KR100420151B1 - 이차전지의 탭 제조장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 이차 전지의 전극 탭 제조장치 및 그 제조방법은 전극 탭 을 이루는 도전성 스트립에 테이프를 융착하기 위한 것으로, 베이스 테이블에 지지된 테이프들 사이의 스트립을 가열수단에 의해 가열하여 테이프 측으로 열이 전달되도록 하고, 가열된 테이프를 가압수단에 의해 열 융착 하는 것을 특징으로 한다.

Description

이차전지의 탭 제조장치 및 그 제조방법{Tab manufacturing apparatus of second battery and method of manufacturing the same}

본 발명은 이차 전지의 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 전지의 단자 역할을 하는 전극 탭에 실링을 위한 테이프를 부착하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC 등의 휴대용 무선 기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동용 전원으로 사용되는 이차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 이차전지는 예를 들어, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이중에서 리튬 이차 전지는 수명이 길고 용량이 크다는 장점을 가지고 있다.

상기 리튬 이차전지는 전해질 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속전지와 리튬 이온전지 및 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 폴리머전지로 구분할 수 있다. 그리고, 리튬 폴리머전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 유기전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 폴리머전지, 유기 전해액을 함유하고 있는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머전지로 나눌 수 있다.

도 1은 통상적인 이차전지의 일예를 도시한 단면도이다.

도면을 참조하면, 이 리튬 이차전지는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터(separator)를 구비하는 전극조립체(14)와, 이 전극조립체(14)를 감싸서 밀봉하는 외장필름용기(이하 케이스라 함: 15)를 구비하여 이루어진다. 그리고 상기 전극조립체(14)와 외부의 전기적 통로 역할을 하는 전극탭(17)(18)들은 케이스(15) 밖으로 소정 길이 노출되도록 설치된다.

여기에서 상기 케이스(15)의 외부로 돌출되는 전극탭(17)(18)은 캐이스(15)내부의 전해액이 전극탭(17)(18)과 케이스(15)의 접합부위를 타고 누액(leakage)되는 것을 방지하기 위한 전극탭의 구조가 일본 공개 공보 특개평 10-247-489호에 개개시되어 있다.

공개 특허공보에는 전지 내부의 단락 방지용 접착 테이프 또는 시트에 있어서, 불포화도로서 요오드가 10 이하인 접착제가 코팅된 테이프가 전극탭에 감긴 기술적 구성이 개시되어 있다.

그러나 접착재가 코팅된 전극 탭은 상하부 캐이스에 개재된 상태가 되므로 전극 탭의 양측면과 대응되는 부위의 상하부 케이스가 전극 탭의 두께로 인하여 완전히 접합되지 않게 되므로 전해액이 누설된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명인은 도 2에 도시된 바와 같이 전극 탭(17)(18)에 소정의 폭으로 코팅되며 소정길이 연장되는 날개부(17a)(18a)를 가진 구조를 대한민국 실용신한 출원 제 98-19608호로 출원하였다.

도 3에는 이러한 전극 탭을 제조하기 위한 장치의 일예를 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 알루미늄 또는 니켈로 이루어지며 소정의 간격으로 실링을 위한 테이프(22)들이 가접 된 스트립(21)을 히터 블록(23)과 가압롤러(24)의 사이로 통과시켜 스트립(21)에 테이프(22)가 스트립(21)에 열 압착되도록 하는 구조를 가진다. 그리고 히터 블록(23)과 스트립 사이 및 가압롤러(24)와 스트립의 사이에는 테이프(22)가 히터 블록(23)이나 가압롤러(24)에 부착되는 것을 방지하기 위한 필름(25)을 개재지킬 수 있도록 연속하여 필름을 공급할 수 있는 롤러(26)들을 포함한다.

상술한 바와 같은 종래의 테이프 장치는 히터 블록(23)에 의해 가열된 스트립(21) 및 테이프(22)를 가압 롤러(24)에 의해 가압 하는 과정에서 상기 테이프(22)가 심하게 찌그러지는 문제점이 있으며, 테이프(22)와 가압롤러(24) 및 히터 블록(23)이 부착되지 않도록 필름(25)을 공급하기 위한 장치를 별도로 설치하여야 하므로 테이프를 제조하기 위한 장치가 상대적으로 복잡하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 테이프를 융착시키기 위한 가압력에 의해 테이프의 이상 변형을 방지하여 일정한 형태가 유지되도록 하는 이차전지의 전극탭 제조장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본원 발명의 다른 목적은 테이프와 전극탭 간의 접착력을 향상시킬 수 있는 이차전지의 전극 탭 제조장치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1 종래 이차전지의 분리 사시도,

도 2는 전극 탭이 설치된 전극 조립체를 발췌하여 도시한 일부 절제 사시도,

도 3은 종래 전극 탭 제조장치의 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 전극 탭 제조장치의 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 전극 탭 제조장치의 일부절제 측면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

51; 베이스 테이블

60; 가열수단

70; 가압수단

101; 스트립

102; 테이프

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이차전지의 전극탭 제조장치는 전극 탭을 이루는 도전성 스트립에 테이프를 융착하기 위한 것으로, 소정의 간격으로 테이프들이 가접된 스트립을 지지하는 베이스 테이블과, 상기 스트립에 가접된 테이프들 사이의 스트립을 가열하여 테이프 측으로 열이 전달되도록 하는 가열수단과, 상기 가열수단에 의해 가열된 테이프를 가압하여 스트립에 융착시키는 가압수단을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 가열수단은 테이프 양측의 스트립에 밀착되어 이를 가열하는 적어도 두 개의 히팅부재와, 상기 히팅부재를 승강 시키는 제1승강부를포함한다. 상기 가압수단은 하면이 평활한 가압블록과, 이 가압블록을 승강시키는 제2승강부를 포함하다. 상기 가열수단의 일측에는 상기 테이프의 융착이 완료된 스트립을 절단하는 절단장치를 더 구비한다.

상기 목적을 달성하기 위한 이차저지의 전극탭 제조방법은,

스트립에 소정의 간격으로 테이프를 부착하는 제1단계와,

상기 스트립에 부착된 테이프를 용융점 이하에서 가열하면서 가압하여 융착하는 제2단계와,

상기 2단계가 완료된 테이프 부착된 스트립을 80 내지 90 ℃에서 에이징하는 제3단계를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 제2단계 후 상기 스트립을 절단하는 절단 단계를 더 구비할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4 및 도 5에는 테이프가 부착된 이차전지의 전극탭을 제조하기 위한 장치를 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 전극 탭(100)을 이루는 도전성 스트립(101)에 테이프(102)를 융착하는 것으로, 소정의 간격으로 테이프(103)들이 가접된 스트립(101)을 지지하는 베이스 테이블(51)과, 상기 스트립(101)에 가접된 테이프(102)들 사이의 스트립을 가열하여 테이프 측으로 열이 전달되도록 하는 가열수단(60)과, 상기 가열수단(60)에 의해 가열된 테이프(102)를 가압하여 스트립(101)을 융착시키는 가압수단(70)을 포함한다. 여기에서 상기 스트립(101)들에 부착되는 테이프는 스트립의 상하부에 위치되는 상하부 테이프(102a)(102b)가 상호 접착되어 이루어진다.

상기 가열수단(60)은 스트립(101)을 가열하여 이 스트립(101)이 가열됨으로써 테이프(102)가 가열되도록 하는 것으로, 상기 테이프(102)의 양측의 스트립(101)에 접촉되어 이를 가열하는 히팅부재(61)(62)와, 이 히팅부재(61)(62)를 승강시키는 제1승강부(63)을 포함한다. 상기 히팅부재(61)(62)의 내부에는 별도의 히터(미도시)가 설치되는데, 이에 한정되지 않고 히팅부재(61)(62) 자체가 발열할 수도 있다. 또한 도 5에 도시된 바와 같이 히팅 불록(61)(62)를 스트립의 상하부에 각각 설치하여 스트립을 가열할 수도 있다.

그리고 상기 제1승강부(63)는 상기 히팅 부재(61)(62)를 승강시키는 것으로, 히팅부재(61)(62)그 로드(63a)가 연결된 실린더(63b)를 포함한다. 상기 실린더는 유압 또는 공압실린더가 이용되거나 솔레노이드가 이용될 수 있다. 그리고 도면에는 개시되어 있지 않으나 상기 히팅부재(61)(62)의 승강을 가이드 하는 가이드 부재가 더 구비될 수 있다.

상기 가압수단(70)은 스트립(101)으로부터 전달되는 열에 의해 가열된 테이프(102)을 가압하여 스트립(101)에 융착시키는 것으로, 상기 히팅블록(61)(62)의 사이에 위치되는 테이프(102)의 수직상부에 설치되는 가압블록(71)과, 상기 가압불록(71)를 승강시키는 제2승강부(75)를 포함하다. 상기 제2승강부(75)는 상기 가압브록(71)를 승강시키는 액튜에이터(76)을 포함한다. 상기 액튜에이터는 공압실린더를 사용함이 바람직하다. 그리고 베이스 불록과 인접되는 측에는 테이프(102)의 융착이 완료된 스트립(101)을 절단하는 커터가 더 구비될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 전극탭 제조장치를 이용하여 전극탭을 제조하기 위해서는 베이스 테이블(51)에 테이프(102)가 가접된 스트립(101)을 공급한다. 이 상태에서 상기 제1승강부(60)를 작동시켜 히팅 블록(61)(62)을 하강시켜 테이프(102)의 양측 스트립(101)에 밀착되도록 함으로써 테이프(102) 양측에 위치된 스트립(101)을 가열한다. 이와 같이 하면 상기 히팅블럭(61)(62)에 의해 스트립(101)이 가열됨으로써 테이프(102)가 가열된다.

상기와 같이 테이프(102)의 가열이 완료되면 상기 제2승강부(75)의 액튜에이터를 작동시켜 가압블록(71)을 하강시킴으로써 테이프(102)를 융착시킨다. 이때에 상기 가압블록에 의한 테이프(102)의 융착은 테이프가 직접적으로 가열되지 않고 간접적으로 가열된 상태이므로 테이프(102)의 특정부위가 과하게 가열되지 않게 되어 테이프가 이상 변형되는 것을 방지할 수 있다.

한편 이차전지의 전극탭을 제조하기 위한 방법은 알루미늄 또는 니켈로 이루어진 스트립에 소정의 간격으로 테이프를 부착하는 제1단계와, 상기 스트립에 부착된 테이프를 용융점 이하에서 가열하면서 가압하는 제2단계를 포함한다.

상기 제1단계에 있어서, 상기 스트립(101)에 부착되는 테이프는 CPP( 용융점 138℃)와 TPX( 용융점 225℃)가 적층되어 이루어질 수 있는데, 이 테이프를 스트립의 상하면의 대응 측에 부착하여 상호 접착될 수 있도록 하며, 스트립(101)의 폭방향 가장자리로부터 소정길이 연장되도록 함이 바람직하다.

상기와 같이 2단계가 완료된 테이프 부착된 스트립을 80 내지 90 ℃에서 에이징하는 제3단계를 수행한다. 상기 에이징은 상기 온도와 대기압 하에서 24 내지 48 시간 방치함으로써 이루어진다.

상술한 방법에 의해 제조된 전극탭은 스트립과 테이프의 밀착력을 향상시킬 수 있으며 고온하에서 테이프의 압착으로 인하여 발생되는 이상변형의 방지와 이차전지의 상하부 케이스와의 실링시 밀폐성을 향상시킬 수 있다.

본 발명인은 전극탭을 제조하는 과정에서 상기 제3단계인 에이징 공정을 수행한 전극탭과 수행하지 않은 전극탭에 있어서, 스트립과 테이프의 분리력 테스트(peel test) 및 무게 감소율을 측정하여 하기 표와 같은 결과를 얻었다.

표 1

	Al스트립과 테이프 부착	Ni 스트립과 테이프 부착	무개 감소율
	분리력 테스트(peel test)	분리력 테스트
에이징 NO	225.9 gf/mm	248.0 gf/mm	0.0489%
에지징 YES	269.3 gf/mm	278.5 gf/mm	0.0452%

상기 표에서 알 수 있는 바와 같이 스트립과 테이프를 저온상태로 가합하여 융착시킨 후 에이징 단계인 제3단계를 수행하면 스트립과 테이프의 접착력을 대폭 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.

본 발명에 따른 이차전지의 전극 탭 제조장치 및 그 제조방법은 테이프를 직접적으로 가열하지 않고 간접적으로 가열함으로써 테이프의 이상변형과 기밀성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 전극탭을 이루는 도전성 스트립에 테이프를 융착하기 위한 것으로, 소정의 간격으로 테이프들이 가접 된 스트립을 지지하는 베이스 테이블과, 상기 스트립에 가접 된 테이프들 사이의 스트립을 가열하여 테이프 측으로 열이 전달되도록 하는 가열수단과, 상기 가열수단에 의해 가열된 테이프를 가압하여 스트립에 융착시키는 가압수단을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극탭 제조장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가열수단은 테이프 양측의 스트립에 밀착되어 이를 가열하는 적어도 두 개의 히팅 부재와, 상기 히팅부재를 승강 시키는 제1승강부를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극탭 제조장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 가압수단은

   하면이 평활한 가압블록과, 이 가압블록을 승강시키는 제2승강부를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 이차 전지의 전극 탭 제조장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 가열수단의 일측에는 상기 테이프의 융착이 완료된 스트립을 절단하는 절단장치를 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 이차 전지의 전극 탭 제조장치.
5. 스트립에 소정의 간격으로 테이프를 부착하는 제1단계와,

   상기 스트립에 부착된 테이프를 용융점 이하에서 가열하면서 가압하는 제2단계와,

   상기 2단계가 완료된 테이프 부착된 스트립을 80 내지 90 ℃에서 에이징 하는 제3단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 이차 전지의 전극 제조방법.