반경(R1)은 구체적으로 예를 들어 각각 90 ~ 200 mm 로 형성될 수 있다. 여기서, 곡률 반경(R1)은 가압면(21a,22a)의 곡선을 따라 연장하여 형성되는 가상의 원에서 반지름일 수 있다.
도 1, 도 4 및 도 5를 참고하면, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은, 스택 과정에서 분리막 시트(120)와 유닛셀(110)을 서로 접착시키지 않고 지그재그로 적층시킨다. 이에 따라, 이후 라미네이션 과정에서 분리막 시트(120)와 유닛셀(110)을 가압 및 가열하며 접합시킬 때, 라운드 형태로 접합시키기 용이할 수 있다. 즉, 분리막 시트(120)와 유닛셀(110) 사이를 접합시킨 후 라미네이션 과정을 통해 벤딩(Bending)시켜 라운드 형태의 전극 조립체(100)를 형성시키면, 분리막 시트(120)와 유닛셀(110) 사이의 접착력이 전극 조립체(100)가 다시 평면 형태로 회귀할려는 복원력으로 작용할 수 있다. 하지만, 스택과정에서 분리막 시트(120)와 유닛셀(110)을 접합시키지 않고 라미네이션 과정에서 벤딩하여 접합시켜 라운드 형태의 전극 조립체(100)를 형성시키면, 벤딩된 상태에서 분리막 시트(120)와 유닛셀(110)이 접합되므로 분리막 시트(120)와 유닛셀(110) 사이의 접착력은 벤딩된 상태를 유지하는 벤딩 유지력을 발생시킬 수 있다. 즉, 분리막 시트(120)와 유닛셀(110)이 라미네이션 과정에서 라운드 형태인 상태로 서로 접합되면, 분리막 시트(120)와 유닛셀(110)의 접합력에 의해 전극 조립체(100)가 벤딩된 라운드 형태의 전극 조립체(100)를 유지시키기 용이할 수 있다(라미네이션 과정이 완료된 전극 조립체(100)가 도로 평평하게 펴지지 않고 라운드 형태를 유지하기가 용이하다는 의미임).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법의 형태 유지 과정에서 전극 조립체와 형태 유지 하우징이 결합하기 전 상태를 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법의 형태 유지 과정에서 전극 조립체와 형태 유지 하우징이 결합된 상태를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은 전극 조립체(100)의 라운드 형태가 유지되도록 형태 유지 하우징(130)으로 전극 조립체(100)를 감싸는 형태 유지과정을 더 포함할 수 있다.
형태 유지과정은 라미네이션 과정을 통해 형성된 전극 조립체(100)의 라운드 형태가 유지되도록 형태 유지 하우징(130)으로 전극 조립체(100)를 감쌀 수 있다.
이때, 형태 유지 하우징(130)의 내측은 전극 조립체(100)의 라운드 형태에 대응되는 형태로 형성될 수 있다.
이에 따라, 전극 조립체(100)가 라운드 형태에서 평면 형태로 되돌아 가는 것을 억제하여 지속적으로 라운드 형태를 유지하기 용이할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법으로 전극 조립체를 제조 시, 일례로 도 5를 참고하면, 유닛셀(110) 및 분리막 시트(120)를 포함하는 전극 조립체(100)를 형성시킬 수 있고, 다른 예로, 도 7을 참고하면, 유닛셀(110)과, 분리막 시트(120) 및 형태 유지 하우징(130)을 포함하는 전극 조립체(100')를 형성시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법을 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 유닛셀 형성과정을 나타낸 측면도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 스택과정을 나타낸 정면도이며, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 스택과정을 통해 적층된 전극 조립체를 나타낸 정면도이다.
또한, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법의 라미네이션 과정을 나타낸 측면도이며, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법으로 제조된 전극 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 8 내지 도 11을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은 유닛셀(210)을 라운드 형태로 형성시키는 유닛셀 형성과정과, 분리막 시트(220)를 지그재그로 폴딩하며 분리막 시트(220) 사이사이에 유닛셀(210)을 위치시켜 전극 조립체(200)를 형성시키는 스택과정 및 전극 조립체(200)를 한 쌍의 히팅 프레스(heating press)(20)를 통해 열을 가하며 가압하여 유닛셀(210) 및 분리막 시트(220)를 상호 접합시켜 전극 조립체(200)를 라운드 형태로 형성시키는 라미네이션 과정을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은 전술한 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법과 비교할 때, 유닛셀(210)을 라운드 형태로 형성시키는 유닛셀 형성과정을 더 포함하는 차이가 있을 수 있다.
따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
도 8을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 유닛셀 형성과정은 유닛셀(210)이 라운드 형태로 형성되도록 전극(213) 및 분리막(214)을 적층하여 히트 프레스(Heat press)할 수 있다.
보다 상세히, 유닛셀 형성과정은 전극(213) 및 분리막(214)의 양면을 한 쌍의 히팅(Heating) 가압부(10)를 통해 가열 및 가압하여 상호 접합시킬 수 있다. 이때, 상부 가압부(11) 및 하부 가압부(12)로 구성된 한 쌍의 히팅 가압부(10)의 가압면은 라운드 형태로 형성되어 전극(213) 및 분리막(214)의 가열 및 가압하여 라운드 형태의 유닛셀(210)을 형성시킬 수 있다. 이에 따라, 라운드 형태의 전극 조립체(200)를 형성시키기가 보다 용이할 수 있다.
도 9를 참고하면, 스택과정은 다수개의 유닛셀(210) 및 분리막 시트(220)를 교대로 적층하되, 분리막 시트(220)를 지그재그로 폴딩하며 분리막 시트(220) 사이사이에 유닛셀(210)을 위치시켜 지그재그 스택(Stack)된 전극 조립체(200)를 형성시킬 수 있다.
이때, 스택과정은 분리막 시트(220)를 유닛셀(210)의 라운드 형태에 대응되도록 유닛셀(210)에 밀착시키며 지그재그 폴딩할 수 있다.
또한, 스택과정은 분리막 시트(220)를 전극 조립체(200)의 4방향에서, 좌,우 방향(X)으로 번갈아 폴딩하고, 유닛셀(210)을 분리막 시트(220)의 폴딩 시 마다 좌,우 번갈아 적층할 수 있다.
아울러, 스택 과정은 분리막 시트(220)와 유닛셀(210)을 서로 접착시키지 않으며 적층시킨다.
한편, 도 10을 참고하면, 스택과정은 분리막 시트(220)를 지그재그로 폴딩 시킨 후, 유닛셀(210)과 분리막 시트(220)의 지그재그 폴딩 부분을 전체적으로 더 둘러쌀 수 있다. 이때, 분리막 시트(220)는 지그 재그로 폴딩되는 폴딩 부위(221)와, 유닛셀(210)과 분리막 시트(220)의 폴딩부가 적층된 적층체를 전체적으로 감싸는 권취 부위를(222) 포함할 수 있다.
도 9 및 도 12를 참고하면, 유닛셀(210)은 전극(213) 및 분리막(214)을 포함할 수 있다. 여기서, 전극(213)의 단부에는 전극 탭(218)이 형성될 수 있다.
여기서, 전극(213)은 양극(211) 및 음극(212)을 포함할 수 있다. 이때, 양극(211)의 단부에 양극 탭(216)이 더 형성되고, 음극(212)의 단부에 음극 탭(217)이 더 형성될 수 있다.
한편, 유닛셀(210)은 분리막(214)을 사이로 일측에 양극(211)이 위치되고, 타측에 음극(212)이 위치된 모노셀(Mono cell)로 이루어질 수 있다.
도 11 및 도 12를 참고하면, 라미네이션 과정은 전극 조립체(200)의 양면을 한 쌍의 히팅 프레스(heating press)(20)를 통해 열을 가하며 가압하여 다수개의 유닛셀(210) 및 분리막 시트(220)를 상호 접합시킬 수 있다.
또한, 라미네이션 과정은 한 쌍의 히팅 프레스(20)가 라운드(Round) 형태로 형성되어 전극 조립체(200)를 가압 시 전극 조립체(200)를 라운드 형태로 형성시킬 수 있다.
아울러, 라미네이션 과정은 전극 조립체(200)의 4방향 중에서, 전,후 방향(Y)에 대하여 곡률이 형성되도록 전극 조립체(200)를 가압할 수 있다.
한편, 라미네이션 과정은 전극 조립체(200)의 곡률 반경이 예를 들어 60 ~ 450 mm 되도록 전극 조립체(200)를 한 쌍의 히팅 프레스(20)로 가압할 수 있다.
여기서, 라미네이션 과정은 전극 조립체(200)의 곡률 반경이 구체적으로 예를 들어 90 ~ 200 mm 되도록 전극 조립체(200)를 한 쌍의 히팅 프레스(20)로 가압할 수 있다.
도 8 내지 도 12를 참고하면, 상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은, 유닛셀(210) 및 분리막 시트(220)를 적층시키는 스택과정 수행 이전에 유닛셀(210)이 라운드 형태로 형성되도록 전극(213) 및 분리막(214)을 적층하여 히트 프레스(Heat press)하는 유닛셀 형성과정을 먼저 수행할 수 있다. 이후, 스택과정에서 유닛셀(210) 및 분리막 시트(220)를 적층 후, 라미네이션 과정에서 유닛셀(210) 및 분리막 시트(220)를 라운드 형태로 형성시켜 전극 조립체(200)를 제조할 수 있다.
따라서, 유닛셀 형성과정을 통해 유닛셀(210) 내부의 전극(213), 분리막(214) 간 접착층이 이후 라미네이션 과정에서 다시 한번 라운드 형태의 접착층을 형성하므로 라운드 유지력이 더욱 좋아질 수 있다.
즉, 유닛셀(210) 및 분리막 시트(220)를 라운드 형태로 접합시켜 유닛셀(210)과 분리막 시트(220) 사이에 라운드 접착층을 형성시킬 때 보다, 유닛셀(210) 내부의 전극(213) 및 분리막(214) 사이를 라운드 형태로 접합시켜 라운드 접착층을 형성시킨 후, 유닛셀(210) 및 분리막 시트(220)를 라운드 형태로 접합시켜 라운드 접착층을 형성시킴에 따라 2중의 라운드 접착층이 형성되어 전극 조립체(200)의 라운드 유지력이 보다 증가될 수 있다.
한편, 도 5, 도 7 및 도 12를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체(100,100',200)는, 전술한 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법 또는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에 따른 전극 조립체 제조방법으로 제조될 수 있다.
한편, 도 5, 도 7 및 도 12를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지는, 전술한 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법 또는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에 따른 전극 조립체 제조방법으로 제조된 전극 조립체(100,100',200)를 포함할 수 있다. 여기서, 이차전지(미도시)는 전극 조립체(100,100',200) 및 전극 조립체(100,100',200)를 수용하는 전지 케이스(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서, 이차전지에 대한 구체적인 구조는 당업계에 공지된 사항으로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법과, 이를 통해 제조된 전극 및 이차전지는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10: 히팅 가압부
21: 상부 가압부
12: 하부 가압부
20: 히팅 프레스
21: 상부 프레스
21a: 가압면
22: 하부 프레스
22a: 가압면
100,100',200: 전극 조립체
110,210: 유닛셀
111,211: 양극
112,222: 음극
113,223: 전극
114,214 분리막
116,216: 양극 탭
117,217: 음극 탭
118,218: 전극 탭
120,220: 분리막 시트
121,221: 폴딩 부위
122,222: 권취 부위
130: 형태 유지 하우징
X: 좌,우 방향
Y: 전,후 방향
R1,R2: 곡률 반경

Claims (14)

  1. 전극 및 분리막을 포함하는 다수개의 유닛셀 및 분리막 시트를 교대로 적층하되, 상기 분리막 시트를 지그재그로 폴딩하며 상기 분리막 시트 사이사이에 상기 유닛셀을 위치시켜 지그재그 스택된 전극 조립체를 형성시키는 스택과정; 및
    상기 전극 조립체의 양면을 한 쌍의 히팅 프레스(heating press)를 통해 열을 가하며 가압하여 다수개의 상기 유닛셀 및 상기 분리막 시트를 상호 접합시키는 라미네이션 과정;을 포함하고,
    상기 라미네이션 과정은 상기 한 쌍의 히팅 프레스가 라운드(Round) 형태로 형성되어 상기 전극 조립체를 가압 시 상기 전극 조립체를 라운드 형태로 형성시키는 전극 조립체 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스택과정은
    상기 분리막 시트를 상기 전극 조립체의 4방향 중에서, 좌,우 방향으로 번갈아 폴딩하고,
    상기 유닛셀을 상기 분리막 시트의 폴딩 시 마다 좌,우 번갈아 적층하는 전극 조립체 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 라미네이션 과정은
    상기 전극 조립체의 4방향 중에서, 전,후 방향에 대하여 곡률이 형성되도록 상기 전극 조립체를 가압하는 전극 조립체 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 스택과정은 상기 전극 조립체의 길이가 30 ~ 78 mm 가 형성되도록 상기 전극 조립체를 형성시키고,
    상기 라미네이션 과정은 상기 전극 조립체의 곡률 반경이 90 ~ 200 mm 되도록 상기 전극 조립체를 상기 한 쌍의 히팅 프레스로 가압하는 전극 조립체 제조방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    한 쌍의 상기 히팅 프레스는 상기 전극 조립체의 상부를 가압하는 상부 프레스 및 상기 전극 조립체의 하부를 가압하는 하부 프레스를 포함하고,
    상기 상부 프레스 및 상기 하부 프레스에서 상호 마주보는 가압면의 곡률 반경은 각각 90 ~ 200 mm 로 형성되는 전극 조립체 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 라미네이션 과정을 통해 형성된 상기 전극 조립체의 라운드 형태가 유지되도록 형태 유지 하우징으로 상기 전극 조립체를 감싸는 형태 유지과정을 더 포함하는 전극 조립체 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 형태 유지 하우징의 내측은 상기 전극 조립체의 라운드 형태에 대응되는 형태로 형성되는 전극 조립체 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 스택과정 이전에,
    상기 유닛셀이 라운드 형태로 형성되도록 상기 전극 및 상기 분리막을 적층하여 히트 프레스(Heat press)하는 유닛셀 형성과정을 더 포함하는 전극 조립체 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 유닛셀 형성과정은
    상기 라미네이션 과정을 통해 형성될 상기 전극 조립체의 곡률에 대응되는 곡률이 형성되도록 상기 유닛셀을 형성시키는 전극 조립체 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 스택과정은
    상기 분리막 시트를 상기 유닛셀의 라운드 형태에 대응되도록 상기 유닛셀에 밀착시키며 지그재그 폴딩하는 전극 조립체 제조방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유닛셀은
    상기 분리막을 사이로 일측에 양극이 위치되고, 타측에 음극이 위치된 모노셀로 이루어지는 전극 조립체 제조방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스택 과정은
    상기 분리막 시트와 상기 유닛셀을 서로 접착시키지 않으며 적층시키는 전극 조립체 제조방법.
  13. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 전극 조립체 제조방법으로 제조된 전극 조립체.
  14. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 전극 조립체 제조방법으로 제조된 전극 조립체를 포함하는 이차전지.
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