WO2020226261A1 - 전극 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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이현진
박동혁
고명진
이효진
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Definitions

  • the present invention relates to an electrode and a method of manufacturing the same, and more particularly, an electrode that can reduce electrode manufacturing time by increasing a notching speed of an electrode sheet, and to secure safety by preventing exposure of the electrode current collector, and its It relates to a manufacturing method.
  • types of secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, lithium ion batteries, and lithium ion polymer batteries.
  • These secondary batteries are not only small products such as digital cameras, P-DVDs, MP3Ps, mobile phones, PDAs, portable game devices, power tools, and E-bikes, but also large-scale products requiring high output such as electric vehicles and hybrid vehicles, and surplus power generation. It is also applied and used in power storage devices for storing electric power or renewable energy and power storage devices for backup.
  • a cathode, a separator, and an anode are manufactured, and these are stacked. Specifically, a positive electrode active material slurry is applied to a positive electrode current collector, and a negative electrode active material slurry is applied to a negative electrode current collector to prepare a cathode and a negative electrode.
  • a separator is interposed between the prepared positive electrode and the negative electrode to be stacked, unit cells are formed, and the unit cells are stacked on top of each other, thereby forming an electrode assembly.
  • a secondary battery is manufactured.
  • Electrodes such as positive and negative electrodes include electrode tabs, and these electrode tabs may be formed by notching a non-coated portion of an electrode sheet to which an electrode active material is not applied with a laser or the like.
  • electrode tabs When irradiating an electrode sheet with a laser or the like, it is practically difficult to notch only the uncoated portion without any errors, so the active material coating portion to which the electrode active material is applied to some extent must also be notched.
  • the uncoated portion is thin, it does not take a long time to notch with a laser or the like, but the active material coating portion to which the electrode active material is applied is thick, so it takes a considerable amount of time to notch with a laser or the like.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an electrode and a method of manufacturing the same, which can reduce the electrode manufacturing time by increasing the notching speed of the electrode sheet, and secure safety by preventing exposure of the electrode current collector.
  • an electrode active material is applied to a part of an electrode current collector, so that the uncoated portion to which the electrode active material is not applied is formed at least at one end in the longitudinal direction.
  • Step to do Setting an ablation line on at least one end of the active material application portion to which the electrode active material is applied; Performing ablation while maintaining a state in which the electrode active material is applied to a boundary line between the uncoated portion and the active material application portion and a region surrounding the ablation line; Setting a notching line on the ablation area in which the ablation has been performed; And performing notching based on the notching line.
  • both ends of the ablation line may exist on the boundary line.
  • the ablation line may be set to be spaced 0.1 to 1.5 mm from the boundary line.
  • the ablation line may be set to be spaced 0.1 to 1.0 mm from the boundary line.
  • At least a portion of the ablation line may be parallel to the other end edge of the active material application part.
  • the thickness of the electrode sheet may be reduced by 10% to 90%.
  • the thickness of the electrode sheet may be reduced by 30% to 90%.
  • ablation may be performed on both surfaces of the electrode sheet.
  • the ablation may be performed only on one surface of the electrode sheet.
  • ablation may be performed using a laser.
  • the notching line may overlap at least a part of the ablation line.
  • An electrode according to an embodiment of the present invention for solving the above problem includes an active material coating unit formed by coating an electrode active material on a part of an electrode current collector; An electrode tab protruding from the active material application portion to one side without applying the electrode active material; And an ablation area in which a step is formed at a corner of the active material application part in a direction in which the electrode tab protrudes, and the electrode active material is applied.
  • At least a portion of the ablation region may be parallel to the other end of the active material application part.
  • the ablation region may be formed on both surfaces of the upper surface and the lower surface.
  • the ablation region may have a thickness of 10% to 90% thinner than the active material application part.
  • ablation is performed in advance on the area to be notched to reduce the thickness, thereby increasing the notching speed and reducing the electrode manufacturing time.
  • the thickness is adjusted so that all of the electrode active materials are not removed, thereby preventing exposure of the electrode current collector and securing safety.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an electrode sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the electrode sheet of FIG. 1 taken along line A-A'.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which ablation lines are set and ablation is performed on an electrode sheet according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the electrode sheet of FIG. 3 taken along line A-A'.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which notching lines are set in an electrode sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which an electrode sheet is notched along a notching line according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the electrode sheet of FIG. 6 taken along line A-A'.
  • FIG 8 is an enlarged cross-sectional view of an electrode sheet taken along line A-A' according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an electrode sheet 1 according to an embodiment of the present invention.
  • a slurry obtained by mixing the electrode active material 12, a binder, and a plasticizer is applied to the electrode current collector 11, followed by drying and pressing, as shown in FIG. ,
  • the electrode sheet 1 can be manufactured.
  • the slurry may further include a filler.
  • notching such as a laser is performed on the electrode sheet 1 to form the electrode tabs 16 (shown in FIG. 6), and the electrodes may be manufactured by cutting at regular intervals.
  • the positive electrode current collector is generally manufactured to a thickness of 3 to 500 ⁇ m.
  • the positive electrode current collector is usually made of a material having high conductivity without causing chemical changes. Such a material may be, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or a surface-treated carbon, nickel, titanium, silver, etc. on the surface of aluminum or stainless steel, but is not limited thereto.
  • the positive electrode current collector may form fine irregularities on the surface to increase the adhesion of the positive electrode active material.
  • the positive electrode current collector may be manufactured in various forms, such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam, and nonwoven fabric.
  • the conductive agent is typically added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material.
  • the conductive agent is usually made of a material having conductivity without causing a chemical change. Examples of such materials include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, furnace black, channel black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.
  • graphite such as natural graphite and artificial graphite
  • Carbon black such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, furnace black, channel black, lamp black, and thermal black
  • Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers
  • Metal powders such as carbon fluoride, aluminum
  • the binder is a component that aids in bonding of an active material and a conductive agent and bonding to a current collector, and is usually added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material.
  • binders are typically polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene.
  • CMC carboxymethylcellulose
  • EPDM ethylene-propylene-diene terpolymer
  • EPDM sulfonated EPDM
  • styrene butylene rubber fluorine rubber, various copolymers, and the like.
  • the filler is selectively used as a component that suppresses the expansion of the positive electrode. And, if it does not cause chemical change and is a fibrous material, it can be generally used as a filler.
  • the filler may be, for example, an olivine polymer such as polyethylene or polypropylene; It may be a fibrous material such as glass fiber or carbon fiber.
  • the negative electrode may be prepared by, for example, applying a negative active material on a negative electrode current collector, followed by drying and pressing it. If necessary, a conductive agent, a binder, and a filler may be optionally included in the negative active material.
  • the negative electrode may be manufactured in a sheet shape and mounted on a roll.
  • the negative electrode current collector is generally manufactured to a thickness of 3 to 500 ⁇ m.
  • the negative electrode current collector is usually made of a material having conductivity without causing chemical changes. Copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, which are the most representative materials such as these, are surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. on the surface of copper or stainless steel, or aluminum-cadmium alloy, etc. to be.
  • the negative electrode current collector may form fine irregularities on the surface to increase the bonding strength of the negative electrode active material.
  • the negative electrode current collector may be manufactured in various forms, such as a film, sheet, foil, net, porous material, foam, and nonwoven fabric.
  • the electrode sheet 1 according to an embodiment of the present invention may be a positive electrode sheet, but is not limited thereto and may be a negative electrode sheet. And in the electrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention, by applying the electrode active material 12 to a part of the electrode current collector 11, the uncoated portion 13 to which the electrode active material 12 is not applied is at least once Manufacturing an electrode sheet (1) formed in the longitudinal direction on the; Setting an ablation line (C, shown in FIG.
  • an electrode active material 12 is applied to a part of the electrode current collector 11 having a long length in one direction to prepare an electrode sheet 1.
  • the electrode active material 12 is applied so that the uncoated portion 13 to which the electrode active material 12 is not applied is formed to be elongated in the longitudinal direction at at least one end of the electrode sheet 1. It is desirable.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the electrode sheet 1 of FIG. 1 taken along line A-A'.
  • the electrode active material 12 may be applied to both surfaces of the electrode current collector 11. Accordingly, the active material application part 14 may be formed on both surfaces of the electrode current collector 11 as shown in FIG. 2.
  • the positive electrode current collector and the negative electrode current collector contact In general, in the case of contact between the positive electrode and the negative electrode, the positive electrode current collector and the negative electrode current collector contact, the positive electrode current collector and the negative electrode active material contact, the positive electrode active material and the negative electrode current collector contact, the positive electrode active material and the negative electrode active material contact There are four main cases, such as the case.
  • the contact between the positive electrode current collector and the negative electrode active material is known as the most dangerous contact.
  • the manufactured electrode sheet 1 includes an uncoated portion 13 to which the electrode active material 12 is not applied and the electrode current collector 11 is exposed as it is, and an active material application portion 14 on which the electrode active material 12 is applied. do. Then, the uncoated portion 13 of the electrode sheet 1 is notched to form an electrode tab 16 (shown in FIG. 6). At this time, since the uncoated portion 13 and the active material applying portion 14 are divided by whether or not the electrode active material 12 is applied, a boundary line B exists. However, since the electrode active material 12 is coated in a slurry form and then cured, it is not easy to actually form the boundary line B in a straight line even if the boundary line B is straight by design.
  • the boundary line (B) is actually formed in a straight line
  • the laser moves accurately along the boundary line (B) and it is not easy to notch. Therefore, when irradiating the electrode sheet 1 with a laser or the like, it is practically difficult to notch only the uncoated portion 13 without any errors.
  • the uncoated portion 13 is notched using a laser, the uncoated portion 13 is not completely removed, and the electrode current collector 11 may be exposed after manufacturing the electrode.
  • the electrode sheet 1 is a positive electrode sheet, and only the uncoated portion 13 is notched using a laser as described above, the positive electrode current collector may be exposed after the electrode is manufactured. Then, there is a problem that stability is deteriorated, such as a large explosion due to contact between the positive electrode current collector and the negative electrode active material. Therefore, when notching using a laser, it is preferable to perform notching including the active material application portion 14 to some extent.
  • the uncoated portion 13 is an area where the electrode current collector 11 is exposed as it is, the thickness is relatively very thin, so it does not take a long time to notch with a laser or the like.
  • the active material coating unit 14 is a region where the electrode active material 12 is applied to the electrode current collector 11, the thickness is relatively very thick, and it takes a considerable amount of time to notch with a laser or the like.
  • FIG 3 is a schematic diagram showing a state in which ablation lines C are set and ablation is performed on the electrode sheet 1 according to an embodiment of the present invention.
  • ablation is first performed without performing laser notching immediately after the electrode sheet 1 is manufactured.
  • Ablation refers to surface treatment, particularly ablation or abrasion of an electrode using a laser or the like.
  • an ablation line C is set at at least one end of the active material applying portion 14 in contact with the uncoated portion 13. This ablation line C may be actually shown on the electrode sheet 1 so that the user can visually check it, but may be set virtually to perform laser notching.
  • the boundary line B between the uncoated part 13 and the active material application part 14 and the area surrounded by the ablation line C are the ablation area 15 to be subjected to ablation later. Therefore, since the ablation line (C) and the boundary line (B) must form a single closed curve together, it is preferable that both ends of the ablation line (C) exist on the boundary line (B).
  • the ablation area 15 is very narrow. This is because if the ablation area 15 is excessively wide, the area of the active material coating unit 14 is reduced to reduce the energy density of the secondary battery. Therefore, the ablation line (C) is preferably set to be spaced 0.1 to 1.5 mm from the boundary line (B), and more preferably set to be 0.1 to 1.0 mm apart from the boundary line (B).
  • At least part of the ablation line C may overlap with the notching line D to be set later. Therefore, in order to manufacture a rectangular electrode, it is preferable that at least a part of the ablation line C is parallel to the other end edge of the active material application portion 14. That is, for example, in FIG. 3, if the ablation line C is set in the upper region of the active material application part 14, it is preferable that it is parallel to the lower edge of the active material application part 14.
  • the ablation line C is not set in the region of the active material application portion 14 in contact with the region of the uncoated portion 13 where the electrode tab 16 will be formed after notching.
  • the ablation line C is set in the region of the active material application portion 14 in contact with the region of the uncoated portion 13 to be removed without forming the electrode tab 16 after notching. Therefore, it is preferable that both ends of the ablation line C exist between the region in the uncoated portion 13 where the electrode tab 16 is to be formed and the region to be removed.
  • the electrode sheet 1 is cut at regular intervals to manufacture an electrode.
  • a mark having a triangular shape is formed on the notching line D. Therefore, it is preferable that a mark having a triangular shape is also formed in the ablation line C.
  • the ablation line C is formed in plural, and may be repeatedly set at a predetermined interval.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the electrode sheet 1 of FIG. 3 taken along line A-A'.
  • the electrode current collector 11 may be exposed after manufacturing the electrode. Then, the electrode current collector 11 and the electrode active material 12 may come into contact.
  • the electrode sheet 1 is a positive electrode sheet
  • the positive electrode current collector and the negative active material come into contact with each other, resulting in a large explosion, etc. There is a problem.
  • the electrode active material 12 should be maintained in a coated state. That is, by not removing all of the electrode active material 12, it is necessary to prevent the electrode current collector 11 from being exposed.
  • the thickness decreases by 10% to 90% compared to before performing ablation, and more preferably, the thickness decreases by 30% to 90% compared to before performing ablation.
  • ablation is performed in advance on the region to be notched to reduce the thickness, thereby increasing the notching speed and reducing the electrode manufacturing time.
  • the electrode active material 12 is applied to both surfaces of the electrode current collector 11, it is preferable to perform ablation on both surfaces of the electrode sheet 1.
  • a laser can be used.
  • the laser can also be used when notching is performed later, and in this case, the intensity of the laser irradiated from the same laser transmitter can be adjusted. That is, ablation may be performed by relatively weakly adjusting the intensity of the laser, and notching may be performed by relatively strongly adjusting the intensity of the laser.
  • FIG 5 is a schematic diagram showing a state in which a notching line D is set in the electrode sheet 1 according to an embodiment of the present invention.
  • a notching line D is set on the ablation area 15. All of the notching lines D may be set as long as the ablation area 15 has a thinner thickness. In particular, as described above, at least a part of the ablation line C may overlap. Further, the notching line D in the active material application portion 14 may overlap the ablation line C in the same manner. However, the notched line D may also be set on the uncoated portion 13. If both ends of the ablation line (C) exist on the boundary line (B) between the uncoated part (13) and the active material application part (14), the notching line (D) is solid at both ends of the ablation line (C). It extends toward the part 13 and is connected to each other. Therefore, unlike the ablation line C being set to be plural, the notching line D may be set continuously without being interrupted on the electrode sheet 1.
  • an area surrounded by the notching line D and the boundary line B in the uncoated portion 13 is an area that becomes the electrode tab 16 when notching is performed later. Accordingly, the notched line D in the uncoated portion 13 may be set to a shape corresponding to the shape of the electrode tab 16. If the electrode tab 16 has a rectangular shape, the notched line D in the uncoated portion 13 may also be set to have a rectangular shape.
  • the electrode sheet 1 When notching is performed along the notching line D, a partial region of the electrode sheet 1 is removed as shown in FIG. 6. Then, the electrode sheet 1 may be cut at regular intervals later to manufacture an electrode.
  • a laser can be used when performing notching as well as when performing ablation.
  • ablation may be performed by relatively weakly adjusting the intensity of the laser irradiated by the same laser transmitter, and notching may be performed by relatively strongly adjusting the intensity of the laser.
  • the regions of the electrode sheet 1 removed by performing notching are the uncoated portion 13 and the ablation region 15 excluding the electrode tab 16.
  • the ablation area 15 may remain to some extent. Specifically, when the user intentionally sets the notching line D in the approximately central area of the ablation area 15, that is, toward the outside of the ablation line C, the ablation area 15 remains to some extent. can do.
  • the ablation area 15 since the ablation area 15 maintains the state in which the electrode active material 12 is applied, even if the ablation area 15 remains to some extent, the electrode current collector 11 is exposed. Can be prevented to ensure safety.
  • the user intended to set the notching line (D) so that at least a part of the ablation line (C) overlaps, and if the laser moves accurately along the notching line (D) without errors, ablation The region 15 can be completely removed without remaining. Even in this case, since the ablation region 15 does not exist, safety can be ensured regardless of whether the electrode current collector 11 is exposed.
  • an electrode manufactured using the electrode manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention includes an active material application part 14 formed by coating the electrode active material 12 on a part of the electrode current collector 11; An electrode tab 16 protruding from the active material application part 14 to one side without the electrode active material 12 being applied; And an ablation area 15 in which the electrode active material 12 is coated with a step formed at a corner of the active material application part 14 facing a direction in which the electrode tab 16 protrudes.
  • the ablation region 15 is parallel to the other end edge of the active material application unit 14 and may be formed on both surfaces.
  • the ablation region 15 is preferably 10% to 90% thinner than the active material application part 14, and particularly preferably 30% to 90% thinner.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of an electrode sheet 1a taken along line A-A' according to another embodiment of the present invention.
  • the electrode active material 12 may be applied to both surfaces of the electrode current collector 11. Accordingly, the active material application portion 14 may be formed on both surfaces of the electrode current collector 11. Further, since the electrode active material 12 is applied to both surfaces of the electrode current collector 11, ablation is performed on both surfaces of the electrode sheet 1a.
  • the active material application portion 14 is the electrode current collector 11 It can be formed only on one side of. Then, ablation is performed only on one surface of the electrode sheet 1a on which the active material application part 14 is formed, thereby reducing the thickness of the ablation area 15 of the electrode sheet 1a. Even at this time, the ablation region 15 should still maintain the state in which the electrode active material 12 is applied.
  • the present invention is not limited thereto, and even if the electrode active material 12 is applied to both surfaces of the electrode current collector 11, ablation may be performed only on one surface of the electrode sheet 1a. That is, regardless of the surface on which the electrode active material 12 is applied to the electrode current collector 11, according to another embodiment of the present invention, ablation may be performed only on one surface of the electrode sheet 1a.

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Abstract

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전극 제조 방법은 전극 집전체의 일부에 전극 활물질을 도포하여, 상기 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 적어도 일단에 길이 방향으로 형성되는 전극 시트를 제조하는 단계; 상기 전극 활물질이 도포된 활물질 도포부에서, 상기 무지부와 접하는 적어도 일단에 어블레이션 라인을 설정하는 단계; 상기 무지부와 상기 활물질 도포부 사이의 경계선과, 상기 어블레이션 라인이 포위하는 영역에, 상기 전극 활물질이 도포된 상태를 유지하며 어블레이션을 수행하는 단계; 상기 어블레이션이 수행된 어블레이션 영역 상에 노칭 라인을 설정하는 단계; 및 상기 노칭 라인을 경계로 노칭을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

전극 및 그의 제조 방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2019년 05월 09일자 한국특허출원 제10-2019-0054369호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 전극 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극시트의 노칭 속도를 증가시켜 전극 제조 시간을 절감시킬 수 있고, 전극 집전체의 노출을 방지하여 안전성을 확보할 수 있는 전극 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
전극 조립체를 제조하기 위해, 양극(Cathode), 분리막(Separator) 및 음극(Anode)을 제조하고, 이들을 적층한다. 구체적으로, 양극 활물질 슬러리를 양극 집전체에 도포하고, 음극 활물질 슬러리를 음극 집전체에 도포하여 양극(Cathode)과 음극(Anode)을 제조한다. 그리고 상기 제조된 양극 및 음극의 사이에 분리막(Separator)이 개재되어 적층되면 단위 셀(Unit Cell)들이 형성되고, 단위 셀들이 서로 적층됨으로써, 전극 조립체가 형성된다. 그리고 이러한 전극 조립체가 특정 케이스에 수용되고 전해액을 주입하면 이차 전지가 제조된다.
양극 및 음극 등의 전극은 전극 탭을 포함하며, 이러한 전극 탭은 전극 시트에서 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부를 레이저 등으로 노칭하여 형성될 수 있다. 전극 시트에 레이저 등을 조사할 때 오차가 전혀 없이 오직 무지부만을 노칭하는 것이 현실적으로 어려우므로, 어느 정도 전극 활물질이 도포된 활물질 도포부도 노칭하여야 한다. 그런데 무지부는 두께가 얇아 레이저 등으로 노칭하는데 시간이 오래 소요되지 않으나, 전극 활물질이 도포된 활물질 도포부는 두께가 두꺼워 레이저 등으로 노칭하는데 상당히 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전극 시트의 노칭 속도를 증가시켜 전극 제조 시간을 절감시킬 수 있고, 전극 집전체의 노출을 방지하여 안전성을 확보할 수 있는 전극 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전극 제조 방법은 전극 집전체의 일부에 전극 활물질을 도포하여, 상기 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 적어도 일단에 길이 방향으로 형성되는 전극 시트를 제조하는 단계; 상기 전극 활물질이 도포된 활물질 도포부에서, 상기 무지부와 접하는 적어도 일단에 어블레이션 라인을 설정하는 단계; 상기 무지부와 상기 활물질 도포부 사이의 경계선과, 상기 어블레이션 라인이 포위하는 영역에, 상기 전극 활물질이 도포된 상태를 유지하며 어블레이션을 수행하는 단계; 상기 어블레이션이 수행된 어블레이션 영역 상에 노칭 라인을 설정하는 단계; 및 상기 노칭 라인을 경계로 노칭을 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 어블레이션 라인을 설정하는 단계에 있어서, 상기 어블레이션 라인은, 양 단이 상기 경계선의 위에 존재할 수 있다.
또한, 상기 어블레이션 라인을 설정하는 단계에 있어서, 상기 어블레이션 라인은, 상기 경계선으로부터 0.1 내지 1.5 mm 이격되어 설정될 수 있다.
또한, 상기 어블레이션 라인은, 상기 경계선으로부터 0.1 내지 1.0 mm 이격되어 설정될 수 있다.
또한, 상기 어블레이션 라인을 설정하는 단계에 있어서, 상기 어블레이션 라인은, 적어도 일부가, 상기 활물질 도포부의 타단 모서리와 평행할 수 있다.
또한, 상기 어블레이션을 수행하는 단계 이후에, 상기 전극 시트의 두께가 10 % 내지 90 % 감소할 수 있다.
또한, 상기 전극 시트의 두께가 30 % 내지 90 % 감소할 수 있다.
또한, 상기 어블레이션을 수행하는 단계에 있어서, 상기 전극 시트의 양 면에 모두 어블레이션을 수행할 수 있다.
또한, 상기 어블레이션을 수행하는 단계에 있어서, 상기 전극 시트의 일면에만 어블레이션을 수행할 수 있다.
또한, 상기 어블레이션을 수행하는 단계에 있어서, 레이저를 이용하여 어블레이션을 수행할 수 있다.
또한, 상기 노칭 라인을 설정하는 단계에 있어서, 상기 노칭 라인은, 상기 어블레이션 라인과 적어도 일부가 중복될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전극은 전극 집전체의 일부에 전극 활물질이 도포되어 형성되는 활물질 도포부; 상기 전극 활물질이 도포되지 않고, 상기 활물질 도포부로부터 일측으로 돌출 형성되는 전극 탭; 및 상기 활물질 도포부에서 상기 전극 탭이 돌출된 방향을 향하는 모서리에, 단차가 형성되며 상기 전극 활물질이 도포된 어블레이션 영역을 포함한다.
또한, 상기 어블레이션 영역은, 적어도 일부가, 상기 활물질 도포부의 타단 모서리와 평행할 수 있다.
또한, 상기 어블레이션 영역은, 윗면과 아랫면의 양 면에 모두 형성될 수 있다.
또한, 상기 어블레이션 영역은, 상기 활물질 도포부보다 두께가 10 % 내지 90 % 더 얇을 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
전극 시트의 전극 활물질이 도포된 활물질 도포부에서, 노칭될 영역에 미리 어블레이션(Ablation)을 수행하여 두께를 감소시킴으로써, 노칭 속도를 증가시키고 전극 제조 시간을 절감시킬 수 있다.
상기 노칭될 영역에 어블레이션을 수행할 때, 전극 활물질이 모두 제거되지 않도록 두께를 조절하여 수행함으로써, 전극 집전체의 노출을 방지하여 안전성을 확보할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트의 개략도이다.
도 2는 도 1의 전극 시트를 A-A'를 따라 절단한 단면 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트에 어블레이션 라인을 설정하고, 어블레이션을 수행한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 4는 도 3의 전극 시트를 A-A'를 따라 절단한 단면 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트에 노칭 라인을 설정하는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트를 노칭 라인을 따라 노칭한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 7은 도 6의 전극 시트를 A-A'를 따라 절단한 단면 확대도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 시트를 A-A'를 따라 절단한 단면 확대도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트(1)의 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 기술한 바와 같이, 전극 활물질(12)과 바인더 및 가소제를 혼합한 슬러리를 전극 집전체(11)에 도포한 후 이를 건조하고 프레싱하여 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 시트(1)가 제조될 수 있다. 이 때 필요에 따라, 슬러리는 충진제를 더 포함할 수도 있다. 그리고 전극 시트(1)에 레이저 등의 노칭을 수행하여 전극 탭(16, 도 6에 도시됨)이 형성되고, 일정한 간격으로 절단하여 전극을 제조할 수 있다.
양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 μm의 두께로 제조된다. 양극 집전체는 통상 화학적 변화를 유발하지 않고 높은 도전성을 가지는 재료로 제조된다. 이와 같은 재료로 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등을 표면 처리한 것일 수 있으나, 다만 이에 제한되지 않는다. 그리고 양극 집전체는 양극 활물질의 접착력을 높이기 위해 표면에 미세한 요철을 형성할 수도 있다. 또한 양극 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 제조될 수 있다.
양극 활물질은 리튬 이차전지인 경우 예를 들어, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4(x는 0 내지 0.33), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4,V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2(M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x= 0.01 내지 0.3)으로 표현되는 니켈(Ni) 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2(M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta이고, x = 0.01 내지 0.1) 또는 Li2Mn3MO8(M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리 토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등일 수 있다. 다만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
도전제는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물의 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량% 첨가된다. 도전제는 통상 화학적 변화를 유발하지 않고 도전성을 가지는 재료로 제조된다. 이와 같은 재료로 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 퍼니스 블랙, 채널 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화 아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
바인더는 활물질과 도전제 등의 결합과 집전체에 대한 결합 등에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물의 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량% 첨가된다. 이와 같은 바인더는 대표적으로 폴리불화비닐리덴, 폴리 비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등일 수 있다.
충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용된다. 그리고 화학적 변화를 유발하지 않고 섬유상 재료라면 일반적으로 충진제로 사용될 수 있다. 충진제는 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질일 수 있다.
음극은 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포한 다음에 이를 건조하고 프레싱하여 제조될 수 있다. 필요에 따라 음극 활물질에 선택적으로 도전제, 바인더, 충진제 등을 포함시킬 수 있다. 음극은 시트 형상으로 제조되어 롤에 장착될 수도 있다.
음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 μm의 두께로 제조된다. 음극 집전체는 통상 화학적 변화를 유발하지 않고 도전성을 가지는 재료로 제조된다. 이와 같은 재료로 가장 대표적인 것인 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소나, 구리 또는 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등을 표면 처리한 것, 또는 알루미늄-카드뮴 합금 등이다. 또한 음극 집전체는 음극 활물질의 결합력을 높이기 위해 표면에 미세한 요철을 형성하기도 한다. 또한 음극 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 제조될 수 있다.
음극 활물질은 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0=x=1), LixWO2(0=x=1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐;0<x=1; 1=y=3; 1=z=8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트(1)는 양극 시트일 수도 있으나, 이에 제한되지 않고 음극 시트일 수도 있다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 방법은, 전극 집전체(11)의 일부에 전극 활물질(12)을 도포하여, 상기 전극 활물질(12)이 도포되지 않은 무지부(13)가 적어도 일단에 길이 방향으로 형성되는 전극 시트(1)를 제조하는 단계; 상기 전극 활물질(12)이 도포된 활물질 도포부(14)에서, 상기 무지부(13)와 접하는 적어도 일단에 어블레이션 라인(C, 도 3에 도시됨)을 설정하는 단계; 상기 무지부(13)와 상기 활물질 도포부(14) 사이의 경계선(B)과, 상기 어블레이션 라인(C)이 포위하는 영역에, 상기 전극 활물질(12)이 도포된 상태를 유지하며 어블레이션을 수행하는 단계; 상기 어블레이션이 수행된 어블레이션 영역(15) 상에 노칭 라인(D, 도 5에 도시됨)을 설정하는 단계; 및 상기 노칭 라인(D)을 경계로 노칭을 수행하는 단계를 포함한다.
먼저, 일측 방향으로 길이가 긴 전극 집전체(11)의 일부에, 전극 활물질(12)을 도포하여 전극 시트(1)를 제조한다. 이 때 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 활물질(12)이 도포되지 않은 무지부(13)가, 전극 시트(1)의 적어도 일단에 길이 방향으로 길게 형성되도록, 전극 활물질(12)을 도포하는 것이 바람직하다.
도 2는 도 1의 전극 시트(1)를 A-A'를 따라 절단한 단면 확대도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 활물질(12)이 전극 집전체(11)의 양 면에 모두 도포될 수 있다. 따라서, 활물질 도포부(14)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전극 집전체(11)의 양 면에 모두 형성될 수 있다.
한편, 이차 전지가 고온에 노출되거나 내부/외부 단락, 과충전 또는 과방전되는 등 비정상적으로 작동되는 경우, 발열에 의해 분리막이 수축하여 양극 및 음극이 서로 접촉하여 단락(쇼트, Short)이 발생할 수 있다. 이러한 단락은 짧은 시간에 빠른 속도로 다량의 가스 생성, 고온 상승 등을 야기시킬 수 있으며, 나아가 큰 폭발이 발생하여 대형 사고로 이어질 수도 있다. 일반적으로 양극과 음극의 접촉에는, 양극 집전체와 음극 집전체가 접촉하는 경우, 양극 집전체와 음극 활물질이 접촉하는 경우, 양극 활물질과 음극 집전체가 접촉하는 경우, 양극 활물질과 음극 활물질이 접촉하는 경우 등 크게 4 가지 경우가 있다.
그 중에서 일반적으로, 양극 집전체와 음극 활물질이 접촉할 때 열 발생량이 가장 많고 가장 높은 온도에 빠르게 도달하여, 폭발의 위험성이 가장 크다. 따라서, 양극 집전체와 음극 활물질의 접촉이 가장 위험한 접촉으로 알려져 있다.
상기 제조된 전극 시트(1)는 전극 활물질(12)이 도포되지 않아 전극 집전체(11)가 그대로 노출되는 무지부(13) 및 전극 활물질(12)이 도포된 활물질 도포부(14)를 포함한다. 그리고 전극 시트(1)의 무지부(13)를 노칭하여, 전극 탭(16, 도 6에 도시됨)을 형성한다. 이 때, 무지부(13)와 활물질 도포부(14)는 전극 활물질(12)의 도포 여부로 구분되므로 경계선(B)이 존재한다. 그런데, 전극 활물질(12)이 슬러리 형태로 도포된 후 경화되므로, 설계 상으로는 경계선(B)이 직선이더라도 실제로는 경계선(B)이 정확하게 직선으로 형성되기가 용이하지 않다. 또한, 만약에 실제로 경계선(B)이 직선으로 형성되더라도, 레이저가 이러한 경계선(B)을 따라 정확하게 이동하며 노칭하는 것도 용이하지 않다. 따라서, 전극 시트(1)에 레이저 등을 조사할 때 오차가 전혀 없이 오직 무지부(13)만을 노칭하는 것은 현실적으로 어렵다. 그런데 레이저를 이용하여 무지부(13)만을 노칭하려 한다면, 무지부(13)가 완전히 제거되지 않아 전극을 제조한 후에 전극 집전체(11)가 노출될 수 있다.
만약 전극 시트(1)가 양극 시트이고, 상기 기술한 바와 같이 레이저를 이용하여 무지부(13)만을 노칭하면, 전극을 제조한 후에 양극 집전체가 노출될 수 있다. 그러면, 양극 집전체와 음극 활물질이 접촉하여, 큰 폭발이 발생하는 등 안정성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 레이저를 이용하여 노칭할 때, 어느 정도 활물질 도포부(14)를 포함하여 노칭하는 것이 바람직하다.
무지부(13)는 전극 집전체(11)가 그대로 노출되는 영역이므로, 두께가 상대적으로 매우 얇아서, 레이저 등으로 노칭하는데 시간이 오래 소요되지 않는다. 그러나, 활물질 도포부(14)는 전극 집전체(11)에 전극 활물질(12)이 도포된 영역이므로, 두께가 상대적으로 매우 두꺼워, 레이저 등으로 노칭하는데 상당히 많은 시간이 소요된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트(1)에 어블레이션 라인(C)을 설정하고, 어블레이션을 수행한 모습을 나타낸 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 시트(1)를 제조한 후에 곧바로 레이저 노칭을 수행하지 않고, 어블레이션을 먼저 수행한다. 어블레이션(Ablation)이란 레이저 등을 이용하여 전극을 표면 처리, 특히 삭마 또는 마모시키는 것을 의미한다. 이러한 어블레이션을 수행하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 활물질 도포부(14)에서 무지부(13)와 접하는 적어도 일단에 어블레이션 라인(C)을 설정한다. 이러한 어블레이션 라인(C)은 사용자가 육안으로 확인할 수 있도록 전극 시트(1)에 실제로 도시될 수도 있으나, 레이저 노칭을 수행하기 위해 가상으로 설정될 수도 있다.
상기 무지부(13)와 활물질 도포부(14) 사이의 경계선(B)과, 상기 어블레이션 라인(C)이 포위하는 영역이, 추후에 어블레이션을 수행할 어블레이션 영역(15)이다. 따라서, 어블레이션 라인(C)과 경계선(B)은 함께 단일폐곡선을 형성해야 하므로, 어블레이션 라인(C)은, 양 단이 상기 경계선(B)의 위에 존재하는 것이 바람직하다.
어블레이션 영역(15)은 매우 좁은 것이 바람직하다. 만약 어블레이션 영역(15)이 과도하게 넓다면, 활물질 도포부(14)의 면적을 감소시켜 이차 전지의 에너지 밀도를 감소시키기 때문이다. 따라서, 어블레이션 라인(C)은, 상기 경계선(B)으로부터 0.1 내지 1.5 mm 이격되어 설정되는 것이 바람직하며, 특히 상기 경계선(B)으로부터 0.1 내지 1.0 mm 이격되어 설정되는 것이 더욱 바람직하다.
어블레이션 라인(C)은 추후에 설정될 노칭 라인(D)과 적어도 일부가 중복될 수 있다. 따라서, 장방형의 전극이 제조되기 위해서는, 상기 어블레이션 라인(C)은 적어도 일부가 활물질 도포부(14)의 타단 모서리와 평행한 것이 바람직하다. 즉, 도 3을 예로 들면, 어블레이션 라인(C)이 활물질 도포부(14)의 상단 영역에 설정된다면, 활물질 도포부(14)의 하단 모서리와 평행한 것이 바람직하다.
또한, 노칭 후에 전극 탭(16)이 형성될 무지부(13)의 영역과 접하는 활물질 도포부(14)의 영역에는, 어블레이션 라인(C)이 설정되지 않는다. 그리고, 노칭 후에 전극 탭(16)이 형성되지 않고 제거될 무지부(13)의 영역과 접하는 활물질 도포부(14)의 영역에, 어블레이션 라인(C)이 설정된다. 따라서, 어블레이션 라인(C)의 양 단은, 무지부(13)에서 전극 탭(16)이 형성될 영역과 제거될 영역의 사이에 존재하는 것이 바람직하다.
또한, 추후에 전극 시트(1)를 일정한 간격으로 절단하여 전극을 제조하는데, 전극을 절단할 위치를 표시하기 위해, 노칭 라인(D)에는 삼각형의 형상을 가진 마크가 형성된다. 따라서, 어블레이션 라인(C)에도 삼각형의 형상을 가진 마크가 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 이러한 어블레이션 라인(C)은 복수로 형성되며, 일정 간격을 두고 반복적으로 설정될 수 있다.
어블레이션 라인(C)의 설정이 완료되면, 상기 어블레이션 라인(C)과 상기 경계선(B)이 포위하는 어블레이션 영역(15)에 어블레이션을 수행한다.
도 4는 도 3의 전극 시트(1)를 A-A'를 따라 절단한 단면 확대도이다.
만약 어블레이션 영역(15)에서 어블레이션을 수행하여 전극 활물질(12)을 모두 제거한다면, 전극을 제조한 후에 전극 집전체(11)가 노출될 수 있다. 그러면, 전극 집전체(11)와 전극 활물질(12)이 접촉할 수 있고, 특히 전극 시트(1)가 양극 시트라면, 양극 집전체와 음극 활물질이 접촉하여, 큰 폭발이 발생하는 등 안정성이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 어블레이션 영역(15)에 어블레이션을 수행할 때에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 전극 활물질(12)이 도포된 상태를 유지해야 한다. 즉, 전극 활물질(12)을 모두 제거하지 않음으로써, 전극 집전체(11)의 노출을 방지해야 한다.
이러한 어블레이션을 수행한 후에는, 어블레이션을 수행하기 전보다 두께가 10 % 내지 90 % 감소하는 것이 바람직하며, 특히 어블레이션을 수행하기 전보다 두께가 30 % 내지 90 % 감소하는 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이 활물질 도포부(14)에서, 노칭될 영역에 미리 어블레이션을 수행하여 두께를 감소시킴으로써, 노칭 속도를 증가시키고 전극 제조 시간을 절감시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 활물질(12)이 전극 집전체(11)의 양 면에 모두 도포되므로, 전극 시트(1)의 양 면에 모두 어블레이션을 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 어블레이션을 수행하기 위해서는, 레이저를 이용할 수 있다. 추후에 노칭을 수행할 때에도 레이저를 이용할 수 있으며, 이 때에는 동일한 레이저 송신기에서 조사되는 레이저의 세기를 조절할 수 있다. 즉, 레이저의 세기를 상대적으로 약하게 조절하여 어블레이션을 수행하고, 레이저의 세기를 상대적으로 강하게 조절하여 노칭을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트(1)에 노칭 라인(D)을 설정하는 모습을 나타낸 개략도이다.
어블레이션을 모두 수행한 후에는, 상기 어블레이션 영역(15) 상에 노칭 라인(D)을 설정한다. 이러한 노칭 라인(D)은 두께가 얇아진 어블레이션 영역(15)이라면 모두 설정될 수 있으며, 특히 상기 기술한 바와 같이, 어블레이션 라인(C)과 적어도 일부가 중복될 수 있다. 나아가, 활물질 도포부(14)에서의 노칭 라인(D)은, 어블레이션 라인(C)과 모두 동일하게 중복될 수 있다. 다만, 노칭 라인(D)은 무지부(13) 상에도 설정될 수 있다. 만약 어블레이션 라인(C)의 양 단이 무지부(13)와 활물질 도포부(14) 사이의 경계선(B) 위에 존재했다면, 노칭 라인(D)은 어블레이션 라인(C)의 양 단에서 무지부(13)를 향해 연장되어 서로 연결된다. 따라서, 어블레이션 라인(C)이 복수로 설정된 것과 달리, 노칭 라인(D)은 전극 시트(1) 상에서 중단되지 않고 연속적으로 설정될 수 있다.
무지부(13)에서의 노칭 라인(D)과 상기 경계선(B)이 포위하는 영역이, 추후에 노칭이 수행되면 전극 탭(16)이 되는 영역이다. 따라서, 무지부(13)에서 노칭 라인(D)은 전극 탭(16)의 형상과 대응되는 형상으로 설정될 수 있다. 만약 전극 탭(16)이 사각형의 형상을 가진다면, 무지부(13)에서 노칭 라인(D)도 사각형의 형상으로 설정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트(1)를 노칭 라인(D)을 따라 노칭한 모습을 나타낸 개략도이고, 도 7은 도 6의 전극 시트(1)를 A-A'를 따라 절단한 단면 확대도이다.
노칭 라인(D)을 따라 노칭을 수행하면, 도 6에 도시된 바와 같이 전극 시트(1)의 일부 영역이 제거된다. 그리고, 추후에 전극 시트(1)를 일정한 간격으로 절단하여 전극을 제조할 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, 노칭을 수행할 때에도 어블레이션을 수행할 때와 같이 레이저를 이용할 수 있다. 이 때에는, 동일한 레이저 송신기에서 조사되는 레이저의 세기를, 상대적으로 약하게 조절하여 어블레이션을 수행하고, 레이저의 세기를 상대적으로 강하게 조절하여 노칭을 수행할 수 있다.
노칭을 수행하여 제거되는 전극 시트(1)의 영역은, 전극 탭(16)을 제외한 무지부(13)와 어블레이션 영역(15)이다. 그리고 노칭 라인(D)을 따라 노칭을 수행하면 도 6에 도시된 바와 같이, 어블레이션 영역(15)이 어느 정도 잔존할 수 있다. 구체적으로 사용자가 의도적으로 어블레이션 영역(15)의 대략 중심 영역에, 즉 어블레이션 라인(C)보다 외측을 향해 노칭 라인(D)을 설정하는 경우에, 어블레이션 영역(15)이 어느 정도 잔존할 수 있다. 또는, 사용자는 어블레이션 라인(C)과 적어도 일부가 중복되도록 노칭 라인(D)을 설정하는 것을 의도하였으나, 실제로 레이저가 노칭 라인(D)을 따라 정확하게 이동하지 않고 오차가 발생하는 경우에도 어블레이션 영역(15)이 잔존할 수도 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따르면, 어블레이션 영역(15)은 전극 활물질(12)이 도포된 상태를 유지하므로, 어블레이션 영역(15)이 어느 정도 잔존하더라도, 전극 집전체(11)의 노출을 방지하여 안전성을 확보할 수 있다.
반면에, 사용자는 어블레이션 라인(C)과 적어도 일부가 중복되도록 노칭 라인(D)을 설정하는 것을 의도하였고, 실제로 레이저가 노칭 라인(D)을 따라 오차가 없이 정확하게 이동하는 경우에는, 어블레이션 영역(15)이 잔존하지 않고 완전히 제거될 수 있다. 이러한 경우에도 어블레이션 영역(15)이 존재하지 않으므로, 전극 집전체(11)의 노출 여부와 무관하게 안전성을 확보할 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, 전극을 절단할 위치를 표시하기 위해, 노칭 라인(D)에는 삼각형의 형상을 가진 마크가 형성된다. 그리고, 노칭이 수행된 후에, 전극 시트(1)를 일정한 간격으로 절단하여 전극을 제조할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 방법을 이용하여 제조된 전극은, 전극 집전체(11)의 일부에 전극 활물질(12)이 도포되어 형성되는 활물질 도포부(14); 상기 전극 활물질(12)이 도포되지 않고, 상기 활물질 도포부(14)로부터 일측으로 돌출 형성되는 전극 탭(16); 및 상기 활물질 도포부(14)에서 상기 전극 탭(16)이 돌출된 방향을 향하는 모서리에, 단차가 형성되며 상기 전극 활물질(12)이 도포된 어블레이션 영역(15)을 포함한다. 그리고, 어블레이션 영역(15)은 적어도 일부가 활물질 도포부(14)의 타단 모서리와 평행하며, 양 면에 모두 형성될 수 있다. 또한, 어블레이션 영역(15)은, 활물질 도포부(14)보다 두께가 10 % 내지 90 % 더 얇은 것이 바람직하며, 특히 두께가 30 % 내지 90 % 더 얇은 것이 더욱 바람직하다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 시트(1a)를 A-A'를 따라 절단한 단면 확대도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 활물질(12)이 전극 집전체(11)의 양 면에 모두 도포될 수 있다. 따라서, 활물질 도포부(14)는 전극 집전체(11)의 양 면에 모두 형성될 수 있다. 그리고, 전극 활물질(12)이 전극 집전체(11)의 양 면에 모두 도포되므로, 전극 시트(1a)의 양 면에 모두 어블레이션을 수행한다.
그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 8에 도시된 바와 같이, 전극 활물질(12)이 전극 집전체(11)의 일면에만 도포된다면, 활물질 도포부(14)는 전극 집전체(11)의 일면에만 형성될 수 있다. 그러면, 상기 활물질 도포부(14)가 형성된 전극 시트(1a)의 일면에만 어블레이션을 수행하여, 전극 시트(1a)의 어블레이션 영역(15)의 두께를 감소시킬 수 있다. 이 때에도, 어블레이션 영역(15)은 여전히 전극 활물질(12)이 도포된 상태를 유지해야 한다.
다만, 이에 제한되지 않고, 전극 활물질(12)이 전극 집전체(11)의 양 면에 모두 도포되더라도, 전극 시트(1a)의 일면에만 어블레이션을 수행할 수도 있다. 즉, 전극 활물질(12)이 전극 집전체(11)에 도포되는 면과 상관없이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 전극 시트(1a)의 일면에만 어블레이션을 수행할 수도 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 전극 집전체의 일부에 전극 활물질을 도포하여, 상기 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 적어도 일단에 길이 방향으로 형성되는 전극 시트를 제조하는 단계;
    상기 전극 활물질이 도포된 활물질 도포부에서, 상기 무지부와 접하는 적어도 일단에 어블레이션 라인을 설정하는 단계;
    상기 무지부와 상기 활물질 도포부 사이의 경계선과, 상기 어블레이션 라인이 포위하는 영역에, 상기 전극 활물질이 도포된 상태를 유지하며 어블레이션을 수행하는 단계;
    상기 어블레이션이 수행된 어블레이션 영역 상에 노칭 라인을 설정하는 단계; 및
    상기 노칭 라인을 경계로 노칭을 수행하는 단계를 포함하는 전극 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 어블레이션 라인을 설정하는 단계에 있어서,
    상기 어블레이션 라인은,
    양 단이 상기 경계선의 위에 존재하는, 전극 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 어블레이션 라인을 설정하는 단계에 있어서,
    상기 어블레이션 라인은,
    상기 경계선으로부터 0.1 내지 1.5 mm 이격되어 설정되는, 전극 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 어블레이션 라인은,
    상기 경계선으로부터 0.1 내지 1.0 mm 이격되어 설정되는, 전극 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 어블레이션 라인을 설정하는 단계에 있어서,
    상기 어블레이션 라인은,
    적어도 일부가, 상기 활물질 도포부의 타단 모서리와 평행한, 전극 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 어블레이션을 수행하는 단계 이후에,
    상기 전극 시트의 두께가 10 % 내지 90 % 감소하는, 전극 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전극 시트의 두께가 30 % 내지 90 % 감소하는, 전극 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 어블레이션을 수행하는 단계에 있어서,
    상기 전극 시트의 양 면에 모두 어블레이션을 수행하는, 전극 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 어블레이션을 수행하는 단계에 있어서,
    상기 전극 시트의 일면에만 어블레이션을 수행하는, 전극 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 어블레이션을 수행하는 단계에 있어서,
    레이저를 이용하여 어블레이션을 수행하는, 전극 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 노칭 라인을 설정하는 단계에 있어서,
    상기 노칭 라인은,
    상기 어블레이션 라인과 적어도 일부가 중복되는, 전극 제조 방법.
  12. 전극 집전체의 일부에 전극 활물질이 도포되어 형성되는 활물질 도포부;
    상기 전극 활물질이 도포되지 않고, 상기 활물질 도포부로부터 일측으로 돌출 형성되는 전극 탭; 및
    상기 활물질 도포부에서 상기 전극 탭이 돌출된 방향을 향하는 모서리에, 단차가 형성되며 상기 전극 활물질이 도포된 어블레이션 영역을 포함하는, 전극.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 어블레이션 영역은,
    적어도 일부가, 상기 활물질 도포부의 타단 모서리와 평행한, 전극.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 어블레이션 영역은,
    윗면과 아랫면의 양 면에 모두 형성되는, 전극.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 어블레이션 영역은,
    상기 활물질 도포부보다 두께가 10 % 내지 90 % 더 얇은, 전극.
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