KR101519372B1 - Manufacture Device of Battery Cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분리필름이 개재된 상태로 유닛셀들이 순차적으로 적층되어 있는 스택/폴딩형 전극조립체가 내장된 전지셀을 제조하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 상기 분리필름의 상면 또는 상면 및 하면에 전해액을 도포하는 전해액 도포부, 상기 전해액이 도포된 분리필름 상에 판상형 유닛셀들을 소정 간격으로 배치시키는 유닛셀 배치부, 열 및/또는 압력에 의해 상기 분리필름 상에 유닛셀들을 접착시켜 웹(web)을 제조하는 유닛셀 접착부, 및 상기 웹의 첫 번째 유닛셀을 잡아 분리필름이 개재된 상태로 유닛셀들이 순차적으로 적층되도록 회전시키는 권취부를 포함하는 것으로 구성된 전지셀 제조 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 분리필름에 전해액을 미리 도포하는 과정을 수행하는 구조를 포함함으로써, 전극조립체의 젖음성을 향상시켜 전지의 용량을 상승시키고, 분리필름과 유닛셀의 접착력을 향상시켜 유닛셀의 전극 탭 사행을 감소시키며, 분리필름의 뭉침을 풀어 분리필름의 주름 개선 효과를 제공함으로써 구조적 안정성을 향상시키는 전지셀 제조 장치를 제공한다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a battery cell having a stack / folding type electrode assembly in which unit cells are sequentially stacked with a separation film interposed therebetween, and more particularly, A unit cell arrangement unit for arranging the plate-shaped unit cells at predetermined intervals on the separation film to which the electrolyte is applied, unit cells arranged on the separation film by heat and / or pressure, A unit cell adhering unit for manufacturing a web, and a winding unit for holding the first unit cell of the web and rotating the unit cells so that the unit cells are sequentially stacked with the separation film interposed therebetween .
According to the present invention, it is possible to improve the wettability of the electrode assembly by increasing the capacity of the battery, improve the adhesion between the separation film and the unit cell, Disclosed is a battery cell manufacturing apparatus which improves the structural stability by reducing the warping of tabs and loosening the separation film to provide a wrinkle reducing effect of the separation film.
Description
본 발명은 분리필름이 개재된 상태로 유닛셀들이 순차적으로 적층되어 있는 스택/폴딩형 전극조립체가 내장된 전지셀을 제조하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 상기 분리필름의 상면 또는 상면 및 하면에 전해액을 도포하는 전해액 도포부, 상기 전해액이 도포된 분리필름 상에 판상형 유닛셀들을 소정 간격으로 배치시키는 유닛셀 배치부, 열 및/또는 압력에 의해 상기 분리필름 상에 유닛셀들을 접착시켜 웹(web)을 제조하는 유닛셀 접착부, 및 상기 웹의 첫 번째 유닛셀을 잡아 분리필름이 개재된 상태로 유닛셀들이 순차적으로 적층되도록 회전시키는 권취부를 포함하는 것으로 구성된 전지셀 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a battery cell having a stack / folding type electrode assembly in which unit cells are sequentially stacked with a separation film interposed therebetween, and more particularly, A unit cell arrangement unit for arranging the plate-shaped unit cells at predetermined intervals on the separation film to which the electrolyte is applied, unit cells arranged on the separation film by heat and / or pressure, A unit cell adhering unit for manufacturing a web, and a winding unit for holding the first unit cell of the web and rotating the unit cells so that the unit cells are sequentially stacked with the separating film interposed therebetween .
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, rechargeable secondary batteries have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. In addition, the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (HEV), and the like, which are proposed as solutions for air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels (Plug-In HEV) and the like.
이러한 이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 대략 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류되며, 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고, 길이 대비 작은 폭을 가진 각형 전지와 파우치형 전지가 특히 주목받고 있다.Such a secondary battery is classified into a cylindrical battery, a prismatic battery, and a pouch-shaped battery according to structural characteristics of the outside and the inside. Among them, the secondary battery can be stacked with a high degree of integration, and a prismatic battery and a pouch- It is attracting attention.
이차전지를 구성하는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체는 그것의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다. 젤리-롤형 전극조립체는, 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조된다. 이러한 젤리-롤형 전극조립체는 원통형 전지에는 바람직하게 사용될 수 있지만, 각형 또는 파우치형 전지에 적용함에 있어서는, 국부적으로 응력이 집중되어 전극 활물질이 박리되거나 충방전 과정에서 반복되는 수축 및 팽창 현상에 의해 전지의 변형을 유발하는 문제점이 있다.The electrode assembly of the anode / separator / cathode structure constituting the secondary battery is largely classified into a jelly-roll type (winding type) and a stack type (laminate type) depending on its structure. In the jelly-roll type electrode assembly, an electrode active material or the like is coated on a metal foil used as a current collector, dried and pressed, cut into a band shape having a desired width and length, and a cathode and an anode are diaphragm- . Although such a jelly-roll type electrode assembly can be preferably used for a cylindrical battery, when applied to a rectangular or pouch type battery, the electrode active material is concentrated locally and the electrode active material is peeled off or repeatedly shrunk and expanded, There is a problem in that it is deformed.
반면에, 스택형 전극조립체는 다수의 양극 및 음극 단위 셀들을 순차적으로 적층한 구조로서, 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있지만, 제조과정이 번잡하고 충격이 가해졌을 때 전극이 밀려서 단락이 유발되는 단점이 있다.On the other hand, the stacked electrode assembly has a structure in which a plurality of positive electrode and negative electrode unit cells are sequentially stacked and has a merit that it is easy to obtain a rectangular shape. However, when the manufacturing process is troublesome and impact is applied, .
이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 일정한 단위 크기의 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이셀(bicell)을 긴 길이의 연속적인 분리필름을 이용하여 폴딩한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었고, 이는 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-82058호, 제2001-82059호, 제2001-82060호 등에 개시되어 있다.In order to solve such a problem, an electrode assembly of advanced structure which is a mixed type of jelly-roll type and stack type has been proposed in which a full cell or a positive electrode (cathode) / separator / A stack / folding type electrode assembly having a structure in which a bicell having an anode (positive electrode) / separator / anode (negative electrode) structure is folded by using a continuous separation film having a long length has been developed and disclosed in Korean Patent Application Publication 2001-82058, 2001-82059, 2001-82060, and the like.
이러한 스택/폴딩형 전극조립체를 제조하기 위해서는 일반적으로 회전운동으로 전극조립체를 폴딩하는 장치를 사용한다. 도 1을 참조하면, 도 1에는 종래의 스택/폴딩형 전극조립체의 제조를 위한 폴딩 장치의 개략적인 모식도가 도시되어 있는 바, 분리필름(22)의 상면에 판상형 유닛셀(10, 11, 12, ...)들이 소정 간격으로 배치되어 있는 웹(web)(20)을 공급하는 롤러 형태의 웹 공급부(40)가 있고, 웹(20)의 첫번째 유닛셀(10)을 잡아 분리필름(22)이 개재된 상태로 유닛셀들이 순차적으로 적층되도록 회전시키는 권취 지그(30)을 포함하고 있다. 이러한 권취 지그(30)가 회전하면서 유닛셀들(100, 101, 102, ...)이 순차적으로 적층된다.In order to manufacture such a stack / folding type electrode assembly, a device for folding the electrode assembly by rotational motion is generally used. Referring to FIG. 1, a schematic diagram of a folding apparatus for manufacturing a conventional stack / folding type electrode assembly is shown in FIG. 1, in which plate-
그러나, 고용량 전지셀에 대한 필요성으로 인해, 스택/폴딩형 전극조립체에서 풀셀 또는 바이셀의 적층 수가 증가하면서, 폴딩 공정에서 전극 탭이 사행되어 접속불량, 단락 등의 비정상적인 작동이 발생되고, 분리필름의 주름 현상이 심화되는 문제점이 있었다. 또한, 풀셀 또는 바이셀의 적층 수가 증가된 전극조립체가 전지케이스 내부에 장착되고 전해액을 주입하여 밀봉하였을 때, 두꺼운 적층 구조로 인해 전해액에 대한 전극조립체의 젖음성(wetting)이 떨어지게 되어 수명 특성이 감소하고, 안전성에 문제점을 초래한다는 단점이 있었다.However, due to the necessity for a high-capacity battery cell, the number of stacked cells of the pull cell or the bi-cell increases in the stack / folding type electrode assembly, and the electrode tab is meandered in the folding process to cause abnormal operation such as connection failure, short- There is a problem that the wrinkle phenomenon of the wrinkles is worsened. Further, when the electrode assembly in which the number of stacked cells of the pull cell or the bi-cell is increased is mounted in the battery case and the electrolyte is injected and sealed, the wet lamination of the electrode assembly with respect to the electrolyte is reduced due to the thick laminated structure, And it has a disadvantage of causing safety problems.
따라서, 접속불량, 단락 등을 방지하고, 전극조립체의 젖음성을 향상시켜, 전지의 안전성 및 수명 특성을 향상시킬 수 있는 전지셀 제조 장치에 대한 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, there is a high need for a battery cell manufacturing apparatus capable of preventing connection failure, short circuit, and the like, and improving the wettability of the electrode assembly and improving the safety and life characteristics of the battery.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 신규한 구조의 전지셀 제조 장치를 사용함으로써, 제조 공정성을 향상시키고, 전지의 안전성 및 수명 특성을 향상시킬 수 있는 전지셀 제조 장치를 제공하는 것이다.Specifically, an object of the present invention is to provide a battery cell manufacturing apparatus capable of improving the manufacturing processability and improving the safety and lifetime characteristics of a battery by using a battery cell manufacturing apparatus having a novel structure.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀 제조 장치는,According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a battery cell,
분리필름이 개재된 상태로 유닛셀들이 순차적으로 적층되어 있는 스택/폴딩형 전극조립체가 내장된 전지셀을 제조하는 장치로서,An apparatus for manufacturing a battery cell having a stack / folding type electrode assembly in which unit cells are sequentially stacked with a separation film interposed therebetween,
상기 분리필름의 상면 또는 상면 및 하면에 전해액을 도포하는 전해액 도포부, 상기 전해액이 도포된 분리필름 상에 판상형 유닛셀들을 소정 간격으로 배치시키는 유닛셀 배치부, 열 및/또는 압력에 의해 상기 분리필름 상에 유닛셀들을 접착시켜 웹(web)을 제조하는 유닛셀 접착부, 및 상기 웹의 첫 번째 유닛셀을 잡아 분리필름이 개재된 상태로 유닛셀들이 순차적으로 적층되도록 회전시키는 권취부를 포함하는 구조로 구성되어 있다.A unit cell arrangement unit for arranging plate-shaped unit cells at predetermined intervals on a separation film on which the electrolyte is applied, a separation unit for separating the separation film by heat and / A unit cell adhering unit for adhering unit cells on a film to manufacture a web, and a winding unit for holding the first unit cell of the web and rotating the unit cells so that the unit cells are sequentially stacked with the separating film interposed therebetween .
따라서, 본 발명에 따른 전지셀 제조 장치는 상기 분리필름 상면 또는 상면 및 하면에 전해액을 미리 도포하는 과정을 수행하는 구조를 포함한다. 즉, 유닛셀들을 분리필름 상에 위치시켜 권취시키는 과정 이전에 상기 분리필름 상에 전해액을 도포함으로써, 전극조립체의 젖음성을 향상시키는 구조로 이루어져 있다.Accordingly, the apparatus for manufacturing a battery cell according to the present invention includes a structure for performing a process of pre-coating an electrolyte on the upper surface or upper and lower surfaces of the separation film. That is, the structure is configured to improve the wettability of the electrode assembly by applying an electrolyte on the separation film before the unit cells are wound on the separation film.
구체적으로, 일반적인 전지셀의 제조공정은 전지셀 케이스에 전극조립체를 삽입하고 전해액을 주입하여 전극조립체를 전해액에 의해 함침시키는 과정으로 이루어지는데, 고용량 전지셀의 경우 분리필름상에 위치하는 유닛셀들의 개수가 많아지고, 이에 따라 권취되었을 때 그 두께가 커지게 되어 전해액의 함침 효율이 낮아지고, 젖음성이 떨어지면서 전지의 용량 또한 낮아지게 된다.Specifically, a general battery cell manufacturing process includes a process of inserting an electrode assembly into a battery cell case, injecting an electrolyte solution, and impregnating the electrode assembly with an electrolyte. In the case of a high-capacity battery cell, The number of the batteries increases, and when the batteries are wound up, the thickness thereof becomes large, so that the impregnation efficiency of the electrolyte is lowered, the wettability is lowered, and the capacity of the battery is also lowered.
반면에, 본 발명에 따른 전지셀 제조 장치는 분리필름에 전해액을 미리 도포한 후 유닛셀을 위치시켜 권취하는 구조로 이루어져 있어서, 전극조립체에 전해액이 함침이 잘 되도록 하여 젖음성을 향상시켜 전지의 용량을 상승시키는 구조를 이루고 있다.On the other hand, the apparatus for manufacturing a battery cell according to the present invention has a structure in which an electrolyte solution is applied to a separation film in advance, and then the unit cell is positioned and wound up. Thus, the electrolyte solution is easily impregnated into the electrode assembly to improve wettability, .
상기 유닛셀 접착부는 분리필름과 분리필름 상에 위치한 유닛셀이 접착되도록 열, 압력, 또는 열과 압력을 가하는 구조로 이루어져 있으며, 상기 분리필름에 도포된 전해액의 점성에 의하여 분리필름과 유닛셀의 접착력을 향상시켜 유닛셀의 전극 탭의 사행을 감소시키는 효과를 제공하고, 전해액의 분자가 상기 분리필름의 분자 구조 사이로 들어가서 유닛셀 접착부에 의해 열, 압력, 또는 열과 압력을 받음으로써 분리필름의 분자 배열을 바꾸어서 분리필름의 뭉침을 풀어 분리필름의 주름 개선 효과를 제공하는 구조로 이루어져 있다.The unit cell adhering portion has a structure in which heat, pressure, heat, and pressure are applied so that the separating film and the unit cell positioned on the separating film are adhered. The adhesive strength between the separating film and the unit cell due to the viscosity of the electrolytic solution applied to the separating film And the molecules of the electrolyte enter between the molecular structures of the separation film and are subjected to heat, pressure, or heat and pressure by the unit cell adhesion portion, thereby improving the molecular alignment of the separation film To provide a wrinkle-reducing effect of the separation film by loosening the separation film.
상기 분리필름은 유연성 및 절연성을 가진 소재라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌의 공중합체 또는 블랜드로 제조될 수 있다.The separation film is not particularly limited as long as it is a material having flexibility and insulation, and may be made of, for example, a copolymer or blend of polypropylene, polypropylene.
상기 전해액 도포부는 상기 분리필름의 상면 또는 상면 및 하면에 전해액을 도포하는 구조로서, 예를 들어, 전해액을 분사하는 스프레이를 포함하는 구조로 이루어져 있어서, 상기 스프레이에 의해 분리필름 상에 전해액이 도포될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 전해액 함침조를 포함하는 구조로 이루어져 있어서, 상기 분리필름이 상기 전해액 함침조에 도입됨으로써 상기 분리필름에 전해액이 도포되는 구조로 이루어질 수 있다. 그러나, 분리필름에 전해액을 도포하는 구조는 상기 구조에 한정되지 않으며 다양한 구조로 이루어질 수 있음은 물론이다.The electrolyte solution applying unit is configured to apply an electrolyte solution to the upper surface, the upper surface, and the lower surface of the separation film. For example, the electrolyte solution applying unit may include a sprayer for spraying an electrolyte solution. . As another example, the structure may include a structure in which the electrolyte impregnation tank is included, and the electrolyte is applied to the separation film by introducing the separation film into the electrolyte impregnation tank. However, it is needless to say that the structure for applying the electrolyte solution to the separation film is not limited to the above structure and may have various structures.
상기 전해액은 바람직하게는 리튬염이 포함되어 있는 유기 용매일 수 있다. The electrolytic solution is preferably an organic solution containing a lithium salt.
상기 유기 용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 1,2-디에톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 4-메틸-1,3-디옥센, 디에틸에테르, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기 용매가 사용될 수 있다.Examples of the organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate , Gamma -butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, Diethyl ether, formamide, dimethyl formamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane A non-protonic organic solvent such as an ether, a methyl pyrophosphate, or an ethyl propionate is used as the solvent, a sulfone, a methyl sulfolane, a 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, a propylene carbonate derivative, a tetrahydrofuran derivative, .
상기 리튬염은 상기 유기 용매에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, LiSCN, LiC(CF3SO2)3, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the organic solvent, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6 , LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiSCN, LiC (CF 3 SO 2) 3, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, 4 Lithium phenylborate, imide and the like can be used.
또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.For the purpose of improving the charge / discharge characteristics and the flame retardancy, the electrolytic solution is preferably mixed with an organic solvent such as pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, Benzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol, . In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (Fluoro-Ethylene Carbonate, PRS (Propene sultone), and the like.
하나의 바람직한 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 전해액을 제조할 수 있다.In a preferred embodiment, LiPF 6, LiClO 4, LiBF 4, LiN (SO 2 CF 3) 2 , such as a lithium salt, a highly dielectric solvent of DEC, DMC or EMC Fig solvent cyclic carbonate and a low viscosity of the EC or PC of And then added to a mixed solvent of linear carbonate to prepare an electrolytic solution.
하나의 바람직한 예로, 상기 유닛셀은 풀셀 또는 바이셀로 이루어질 수 있다. 본 발명에서, 상기 풀셀이란 양측에 각각 양극과 음극이 위치하는 셀로서, 양극/분리막/음극의 구조로 이루어진 단위셀을 의미한다. 예를 들어, 상기 풀셀은 가장 기본적인 구조의 양극/분리막/음극 셀과 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 셀 등을 들 수 있다. 이러한 풀셀을 사용하여 상기 전극조립체를 구성하기 위해서는, 분리필름이 개재된 상태에서 양극과 음극이 서로 대면하도록 다수의 풀셀들을 적층하여야 한다.In one preferred embodiment, the unit cell may comprise a pull cell or a bi-cell. In the present invention, the full cell means a unit cell in which positive and negative electrodes are disposed on both sides of the unit cell, and has a structure of a positive electrode / separator / negative electrode. For example, the pull cell may include a cathode / separator / cathode cell and an anode / separator / cathode / separator / anode / separator / cathode cell having the most basic structure. In order to construct the electrode assembly using such a pull cell, a plurality of pull cells should be stacked such that the anode and the cathode face each other with the separation film interposed therebetween.
또한, 상기 바이셀이란 양측에 각각 동일 전극이 위치하는 셀로서, 양측에 양극이 위치하는 구조로 이루어진 단위셀과 양측에 음극이 위치하는 구조로 이루어진 단위셀을 의미한다. 예를 들어, 상기 바이셀은 양극/분리막/음극/분리막/양극 셀 및 음극/분리막/양극/분리막/음극 셀 등을 들 수 있다. 이러한 바이셀을 이용하여 상기 전극조립체를 구성하기 위해서는, 분리필름이 개재된 상태에서 양극/분리막/음극/분리막/양극 구조의 바이셀과 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 바이셀이 서로 대면하도록 다수의 바이셀들을 적층하여야 한다.The bi-cell means a unit cell in which the same electrode is located on both sides, and a unit cell having a structure in which an anode is located on both sides and a cathode in both sides. For example, the bi-cell may include a cathode / separator / cathode / separator / anode cell and a cathode / separator / anode / separator / cathode cell. In order to construct the electrode assembly using the bi-cell, the bi-cell of the anode / separator / cathode / separator / anode structure and the bi-cell of the cathode / separator / anode / separator / A plurality of bi-cells must be stacked to face each other.
이러한 바이셀들은 셀 양측의 전극이 동일한 구조라면 그것을 이루는 양극 및 음극과 분리막의 수가 특별히 제한되는 것은 아니다.If the electrodes on both sides of the cell have the same structure, the number of the positive electrode, the negative electrode, and the separator constituting the bi-cell are not particularly limited.
풀셀과 바이셀은 양극 및 음극을 그 사이에 분리막을 개재시킨 상태에서 상호 결합시켜 제조된다. 이러한 결합 방법의 바람직한 예로는 열융착 방식을 들 수 있다.The pull cell and the bi-cell are manufactured by mutually bonding the positive electrode and the negative electrode with the separator interposed therebetween. A preferable example of such a bonding method is a heat fusion bonding method.
풀셀과 바이셀에서 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.In the pull cell and the bi-cell, the positive electrode is prepared, for example, by applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode collector, followed by drying and pressing, and a filler is further added to the mixture .
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, aluminum or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2 - xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 - x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 and LiMnO 2 ; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2 - x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; 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 and the like can be used.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 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 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.
반면에, 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.On the other hand, the negative electrode is manufactured by applying, drying and pressing an anode active material on an anode current collector, and may optionally further include a conductive material, a binder, a filler, and the like as described above.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples of the anode current collector include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, a surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.
상기 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-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1 - x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x < Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다. 본 발명에서 사용되는 분리막 필름은 상기 분리막과 동일한 소재일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane. The separator film used in the present invention may or may not be the same material as the separator.
상기 유닛셀은 제 1 유닛셀과 제 2 유닛셀이 적어도 하나의 유닛셀에 대응하는 간격으로 이격된 거리에 위치되어 있고, 제 2 유닛셀 이후의 유닛셀들은 각각의 간격이 점증하는 배열 형태로 분리필름 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다.Wherein the unit cells are located at a distance such that the first unit cell and the second unit cell are spaced apart corresponding to at least one unit cell and the unit cells after the second unit cell are arranged in an increasing array And is preferably disposed on a separation film.
상기 제 1 유닛셀과 제 2 유닛셀 사이에 간격을 주는 것은 권취 과정에서 1회 권취시 제 1 유닛셀의 외면이 분리필름으로 완전히 도포된 상태에서 다른 유닛셀의 전극과 대면하게 해 줌으로써, 근본적으로 전극끼리 접촉하여 일어날 수 있는 단락 등을 방지하기 위함이다.The spacing between the first unit cell and the second unit cell is such that when the outer surface of the first unit cell is completely coated with the separating film and is brought into contact with the electrode of the other unit cell at the time of one winding in the winding process, To prevent a short circuit which may occur due to contact between the electrodes.
상기 스택/폴딩형 전극조립체를 제조하는 경우, 적층되는 면에서의 전극은 서로 다른 전극이 대향해야 한다. 이를 위하여, 풀셀을 사용하여 이차전지를 포함한 전기화학 셀을 구성하기 위해서는, 분리필름이 개재된 상태에서 양극과 음극이 서로 대면하도록 다수의 풀셀들을 적층하여야 하고, 바이셀을 사용하여 이차전지를 포함한 전기화학 셀을 구성하기 위해서는, 분리필름이 개재된 상태에서 양극과 음극이 서로 대면하도록 다수의 C형 바이셀과 A형 바이셀들을 적층하여야 한다.When the stack / folding type electrode assembly is manufactured, the electrodes on the side to be laminated must face different electrodes. For this purpose, in order to construct an electrochemical cell including a secondary cell by using a pull cell, a plurality of pull cells must be stacked such that the anode and the cathode face each other with the separation film interposed therebetween. In order to construct the electrochemical cell, a plurality of C-type bi-cells and A-type bi-cells must be stacked so that the positive electrode and the negative electrode face each other with the separation film interposed therebetween.
상기 유닛셀이 풀셀인 경우, 도 3에서 나타내는 바와 같이, 제 1 풀셀(221)과 제 2 풀셀(222)은 동일한 전극이 위로 향하고, 제 2 풀셀 이후에는 순차적으로 다른 전극이 위로 향하는 배열 형태로 분리필름 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 제 1 풀셀(221)이 "+" 전극이 위로 향하고 있으면, 제 2 풀셀(222)도 "+" 전극이 위로 향하고 있고, 제 3 풀셀(223)은 "-" 전극이 위로 향하고 있게 된다. 이후, "+"와 "-" 전극이 순차적으로 배열되어 있을 수 있다.When the unit cell is a full cell, as shown in FIG. 3, the
상기 유닛셀이 바이셀인 경우, 도 4에서 나타내는 바와 같이, 제 1 바이셀(231)과 제 2 바이셀(232)은 서로 다른 종류의 셀이고, 제 2 바이셀 이후의 셀들은 동일 타입의 셀이 두 개씩 짝지어 있는 배열 형태로 분리필름 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 제 1 바이셀(231)이 C형 바이셀이면, 제 2, 3 바이셀(232, 233)은 A형 바이셀이고, 제 4, 5 바이셀(234, 235)은 C형 바이셀이며, 이후 동일한 타입의 셀이 두 개씩 순차적으로 배열되어 있을 수 있다.4, the
상기 권취 지그는 상기 웹을 권취할 수 있는 것이면 그 형태는 특별히 제한되지 않지만, 유닛셀의 상단부와 상기 유닛셀에 대응하는 분리필름의 하단부에서 웹을 잡아 고정하는 형태의 지그인 것이 바람직하다.The winding jig is not particularly limited as long as it can wind the web, but it is preferable that the winding jig is a jig in which the web is held and fixed at the upper end of the unit cell and the lower end of the separation film corresponding to the unit cell.
상기 지그는 유닛셀과 분리필름을 동시에 잡고 권취함으로써 유닛셀 사이에 분리필름이 개재된 상태로 적층될 수 있다.The jig can be stacked in a state in which a separation film is interposed between unit cells by simultaneously holding and holding the unit cell and the separation film.
본 발명은 또한, 이러한 전지셀 제조 장치를 사용하여 제조되는 전지셀을 제공한다.The present invention also provides a battery cell manufactured using such a battery cell manufacturing apparatus.
상기 전지셀은 예를 들어, 이차전지 또는 전기화학 캐패시터일 수 있으며, 그 중에서도 리튬 이차전지에서 바람직하게 적용될 수 있다.The battery cell may be, for example, a secondary battery or an electrochemical capacitor, and may be preferably applied to a lithium secondary battery.
상기와 같은 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 고온 안정성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 둘 이상의 전지셀들을 포함하는 전지팩의 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.Such a secondary battery can be used as a power source for a small device, and can be used as a power source for a middle- or large-sized device requiring high-temperature stability, long cycle characteristics and high rate characteristics, Can also be preferably used.
상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool), 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차, 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차, 전기 골프 카트(electric golf cart) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferred examples of the medium and large-sized devices include a power tool, an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (Plug) electric bicycles including an electric bicycle (E-bike), an electric scooter (E-scooter), an electric golf cart, and the like, But is not limited thereto.
본 발명은 또한, 분리필름이 개재된 상태로 유닛셀들이 순차적으로 적층되어 있는 스택/폴딩형 전극조립체가 내장된 전지셀을 제조하는 방법으로서, 상기 분리필름의 상면에 전해액을 도포하는 단계, 상기 전해액이 도포된 분리필름 상에 유닛셀들을 소정 간격으로 배치하는 단계, 상기 유닛셀이 분리필름 상에 배치된 구조에 열 및/또는 압력을 가하여 상기 유닛셀과 분리필름을 접착시켜 웹(web)을 형성하는 단계, 및 상기 웹의 첫 번째 유닛셀을 잡아 분리필름이 개재된 상태로 유닛셀들이 순차적으로 적층되도록 회전시켜 권취하는 단계를 포함하는 전지셀 제조 방법을 제공한다. The present invention also provides a method for manufacturing a battery cell having a stack / folding type electrode assembly in which unit cells are sequentially stacked with a separation film interposed therebetween, comprising the steps of: applying an electrolyte on an upper surface of the separation film; Placing a unit cell on a separation film coated with an electrolyte at a predetermined interval; applying heat and / or pressure to the structure in which the unit cell is disposed on the separation film to adhere the separation cell to the unit cell; And winding and rotating the first unit cell of the web so that the unit cells are sequentially stacked with the separation film interposed therebetween.
이러한 제조 방법은 제조 공정성을 향상시킬 뿐만 아니라, 수명 특성 및 안전성이 향상된 전지셀을 제조할 수 있는 효과를 제공한다. This manufacturing method not only improves the manufacturing processability but also provides an effect of manufacturing a battery cell having improved lifetime characteristics and safety.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 제조 장치는 분리필름에 전해액을 미리 도포하는 과정을 수행하는 구조를 포함함으로써, 전극조립체의 젖음성을 향상시켜 전지의 용량을 상승시키고, 분리필름과 유닛셀의 접착력을 향상시켜 유닛셀의 전극 탭 사행을 감소시키는 효과를 제공한다. 또한, 분리필름의 뭉침을 풀어 분리필름의 주름 개선 효과를 제공함으로써 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.As described above, the apparatus for manufacturing a battery cell according to the present invention includes a structure for performing a process of preliminarily coating an electrolyte on a separation film, thereby improving the wettability of the electrode assembly to increase the capacity of the battery, Thereby improving the adhesion of the cell and reducing the electrode tapping of the unit cell. In addition, it is possible to improve the structural stability by loosening the separation film to provide a wrinkle-reducing effect of the separation film.
도 1은 스택/폴딩형 전극조립체의 제조를 위한 폴딩 장치의 개략적인 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조 장치의 구조에 관한 모식도이다;
도 3은 유닛셀이 풀셀인 경우에 하나의 배열 형태를 나타내는 모식도이다;
도 4는 유닛셀이 바이셀인 경우에 하나의 배열 형태를 나타내는 모식도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic diagram of a folding apparatus for the manufacture of a stacked / folded electrode assembly;
2 is a schematic view of a structure of a battery cell manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is a schematic diagram showing one arrangement form when the unit cell is a full cell;
4 is a schematic diagram showing one arrangement form when the unit cell is a bi-cell.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조 장치의 구조에 관한 모식도가 도시되어 있다.FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a structure of a battery cell manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 전지셀 제조 장치(100)는 전해액 도포부(110), 유닛셀 배치부(120), 유닛셀 접착부(130), 및 권취부(140)을 포함하는 구조로 이루어져 있다.전해액 도포부(110)는 분리필름(210)에 전해액을 도포하는 장치로서, 유입된 분리필름(210)의 상면, 또는 상면 및 하면에 스프레이 방식으로 전해액을 분사하여 전해액을 도포하거나, 또는 전해액 함침조에 분리필름을 통과시켜 분리필름에 전해액을 도포하는 구조 등으로 이루어져 있다.Referring to FIG. 2, the battery
유닛셀 배치부(120)는 이와 같이 전해액이 도포된 분리필름(210') 상에 판상형 유닛셀들(220)을 소정 간격으로 배치시키는 구조로 이루어져 있고, 유닛셀 접착부(130)는 분리필름과 유닛셀에 열 또는 압력, 또는 열 및 압력을 가하여 분리필름과 유닛셀이 서로 접착되어 웹을 제조하는 구조로 이루어져 있다.The unit
권취부(140)는 웹의 첫번째 유닛셀(221)을 잡아 분리필름(210')이 개재된 상태로 유닛셀들(220)이 순차적으로 적층되도록 회전하는 구조로 이루어져 있다.The winding
즉, 분리필름(210)은 전해액 도포부(110)를 통과하면서 분리필름(210)의 상면, 또는 상면 및 하면에 전해액이 도포된다. 전해액이 도포된 분리필름(210')은 유닛셀 배치부(120)를 통과하면서 그것의 상면에 유닛셀들(220)이 배치되고, 이러한 구조가 유닛셀 접착부(130)을 통과하면서 열 또는 압력, 또는 열 및 압력을 받아서 전해액이 도포된 분리필름(210')상에 유닛셀들(220)이 접착되어 웹(200)을 형성한다. 그리고 웹(200)은 권취부(140)에서 분리필름(210')이 개재된 상태로 유닛셀들(220)이 적층되도록 회전되어 권취됨으로서 전극조립체를 제조하는 구조로 이루어져 있다.That is, the
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 유닛셀이 풀셀인 경우에 배열 형태를 나타내는 모식도가 개시되어 있다.FIG. 3 is a schematic view showing an arrangement in the case where a unit cell is a full cell according to one embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 유닛셀로서 순차적으로 양극/분리막/음극이 위치되는 풀셀들(221, 222, 223, 224, 225)이 전해액이 도포된 분리필름(210') 상에 배치되어 있고, 제 1 풀셀(221)에서 시작하여 순차적으로 권취함으로써 스택/폴딩형 전극조립체를 제조할 수 있다.3,
이 때, 유닛셀인 풀셀들(221, 222, 223, 224, 225)의 배열 조합을 살펴보면, 제 1 풀셀(221)과 제 2 풀셀(222)은 적어도 하나의 풀셀에 대응하는 폭 간격으로 이격된 거리에 위치되어 있어서, 권취 과정에서 제 1 풀셀(221)의 외면이 분리필름(210')으로 완전히 도포된 후 제 1 풀셀(221)의 하단면 전극(음극)이 제 2 풀셀(222)의 상단면 전극(양극)에 접하게 된다.The
제 2 풀셀(222) 이후의 풀셀들(223, 224, 225)은 권취에 의한 순차적인 적층 과정에서 분리필름 (210')의 도포 길이가 증가하게 되므로, 권취 방향으로 그들 사이의 간격이 순차적으로 늘어나도록 배치되어 있다.Since the application length of the separation film 210 'is increased in the sequential lamination process by winding the
또한, 이러한 풀셀들(221, 222, 223, 224, 225)은 권취시 적층된 계면에서 양극과 음극이 대면하도록 구성되어야 하는 바, 하나의 바람직한 예로, 제 1 풀셀(221)과 제 2 풀셀(222)은 상단면 전극이 양극인 풀셀이고, 제 3 풀셀(223)은 상단면 전극이 음극인 풀셀이며, 제 4 풀셀(224)은 상단면 전극이 양극인 풀셀이고, 제 5 풀셀(225)은 상단면 전극이 음극인 풀셀로 이루어져 있다. 즉, 제 1 풀셀(221)을 제외하면 상단면 전극이 양극인 풀셀들(222, 224)과 상단면 전극이 음극인 풀셀들(223, 225)이 교번되는 순차적인 배열로 이루어져 있다.The
도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 유닛셀이 바이셀인 경우에 하나의 배열 형태를 나타내는 모식도가 개시되어 있다.Fig. 4 is a schematic view showing one arrangement in the case where a unit cell is a bicell according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 유닛셀로서 순차적으로 양극/분리막/음극/분리막/양극 또는 음극/분리막/양극/분리막/음극이 위치되는 바이셀들(231, 232, 233, 234, 235)이 분리필름(210') 상에 배치되어 있고, 제 1 바이셀(231)에서 시작하여 순차적으로 권취함으로써 스택/폴딩형 전극조립체를 제조할 수 있다.Referring to FIG. 4, bi-cells 231, 232, 233, 234, and 235 in which anode / separator / cathode / separator / anode / cathode / separator / anode / separator / The stack / folding type electrode assembly can be manufactured by starting from the
이 때, 유닛셀인 바이셀들(231, 232, 233, 234, 235)의 배열 조합을 살펴보면, 제 1 바이셀(231)과 제 2 바이셀(232)은 적어도 하나의 바이셀에 대응하는 폭 간격으로 이격된 거리에 위치되어 있어서, 권취 과정에서 제 1 바이셀(231)의 외면이 분리필름(210')으로 완전히 도포된 후 제 1 바이셀(231)의 하단면 전극(음극)이 제 2 바이셀(232)의 상단면 전극(양극)에 접하게 된다.At this time, the combination of the bi-cells 231, 232, 233, 234 and 235 as the unit cells will be described. The
제 2 바이셀(232) 이후의 바이셀들(233, 234, 235)은 권취에 의한 순차적인 적층 과정에서 분리필름 (210')의 도포 길이가 증가하게 되므로, 권취 방향으로 그들 사이의 간격이 순차적으로 늘어나도록 배치되어 있다.Since the coating length of the separation film 210 'increases in the sequential lamination process by winding, the spacing between the bi-cells 233, 234 and 235 after the
또한, 이러한 바이셀들(231, 232, 233, 234, 235)은 권취시 적층된 계면에서 양극과 음극이 대면하도록 구성되어야 하는 바, 하나의 바람직한 예로, 제 1 바이셀(231)은 외부 전극이 음극인 바이셀이고, 제 2 바이셀(232)과 제 3 바이셀(233)은 외부 전극이 양극인 바이셀이고, 제 4 바이셀(234)과 제 5 바이셀(235)은 외부 전극이 음극인 바이셀로 이루어져 있다. 즉, 제 1 바이셀(231)을 제외하면 외부 전극이 양극인 바이셀들(232, 233)과 외부 전극이 음극인 바이셀들(234, 235)이 두 개 단위로 교번되는 순차적인 배열로 이루어져 있다.
The bi-cells 231, 232, 233, 234, and 235 are formed so that the positive electrode and the negative electrode are opposite to each other in the stacked interface at the time of winding. In one preferred embodiment, The
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
Claims (14)
상기 분리필름의 상면 또는 상면 및 하면에 전해액을 도포하는 전해액 도포부;
상기 전해액이 도포된 분리필름 상에 판상형 유닛셀들을 소정 간격으로 배치시키는 유닛셀 배치부;
열 및/또는 압력에 의해 상기 분리필름 상에 유닛셀들을 접착시켜 웹(web)을 제조하는 유닛셀 접착부; 및
상기 웹의 첫 번째 유닛셀을 잡아 분리필름이 개재된 상태로 유닛셀들이 순차적으로 적층되도록 회전시키는 권취부;
를 포함하고 있으며,
상기 전해액 도포부는 분리필름의 상면 또는 상면 및 하면에 전해액을 분사하는 스프레이 또는 분리필름이 도입되는 전해액 함침조를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 장치.An apparatus for manufacturing a battery cell having a stack / folding type electrode assembly in which unit cells are sequentially stacked with a separation film interposed therebetween,
An electrolyte solution application unit for applying an electrolyte solution to an upper surface or upper and lower surfaces of the separation film;
A unit cell disposing unit for disposing the plate-shaped unit cells at predetermined intervals on the separation film coated with the electrolyte solution;
A unit cell adhering unit for adhering unit cells on the separation film by heat and / or pressure to produce a web; And
A winding unit for holding the first unit cell of the web and rotating the unit cells so that the unit cells are sequentially stacked with the separation film interposed therebetween;
, ≪ / RTI >
Wherein the electrolyte solution applying unit includes an electrolyte infiltration tank into which a spray or separation film is injected to spray the electrolyte on the upper surface or upper and lower surfaces of the separation film.
상기 분리필름의 상면에 전해액을 도포하는 단계;
상기 전해액이 도포된 분리필름 상에 유닛셀들을 소정 간격으로 배치하는 단계;
상기 유닛셀이 분리필름 상에 배치된 구조에 열 및/또는 압력을 가하여 상기 유닛셀과 분리필름을 접착시켜 웹(web)을 형성하는 단계; 및
상기 웹의 첫 번째 유닛셀을 잡아 분리필름이 개재된 상태로 유닛셀들이 순차적으로 적층되도록 회전시켜 권취하는 단계,
를 포함하고 있으며,
상기 전해액 도포부는 분리필름의 상면 또는 상면 및 하면에 전해액을 분사하는 스프레이 또는 분리필름이 도입되는 전해액 함침조를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.A method of manufacturing a battery cell having a stack / folding type electrode assembly in which unit cells are sequentially stacked with a separation film interposed therebetween,
Applying an electrolytic solution to an upper surface of the separation film;
Disposing unit cells on the separation film coated with the electrolyte at predetermined intervals;
Forming a web by applying heat and / or pressure to the structure in which the unit cell is disposed on the separation film to adhere the separation cell to the unit cell; And
Holding the first unit cell of the web and rotating the unit cells so that the unit cells are sequentially stacked with the separation film interposed therebetween;
, ≪ / RTI >
Wherein the electrolyte solution applying unit includes an electrolyte impregnating vessel into which a spray or separation film for injecting an electrolyte onto the upper surface or upper and lower surfaces of the separation film is introduced.
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