WO2019164091A1 - 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체의 제조방법 - Google Patents

전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2019164091A1
WO2019164091A1 PCT/KR2018/013088 KR2018013088W WO2019164091A1 WO 2019164091 A1 WO2019164091 A1 WO 2019164091A1 KR 2018013088 W KR2018013088 W KR 2018013088W WO 2019164091 A1 WO2019164091 A1 WO 2019164091A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
separator
electrode unit
sealing
electrode assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2018/013088
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
추일운
김상욱
박동혁
김남혁
전수호
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
Priority to CN201880031198.6A priority Critical patent/CN110663133B/zh
Priority to US16/615,345 priority patent/US11342591B2/en
Priority to EP18907419.8A priority patent/EP3614478B1/en
Publication of WO2019164091A1 publication Critical patent/WO2019164091A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0468—Compression means for stacks of electrodes and separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • H01M50/406—Moulding; Embossing; Cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • 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 an electrode assembly manufacturing apparatus and a method for manufacturing an electrode assembly, and relates to an electrode assembly manufacturing apparatus and an electrode manufacturing method improved productivity compared to the prior art.
  • the shape of the secondary battery also needs to be removed from the conventional shape so that it can be mounted in an atypical space inside the electronic device and maximize the capacity. It is becoming.
  • Various studies for effectively manufacturing such an irregular secondary battery have been conducted.
  • an electrode assembly having an atypical shape corresponding to the shape of the atypical secondary battery needs to be manufactured.
  • a separator usually a rectangular separator is generally used
  • an electrode having an amorphous shape are prepared, and then an electrode and the separator are laminated to manufacture an electrode unit.
  • an electrode assembly having an amorphous shape is manufactured by cutting a portion of the separator so that the separator also has a shape corresponding to that of the electrode.
  • the electrode unit in which a portion of the separator is cut is made of only a relatively small amount of electrodes and the separator.
  • the electrode assembly used in the secondary battery is composed of a relatively large amount of electrodes and separators, according to the prior art, a large number of electrode units in which some regions of the separator are cut are required to manufacture the electrode assembly. There has been a problem of requiring excessive equipment and manufacturing time for manufacturing the electrode assembly.
  • an object of the present invention is to reduce the equipment and manufacturing time for manufacturing the electrode assembly by simplifying the process of manufacturing the electrode assembly.
  • a preparation step of preparing a separator and an electrode An electrode unit manufacturing step of manufacturing an electrode unit having a structure in which the separator and the electrode are alternately disposed; A pre-sealing step of forming a pre-sealing portion in which at least some regions of the plurality of separators in the electrode unit are attached to each other; A separator cutting step of cutting a region including the free sealing part in a plurality of separators; Provided is an electrode assembly manufacturing method comprising a.
  • a recess is formed in the electrode, in the pre-sealing step, a pre-sealing part is formed in at least a portion of the plurality of separators covering the recess of the electrode, and in the separator cutting step, A recess may be formed at a position corresponding to the recess of the electrode in the separator.
  • the pre-sealing portion may be formed by pressing the upper and lower portions of the electrode unit together.
  • the pre-sealing portion is spaced downward from an imaginary surface extending the uppermost surface of the electrode unit and is spaced upwardly from an imaginary surface extending the lowermost surface of the electrode unit. Can be done.
  • the upper pressing device for pressing the upper portion of the electrode unit and the lower pressing device for pressing the lower portion of the electrode unit has a rod shape, in the pre-sealing step, one end of the upper pressing device and the lower pressing device of the separation membrane The area adjacent to the recess of the electrode may be pressed.
  • An indentation having a curved indent toward the electrode is formed in the recess of the electrode, and the upper pressurizing device and the lower pressurizing the region adjacent to the recess of the electrode of the separator in the pre-sealing step.
  • One end of the pressing device may be formed with a curved surface having a curvature corresponding to the curvature of the indentation.
  • the upper pressing device presses the upper portion of the electrode unit while moving downward from the upper portion of the electrode unit toward the center of the thickness direction of the electrode unit, and the lower pressing device lowers the electrode unit.
  • the lower portion of the electrode unit can be pressed while moving upward toward the center of the thickness direction of the electrode unit.
  • an electrode unit manufacturing apparatus for manufacturing an electrode unit having a structure in which a separator and an electrode are alternately arranged;
  • a pre-sealing apparatus attaching at least some regions of the plurality of separators in the electrode unit to each other to form a pre-sealing portion;
  • a separator cutting device for cutting a region including the free sealing part in a plurality of separators;
  • an electrode assembly manufacturing apparatus comprising a.
  • a recess is formed in the electrode, and the pre-sealing apparatus forms a pre-sealing portion in at least a part of a region covering the recess of the electrode in the plurality of separation membranes, and the separation membrane cutting device is configured as the electrode of the electrode in the separation membrane.
  • a recess may be formed at a position corresponding to the recess.
  • a support device for supporting the electrode unit and the free sealing portion The support apparatus further includes a first support surface that supports a lower surface of the electrode unit; And a second support surface protruding upward and forming a step with the first support surface and supporting the free sealing portion; It may include.
  • the upper pressing device and the lower pressing device may have a rod shape, and one end of the upper pressing device and the lower pressing device may press a region adjacent to the recess of the electrode of the separator.
  • An indentation having a curved indent toward the electrode is formed in the recess of the electrode, and one end of the upper pressurizing device and the lower pressurizing device pressurizing a region adjacent to the recess of the electrode of the separation membrane.
  • a curved surface having a curvature corresponding to the indentation may be formed.
  • the upper pressurizing device presses the upper part of the electrode unit while moving downward from the upper part of the electrode unit toward the center of the thickness direction of the electrode unit, and the lower pressing device presses the thickness of the electrode unit at the lower part of the electrode unit.
  • the lower part of the electrode unit can be pressed while moving upward toward the center of the direction.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an electrode unit manufactured according to an electrode unit manufacturing step of the electrode assembly manufacturing method according to the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing an example of the shape of the electrode and the separator used in the electrode assembly manufacturing method according to the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view showing a state in which a pre-sealing step of the electrode assembly manufacturing method according to the present invention.
  • Figure 4 is a side cross-sectional view showing a state in which a pre-sealing step of the electrode assembly manufacturing method according to the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged plan view illustrating an enlarged state of one end portion of the pressing device in the pre-sealing step of the electrode assembly manufacturing method according to the present invention.
  • Figure 6 is a side cross-sectional view showing a state in which the pre-sealing portion is supported by a support device having a step in the membrane cutting step of the electrode assembly manufacturing method according to the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing an example of an electrode assembly manufactured according to the electrode assembly manufacturing method according to the present invention.
  • FIG. 8 is an enlarged plan view illustrating an enlarged view of a point at which a separator is cut after a separator cutting step in an electrode assembly manufacturing method according to the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view showing a point at which the horizontal distance between the circumference of the separator and the circumference of the cathode is measured through an experimental example with respect to the electrode assembly manufactured according to the embodiment of the present invention.
  • FIG 10 is a graph showing a result of measuring a horizontal distance between the periphery of the separator and the periphery of the cathode through the experimental example for the electrode assembly manufactured according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an electrode unit manufactured according to an electrode unit manufacturing step of the electrode assembly manufacturing method according to the present invention.
  • an electrode assembly manufacturing method includes an electrode unit having a structure in which an electrode 2 and a separator 3 are prepared, and a structure in which the electrode 2 and the separator 3 are alternately arranged. It may include an electrode unit manufacturing step of manufacturing (1).
  • the electrode 2 and the separator 3 may each have a sheet shape.
  • the shape of the electrode 2 may have an irregular shape rather than a rectangle or a circle.
  • a recess 21 (hereinafter, referred to as an “electrode recess”) may be formed in the electrode 2.
  • the electrode 2 may have an L shape.
  • an indentation 23 having a curved recessed shape toward the electrode 2 is formed in the electrode recess 21 of the electrode 2.
  • the separator 3 may cover both the upper and lower surfaces of the electrode 2.
  • the separator covers both the upper and lower surfaces of the electrode' means not only that the area of the silver separator is larger than that of the electrode, but also that the circumference of the separator when viewed from the top or the bottom in the thickness direction of the electrode unit It may mean to cover the periphery of all electrodes.
  • the shape of the separator 3 after the separator cutting step may correspond to the shape of the electrode.
  • the concave portion 31 (hereinafter, 'membrane concave portion') may also be formed in the separator 3 after the separator cutting step, and the concave membrane concave portion ( 31, an indentation 33 having a curved indent toward the separator 3 may be formed (hereinafter, referred to as a 'membrane indentation'), and the separator 3 after the separator cutting step may have an L shape. Can be.
  • the electrode assembly manufacturing method according to the present invention may include a pre-sealing step of attaching at least some regions of the plurality of separators in the electrode unit 1 to each other to form a pre-sealing portion 40 (see FIG. 6).
  • the present invention may be an invention for solving the above problems. That is, according to the present invention, by fabricating an electrode unit by alternately stacking the electrode and the separator, after attaching some regions of the separator through a pre-sealing step and cutting some regions of the separator, a large number of separators can be prepared. You can cut all at once. Therefore, the number of times of cutting a portion of the separator in the process of manufacturing the electrode assembly using the electrode unit may be simplified, and thus the manufacturing speed of the electrode assembly may be improved.
  • the pre-sealing portion 40 may be formed in a portion of the separator 3. As described above, an electrode recess 21 may be formed in the electrode 2. According to the present invention, the pre-sealing portion may be formed in some or all of the regions covering the electrode recess 21 in the separator 3. Can be.
  • the pre-sealing portion 40 may be formed by pressing the upper or lower portion of the electrode unit 1, for example, the pre-sealing portion 40 may combine the upper and lower portions of the electrode unit 1 together. It can be formed by pressing.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a state in which a pre-sealing step is performed in an electrode assembly manufacturing method according to the present invention
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a pre-sealing step is performed.
  • the pre-sealing step may be performed by the pre-sealing device 110 for pressing the upper or lower portion of the electrode unit 1. 3 and 4, the upper pressing device 112 for pressing the upper part of the electrode unit 1 and the lower pressing device 114 for pressing the lower part of the electrode unit 1 in the pre-sealing step as the pre-sealing device 110.
  • the pre-sealing device 110 may include only the upper pressurizing device or only the lower pressurizing device.
  • a flat area may be formed in the upper pressing device 112 or the lower pressing device 114 in an area corresponding to the upper and lower surfaces of the electrode unit 1.
  • the upper pressing device 112 may move downward, and the lower pressing device 114 may move upward, wherein the flat area presses the upper or lower portion of the electrode unit 1 to form a pre-sealing portion. can do.
  • FIG. 5 is an enlarged plan view illustrating an enlarged state of one end portion of the pressing device in the pre-sealing step of the electrode assembly manufacturing method according to the present invention.
  • the upper pressing device 112 or the lower pressing device 114 may have a rod shape.
  • one end of the upper pressurizing device 112 and one end of the lower pressurizing device 114 are adjacent to the electrode recess 21 of the electrode 2 of the separator 3 of the electrode unit 1. The area can be pressurized.
  • one end of the upper pressing device 112 and one end of the lower pressing device 114 that press the region adjacent to the electrode recess 21 may have a curved shape.
  • a curved shape it is possible to prevent the separator from being damaged by the upper pressing device and the lower pressing device in the pre-sealing step.
  • one end of the upper pressurizing device 112 and one end of the lower pressurizing device 114 that press the region adjacent to the electrode recess 21 have a curvature corresponding to the curvature of the electrode indentation 23.
  • a curved surface may be formed, and thus, an area facing the electrode indentation part 23 of the pre-sealing part in which the separators are attached to each other in the pre-sealing step may correspond to the shape of the electrode indentation part 23.
  • the pre-sealing portion may be formed by pressing the upper pressing device 112 or the lower pressing device 114 to press a portion of the separator in the pre-sealing step, and in the pre-sealing step, a portion of the separator is pressed upward only.
  • the free sealing part may be formed to be biased to one side in the thickness direction of the electrode unit.
  • the pre-sealing part may be formed to be biased downward in the thickness direction of the electrode unit.
  • the separation membranes are also biased to one side and thus the pre-sealing portion is markedly asymmetrical, so that the cutting quality in a region where the separator is cut in a subsequent separation of the membrane may be degraded.
  • the upper pressurizing device 112 moves downward from the top of the electrode unit 1 toward the center of the thickness direction of the electrode unit 1.
  • the upper portion of the electrode unit 1 can be pressurized, and the lower pressurizing unit 114 presses the lower portion of the electrode unit 1 while moving upward from the lower portion of the electrode unit 1 with respect to the thickness direction of the electrode unit 1. can do.
  • the pre-sealing portion 40 (refer to FIG. 6) is formed at the center portion with respect to the thickness direction of the electrode unit to have symmetry, cutting quality in the region where the separator is cut in a subsequent separator cutting step may be improved. have.
  • the present invention may further comprise a membrane cutting step made after the pre-sealing step to cut a portion of the membrane.
  • the region cut in the separator cutting step may include a pre-sealing portion formed in the pre-sealing step.
  • the shape of the separator may correspond to the shape of the electrode. Therefore, as shown in FIG. 7, after the membrane cutting step, the separator recess 31 (see FIG. 2) may be formed in the separator of the electrode assembly 100, and the electrode recess and the separator recess may be formed to face each other. have.
  • the separator indentation 33 (see FIG. 2) may be formed in the separator of the electrode assembly 100 after the separator cutting step, and the electrode indentation and the separator indentation may be formed to face each other.
  • the separator 3 may be formed to cover all regions of the cathode 2a as shown in FIG. 8. . Therefore, as shown in FIG. 5, the separator cutting line CL, which is an imaginary line in which the separator is cut in the separator cutting step, may be formed to be spaced outward from the periphery of the electrode.
  • Figure 6 is a side cross-sectional view showing a state that the free sealing portion is supported by a support device having a step in the electrode assembly manufacturing method according to the present invention.
  • the pre-sealing part 40 may be cut by the membrane cutting device 120.
  • the pre-sealing step may be performed by stopping the movement of the upper pressurizing device 112 or the lower pressurizing device 114 in addition to the process of moving the upper pressurizing device 112 or the lower pressurizing device 114 (hereinafter, referred to as “moving process”).
  • the process in which the device continues to pressurize the electrode unit hereinafter 'stop process'
  • the upper pressurizing device 112 or the lower pressurizing device 114 is moved again, so that the upper pressurizing device 112 or the lower pressurizing device 114 It may include a process of moving to the original position (hereinafter referred to as "return process").
  • the distance that the upper pressurizing device 112 and the lower pressurizing device 114 moves in the moving process, respectively, is free. It may be 0.4 to 0.5 of the thickness of the electrode unit before the sealing step. For example, the distance that the upper pressurizing device 112 and the lower pressurizing device 114 move in the moving process may be 0.43 to 0.44 of the thickness of the electrode unit before the pre-sealing step, respectively.
  • the sum of the time taken for the moving process, the stopping process and the return process in the pre-sealing step may be 4 seconds to 6 seconds.
  • the sum of the time taken for the moving process, the stopping process, and the return process may be 4.5 seconds to 5.5 seconds.
  • the ratio of the thickness of the electrode unit of the thickness of the pre-sealing portion formed in the pre-sealing step may be 0.8 to 0.9.
  • the ratio of the thickness of the electrode unit to the thickness of the pre-sealing portion formed in the pre-sealing step may be 0.8 to 0.83.
  • the temperature of the pre-sealing device 110 may be 110 degrees Celsius to 130 degrees Celsius.
  • the temperature of the pre-sealing device 110 may be 115 degrees to 125 degrees Celsius.
  • the pre-sealing portion may be formed in the central portion with respect to the thickness direction of the electrode unit.
  • the free sealing portion is formed so as to be spaced apart from the imaginary surface extending the uppermost surface of the electrode unit downwardly and spaced upwardly from the imaginary surface extending the lowermost surface of the electrode unit ( 6). Therefore, the membrane cutting step may be performed in a state where the free sealing portion is spaced downward from the imaginary surface extending the top surface of the electrode unit and spaced upwardly from the imaginary surface extending the bottom surface of the electrode unit. . In this case, as shown in FIG.
  • the pre-sealing unit 40 supports the first support surface 132 that supports the lower surface of the electrode unit in the support device 130. Spaced apart from the upper side), the separation of the membrane in this state may result in deterioration of the cutting quality at the cutting area since the free sealing part is not fixed.
  • the support device 130 is protruded upwardly in step with the first support surface 132 and the first support surface 132 for supporting the lower surface of the electrode unit 1 in the membrane cutting step.
  • the second support surface 134 may be formed to support the free sealing part 110.
  • the circumference of the separator covers the circumference of the electrode so that the separator can cover all regions of the electrode in the electrode unit.
  • the separator of the electrode unit does not cover all areas of the electrode, the positive and negative electrodes facing each other may be in contact with each other with the separator interposed therebetween, in which case, a short circuit phenomenon may cause a fatal safety issue. Therefore, the electrode unit after the separator cutting step according to the present invention is also preferably formed so that the separator covers all regions of the electrode.
  • the present invention can be applied to the electrode assembly used in the lithium secondary battery.
  • the cathode and the cathode may be provided to surround the anode to surround the cathode so that the cathode may cover all areas of the anode.
  • the circumference of the separator in the electrode unit may be formed to surround the circumference of the cathode after the separation membrane cutting step.
  • D 1 the horizontal distance between the periphery of the separator and the periphery of the cathode (ie, the distance between the periphery of the separator and the periphery of the cathode when the electrode unit is viewed from above) is referred to as D 1 after the separation membrane cutting step.
  • D1 according to the present invention may be 0.5 mm or more in all regions of the electrode assembly. When D1 is 0.5 mm or more, safety problems that may occur due to direct contact with electrodes may be solved.
  • the horizontal distance between the separator cutting line CL, which is a virtual line in which the separator is cut in the separator cutting step, and the peripheral portion of the cathode is D2
  • D2 is larger than D1.
  • the distance between D2 and D1 may be excessive. This is because, in the shorter case, a region where D1 is less than 0.5 mm in some regions of the electrode assembly may occur, which may cause safety problems in the electrode assembly.
  • D2 may be larger than D1
  • the difference between D2 and D1 may be 0.5 to 0.7 mm in all regions where the separation of the membrane is made in the separation membrane cutting step.
  • the difference between D2 and D1 may be 0.6 to 0.7 mm in all regions of the electrode assembly.
  • the present invention may further include a side sealing step of adhering the plurality of separators cut in the separator cutting step to each other.
  • a side sealing step of adhering the plurality of separators cut in the separator cutting step to each other.
  • the pre-sealing device may have a shape different from that shown in FIGS. 3 to 5. That is, the upper sealing device and the lower sealing device constituting the pre-sealing device may have a shape corresponding to the area in which the separator is cut in the separator cutting step so as to cover the entire area in which the separator is cut in the separator cutting step. In this case, the pre-sealing portion may be formed over the entire region where the separator is to be cut in the pre-sealing step.
  • one end of the upper pressurizing device and one end of the lower pressurizing device may have a shape corresponding to the electrode indentation so as to press a region adjacent to the electrode indentation 23 (see FIG. 2) of the electrode 2. have.
  • the electrode assembly manufacturing apparatus is an electrode unit manufacturing apparatus for manufacturing an electrode unit 1 having a structure in which the separator 3 and the electrode 2 are alternately arranged, and a plurality of separators 3 in the electrode unit 1.
  • a recess may be formed in the electrode 2, and the pre-sealing apparatus 110 may pre-seal at least a portion of the plurality of separation membranes 3 covering the electrode recess 21 of the electrode 2.
  • the portion 40 may be formed.
  • the separator cutting device 120 may form the separator recess 31 at a position corresponding to the electrode recess 21 of the electrode 2 in the separator 3.
  • the electrode assembly manufacturing apparatus supports the side sealing apparatus for adhering the regions cut by the membrane cutting device 120 to each other in the plurality of separators 3, and the electrode unit 1 and the pre-sealing portion 40.
  • the support device 130 may further include. At this time, the support device 130 is formed to protrude upward in a step with the first support surface 132 and the first support surface 134 for supporting the lower surface of the electrode unit 1 and to form the pre-sealing portion 40. It may include a second support surface for supporting.
  • the pre-sealing device 110 may include an upper pressing device 112 for pressing the upper portion of the electrode unit 1 and a lower pressing device 114 for pressing the lower portion of the electrode unit 1.
  • the upper pressing device 112 and the lower pressing device 114 may have a rod shape, one end of the upper pressing device 112 and the lower pressing device 114, the electrode of the electrode (2) of the separator (3) The area adjacent to the recess 21 can be pressed.
  • An electrode indentation 23 having a curved indent toward the electrode 2 may be formed in the electrode recess 21 of the electrode 2, and the electrode recess of the electrode 2 of the separator 3 may be formed.
  • One end of the upper pressing device 112 and the lower pressing device 114 for pressing the region adjacent to the 21 may be formed with a curved surface having a curvature corresponding to the electrode indentation 23.
  • An electrode unit having a structure in which electrodes and separators were alternately stacked and having 28 separators was prepared.
  • the electrode unit was manufactured by stacking 14 monolithic cells having two separators as a four-layer structure of an anode, a separator, a cathode, and a separator.
  • the total thickness of the electrode unit was 3.42 mm, and the anode and the cathode had an L-shape in which recesses were formed, and indentations were formed in the recesses of the anode and the cathode, respectively.
  • the radius of curvature of the indentation formed in the recess of the cathode was 4.5 mm.
  • Both the upper pressurizing device and the lower pressurizing device which pressurize the electrode unit in the pre-sealing step had a rod shape having a width of 5 mm.
  • the pre-sealing portion is formed in a region pressurized by the upper pressing device and the lower pressing device of the separator.
  • the radius of curvature of one end of the upper pressurizing device and one end of the lower pressurizing device for pressing the region adjacent to the negative electrode indentation in the pre-sealing step was 2.5 mm.
  • the upper pressurization device and the lower pressurization device were moved 1.5 mm downward and upward, respectively, for 1 second at 120 degrees Celsius. Thereafter, the upper pressurization device and the lower pressurization device were stopped for 3 seconds. Thereafter, the upper pressurizing device and the lower pressurizing device were moved 1.5 mm upward and downward, respectively, for 1 second.
  • the thickness of the pre-sealing portion formed in the pre-sealing step was 0.28 mm.
  • a portion of the separator is cut so that the separator has a shape corresponding to the electrode.
  • a partial region of the separator was cut such that a horizontal distance between the periphery of the cathode and the cutting line of the separator (that is, the distance between the cathode periphery and the cutting line of the separator when the electrode unit was viewed from above) was 1.1 mm.
  • the radius of curvature was set to 3.4 mm in the region corresponding to the indentation of the cathode of the separator cut line.
  • a total of eight electrode assemblies were prepared according to the examples.
  • the horizontal distance between the circumference of the separator and the circumference of the cathode in the region where the separator was cut by the membrane cutting step was measured.
  • FIG. 10 is a graph showing the results of measuring horizontal distances between the periphery of the separator and the periphery of the cathode in regions 1 to 3 for each of the 28 separators constituting the electrode unit manufactured according to the embodiment.
  • the numbers on the horizontal axis mean the positions of the separators sequentially measured from the top in the thickness direction of the electrode unit.
  • the horizontal axis of the separator is described by grouping two by 1, 2/3, 4/5, 6 ... (hereinafter, omitted), which is the periphery of the whole of the two separators constituting one monocell It means that the horizontal distance between the and the peripheral portion of the cathode was measured.
  • a horizontal distance between the perimeter of the entirety of the two separators in one monocell and the perimeter of the cathode in the monocell to which the two separators belong was measured for each monocell (ie, measured 14 times in the region 1 to 3), and the horizontal distance between the periphery of the separator and the periphery of the cathode was measured, and the results are shown in FIG. 10.
  • the distance between the circumference of the separator and the circumference of the cathode needs to be 0.5 mm or more in all regions of the electrode assembly. Based on this, as shown in FIG. 10, in the case of the electrode assembly manufactured according to the embodiment, the distance between the periphery of the separator and the periphery of the cathode may be 0.5 mm or more in the entire region cut in the separator cutting step.
  • Table 1 shows the average value, the maximum value, the minimum value, the standard deviation, for the horizontal distance between the perimeter of the separator and the perimeter of the cathode in the areas 1 to 3 for all the separators of the eight electrode assemblies manufactured according to the embodiment. This is a table that summarizes the Cpk values. Similar to the case of FIG. 8, in the case of the electrode assembly manufactured according to the embodiment in Table 1, the distance between the circumference of the separator and the circumference of the negative electrode is 0.5 mm or more in the entire region cut in the membrane cutting step, so that the safety of the electrode assembly It can be confirmed that it is secured.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

전극 조립체 제조방법 및 전극 조립체 제조장치가 개시된다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따르면, 분리막과 전극을 준비하는 준비 단계; 상기 분리막과 상기 전극이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 유닛을 제조하는 전극 유닛 제조 단계; 상기 전극 유닛 내 복수의 상기 분리막 중 적어도 일부 영역이 서로 부착된 프리 실링부를 형성하는 프리 실링 단계; 복수의 상기 분리막에서 상기 프리 실링부를 포함하는 영역을 절단하는 분리막 절단 단계; 를 포함하는 전극 조립체 제조방법이 제공된다.

Description

전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체의 제조방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2018년 2월 20일자 한국특허출원 제10-2018-0019991호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체의 제조방법에 관한 것으로서, 종래에 비해 생산성이 향상된 전극 조립체 제조장치 및 전극 제조방법에 관한 것이다.
전자기기에 대한 수요가 다양해지면서 전자기기에 수용되며 반복적인 충전 및 방전이 가능한 이차전지(secondary battery)에 대한 수요 역시 증가하고 있다.
특히, 전자기기의 형상이 다양해지고 전자기기에 요구되는 용량이 증가함에 따라, 전자기기 내부의 비정형적인 공간에 장착될 수 있고 용량을 극대화할 수 있도록 이차전지의 형상 역시 종래의 형상에서 벗어날 것이 요구되고 있다. 이러한, 비정형(irregular) 이차전지를 효과적으로 제조하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
이러한 비정형 이차전지를 제조하기 위해서는 비정형 이차전지의 형상에 대응되는 비정형적인 형상을 갖는 전극 조립체(electrode assembly)가 제조될 필요가 있다.
종래 기술에 따르면, 비정형적인 형상을 갖는 전극 조립체를 제조하기 위해서는 분리막(통상 직사각형 형상의 분리막이 일반적임)과 비정형적인 형상을 갖는 전극을 구비한 후, 전극과 분리막을 적층하여 전극 유닛을 제조한다. 이후, 분리막 역시 전극과 대응되는 형상을 갖도록 분리막의 일부 영역을 절단함으로써 비정형적인 형상을 갖는 전극 조립체가 제조된다.
그런데, 종래 기술에 따르면, 분리막의 일부 영역을 절단하는 과정에서 절단할 수 있는 분리막의 수량이 제한되는 문제점이 있었다. 즉, 전극 유닛을 구성하는 분리막의 수량이 많은 경우 분리막의 일부 영역을 절단하는 과정에서 분리막이 제대로 절단되지 않거나 절단된 지점의 품질이 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서, 종래 기술에 따르면 분리막의 일부 영역이 절단되는 전극 유닛은 상대적으로 소량의 전극 및 분리막으로만 이루어지게 된다. 그러나, 이차전지에 사용되는 전극 조립체는 상대적으로 다량의 전극 및 분리막으로 이루어지므로 종래 기술에 따르면 전극 조립체를 제조하기 위해 분리막의 일부 영역이 절단된 전극 유닛이 다수 필요하게 되므로 이는 비정형적인 형상을 갖는 전극 조립체 제조를 위한 과도한 설비 및 제조 시간을 요구하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 전극 조립체를 제조하는 과정을 간소화함으로써 전극 조립체 제조를 위한 설비 및 제조 시간을 감축하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 분리막과 전극을 준비하는 준비 단계; 상기 분리막과 상기 전극이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 유닛을 제조하는 전극 유닛 제조 단계; 상기 전극 유닛 내 복수의 상기 분리막 중 적어도 일부 영역이 서로 부착된 프리 실링부를 형성하는 프리 실링 단계; 복수의 상기 분리막에서 상기 프리 실링부를 포함하는 영역을 절단하는 분리막 절단 단계; 를 포함하는 전극 조립체 제조방법이 제공된다.
상기 준비 단계에서, 상기 전극에는 오목부가 형성되고, 상기 프리 실링 단계에서, 복수의 상기 분리막에서 상기 전극의 상기 오목부를 커버하는 영역 중 적어도 일부에 프리 실링부가 형성되고, 상기 분리막 절단 단계에서, 상기 분리막에서 상기 전극의 상기 오목부에 대응하는 위치에 오목부가 형성될 수 있다.
상기 프리 실링 단계에서, 상기 전극 유닛의 상부 및 하부를 함께 가압하여 상기 프리 실링부가 형성될 수 있다.
상기 분리막 절단 단계에서 절단된 복수의 분리막을 서로 접착하는 사이드 실링 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 분리막 절단 단계는, 상기 프리 실링부가 상기 전극 유닛의 최상부 면을 연장한 가상의 면으로부터 하방으로 이격되어 위치하면서, 상기 전극 유닛의 최하부 면을 연장한 가상의 면으로부터 상방으로 이격되어 위치한 상태에서 이루어질 수 있다.
상기 전극 유닛의 상부를 가압하는 상부 가압 장치와 상기 전극 유닛의 하부를 가압하는 하부 가압 장치는 막대 형상을 가지고, 상기 프리 실링 단계에서, 상기 상부 가압 장치와 상기 하부 가압 장치의 일끝부는 상기 분리막 중 상기 전극의 상기 오목부와 인접한 영역을 가압할 수 있다.
상기 전극의 상기 오목부에는 상기 전극을 향해 곡선의 만입된 형상을 갖는 만입부가 형성되고, 상기 프리 실링 단계에서 상기 분리막 중 상기 전극의 상기 오목부와 인접한 영역을 가압하는 상기 상부 가압 장치와 상기 하부 가압 장치의 일끝부에는 상기 만입부의 곡률에 대응하는 곡률을 갖는 곡면이 형성될 수 있다.
상기 프리 실링 단계에서, 상기 상부 가압 장치는 상기 전극 유닛의 상부에서 상기 전극 유닛의 두께 방향의 중심을 향해 하방으로 이동하면서 상기 전극 유닛의 상부를 가압하고, 상기 하부 가압 장치는 상기 전극 유닛의 하부에서 상기 전극 유닛의 두께 방향의 중심을 향해 상방으로 이동하면서 상기 전극 유닛의 하부를 가압할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 분리막과 전극이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 유닛을 제조하는 전극 유닛 제조 장치; 상기 전극 유닛 내 복수의 상기 분리막 중 적어도 일부 영역을 서로 부착하여 프리 실링부를 형성하는 프리 실링 장치; 복수의 상기 분리막에서 상기 프리 실링부를 포함하는 영역을 절단하는 분리막 절단 장치; 를 포함하는 전극 조립체 제조장치가 제공된다.
상기 전극에는 오목부가 형성되고, 상기 프리 실링 장치는, 복수의 상기 분리막에서 상기 전극의 상기 오목부를 커버하는 영역 중 적어도 일부에 프리 실링부를 형성하고, 상기 분리막 절단 장치는, 상기 분리막에서 상기 전극의 상기 오목부에 대응하는 위치에 오목부를 형성할 수 있다.
상기 분리막 절단 장치에 의해 절단된 복수의 분리막을 서로 접착하는 사이드 실링 장치; 를 더 포함할 수 있다.
상기 전극 유닛 및 프리 실링부를 지지하는 지지 장치; 를 더 포함하고, 상기 지지 장치는, 상기 전극 유닛의 하면을 지지하는 제1 지지면; 및 상기 제1 지지면과 단차를 이루며 상방으로 돌출되어 형성되고 상기 프리 실링부를 지지하는 제2 지지면; 을 포함할 수 있다.
상기 프리 실링 장치는, 상기 전극 유닛의 상부를 가압하는 상부 가압 장치; 및 상기 전극 유닛의 하부를 가압하는 하부 가압 장치; 를 포함하고, 상기 상부 가압 장치 및 상기 하부 가압 장치는 막대 형상을 가지고, 상기 상부 가압 장치와 상기 하부 가압 장치의 일끝부는 상기 분리막 중 상기 전극의 상기 오목부와 인접한 영역을 가압할 수 있다.
상기 전극의 상기 오목부에는 상기 전극을 향해 곡면의 만입된 형상을 갖는 만입부가 형성되고, 상기 분리막 중 상기 전극의 상기 오목부와 인접한 영역을 가압하는 상기 상부 가압 장치와 상기 하부 가압 장치의 일끝부는 상기 만입부에 대응하는 곡률을 갖는 곡면이 형성될 수 있다.
상기 상부 가압 장치는 상기 전극 유닛의 상부에서 상기 전극 유닛의 두께 방향의 중심을 향해 하방으로 이동하면서 상기 전극 유닛의 상부를 가압하고, 상기 하부 가압 장치는 상기 전극 유닛의 하부에서 상기 전극 유닛의 두께 방향의 중심을 향해 상방으로 이동하면서 상기 전극 유닛의 하부를 가압할 수 있다.
본 발명에 따르면 전극 조립체를 제조하는 과정을 간소화함으로써 전극 조립체 제조를 위한 설비 및 제조 시간을 감축할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법 중 전극 유닛 제조 단계에 따라 제조된 전극 유닛을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법에서 사용되는 전극 및 분리막의 형상의 일 예를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법 중 프리 실링 단계가 이루어지는 모습을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법 중 프리 실링 단계가 이루어지는 모습을 도시한 측단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법 중 프리 실링 단계에서 가압 장치의 일끝부가 위치하는 모습을 확대 도시한 확대 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법 중 분리막 절단 단계에서 프리 실링부가 단차를 갖는 지지 장치에 의해 지지되는 모습을 도시한 측단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법에 따라 제조된 전극 조립체의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법 중 분리막 절단 단계 이후 분리막이 절단된 지점을 확대 도시한 확대 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 전극 조립체에 대해 실험예를 통해 분리막의 둘레부와 음극의 둘레부 간의 수평 거리를 측정한 지점을 표시한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 전극 조립체에 대해 실험예를 통해 분리막의 둘레부와 음극의 둘레부 간의 수평 거리를 측정한 결과를 표시한 그래프이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법을 설명하도록 한다.
전극 조립체 제조방법
도 1은 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법 중 전극 유닛 제조 단계에 따라 제조된 전극 유닛을 도시한 사시도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법은 전극(2)과 분리막(3)을 준비하는 준비 단계, 및 전극(2)과 분리막(3)이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 유닛(1)을 제조하는 전극 유닛 제조 단계를 포함할 수 있다. 전극(2)과 분리막(3)은 각각 시트 형상을 가질 수 있다.
준비 단계에서 전극(2)의 형상은 직사각형이나 원형 등이 아닌 비정형적인 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 전극(2)에는 오목부(21, 이하, '전극 오목부')가 형성될 수 있다. 예를 들어, 전극(2)은 L자 형상을 가질 수 있다.
계속해서, 도 2를 참고하면, 전극(2)의 전극 오목부(21)에는 전극(2)을 향해 곡선의 만입된 형상을 갖는 만입부(23, 이하, '전극 만입부')가 형성될 수 있다.
전극 유닛 제조 단계에서 제조된 전극 유닛(1)에서 분리막(3)은 전극(2)의 상면 및 하면을 모두 커버할 수 있다. 이때, '분리막이 전극의 상면 및 하면을 모두 커버한다'라는 것은 은 분리막의 면적이 전극의 면적보다 큰 것을 의미할 뿐만 아니라, 전극 유닛의 두께 방향으로 상부 또는 하부에서 바라보았을 때 분리막의 둘레부가 모든 전극의 둘레부를 커버하는 것을 의미할 수 있다.
한편, 하기에서 살펴볼 바와 같이 분리막 절단 단계 이후의 분리막(3)의 형상은 전극의 형상에 대응될 수 있다. 따라서, 도 2를 참고하면, 전극(2)의 경우와 유사하게 분리막 절단 단계 이후의 분리막(3)에도 오목부(31, 이하, '분리막 오목부')가 형성될 수 있고, 분리막 오목부(31)에는 분리막(3)을 향해 곡선의 만입된 형상을 갖는 만입부(33, 이하, '분리막 만입부')가 형성될 수 있으며, 분리막 절단 단계 이후의 분리막(3)은 L자 형상을 가질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법은 전극 유닛(1) 내 복수의 분리막 중 적어도 일부 영역을 서로 부착하여 프리 실링부(40, 도 6 참조)를 형성하는 프리 실링 단계를 포함할 수 있다.
비정형적인 형상을 갖는 전극 조립체를 제조하기 위해 분리막을 절단하는 과정에서 전극과 분리막을 교대로 적층만 한 후 분리막의 일부 영역을 절단하는 경우 절단할 수 있는 분리막의 수에 상당한 제한이 있을 수 밖에 없다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 발명일 수 있다. 즉 본 발명에 따르면 전극과 분리막을 교대로 적층하여 전극 유닛을 제조한 후 프리 실링 단계를 통해 분리막의 일부 영역을 서로 부착한 후에 분리막의 일부 영역을 절단함으로써, 종래와 비교하여 많은 수의 분리막을 한꺼번에 절단할 수 있게 된다. 이로 인해, 전극 유닛을 이용하여 전극 조립체를 제조하는 공정에서 분리막의 일부 영역을 절단하는 공정의 횟수가 간소화되어 전극 조립체의 제조 속도가 향상될 수 있다.
프리 실링 단계에서 프리 실링부(40)는 분리막(3)의 일부 영역에 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이 전극(2)에는 전극 오목부(21)가 형성될 수 있는데, 본 발명에 따르면 프리 실링부는 분리막(3)에서 전극 오목부(21)를 커버하는 영역 중 일부 또는 전부에 형성될 수 있다.
프리 실링 단계에서 프리 실링부(40)는 전극 유닛(1)의 상부 또는 하부를 가압함으로써 형성될 수 있고, 예를 들어, 프리 실링부(40)는 전극 유닛(1)의 상부 및 하부를 함께 가압함으로써 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법 중 프리 실링 단계가 이루어지는 모습을 도시한 사시도이고, 도 4는 프리 실링 단계가 이루어지는 모습을 도시한 측단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 프리 실링 단계는 전극 유닛(1)의 상부 또는 하부를 가압하는 프리 실링 장치(110)에 의해 이루어질 수 있다. 도 3 및 도 4에는 프리 실링 장치(110)로서 프리 실링 단계에서 전극 유닛(1)의 상부를 가압하는 상부 가압 장치(112) 및 전극 유닛(1)의 하부를 가압하는 하부 가압 장치(114)가 도시되어 있다. 그러나, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 달리 프리 실링 장치(110)는 상부 가압 장치만을 포함하거나 하부 가압 장치만을 포함할 수도 있다.
상부 가압 장치(112) 또는 하부 가압 장치(114)에는 전극 유닛(1)의 상부면 및 하부면과 대응하는 영역에 평평한 영역이 형성될 수 있다. 프리 실링 단계에서 상부 가압 장치(112)는 하방으로 이동할 수 있고, 하부 가압 장치(114)는 상방으로 이동할 수 있는데, 상기 평평한 영역은 전극 유닛(1)의 상부 또는 하부를 가압하여 프리 실링부를 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법 중 프리 실링 단계에서 가압 장치의 일끝부가 위치하는 모습을 확대 도시한 확대 평면도이다.
또한, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상부 가압 장치(112) 또는 하부 가압 장치(114)는 막대 형상을 가질 수 있다. 이때, 프리 실링 단계에서, 상부 가압 장치(112)의 일끝부 및 하부 가압 장치(114)의 일끝부는 전극 유닛(1)의 분리막(3) 중 전극(2)의 전극 오목부(21)와 인접한 영역을 가압할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 전극 오목부(21)와 인접한 영역을 가압하는 상부 가압 장치(112)의 일끝부 및 하부 가압 장치(114)의 일끝부는 곡면 형상을 가질 수 있다. 곡면 형상을 가짐으로써 프리 실링 단계에서 상부 가압 장치 및 하부 가압 장치에 의해 분리막이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 전극 오목부(21)와 인접한 영역을 가압하는 상부 가압 장치(112)의 일끝부 및 하부 가압 장치(114)의 일끝부에는 전극 만입부(23)의 곡률에 대응하는 곡률을 갖는 곡면이 형성될 수 있는데, 이로 인해 프리 실링 단계에서 분리막이 서로 부착되어 형성되는 프리 실링부 중 전극 만입부(23)와 대향하는 영역이 전극 만입부(23)의 형상에 대응될 수 있다.
전술한 바와 같이 프리 실링 단계에서 상부 가압 장치(112) 또는 하부 가압 장치(114)가 분리막 중 일부 영역을 가압함으로써 프리 실링부가 형성될 수 있는데, 프리 실링 단계에서 분리막 중 일부 영역이 상방으로만 가압되거나 하방으로만 가압되는 경우 프리 실링부는 전극 유닛의 두께 방향으로 한쪽으로 치우쳐 형성될 수 있다. 예를 들어, 프리 실링 단계에서 분리막 중 일부 영역이 하방으로만 가압되는 경우 프리 실링부는 전극 유닛의 두께 방향으로 아래쪽에 치우쳐 형성될 수 있다. 프리 실링부가 한쪽으로 치우쳐 형성되는 경우 분리막들 역시 한쪽으로 치우치게 되어 프리 실링부가 현저하게 비대칭성을 갖게 되므로, 이후의 분리막 절단 단계에서 분리막이 절단되는 영역에서의 절단 품질이 저하될 수 있다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따르면 프리 실링 단계에서 상부 가압 장치(112)는 전극 유닛(1)의 상부에서 전극 유닛(1)의 두께 방향의 중심을 향해 하방으로 이동하면서 전극 유닛(1)의 상부를 가압할 수 있고, 하부 가압 장치(114)는 전극 유닛(1)의 하부에서 전극 유닛(1)의 두께 방향을 중심으로 상방으로 이동하면서 전극 유닛(1)의 하부를 가압할 수 있다. 이 경우, 프리 실링부(40, 도 6 참조)가 전극 유닛의 두께 방향을 중심으로 중앙부에 형성되어 대칭성을 갖게 되므로, 이후의 분리막 절단 단계에서 분리막이 절단되는 영역에서의 절단 품질이 향상될 수 있다.
본 발명에 따르면 프리 실링 단계 이후에 이루어지며 분리막의 일부를 절단하는 분리막 절단 단계를 더 포함할 수 있다. 분리막 절단 단계에서 절단되는 영역은 프리 실링 단계에서 형성된 프리 실링부를 포함할 수 있다.
분리막 절단 단계에서, 분리막의 형상은 전극의 형상에 대응될 수 있다. 따라서, 도 7에 도시된 바와 같이 분리막 절단 단계 이후 전극 조립체(100)의 분리막에는 분리막 오목부(31, 도 2 참조)가 형성될 수 있고, 전극 오목부와 분리막 오목부는 서로 대향하도록 형성될 수 있다. 또한, 분리막 절단 단계 이후 전극 조립체(100)의 분리막에는 분리막 만입부(33, 도 2 참조)가 형성될 수 있고, 전극 만입부와 분리막 만입부는 서로 대향하도록 형성될 수 있다.
이때, 전극을 구성하는 양극과 음극이 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해, 분리막 절단 단계에서 분리막(3)은 도 8에 도시된 바와 같이 음극(2a)의 모든 영역을 커버할 수 있도록 형성될 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 분리막 절단 단계에서 분리막이 절단되는 가상의 선인 분리막 절단선(CL)은 전극의 둘레부로부터 바깥쪽으로 이격되도록 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 전극 조립체 제조방법에서 프리 실링부가 단차를 갖는 지지 장치에 의해 지지되는 모습을 도시한 측단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 분리막 절단 단계에서 전극 유닛(1)이 지지 장치(130)에 의해 지지된 후에 프리 실링부(40)는 분리막 절단 장치(120)에 의해 절단될 수 있다.
프리 실링 단계는 상부 가압 장치(112) 또는 하부 가압 장치(114)를 이동하는 공정(이하, '이동 공정') 이외에도 상부 가압 장치(112) 또는 하부 가압 장치(114)의 이동을 정지시킴으로써 프리 실링 장치가 전극 유닛에 가압을 지속하는 공정(이하, '정지 공정'), 및 상부 가압 장치(112) 또는 하부 가압 장치(114)를 다시 이동하여 상부 가압 장치(112) 또는 하부 가압 장치(114)를 원래 위치로 이동하는 공정(이하, '복귀 공정')을 포함할 수 있다.
이때, 프리 실링 장치(110)가 상부 가압 장치(112) 및 하부 가압 장치(114)를 모두 포함하는 경우, 이동 공정에서 상부 가압 장치(112) 및 하부 가압 장치(114)가 이동하는 거리는 각각 프리 실링 단계 전 전극 유닛의 두께의 0.4 내지 0.5일 수 있다. 예를 들어, 이동 공정에서 상부 가압 장치(112) 및 하부 가압 장치(114)가 이동하는 거리는 각각 프리 실링 단계 전 전극 유닛의 두께의 0.43 내지 0.44일 수 있다.
프리 실링 단계에서 이동 공정, 정지 공정 및 복귀 공정에 걸리는 시간의 합은 4초 내지 6초일 수 있다. 예를 들어, 이동 공정, 정지 공정 및 복귀 공정에 걸리는 시간의 합은 4.5초 내지 5.5초일 수 있다.
또한, 프리 실링 단계에서 형성된 프리 실링부의 두께의 전극 유닛의 두께의 비는 0.8 내지 0.9일 수 있다. 예를 들어, 프리 실링 단계에서 형성된 프리 실링부의 두께의 전극 유닛의 두께의 비는 0.8 내지 0.83일 수 있다.
한편, 프리 실링 단계에서 프리 실링 장치(110)의 온도는 섭씨 110도 내지 130도일 수 있다. 예를 들어, 프리 실링 단계에서 프리 실링 장치(110)의 온도는 섭씨 115도 내지 125도일 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 프리 실링 단계에서 프리 실링부는 전극 유닛의 두께 방향을 중심으로 중앙부에 형성될 수 있다. 이는, 프리 실링부가 전극 유닛의 최상부 면을 연장한 가상의 면으로부터 하방으로 이격되어 위치하면서, 전극 유닛의 최하부 면을 연장한 가상의 면으로부터 상방으로 이격되어 위치하도록 형성되는 것으로 이해될 수 있다(도 6 참조). 따라서, 분리막 절단 단계는 프리 실링부가 전극 유닛의 최상부 면을 연장한 가상의 면으로부터 하방으로 이격되어 위치하면서, 전극 유닛의 최하부 면을 연장한 가상의 면으로부터 상방으로 이격되어 위치한 상태에서 이루어질 수 있다. 이 경우 도 6에 도시된 바와 같이 전극 유닛(1)을 지지 장치(130) 위에 구비하는 경우 프리 실링부(40)는 지지 장치(130)에서 전극 유닛의 하면을 지지하는 제1 지지면(132)로부터 상방으로 이격되는데, 이 상태에서 분리막 절단 단계가 이루어지는 경우 프리 실링부가 고정되지 않으므로 절단 영역에서의 절단 품질이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 분리막 절단 단계에서 지지 장치(130)는, 전극 유닛(1)의 하면을 지지하는 제1 지지면(132) 및 제1 지지면(132)과 단차를 이루며 상방으로 돌출되어 형성되고 프리 실링부(110)를 지지하는 제2 지지면(134)을 포함할 수 있다. 지지 장치가 상기와 같이 형성됨으로써, 분리막 절단 단계에서 프리 실링부가 고정될 수 있으므로, 절단 영역에서의 절단 품질이 향상될 수 있다.
한편, 전극 유닛에서 분리막이 전극의 모든 영역을 커버할 수 있도록 분리막의 둘레부는 전극의 둘레부를 커버하는 것이 바람직하다. 전극 유닛의 분리막이 전극의 모든 영역을 커버하지 못하는 경우 분리막을 사이에 두고 서로 대향하는 양극과 음극이 서로 접촉할 수 있고 이 경우 단락 현상 등으로 인해 안전성에 치명적인 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 분리막 절단 단계 이후의 전극 유닛 역시 분리막이 전극의 모든 영역을 커버하도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 리튬 이차전지에 사용되는 전극 조립체에 적용될 수 있다. 이 경우, 분리막을 사이에 두고 서로 대향하는 음극과 양극의 관계에서, 음극이 양극의 모든 영역을 커버하지 못하는 경우 리튬 이온이 석출되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 음극이 양극의 모든 영역을 커버할 수 있도록 음극의 둘레부는 양극의 둘레부를 감싸도록 양극과 음극이 구비될 수 있다.
따라서, 상기 내용들을 종합하면, 분리막 절단 단계 이후 전극 유닛에서 분리막의 둘레부는 음극의 둘레부를 감싸도록 형성될 수 있다.
이때, 도 8에 도시된 바와 같이 분리막 절단 단계 이후 분리막의 둘레부와 음극의 둘레부 간의 수평 거리(즉, 전극 유닛을 위에서 바라보았을 때 분리막의 둘레부와 음극의 둘레부 간의 거리)를 D1이라고 하면, 본 발명에 따른 D1은 전극 조립체의 모든 영역에서 0.5mm 이상일 수 있다. D1이 0.5mm 이상인 경우, 전극들이 직접 접촉하는 등으로 인해 발생할 수 있는 안전성 문제들을 해결할 수 있다.
한편, 분리막 절단 단계에서 분리막이 절단되는 가상의 선인 분리막 절단선(CL)과 음극의 둘레부 간의 수평 거리를 D2라고 하면, D2는 D1보다 큰 것이 바람직할 수 있다. 주변 환경으로 인한 요인, 분리막 절단 단계에서 분리막 절단 장치의 진동 등으로 인해 분리막 절단선(CL)과 분리막 절단 단계 이후의 실제 분리막의 둘레부 간에는 일정한 차이가 있을 수 있는데, D2와 D1 간의 거리가 지나치게 짧은 경우 D1이 전극 조립체의 일부 영역에서 0.5mm 미만인 영역이 발생할 수 있게 되어 전극 조립체에 안전성 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
따라서, 본 발명에 따르면 D2는 D1보다 클 수 있는데, D2와 D1간의 차이는 분리막 절단 단계에서 분리막의 절단이 이루어지는 모든 영역에서 0.5 내지 0.7mm일 수 있다. 예를 들어, D2와 D1 간의 차이는 전극 조립체의 모든 영역에서 0.6 내지 0.7mm일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 분리막 절단 단계에서 절단된 복수의 분리막을 서로 접착하는 사이드 실링 단계를 더 포함할 수 있다. 분리막 절단 단계에서 절단된 복수의 분리막을 서로 접착함으로써, 분리막이 외부로 돌출되는 정도를 최소화할 수 있으므로, 전극 조립체의 부피를 최소화할 수 있다. 사이드 실링 단계에서, 복수의 분리막이 서로 접착되는 영역은 분리막 절단 단계에서 복수의 분리막이 절단된 영역에만 국한될 수도 있으나, 이와 달리 사이드 실링 단계에서 복수의 분리막이 서로 접착되는 영역을 분리막 절단 단계에서 복수의 분리막이 절단되지 않은 영역도 포함할 수 있다.
한편, 프리 실링 장치는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 다른 형상을 가질 수도 있다. 즉, 프리 실링 장치를 구성하는 상부 실링 장치 및 하부 실링 장치는 분리막 절단 단계에서 분리막이 절단되는 영역 전체를 커버할 수 있도록, 분리막 절단 단계에서 분리막이 절단되는 영역에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 프리 실링 단계에서 분리막이 절단될 영역 전체에 걸쳐 프리 실링부가 형성될 수 있다. 그러나, 이 때에도 상부 가압 장치의 일끝부 및 하부 가압 장치의 일끝부는 전극(2)의 전극 만입부(23, 도 2 참조)와 인접한 영역을 가압할 수 있도록 전극 만입부와 대응되는 형상을 가질 수 있다.
한편, 본 발명과 관련하여 수치 범위에 대한 기술적 효과는 하기의 실시예에 의해 뒷받침될 수 있다.
이하, 전술한 내용 및 도면을 참고하여 본 발명에 따른 전극 조립체 제조장치를 설명하도록 한다.
전극 조립체 제조장치
본 발명에 따른 전극 조립체 제조장치는 분리막(3)과 전극(2)이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 유닛(1)을 제조하는 전극 유닛 제조 장치, 전극 유닛(1) 내 복수의 분리막(3) 중 적어도 일부 영역을 서로 부착하여 프리 실링부(40)를 형성하는 프리 실링 장치(110), 및 복수의 분리막(3)에서 프리 실링부(40)를 포함하는 영역을 절단하는 분리막 절단 장치를 포함할 수 있다.
이때, 전극(2)에는 오목부가 형성되어 있을 수 있고, 프리 실링 장치(110)는 복수의 분리막(3)에서 전극(2)의 전극 오목부(21)를 커버하는 영역 중 적어도 일부에 프리 실링부(40)를 형성할 수 있다. 또한, 분리막 절단 장치(120)는 분리막(3)에서 전극(2)의 전극 오목부(21)에 대응하는 위치에 분리막 오목부(31)를 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 전극 조립체 제조장치는 복수의 분리막(3)에서 분리막 절단 장치(120)에 의해 절단된 영역을 서로 접착하는 사이드 실링 장치, 및 전극 유닛(1) 과 프리 실링부(40)를 지지하는 지지 장치(130)를 더 포함할 수 있다. 이때, 지지 장치(130)는 전극 유닛(1)의 하면을 지지하는 제1 지지면(132; 및 제1 지지면(134)과 단차를 이루며 상방으로 돌출되어 형성되고 프리 실링부(40)를 지지하는 제2 지지면을 포함할 수 있다.
한편, 프리 실링 장치(110)는 전극 유닛(1)의 상부를 가압하는 상부 가압 장치(112) 및 전극 유닛(1)의 하부를 가압하는 하부 가압 장치(114)를 포함할 수 있다. 또한, 상부 가압 장치(112) 및 하부 가압 장치(114)는 막대 형상을 가질 수 있고, 상부 가압 장치(112)와 하부 가압 장치(114)의 일끝부는 분리막(3) 중 전극(2)의 전극 오목부(21)와 인접한 영역을 가압할 수 있다.
전극(2)의 전극 오목부(21)에는 전극(2)을 향해 곡면의 만입된 형상을 갖는 전극 만입부(23)가 형성될 수 있는데, 분리막(3) 중 전극(2)의 전극 오목부(21)와 인접한 영역을 가압하는 상부 가압 장치(112)와 하부 가압 장치(114)의 일끝부는 전극 만입부(23)에 대응하는 곡률을 갖는 곡면이 형성될 수 있다.
실시예
전극과 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지며 28장의 분리막이 구비된 전극 유닛을 준비하였다. 전극 유닛은 양극, 분리막, 음극 및 분리막의 4층 구조로서 2개의 분리막을 갖는 1개의 모노셀을 14개 적층하여 제조되었다.
전극 유닛의 총 두께는 3.42mm였으며, 양극 및 음극은 오목부가 형성된 L자 형상을 가졌으며, 양극 및 음극의 오목부에는 각각 만입부가 형성되었다. 이때, 음극의 오목부에 형성된 만입부의 곡률 반경은 4.5mm이었다.
프리 실링 단계에서 전극 유닛을 가압하는 상부 가압 장치와 하부 가압 장치는 모두 폭 5mm의 막대 형상을 가졌다. 프리 실링 단계에서 프리 실링부는 분리막 중 상부 가압 장치와 하부 가압 장치에 의해 가압되는 영역에 형성되었다. 또한, 프리 실링 단계에서 음극 만입부에 인접한 영역을 가압하는 상부 가압 장치의 일끝부와 하부 가압 장치의 일끝부의 곡률 반경은 2.5mm였다.
프리 실링 단계에서 상부 가압 장치와 하부 가압 장치는 섭씨 120도의 상태에서 1초동안 하방과 상방으로 각각 1.5mm 이동하였다. 이후, 상부 가압 장치와 하부 가압 장치는 3초간 정지하였다. 이후, 상부 가압 장치와 하부 가압 장치는 1초동안 상방과 하방으로 각각 1.5mm이동하였다.
프리 실링 단계에서 형성된 프리 실링부의 두께는 0.28mm였다.
프리 실링 단계 이후의 분리막 절단 단계에서는 분리막이 전극에 대응되는 형상을 갖도록 분리막의 일부 영역이 절단되었다. 분리막 절단 단계에서 음극의 둘레부와 분리막의 절단선 간의 수평 거리(즉, 전극 유닛을 위에서 바라보았을 때 음극 둘레부와 분리막의 절단선 간의 거리)는 1.1mm가 되도록 분리막의 일부 영역을 절단하였다. 이때, 분리막 절단선 중 음극의 만입부에 대응하는 영역에서는 곡률 반경이 3.4mm가 되도록 하였다.
실시예에 따라 제조된 전극 조립체는 총 8개였다.
실험예
실시예에 따라 제조된 8개의 전극 조립체에 대해, 분리막 절단 단계에 의해 분리막이 절단된 영역에서 분리막의 둘레부와 음극의 둘레부 간의 수평 거리를 측정하였다.
도 9에 도시된 바와 같이 분리막이 절단된 영역에서 분리막의 둘레부와 음극의 둘레부 간의 수평 거리는, 전극과 분리막의 오목부의 제1 둘레 영역 ①, 만입부 영역 ②, 및 전극과 분리막의 오목부의 제2 둘레 영역 ③에서 측정되었다. 분리막의 둘레부와 음극의 둘레부 간의 수평 거리의 측정은 실시예에서 전극 조립체를 구성하는 28개의 분리막들에 대해 각각 이루어졌다. 도 10에는 실시예에 따라 제조된 전극 유닛를 구성하는 28개의 분리막 각각에 대해 ① 내지 ③ 영역에서 분리막의 둘레부와 음극의 둘레부 간의 수평 거리를 측정한 결과가 그래프로 도시되어 있다. 가로축의 숫자는 전극 유닛의 두께 방향으로 최상단으로부터 순차적으로 측정된 분리막들의 위치를 의미한다. 이때, 도 10에는 가로축의 분리막들이 1, 2 / 3, 4 / 5, 6 .. (이하, 생략)으로 두 개씩 묶여서 기재되어 있는데, 이는 하나의 모노셀을 구성하는 두 개의 분리막 전체의 둘레부와 음극의 둘레부 간의 수평 거리가 측정되었음을 의미한다. 즉, 28장의 분리막을 포함하는 실시예에 따른 전극 유닛의 ① 내지 ③ 영역에서, 하나의 모노셀 내 2장의 분리막 전체의 둘레부와 상기 2장의 분리막이 속한 모노셀 내 음극의 둘레부 간의 수평 거리를 각각의 모노셀 별로 측정(즉, ① 내지 ③ 영역에서 각각 14번 측정)함으로써 분리막의 둘레부와 음극의 둘레부 간의 수평 거리가 측정되었고, 그 결과가 도 10에 도시되었다.
제조된 전극 조립체의 안전성이 확보되기 위해서는 분리막의 둘레부와 음극의 둘레부 간의 거리가 전극 조립체의 모든 영역에서 0.5mm 이상일 필요가 있다. 이를 토대로 살펴보면, 도 10에 도시된 바와 같이 실시예에 따라 제조된 전극 조립체의 경우 분리막 절단 단계에서 절단된 영역 전체에서 분리막의 둘레부와 음극의 둘레부 간의 거리가 0.5mm 이상인 것을 확인할 수 있다.
위치 ① 영역 ② 영역 ③ 영역
측정값 평균 거리 1.17 1.25 1.20
최대 거리 1.76 1.69 1.64
최소 거리 0.73 0.94 0.73
표준 편차 0.24 0.17 0.20
공정능력지수(Cpk) 1.90 2.93 2.17
표 1은 실시예에 따라 제조된 8개의 전극 조립체의 분리막들 전체에 대해 ① 내지 ③ 영역에서 분리막의 둘레부와 음극의 둘레부 간의 수평 거리에 대한 평균 값, 최대 값, 최소 값, 표준 편차, 공정능력지수(Cpk) 값들을 정리한 표이다. 도 8의 경우와 유사하게 표 1에서도 실시예에 따라 제조된 전극 조립체의 경우 분리막 절단 단계에서 절단된 영역 전체에서 분리막의 둘레부와 음극의 둘레부 간의 거리가 0.5mm 이상이므로 전극 조립체의 안전성이 확보됨을 확인할 수 있다.
본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능함은 물론이다.

Claims (15)

  1. 분리막과 전극을 준비하는 준비 단계;
    상기 분리막과 상기 전극이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 유닛을 제조하는 전극 유닛 제조 단계;
    상기 전극 유닛 내 복수의 상기 분리막 중 적어도 일부 영역이 서로 부착된 프리 실링부를 형성하는 프리 실링 단계;
    복수의 상기 분리막에서 상기 프리 실링부를 포함하는 영역을 절단하는 분리막 절단 단계; 를 포함하는 전극 조립체 제조방법.
  2. 청구항 1에서,
    상기 준비 단계에서,
    상기 전극에는 오목부가 형성되고,
    상기 프리 실링 단계에서,
    복수의 상기 분리막에서 상기 전극의 상기 오목부를 커버하는 영역 중 적어도 일부에 프리 실링부가 형성되고,
    상기 분리막 절단 단계에서,
    상기 분리막에서 상기 전극의 상기 오목부에 대응하는 위치에 오목부가 형성되는 전극 조립체 제조방법.
  3. 청구항 2에서,
    상기 프리 실링 단계에서,
    상기 전극 유닛의 상부 및 하부를 함께 가압하여 상기 프리 실링부가 형성되는 전극 조립체 제조방법.
  4. 청구항 1에서,
    상기 분리막 절단 단계에서 절단된 복수의 분리막을 서로 접착하는 사이드 실링 단계; 를 더 포함하는 전극 조립체 제조방법.
  5. 청구항 1에서,
    상기 분리막 절단 단계는,
    상기 프리 실링부가 상기 전극 유닛의 최상부 면을 연장한 가상의 면으로부터 하방으로 이격되어 위치하면서, 상기 전극 유닛의 최하부 면을 연장한 가상의 면으로부터 상방으로 이격되어 위치한 상태에서 이루어지는 전극 조립체 제조방법.
  6. 청구항 3에서,
    상기 전극 유닛의 상부를 가압하는 상부 가압 장치와 상기 전극 유닛의 하부를 가압하는 하부 가압 장치는 막대 형상을 가지고,
    상기 프리 실링 단계에서,
    상기 상부 가압 장치와 상기 하부 가압 장치의 일끝부는 상기 분리막 중 상기 전극의 상기 오목부와 인접한 영역을 가압하는 전극 조립체 제조방법.
  7. 청구항 6에서,
    상기 전극의 상기 오목부에는 상기 전극을 향해 곡선의 만입된 형상을 갖는 만입부가 형성되고,
    상기 프리 실링 단계에서 상기 분리막 중 상기 전극의 상기 오목부와 인접한 영역을 가압하는 상기 상부 가압 장치와 상기 하부 가압 장치의 일끝부에는 상기 만입부의 곡률에 대응하는 곡률을 갖는 곡면이 형성되는 전극 조립체 제조방법.
  8. 청구항 6에서,
    상기 프리 실링 단계에서,
    상기 상부 가압 장치는 상기 전극 유닛의 상부에서 상기 전극 유닛의 두께 방향의 중심을 향해 하방으로 이동하면서 상기 전극 유닛의 상부를 가압하고,
    상기 하부 가압 장치는 상기 전극 유닛의 하부에서 상기 전극 유닛의 두께 방향의 중심을 향해 상방으로 이동하면서 상기 전극 유닛의 하부를 가압하는 전극 조립체 제조방법.
  9. 분리막과 전극이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극 유닛을 제조하는 전극 유닛 제조 장치;
    상기 전극 유닛 내 복수의 상기 분리막 중 적어도 일부 영역을 서로 부착하여 프리 실링부를 형성하는 프리 실링 장치;
    복수의 상기 분리막에서 상기 프리 실링부를 포함하는 영역을 절단하는 분리막 절단 장치; 를 포함하는 전극 조립체 제조장치.
  10. 청구항 9에서,
    상기 전극에는 오목부가 형성되고,
    상기 프리 실링 장치는,
    복수의 상기 분리막에서 상기 전극의 상기 오목부를 커버하는 영역 중 적어도 일부에 프리 실링부를 형성하고,
    상기 분리막 절단 장치는,
    상기 분리막에서 상기 전극의 상기 오목부에 대응하는 위치에 오목부를 형성하는 전극 조립체 제조장치.
  11. 청구항 9에서,
    상기 분리막 절단 장치에 의해 절단된 복수의 분리막을 서로 접착하는 사이드 실링 장치; 를 더 포함하는 전극 조립체 제조장치.
  12. 청구항 9에서,
    상기 전극 유닛 및 프리 실링부를 지지하는 지지 장치; 를 더 포함하고,
    상기 지지 장치는,
    상기 전극 유닛의 하면을 지지하는 제1 지지면; 및
    상기 제1 지지면과 단차를 이루며 상방으로 돌출되어 형성되고 상기 프리 실링부를 지지하는 제2 지지면; 을 포함하는 전극 조립체 제조장치.
  13. 청구항 10에서,
    상기 프리 실링 장치는,
    상기 전극 유닛의 상부를 가압하는 상부 가압 장치; 및
    상기 전극 유닛의 하부를 가압하는 하부 가압 장치; 를 포함하고,
    상기 상부 가압 장치 및 상기 하부 가압 장치는 막대 형상을 가지고,
    상기 상부 가압 장치와 상기 하부 가압 장치의 일끝부는 상기 분리막 중 상기 전극의 상기 오목부와 인접한 영역을 가압하는 전극 조립체 제조장치.
  14. 청구항 13에서,
    상기 전극의 상기 오목부에는 상기 전극을 향해 곡면의 만입된 형상을 갖는 만입부가 형성되고,
    상기 분리막 중 상기 전극의 상기 오목부와 인접한 영역을 가압하는 상기 상부 가압 장치와 상기 하부 가압 장치의 일끝부는 상기 만입부에 대응하는 곡률을 갖는 곡면이 형성되는 전극 조립체 제조장치.
  15. 청구항 13에서,
    상기 상부 가압 장치는 상기 전극 유닛의 상부에서 상기 전극 유닛의 두께 방향의 중심을 향해 하방으로 이동하면서 상기 전극 유닛의 상부를 가압하고,
    상기 하부 가압 장치는 상기 전극 유닛의 하부에서 상기 전극 유닛의 두께 방향의 중심을 향해 상방으로 이동하면서 상기 전극 유닛의 하부를 가압하는 전극 조립체 제조장치.
PCT/KR2018/013088 2018-02-20 2018-10-31 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체의 제조방법 Ceased WO2019164091A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880031198.6A CN110663133B (zh) 2018-02-20 2018-10-31 制造电极组件的设备和方法
US16/615,345 US11342591B2 (en) 2018-02-20 2018-10-31 Apparatus and method for manufacturing electrode assembly
EP18907419.8A EP3614478B1 (en) 2018-02-20 2018-10-31 Apparatus and method for manufacturing electrode assembly

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180019991A KR102294861B1 (ko) 2018-02-20 2018-02-20 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체의 제조방법
KR10-2018-0019991 2018-02-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019164091A1 true WO2019164091A1 (ko) 2019-08-29

Family

ID=67686831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/013088 Ceased WO2019164091A1 (ko) 2018-02-20 2018-10-31 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체의 제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11342591B2 (ko)
EP (1) EP3614478B1 (ko)
KR (1) KR102294861B1 (ko)
CN (1) CN110663133B (ko)
WO (1) WO2019164091A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230387449A1 (en) * 2020-12-23 2023-11-30 Lg Energy Solution, Ltd. Method for Manufacturing Electrode Assembly, Sealing Unit Used for the Same, and Electrode Assembly Manufactured by Sealing Unit
EP4723266A1 (en) * 2023-08-03 2026-04-08 LG Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing electrode assembly

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140029921A (ko) * 2012-08-31 2014-03-11 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 셀 및 배터리 모듈
KR20150134683A (ko) * 2014-05-22 2015-12-02 주식회사 엘지화학 계단 구조의 전극조립체에 대응하는 트리밍부가 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀
KR20170112394A (ko) * 2016-03-31 2017-10-12 주식회사 엘지화학 이차전지 및 그 제조방법
KR20170138636A (ko) * 2016-06-08 2017-12-18 주식회사 엘지화학 비정형 구조의 전극조립체 제조 방법 및 비정형 전극조립체
KR20180013378A (ko) * 2016-07-29 2018-02-07 주식회사 엘지화학 전극조립체 제조방법 및 그를 포함하는 이차전지 제조방법

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000182594A (ja) 1998-12-16 2000-06-30 Mitsubishi Chemicals Corp 積層電極の製造方法
KR200244344Y1 (ko) 2001-05-23 2001-10-29 주식회사 코캄엔지니어링 자동화된 리튬 2차전지 제조 시스템용 팩킹장치
KR20070063888A (ko) * 2005-12-15 2007-06-20 엘지전자 주식회사 전극의 프리실링 장치
JP5252466B2 (ja) * 2006-09-12 2013-07-31 エナックス株式会社 シート状二次電池の製造方法
DE102009016772A1 (de) 2009-04-07 2010-10-14 Li-Tec Battery Gmbh Elektrodengeometrie einer galvanischen Zelle
JP2011129330A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Hitachi Maxell Ltd 扁平形非水二次電池
BR112013025865A2 (pt) 2011-04-07 2017-10-17 Nissan Motor dispositivo de transporte de separador e método de transporte de separador
KR20130086483A (ko) 2012-01-25 2013-08-02 영남대학교 산학협력단 각형 리튬형 전지롤 구조체
JP5838837B2 (ja) 2012-02-03 2016-01-06 株式会社豊田自動織機 電極収納セパレータ、蓄電装置及び車両
TWI484681B (zh) * 2012-05-23 2015-05-11 Ｌｇ化學股份有限公司 電極組之製造方法及包含電極組之電化學電池
KR20130133639A (ko) 2012-05-29 2013-12-09 주식회사 엘지화학 전극 조립체, 전지셀, 전극 조립체의 제조방법 및 전지셀의 제조 방법
US9318733B2 (en) * 2012-12-27 2016-04-19 Lg Chem, Ltd. Electrode assembly of stair-like structure
KR101573691B1 (ko) 2013-03-04 2015-12-03 주식회사 엘지화학 결락부가 형성된 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩
EP2958177B1 (en) 2013-03-08 2017-05-31 Lg Chem, Ltd. Electrode assembly having rounded corners
JP2014179217A (ja) 2013-03-14 2014-09-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 二次電池の製造方法及び二次電池
US9246185B2 (en) 2013-03-14 2016-01-26 Sion Power Corporation Electrochemical cell having a folded electrode and separator, battery including the same, and method of forming same
TWI521775B (zh) * 2013-06-28 2016-02-11 Ｌｇ化學股份有限公司 包括切割隔板程序之製造電極組合體的方法
JP2015128019A (ja) * 2013-12-27 2015-07-09 日産自動車株式会社 双極型二次電池
WO2016022104A1 (en) * 2014-08-05 2016-02-11 Apple Inc. Pre-treating separator to enable separator for pick and place operation
CN111769241A (zh) * 2015-02-17 2020-10-13 株式会社杰士汤浅国际 蓄电元件、蓄电装置和汽车
JP2016219269A (ja) 2015-05-21 2016-12-22 株式会社豊田自動織機 電極組立体の製造方法
KR102082655B1 (ko) * 2015-12-17 2020-02-28 주식회사 엘지화학 모서리가 절취되어 있는 구조의 전극조립체 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극조립체
KR102191183B1 (ko) 2016-07-26 2020-12-15 엘지전자 주식회사 2차 전지 제조 방법
JP6683263B2 (ja) * 2016-11-29 2020-04-15 株式会社村田製作所 二次電池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140029921A (ko) * 2012-08-31 2014-03-11 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 셀 및 배터리 모듈
KR20150134683A (ko) * 2014-05-22 2015-12-02 주식회사 엘지화학 계단 구조의 전극조립체에 대응하는 트리밍부가 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀
KR20170112394A (ko) * 2016-03-31 2017-10-12 주식회사 엘지화학 이차전지 및 그 제조방법
KR20170138636A (ko) * 2016-06-08 2017-12-18 주식회사 엘지화학 비정형 구조의 전극조립체 제조 방법 및 비정형 전극조립체
KR20180013378A (ko) * 2016-07-29 2018-02-07 주식회사 엘지화학 전극조립체 제조방법 및 그를 포함하는 이차전지 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3614478A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110663133B (zh) 2022-12-23
KR102294861B1 (ko) 2021-08-30
EP3614478A4 (en) 2020-08-12
US11342591B2 (en) 2022-05-24
US20200203774A1 (en) 2020-06-25
EP3614478A1 (en) 2020-02-26
EP3614478B1 (en) 2023-07-26
CN110663133A (zh) 2020-01-07
KR20190099917A (ko) 2019-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013141527A1 (ko) 이차전지용 전지케이스
WO2013151249A1 (ko) 계단 구조의 전지셀
WO2013137693A1 (ko) 비대칭 구조의 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩
WO2014123363A1 (ko) 스텝 유닛셀을 포함하는 단차를 갖는 전극 조립체
WO2015046803A1 (ko) 전극조립체 및 이차전지의 제조방법
WO2014168397A1 (ko) 라운드 코너를 포함하는 전지셀
WO2019151638A1 (ko) 이차전지 제조방법, 이차전지용 파우치 제조방법 및 이차전지용 파우치
WO2014073751A1 (ko) 단차가 형성된 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 포함하는 이차전지, 전지팩 및 디바이스, 상기 전극 조립체 제조방법
WO2019078447A1 (ko) 균열을 방지하기 위한 파우치형 이차전지용 실링 블록, 이를 사용하여 제조되는 파우치형 전지케이스 및 파우치형 전지케이스의 실링 방법
WO2022164209A1 (ko) 전극 커팅 장치 및 이를 포함하는 전극 제조장치
WO2021054722A1 (ko) 파우치 형 전지 케이스 및 이를 제조하는 제조 장치, 파우치 형 이차 전지
WO2014133303A1 (ko) 안정성이 향상된 이차전지용 바이셀 및 그 제조방법
WO2016056764A1 (ko) 양 방향으로 권취되어 있는 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2019151626A1 (ko) 전극조립체 및 이의 제조 방법
WO2015005652A1 (ko) 전극 조립체, 이를 포함하는 전지 및 디바이스
WO2023058955A1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지 셀
WO2019164091A1 (ko) 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체의 제조방법
WO2021091097A1 (ko) 벤팅 유도부가 형성된 파우치형 전지케이스 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 파우치형 전지케이스
WO2016056776A1 (ko) 계단 구조의 전극조립체에 대응하는 형상으로 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀
WO2019017668A1 (ko) 전극 조립체, 그 전극 조립체를 포함하는 이차전지 및 그 전극 조립체의 제조 방법
WO2021107460A1 (ko) 전해액 주입 장치 및 이를 이용한 전해액 주입 방법
WO2019208912A1 (ko) 전극 조립체 및 그 전극 조립체 제조방법
WO2021006543A1 (ko) 단위셀을 포함하는 전극조립체, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬이차전지
WO2022250482A1 (ko) 파우치 주름을 개선한 파우치 성형장치
WO2023101278A1 (ko) 파우치형 전지 및 파우치형 전지의 실링장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18907419

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018907419

Country of ref document: EP

Effective date: 20191121

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE