KR102045248B1 - Apparatus Manufacturing Electrode Assembly Including Means for Aligning Unit cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분리필름 상에 단위셀들이 소정의 간격으로 배열되어 있는 웹(web)에서, 제 1 단위셀을 고정하고 이를 기준으로 웹을 권취하는 권취부; 및 상기 웹의 하부를 지지하는 복수의 롤러들로 구성되어 있고, 권취부의 회전 시, 롤러들의 회전에 의해 분리필름과 단위셀들을 권취부로 유도하는 가이드 부;를 포함하고 있고, 상기 가이드 부의 롤러들 중의 적어도 하나는 웹의 권취 방향에 대한 수직 방향으로 단위셀들을 정방향 정렬시키는 웹-정렬 롤러인 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조 장치를 제공한다.The present invention is a web (web) in which the unit cells are arranged at a predetermined interval on the separation film, the winding unit for fixing the first unit cell and the web based on this; And a guide part configured to support the lower part of the web, wherein the guide part guides the separation film and the unit cells to the winding part by rotation of the rollers when the winding part rotates. At least one of the above provides an electrode assembly manufacturing apparatus, characterized in that the web-aligning roller to align the unit cells in a direction perpendicular to the winding direction of the web.
Description
본 발명은 단위셀 정렬 수단을 포함하는 전극조립체 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly manufacturing apparatus comprising a unit cell alignment means.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as energy sources is increasing rapidly. Among them, lithium secondary batteries with high energy density and operating potential, long cycle life, and low self discharge rate Batteries have been commercialized and widely used.
이차전지를 구성하는 전극조립체는 그것의 구조에 따라 크게 전극들과 분리막이 권취된 권취형과 전극들과 분리막이 적층된 스택형으로 구분된다. 권취형 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. 권취형 전극조립체는 원통형 전지에는 적합하지만, 각형 또는 파우치형 전지에 적용함에 있어서는 전극 활물질의 박리 문제, 낮은 공간 활용성 등의 단점을 가지고 있다. 반면에, 스택형 전극조립체는 다수의 양극 및 음극 단위체들을 순차적으로 적층한 구조로서, 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있지만, 제조과정이 번잡하고 충격이 가해졌을 때 전극이 밀려서 단락이 유발되는 단점이 있다.The electrode assembly constituting the secondary battery is classified into a winding type in which the electrodes and the separator are wound and a stack type in which the electrodes and the separator are stacked according to its structure. The wound electrode assembly is coated with an electrode active material or the like on a metal foil used as a current collector, dried and pressed, cut into bands of a desired width and length, and the membrane is separated by a separator using a separator and then spirally wound. It is manufactured by winding. Although the wound electrode assembly is suitable for cylindrical batteries, it has disadvantages such as peeling problem of the electrode active material and low space utilization when applied to a square or pouch type battery. On the other hand, the stacked electrode assembly has a structure in which a plurality of positive and negative electrode units are sequentially stacked, and it is easy to obtain a rectangular shape, but when the manufacturing process is complicated and an impact is applied, the electrode is pushed to cause a short circuit. There is a disadvantage.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 권취형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 일정한 단위 크기의 양극, 음극과 이들 사이에 분리막이 개재된 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극), 분리막, 음극(양극), 분리막, 양극(음극)이 순차적으로 적층된 구조의 바이셀(bicell) 등의 단위셀들을 긴 길이의 연속적인 분리필름을 이용하여 폴딩한 구조의 전극조립체가 개발되었고, 이는 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-82058호, 제2001-82059호, 제2001-82060호 등에 개시된 바가 있다. 본 출원에서는 이러한 구조의 전극조립체를 스택/폴딩형 전극조립체로서 칭한다.In order to solve this problem, the electrode assembly of the advanced structure in the form of a mixture of the winding type and the stack type, a full cell or a positive electrode (cathode) of a structure having a predetermined unit size of the anode, the cathode and a separator therebetween ), An electrode assembly with a structure in which unit cells, such as a bicell, in which a separator, a cathode (anode), a separator, and an anode (cathode) are sequentially stacked are folded using a continuous separation film having a long length. This is disclosed in Korean Patent Application Publication Nos. 2001-82058, 2001-82059, 2001-82060, and the like. In the present application, the electrode assembly having such a structure is referred to as a stack / foldable electrode assembly.
상기와 같은 전극조립체를 전지케이스에 내장한 구조의 이차전지는 다양한 형태일 수 있으며, 그것의 대표적인 예가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스를 이차전지이다.The secondary battery having a structure in which the electrode assembly is incorporated in the battery case may be in various forms, and a representative example thereof is a pouch type case of an aluminum laminate sheet.
이러한 이차전지는 전극(양극 및 음극)과 분리막을 열융착시킨 전극조립체에 전해액을 함침시킨 구조로서, 주로 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 밀봉한 형태로서 많이 사용되고 있다. 따라서, 상기 구조의 이차전지를 종종 파우치형 전지로 칭하기도 한다.The secondary battery is a structure in which an electrolyte solution is impregnated into an electrode assembly in which electrodes (anode and cathode) and a separator are heat-sealed, and a stack or stack / foldable electrode assembly is mainly sealed in a pouch type case of an aluminum laminate sheet. It is used. Therefore, the secondary battery of the above structure is often referred to as a pouch type battery.
일반적으로 상기 스택/폴딩형 전극조립체는 분리필름과 단위셀들을 배열 및 접착 시킨 웹(web)을 권취하여 단위셀들이 분리필름을 사이에 두고 적층된 구조로 제조된다. In general, the stack / foldable electrode assembly is manufactured in a structure in which unit cells are stacked with a separation film interposed therebetween by winding a web to which a separation film and unit cells are arranged and bonded.
이와 관련하여 도 1에는 스택/폴딩형 전극조립체를 제조하는 종래의 제조 장치가 개략적으로 도시되어 있다.In this regard, FIG. 1 schematically illustrates a conventional manufacturing apparatus for manufacturing a stack / foldable electrode assembly.
도 1을 참조하면, 웹(12)은 롤러 등의 이송 장치상(16)에 지지되어 있고, 권취기(11)는 일측에서 웹(12)에 배열된 첫 번째 단위셀(13)을 잡아 분리필름(14)과 함께 권취를 시작한다. 이때, 권취기(11)의 회전에 의해 분리필름(14) 상의 단위셀들(13, 13a)은 차례로 권취기로 이송된 후, 분리필름(13)을 사이에 두고 적층된다. 이때, 권취된 분리필름(14)에 사행(Meandering)이 형성되는 것을 방지하고, 단위셀들(13, 13a)이 나란히 적층 되도록, 제조 장치(10)에는 단위셀들(13, 13a)의 정렬 수단(20)이 구비되어 있다. Referring to FIG. 1, the
이러한 정렬 수단(20)은 롤(16)에 지지된 단위셀(13a)의 상면을 그립(21, grip) 장치로 압박하여 단위셀(13a)을 롤(16)과 그립 사이에 고정시킨 후, 그립(21)의 좌우 회전, 롤(16)의 회전 또는 별도의 브라우저를 통해 수직 정렬을 수행하도록 구성되어 있다. The alignment means 20 presses the upper surface of the
그러나, 상기한 정렬 수단(20)에서는 단위셀(13a)의 고정 시, 그립(21)에 의해 단위셀(13a)이 압박 받으면서, 전극 및 분리막의 파손이나 변형이 빈번하게 발생하고, 특히, 그립(21)에 의해 고정된 상태로 단위셀(13a)이 정렬될 때, 단위셀(13a)에 접착된 분리필름(14)이 그립(21)과 롤(16)의 압력에 의해 접히거나 찢어지는 등의 문제점이 유발될 수 있다. 따라서, 이어지는 권취 과정에서 서로 인접한 단위셀들(13, 13a)의 전극이 접촉할 수 있어 단락이 발생할 수 있고, 이러한 단락은 전압 강하를 유발하여 전극조립체의 성능을 저하시키는 원인이 된다. However, in the above alignment means 20, when the
따라서, 단위셀 및 분리필름이 파손되지 않으면서도 소망하는 형태로 전극조립체를 제조할 수 있는 장치의 필요성이 매우 높은 실정이다.Therefore, there is a very high need for a device capable of manufacturing an electrode assembly in a desired form without damaging the unit cell and the separation film.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 롤러의 회전 운동만으로 단위셀들을 정렬하여 단위셀 및 분리필름이 파손되지 않으면서도 소망하는 형태로 전극조립체를 제조할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.Specifically, an object of the present invention is to provide a device capable of manufacturing the electrode assembly in a desired form without damaging the unit cell and the separation film by aligning the unit cells only by the rotational movement of the roller.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제조 장치는, The manufacturing apparatus according to the present invention for achieving this object,
복수의 단위셀들이 분리필름 상에 배열된 상태로 분리필름과 함께 권취된 구조의 전극조립체를 제조하는 장치로서, An apparatus for manufacturing an electrode assembly having a structure in which a plurality of unit cells are wound together with a separation film in a state arranged on the separation film,
분리필름 상에 단위셀들이 소정의 간격으로 배열되어 있는 웹(web)에서, 제 1 단위셀을 고정하고 이를 기준으로 웹을 권취하는 권취부; 및A winding unit fixing the first unit cell and winding the web on the basis of the web in which the unit cells are arranged at predetermined intervals on the separation film; And
상기 웹의 하부를 지지하는 복수의 롤러들로 구성되어 있고, 권취부의 회전 시, 롤러들의 회전에 의해 분리필름과 단위셀들을 권취부로 유도하는 가이드 부;A guide part comprising a plurality of rollers supporting the lower portion of the web, and guides the separation film and the unit cells to the winding part by rotation of the rollers when the winding part rotates;
를 포함하고 있고,It contains,
상기 가이드 부의 롤러들 중의 적어도 하나는 웹의 권취 방향에 대한 수직 방향으로 단위셀들을 정방향 정렬시키는 웹-정렬 롤러인 것을 특징으로 한다. At least one of the rollers of the guide portion is characterized in that the web-aligning roller for aligning the unit cells in a direction perpendicular to the winding direction of the web.
즉, 본 발명에 따른 제조 장치는 단위셀이나 분리필름을 압박하는 정렬 수단 대신, 롤러의 회전만을 이용하여 단위셀들을 정방향 정렬 시킬 수 있는 바, 정렬 과정에서 단위셀에 포함된 전극이나 분리막이 파손되지 않으며, 특히, 압박에 의한 분리필름의 손상이 거의 없는 장점이 있다. That is, the manufacturing apparatus according to the present invention can align the unit cells forward by using only the rotation of the roller, instead of the alignment means for pressing the unit cell or the separation film, the electrode or separator included in the unit cell in the alignment process is broken There is no advantage, in particular, there is little damage of the separation film due to the pressing.
이하에서는 상기 효과를 달성하기 위한 웹-정렬 롤러의 구체적인 구조와 기능을 비제한적인 예들을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, the specific structure and function of the web-aligning roller for achieving the above effect will be described in detail by way of non-limiting examples.
하나의 구체적인 예에서, 상기 가이드 부는 둘 이상의 웹-정렬 롤러들을 포함하고, 상기 웹-정렬 롤러들은 서로 인접하여 위치할 수 있다.In one specific example, the guide portion may comprise two or more web-aligning rollers, which may be located adjacent to each other.
경우에 따라서 웹-정렬 롤러들은 두 개가 한 쌍을 이루도록 짝수로 이루어질 수 있고, 이러한 구조에서는 단일 웹-정렬 롤러들 상에 하나의 단위셀이 위치하거나 한 쌍의 웹-정렬 롤러들 상에 하나의 단위셀이 위치될 수 있다. 상기 구조에 대해서는 하기에 더욱 상세하게 설명할 것이다.In some cases, the web-aligning rollers may be made even in number so that two are paired, and in such a structure, one unit cell is located on single web-aligning rollers or one on a pair of web-aligning rollers. The unit cell may be located. The structure will be described in more detail below.
상기 웹-정렬 롤러는 수직 단면상으로 타원형 구조로 이루어질 수 있다. 상기 웹-정렬 롤러는 또한, 수직 단면상으로 타원의 면적이 점진적으로 증가한 후 감소하는 크라운 롤러 구조일 수 있다.The web-aligning roller may have an elliptical structure with a vertical cross section. The web-aligning roller may also be a crown roller structure that decreases after a gradual increase in the area of the ellipse on the vertical cross section.
일반적으로 완전한 원통형 구조의 롤러는 외주 부위의 각 지점에서 회전 반경이 동일하기 때문에, 회전 시, 롤러 상에 위치한 물체가 유동하지 않고 일정하게 움직임이지만, 타원 구조의 롤러는 외주 부위의 각 지점에서의 회전 반경이 상이하므로, 회전 시, 롤러 상에 위치한 물체는 롤러의 상이한 회전 반경에 대응하여 상하 또는 좌우로 유동하면서 이동된다.In general, a roller having a completely cylindrical structure has the same radius of rotation at each point of the outer circumference, so that when rotating, an object placed on the roller does not flow but is constantly moving. Since the radius of rotation is different, upon rotation, the object located on the roller is moved while flowing up and down or left and right corresponding to the different radius of rotation of the roller.
이점에 기인하여 본 발명의 웹-정렬 롤러는 타원 구조의 웹-정렬 롤러가 회전할 때, 상기 웹-정렬 롤러의 상이한 회전 반경으로 단위셀들의 움직임을 상하 또는 좌우로 변화시켜 소망하는 방향으로 단위셀을 정렬할 수 있다.Due to this advantage, the web-alignment roller of the present invention can be moved in a desired direction by changing the movement of the unit cells up and down or left and right with different rotation radius of the web-alignment roller when the elliptical web-aligning roller rotates. You can sort the cells.
또한, 본 발명의 웹-정렬 롤러는 크라운 롤러 구조인 점에 주목해야 한다. 이러한 크라운 롤러 구조는, 수직 단면상으로 타원의 면적이 가장 넓은 부위를 기준으로 상이한 기울기로 이루어진 두 개 경사면들을 포함하기 때문에, 하나의 경사면에만 분리필름이 밀착됨으로써 롤러의 전면에 웹이 밀착되는 구조와 비교하여, 상대적으로 분리필름에 인가되는 장력이 낮은 장점이 있다. 이러한 구조에 기반하여, 본 발명은 분리필름이 롤에 의해 접히거나 찢어지는 현상을 방지할 수 있다. It should also be noted that the web-aligning roller of the present invention is a crown roller structure. Since the crown roller structure includes two inclined surfaces having different inclinations based on the largest area of the ellipse in the vertical cross section, the separation film is in close contact with only one inclined surface and the web is in close contact with the front surface of the roller. In comparison, there is a relatively low tension applied to the separation film. Based on this structure, the present invention can prevent the phenomenon that the separation film is folded or torn by the roll.
뿐만 아니라, 크라운 구조에 형성된 경사면을 따라 단위셀이 미세하게 움직이면서 본 발명의 의도한 단위셀 정렬이 더욱 용이하게 진행될 수 있다.In addition, as the unit cell moves finely along the inclined surface formed in the crown structure, the intended unit cell alignment of the present invention may be more easily performed.
하나의 구체적인 예에서, 상기 웹-정렬 롤러는 수직 단면상으로, 중심을 경유하는 최대 길이의 장축과 최대 길이의 단축이 5.5 : 4.5 내지 7 : 3의 길이 비를 가지는 타원이고, 타원의 중심을 기준으로 축 회전되도록 구성될 수 있다.In one specific example, the web-aligning roller is an ellipse having a length ratio of 5.5: 4.5 to 7: 3 of the longest axis and the shorter length of the maximum length via the center in a vertical cross section, and is based on the center of the ellipse. It can be configured to axially rotate.
여기서 타원은 무한에 가까운 상이한 직경들이 둘레를 형성하는 원형체이고, 본 발명에서 장축이란 타원을 형성하는 직경들 중, 가장 긴 길이의 타원 직경을 의미하고, 반대로 단축이란 타원을 형성하는 직경들 중, 가장 짧은 길이의 타원 직경을 의미한다. 또한, 본 발명의 웹-정렬 롤러는 크라운 구조이므로 상기 최대 길이의 장축과 단축은 수직 단면상으로 가장 큰 면적을 가지는 타원의 장축과 단축일 수 있다. Here, an ellipse is a circular body in which different diameters close to infinity form a circumference, and in the present invention, the long axis means the ellipse diameter of the longest length among the diameters forming the ellipse, and conversely, the short axis is the diameter of the ellipse, It means the ellipse diameter of the shortest length. In addition, since the web-aligning roller of the present invention has a crown structure, the long axis and the short axis of the maximum length may be the long axis and the short axis of the ellipse having the largest area on the vertical cross section.
다만, 크라운 구조의 웹-정렬 롤러가 수직 단면상에서 형성하는 무한한 타원들은 모두 동일한 장축과 단축의 길이 비율을 가질 수 있다. However, the infinite ellipses formed by the web-aligning roller of the crown structure on the vertical cross section may all have the same length ratio of long axis and short axis.
상기 장축과 단축의 길이 비율이 5.5 미만 대 4.5 초과인 경우, 웹-정렬 롤러의 외주 부위의 각 지점에서의 회전 반경이 실질적으로 동일하게 되므로 단위셀들의 움직임에 변화를 주기 어렵고, 결과적으로 본 발명이 의도한 단위셀 정렬 효과를 기대하기 어렵다. When the length ratio of the long axis and the short axis is less than 5.5 to more than 4.5, it is difficult to change the movement of the unit cells since the radius of rotation at each point of the outer peripheral portion of the web-aligning roller becomes substantially the same, and as a result, the present invention It is difficult to expect this intended unit cell alignment effect.
반면에 상기 장축과 단축의 길이 비율이 7 초과 대 3 미만인 경우, 오히려, 웹-정렬 롤러가 단위셀의 움직임을 상당히 크게 변화시키면서 단위셀에 부착된 분리필름이 손상될 수 있으므로 바람직하지 않다.On the other hand, when the length ratio of the long axis and the short axis is greater than 7 to less than 3, rather, it is not preferable because the web-aligning roller may damage the separation film attached to the unit cell while significantly changing the movement of the unit cell.
상기 웹-정렬 롤러는 단위셀의 정렬을 위해 권취부 쪽인 제 1 방향 및 상기 제 1 방향의 역방향인 제 2 방향으로 회전할 수 있게 구성될 수 있고, 제 1 방향으로 회전한 후에 제 2 방향으로 역회전하고 다시 제 1 방향으로 회전하면서, 회전과 역회전을 반복할 수 있다.The web-aligning roller may be configured to rotate in a first direction on the winding side and in a second direction opposite to the first direction for alignment of the unit cells, and rotate in the first direction in the second direction. The rotation and the reverse rotation can be repeated while rotating in the reverse direction and again in the first direction.
즉, 본 발명에서 웹-정렬 롤러는 회전과 역회전을 반복하여 단위셀을 제 1 방향과 제 2 방향으로 반복적으로 미세하게 움직이면서 웹의 권취 방향에 대한 수직 방향으로 정렬시킬 수 있다. 이와 같이 단위셀이 움직이는 것은 웹-정렬 롤러의 상이한 회전 반경에 기인하며, 미세한 움직임 정도는 본 발명에서 정의한 상기 장축과 단축의 길이 비율에 기인한다. That is, in the present invention, the web-aligning roller may repeat the rotation and reverse rotation to align the unit cells in a direction perpendicular to the winding direction of the web while repeatedly moving the unit cells in the first direction and the second direction. This movement of the unit cell is due to the different radius of rotation of the web-aligning roller, the fine movement degree is due to the length ratio of the long axis and short axis defined in the present invention.
이를 더욱 상세하게 설명하면, 상기 웹-정렬 롤러가 회전하면, 수직 단면상으로 단위셀은 단축에서 장축으로, 또는 그 반대 방향으로 웹-정렬 롤러의 외주면을 따라 움직이게 되는데, 이와 같이 단위셀이 상호 반대 방향으로 반복적으로 움직이면서 점차 권취 방향에 대한 수직으로 정렬된다. 물론, 이때 웹-정렬 롤러들은 회전과 역회전 정도가 점진적으로 감소되도록 구동될 수 있고, 이에 대응하여 단위셀은 지면에 대해 평행할 때까지 움직임을 반복하다 종국에는 권취 방향에 대한 수직으로 정렬되는 것이다.In more detail, when the web-aligning roller is rotated, the unit cell moves on the vertical cross section along the outer circumferential surface of the web-aligning roller in the short axis, the long axis, or vice versa. Repeatedly moving in the direction, gradually aligned perpendicular to the winding direction. Of course, the web-alignment rollers can then be driven such that the degree of rotation and reverse rotation is gradually reduced, correspondingly the unit cell repeats the movement until parallel to the ground. will be.
상기 웹-정렬 롤러는 또한, 상기 장축과 단위셀 또는 분리필름이 이루는 내각이 0도 내지 180도를 이루도록 제 1 방향으로 회전한 후, 상기 장축과 단위셀 또는 분리필름이 이루는 내각이 0도 내지 180도를 이루도록 제 2 방향으로 역회전 하는 구조일 수 있으며, 상세하게는 단위셀이 움직이면서 분리필름에 인가되는 장력을 최소화하기 위하여 상기 내각은 0도 이상 내지 90도 미만의 범위로 이루어질 수 있다.The web-aligning roller also rotates in a first direction such that the inner angle formed by the long axis and the unit cell or separation film is 0 degrees to 180 degrees, and then the inner angle formed by the long axis and the unit cell or separation film is 0 degrees or less. It may be a structure that rotates in the second direction to achieve a 180 degree, in detail, in order to minimize the tension applied to the separation film while the unit cell is moving the cabinet may be made in the range of more than 0 degrees to less than 90 degrees.
여기서, 본 발명에 따른 제조 장치는 상기와 같은 웹-정렬 롤러의 정렬 원리를 이용하여 다양한 방법으로 단위셀을 정렬시킬 수 있다.Here, the manufacturing apparatus according to the present invention can align the unit cells by various methods using the above-described alignment principle of the web-aligning roller.
이와 관련한 하나의 구체적인 예에서, 상기 제조 장치는 단일 웹-정렬 롤러 상에 하나의 단위셀이 위치한 상태에서, 상기 웹-정렬 롤러가 제 1 방향과 제 2 방향에 대한 회전과 역회전을 반복하여, 웹-정렬 롤러 상에 위치한 단위셀을 회전과 역회전 방향으로 움직이면서 점진적으로 웹의 권취 방향에 대한 수직 방향으로 정렬시킬 수 있다.In one specific example related to this, in the manufacturing apparatus, the web-aligning roller repeats the rotation and the reverse rotation in the first direction and the second direction, with one unit cell positioned on a single web-aligning roller. The unit cell located on the web-aligning roller can be gradually aligned in a direction perpendicular to the winding direction of the web while moving in the rotational and reverse rotational directions.
이는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 웹-정렬 롤러가 제 1 방향과 제 2 방향에 대한 회전과 역회전을 반복하여, 단위셀을 웹의 권취 방향에 대한 수직 방향으로 정렬시키는 것으로, 상기 웹-정렬 롤러는 제 1 방향으로의 회전과 제 2 방향으로의 역회전 시, 장축과 단위셀이 이루는 내각들이 상이하도록 회전 및 역회전을 반복하여, 웹-정렬 롤러 상에 위치한 단위셀을 웹의 권취 방향에 대한 수직 방향으로 정렬시킬 수 있다.As described above, the web-aligning roller repeats the rotation and the reverse rotation about the first direction and the second direction to align the unit cells in a direction perpendicular to the winding direction of the web. In the rotation in the first direction and in the reverse direction in the second direction, the rotation and reverse rotation are repeated so that the cabinets formed by the long axis and the unit cell are different, so that the unit cell located on the web-aligning roller is placed in the winding direction of the web. Can be aligned in a vertical direction.
이와 더불어, 상기 웹-정렬 롤러는 제 1 방향으로의 회전과 제 2 방향으로의 역회전 시, 장축과 단위셀이 이루는 내각들이 점진적으로 감소되도록 회전 및 역회전을 반복할 수 있고, 단위셀이 정렬되면 장축과 단위셀이 이루는 내각들이 0도를 이룰 수 있다.In addition, the web-aligning roller may repeat the rotation and the reverse rotation so that the internal angle formed by the long axis and the unit cell gradually decreases during the rotation in the first direction and the reverse rotation in the second direction. When aligned, the cabinets formed by the major axis and the unit cell can achieve 0 degrees.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 제조 장치는 상호 인접하고 있는 둘 이상의 웹-정렬 롤러 상에 하나의 단위셀이 위치한 상태에서, 상기 웹-정렬 롤러들이 제 1 방향과 제 2 방향에 대한 회전과 역회전을 동시에 반복하여, 웹-정렬 롤러들 상에 위치한 단위셀을 회전과 역회전 방향으로 움직이면서 점진적으로 웹의 권취 방향에 대한 수직 방향으로 정렬시킬 수 있다.In another specific example, the manufacturing apparatus has a unit cell positioned on two or more web-aligning rollers adjacent to each other, such that the web-aligning rollers rotate and rotate in a first direction and a second direction. By repeating at the same time, it is possible to gradually align the unit cell located on the web-aligning rollers in a direction perpendicular to the winding direction of the web while moving in the rotational and reverse rotational directions.
이때, 상기 웹-정렬 롤러들은 각각, 제 1 방향으로의 회전과 제 2 방향으로의 역회전 시, 장축과 단위셀이 이루는 내각들이 상이하도록 회전 및 역회전을 반복하여, 웹-정렬 롤러들 상에 위치한 단위셀을 웹의 권취 방향에 대한 수직 방향으로 정렬시킬 수 있다.At this time, the web-aligning rollers are rotated and reverse-rotated so that the cabinets formed by the long axis and the unit cell are different in the rotation in the first direction and the reverse rotation in the second direction, respectively. The unit cells located at may be aligned in a direction perpendicular to the winding direction of the web.
이러한 구조는, 웹 정렬 롤러들이 동일한 방향(제 1 방향에서 제 2 방향 및 그 반대 방향으로 반복 회전)으로 회전하되, 이들이 회전하는 각도를 상이하게 함으로써, 단위셀의 움직임을 보다 미세하게 조정할 수 있다.This structure allows the web alignment rollers to rotate in the same direction (repetitive rotation in the second direction and the opposite direction in the first direction), but by adjusting the angle at which they rotate, the movement of the unit cell can be finely adjusted. .
이와 함께, 상기 웹-정렬 롤러들은 각각, 제 1 방향으로의 회전과 제 2 방향으로의 역회전 시, 장축과 단위셀이 이루는 내각들이 점진적으로 감소되도록 회전 및 역회전을 반복하고, 단위셀이 정렬되면 상기 웹-정렬 롤러들은 각각의 장축과 단위셀이 이루는 내각들이 0도를 이룰 수 있다.In addition, the web-aligning rollers repeat the rotation and the reverse rotation so that the cabinets formed by the long axis and the unit cell gradually decrease in rotation in the first direction and reverse rotation in the second direction, respectively. When aligned, the web-aligning rollers may have a 0 degree angle between the respective long axes and the unit cells.
상기 구조에서 단위셀이 위치하는 웹-정렬 롤러들의 간격은 단위셀이 이들 롤러 사이에 끼이는 정도가 아니라면 소망하는 형태로 설정할 수 있고, 하나의 단위셀이 위치하는 웹-정렬 롤러들의 개수는 단위셀의 크기를 고려하여 설계될 수 있다. In the above structure, the distance between the web-aligning rollers in which the unit cells are located may be set as desired unless the unit cells are sandwiched between these rollers, and the number of web-aligning rollers in which one unit cell is located is It may be designed in consideration of the size of the cell.
한편, 하나의 구체적인 예에서, 상기 제조 장치는, On the other hand, in one specific example, the manufacturing apparatus,
분리필름 상에 판상형 단위셀들을 순차적으로 배치시키는 단위셀 배치부; 및 A unit cell arranging unit for sequentially placing the plate-shaped unit cells on the separation film; And
열 및/또는 압력에 의해 분리필름 단위셀들을 접착시켜 웹(web)을 제조하는 단위셀 접착부;A unit cell adhesive part for adhering the separation film unit cells by heat and / or pressure to produce a web;
를 더 포함하고 있고, Contains more,
상기 웹-정렬 롤러가 분리필름에 접착된 단위셀을 웹의 권취 방향에 대한 수직 방향으로 정렬시켜, 권취된 분리필름에 사행(Meandering)이 형성되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.The web-aligning roller aligns the unit cells bonded to the separation film in a direction perpendicular to the winding direction of the web, thereby preventing meandering from being formed on the wound separation film.
즉, 본 발명에 따른 제조 장치는 단위셀들을 상술한 바와 같이 정렬하여, 웹의 권취 후, 단위셀들이 상하 불일치하게 적층 되는 공정상의 문제점과, 이 문제점과 함께 수반되는 분리필름의 사행을 동시에 해소할 수 있다.That is, the manufacturing apparatus according to the present invention aligns the unit cells as described above, and at the same time eliminates the problem of the process of stacking the unit cells up and down inconsistent after winding of the web, and meandering of the separation film accompanying this problem. can do.
상기 단위셀들은, 제 1 단위셀과 제 2 단위셀이 적어도 하나의 단위셀 폭과 대응하는 간격으로 이격되어 분리필름 상에 배치되며, 제 2 단위셀 이후의 단위셀들은 권취 폭에 대응하는 크기로 각각의 간격이 점증하는 배열 형태로 분리필름 상에 배치될 수 있다.The unit cells may be disposed on the separation film with the first unit cell and the second unit cell spaced apart from each other at intervals corresponding to at least one unit cell width, and the unit cells after the second unit cell have a size corresponding to the winding width. Each gap may be disposed on the separation film in an incremental array form.
상기 제 1 단위셀과 제 2 단위셀 사이에 간격을 주는 것은 권취 과정에서 1회 권취시 제 1 단위셀의 외면이 분리필름으로 완전히 감싸진 상태에서 다른 단위셀의 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 essentially made by facing the electrodes of the other unit cells in a state in which the outer surface of the first unit cell is completely wrapped with the separation film during the first winding in the winding process. This is to prevent a short circuit or the like that may occur when the electrodes are in contact with each other.
상기 웹-정렬 롤러는 단위셀 접착부와 권취부 사이의 가이드 부에 배치될 수 있으며, 그에 따라 단위셀들은 권취되기 직전에 정렬되어 소망하는 형태로 권취 및 적층될 수 있다.The web-aligning roller may be disposed in the guide portion between the unit cell adhesive portion and the winding portion, whereby the unit cells may be aligned immediately before being wound and wound and stacked in a desired form.
상기 권취부는 단위셀의 상부와 상기 단위셀에 대응하는 분리필름의 하부에서 웹을 잡아 고정하는 형태의 권취 지그를 포함할 수 있다.The winding unit may include a winding jig of a type that catches and fixes a web at an upper portion of a unit cell and a lower portion of a separation film corresponding to the unit cell.
상기 지그는 단위셀과 분리필름을 동시에 잡고 권취함으로써 단위셀 사이에 분리필름이 개재된 상태로 적층될 수 있다.The jig may be laminated with the separation film interposed between the unit cells by simultaneously holding and winding the unit cell and the separation film.
본 발명은 또한, 상기 제조 장치로 제조된 전극조립체 및 상기 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스에 내장되어 있는 이차전지를 제공한다. The present invention also provides an electrode assembly manufactured by the manufacturing apparatus and a secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a battery case together with an electrolyte solution.
한편, 본 발명의 이차전지는 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온(Li-ion) 이차전지, 리튬 폴리머(Li-polymer) 이차전지, 또는 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer) 이차전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.On the other hand, the secondary battery of the present invention is not particularly limited, but as a specific example, a lithium ion (Li-ion) secondary battery, lithium polymer (Li-Li) having advantages such as high energy density, discharge voltage, output stability, etc. -polymer secondary battery, or a lithium secondary battery such as a lithium-ion polymer (Li-ion polymer) secondary battery.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다. In general, a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 및/또는 연장 집전부 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is manufactured by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder on a positive electrode current collector and / or an extension current collector, and then drying the composition, and optionally adding a filler to the mixture. do.
상기 양극 집전체 및/또는 연장 집전부는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체 및 연장 집전부는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 양극 집전체 및 연장 집전부는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The positive electrode current collector and / or the extension current collector is generally made to a thickness of 3 to 500 micrometers. The positive electrode current collector and the extension current collector are not particularly limited as long as they have high conductivity without causing chemical change in the battery. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum Surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like on the surface of the stainless steel may be used. The positive electrode current collector and the extension current collector may form fine irregularities on the surface thereof to increase adhesion of the positive electrode active material, and may be in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.
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 positive electrode 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 , 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 , Cu 2 V 2 O 7 and the like; Ni-site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x M x O 2 , wherein 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 (wherein M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta and x = 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (wherein M = Fe, Co, Lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 and the like, but are 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 typically added in an amount of 1 to 30 wt% based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon blacks such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder and nickel powder; Conductive whiskeys 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 that assists the bonding of the active material and the conductive material to the current collector, and is generally added in an amount of 1 to 30 wt% based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, 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 inhibiting expansion of the positive electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing chemical change in the battery. Examples of the filler include olefinic polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials, such as glass fiber and carbon fiber, are used.
상기 음극은 음극 집전체 및/또는 연장 집전부 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by coating and drying a negative electrode active material on a negative electrode current collector and / or an extension current collector, and optionally, the components as described above may be further included if necessary.
상기 음극 집전체 및/또는 연장 집전부는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체 및/또는 연장 집전부는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 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 and / or the extension current collector is generally made to a thickness of 3 to 500 micrometers. Such a negative electrode current collector and / or an extension current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. For example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, Surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like on the surface of copper or stainless steel, aluminum-cadmium alloy, and the like can be used. In addition, like the positive electrode current collector, fine concavities and convexities may be formed on the surface to enhance the bonding strength of the negative electrode active material, and may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.
상기 음극 활물질로는, 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.As said negative electrode active material, For example, carbon, such as hardly graphitized carbon and graphite type 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,
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 마이크로미터이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 마이크로미터다. 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.The separator 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 from 0.01 to 10 micrometers, the thickness is generally from 5 to 300 micrometers. As such a separator, for example, olefin polymers such as chemical resistance and hydrophobic polypropylene; Sheets made of glass fibers or polyethylene, nonwoven fabrics, and the like are used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.
상기 전해액은 리튬염 함유 비수계 전해액일 수 있고, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 비수 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The electrolyte may be a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte, and consists of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt. As the nonaqueous electrolyte, nonaqueous organic solvents, organic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like are used, but not limited thereto.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 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 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and gamma Butyl lactone, 1,2-dimethoxy ethane, tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxorone, formamide, dimethylformamide, dioxolon , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphate triester, trimethoxy methane, dioxorone derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbo Aprotic organic solvents such as nate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyroionate and ethyl propionate can be used.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphate ester polymers, polyedgetion lysine, polyester sulfides, polyvinyl alcohols, polyvinylidene fluorides, Polymers containing ionic dissociating groups and the like can be used.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, sulfates and the like of Li, such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , and the like, may be used.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a good material to be dissolved in the non-aqueous electrolyte, 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,
또한, 비수 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.In addition, for the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., for example, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide, Nitrobenzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrroles, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride and the like may be added. have. In some cases, in order to impart nonflammability, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further included, and carbon dioxide gas may be further included to improve high temperature storage characteristics, and FEC (Fluoro-Ethylene) may be further included. Carbonate), PRS (Propene sultone) may be further included.
하나의 구체적인 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 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.In one specific example, lithium salts such as LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2, and the like, may be prepared by cyclic carbonate of EC or PC, which is a highly dielectric solvent, and DEC, DMC, or EMC, which are low viscosity solvents. Lithium salt-containing non-aqueous electrolyte can be prepared by adding to a mixed solvent of linear carbonate.
한편, 본 발명은 또한, 상기 이차전지를 하나 이상 포함하는 전지팩 및 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다.On the other hand, the present invention also provides a battery pack including at least one secondary battery and a device including the battery pack.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극조립체 제조 장치는 단위셀이나 분리필름을 압박하는 정렬 수단 대신, 롤러의 회전만을 이용하여 단위셀들을 정방향 정렬 시킬 수 있는 바, 정렬 과정에서 단위셀에 포함된 전극이나 분리막이 파손되지 않으며, 특히, 압박에 의한 분리필름의 손상이 거의 없는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 이러한 구조에 기반하여, 웹의 권취 후, 단위셀들이 상하 불일치하게 적층 되는 공정상의 문제점과, 이 문제점과 함께 수반되는 분리필름의 사행을 동시에 해소할 수 있다.As described above, the electrode assembly manufacturing apparatus according to the present invention can align the unit cells forward using only the rotation of the roller, instead of the alignment means for pressing the unit cell or separation film, included in the unit cell in the alignment process The electrode or the separator is not damaged, in particular, there is an advantage that almost no damage of the separation film due to the pressing. In addition, the present invention, based on such a structure, after the winding of the web, it is possible to solve the problem of the process of stacking the unit cells up and down inconsistency, and meandering of the separation film accompanying this problem at the same time.
도 1은 종래 기술에 따른 전극조립체 제조 장치의 모식도이다;
도 2는 본 발명에 따른 전극조립체 제조 장치의 모식도이다;
도 3은 본 발명의 웹-정렬 롤러의 모식도이다;
도 4는 도 3의 웹-정렬 롤러의 수직 단면도이다;
도 5 내지 도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 웹-정렬 롤러들이 단위셀을 정렬하는 일련의 과정을 나타낸 모식도들이다;
도 9 내지 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 웹-정렬 롤러가 단위셀을 정렬하는 일련의 과정을 나타낸 모식도들이다;
도 13은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 단위셀이 풀셀인 경우의 배열 형태를 나타낸 모식도이다;
도 14은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 단위셀이 바이셀인 경우의 배열 형태를 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram of an electrode assembly manufacturing apparatus according to the prior art;
2 is a schematic view of the electrode assembly manufacturing apparatus according to the present invention;
3 is a schematic view of the web-aligning roller of the present invention;
4 is a vertical sectional view of the web-aligning roller of FIG. 3;
5 to 8 are schematic diagrams showing a series of processes in which the web-aligning rollers align the unit cells according to one embodiment of the present invention;
9 to 12 are schematic diagrams showing a series of processes in which the web-aligning roller aligns the unit cells according to another embodiment of the present invention;
FIG. 13 is a schematic diagram showing an arrangement form when a unit cell is a full cell according to one embodiment of the present invention; FIG.
14 is a schematic diagram showing an arrangement in the case where the unit cell is a bicell according to one embodiment of the present invention.
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, although described with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, this is for easier understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto.
도 2에는 본 발명에 따른 전극조립체 제조 장치가 모식적으로 도시되어 있다.Figure 2 schematically shows an electrode assembly manufacturing apparatus according to the present invention.
도 2를 참조하면, 제조 장치(100)는 단위셀 배치부(120), 단위셀 접착부(130), 가이드 부(110) 및 권취부(140)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the
단위셀 배치부(120)는 분리필름(60) 상에 판상형의 단위셀들(220)을 소정 간격으로 배치시키는 구조로 이루어져 있고, 단위셀 접착부(130)는 분리필름(60)과 단위셀(50)에 열 또는 압력, 또는 열 및 압력을 가하여 분리필름(60)과 단위셀(50)이 서로 접착되어 웹(70, web)을 제조하는 구조로 이루어져 있다.The unit cell arrangement unit 120 has a structure in which the plate-shaped
권취부(140)는 분리필름(60) 상에 단위셀들(50, 50')이 소정의 간격으로 배열되어 있는 웹(70)에서, 제 1 단위셀(50')을 고정하고 이를 기준으로 웹(70)을 권취 하여, 분리필름(60)을 사이에 두고 단위셀들(50, 50')이 적층된 구조의 전극조립체를 제조한다.The winding
가이드 부(110)는 웹(70)의 하부를 지지하는 복수의 롤러들(112)을 포함하고, 권취부(140)가 회전하여 웹(70)을 권취하면, 롤러들(112)이 회전하면서 분리필름(60)과 단위셀들(50, 50')을 권취부(140) 방향(도 2의 X축)으로 유도하도록 구성되어 있다. The
여기서, 가이드 부(110)의 롤러들(12)의 일부에는 단위셀들을 X축 방향으로 정렬시키기 위한 유도 부재(114)가 형성되어 있고, 나머지 롤러들(12) 중, 단위셀 접착부(130)와 권취부(140) 사이에 배치되어 있는 롤러(200)는 웹(70)의 권취 방향에 대한 수직 방향(도 2의 Y축)으로 단위셀들(50, 50')을 정방향 정렬시키는 웹-정렬 롤러(200)이다.Here, a
본 발명에 따른 하나의 실시예를 도시한 도 2에는 웹-정렬 롤러(200)들 두 개가 한 쌍을 이루도록 짝수로 이루어져 있으나, 단위셀의 크기가 소형일 경우에는 단일 웹-정렬 롤러(200)만을 사용할 수도 있고, 이와 반대로 단위셀의 크기가 대형이거나 소망하는 정렬 형태를 위해서는 웹-정렬 롤러(200)들이 홀수 개로 구성될 수 있음은 물론이다.2 illustrates an embodiment according to the present invention, but two web-aligning
이하에서는 도 3과 도 4에 도시된 본 발명에 따른 웹-정렬 롤러(200)의 모식도들을 통해 웹-정렬 롤러(200)의 구체적인 구조를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the specific structure of the web-aligning
이들 도면을 참조하면, 웹-정렬 롤러(200)는 수직 단면상으로 타원형 구조로 이루어져 있고, 이 타원의 면적이 점진적으로 증가한 후 감소하는 크라운 롤러 구조로 이루어져 있다.Referring to these figures, the web-aligning
구체적으로, 웹-정렬 롤러(200)는 수직 단면상으로, 중심(3)을 경유하는 최대 길이의 장축(232)과 최대 길이의 단축(234)이 대략 6 : 4의 길이 비를 가지는 타원으로 이루어져 있고, 타원의 중심(3)을 기준으로 축 회전되도록 구성될 수 있다.Specifically, the web-aligning
여기서 장축(232)은 타원을 형성하는 직경들 중, 가장 긴 길이의 타원 직경이고, 단축(234)이란 타원을 형성하는 직경들 중, 가장 짧은 길이의 타원 직경이다. Here, the
다만, 웹-정렬 롤러(200)는 크라운 구조이므로 최대 길이의 장축(232)과 단축(234)은 수직 단면상으로 가장 큰 면적을 가지는 타원(230)의 장축(232)과 단축(234)을 기준으로 설명할 수 있으며, 크라운 구조의 웹-정렬 롤러(200)가 수직 단면상에서 형성하는 모든 타원들은 모두 동일한 장축(232)과 단축(234)의 길이 비율을 가진다.However, since the web-aligning
이러한 구조에 기반하여, 웹-정렬 롤러(200)는 회전 시, 장축(232)과 단축(234) 회전 반경들(D1, D2) 뿐만 아니라, 이들 축 사이에 위치하는 모든 직경들의 회전 반경이 상이하며 그에 따라, 웹-정렬 롤러(200) 상에 위치한 물체는 상이한 회전 반경에 대응하여 상하 또는 좌우로 유동하게 된다.Based on this structure, when the web-aligning
이하에서 상세하게 설명할 것이나, 이러한 점에 기인하여 본 발명의 웹-정렬 롤러(200)는 회전 시, 장축(232) 및 단축(234)과 이들 축 사이에 위치하는 모든 직경들의 회전 반경 차이로 단위셀(50)이 미세하게 움직이면서 정렬될 수 있다.As will be described in detail below, due to this point, the web-aligning
한편, 웹-정렬 롤러(200)의 크라운 롤러 구조는, 수직 단면상으로 타원의 면적이 가장 넓은 부위(230)를 기준으로 상이한 기울기로 이루어진 두 개 경사면들(210, 220)을 포함한다. On the other hand, the crown roller structure of the web-aligning
이와 같은 이유로, 본 발명의 웹-정렬 롤러(200)에서 어느 하나의 경사면에만 분리필름이 밀착될 수 있으며, 이러한 구조는 롤러의 전면에 웹이 밀착되는 구조와 비교하여, 상대적으로 분리필름에 인가되는 장력이 낮은 장점이 있다. 또한, 웹-정렬 롤러(200)에 형성된 경사면(210, 220)을 따라 단위셀(50)이 미세하게 움직이면서 본 발명의 의도한 단위셀(50) 정렬이 더욱 용이하게 진행되는 점에 주목해야 한다.For this reason, the separation film may be in close contact with only one inclined surface in the web-aligning
웹-정렬 롤러(200)는 단위셀(50)의 정렬을 위해 권취부 쪽인 제 1 방향(1), 즉, 가이드 부(110)가 웹을 권취부 방향으로 유도하는 X축 방향과 제 1 방향(1)의 역방향인 제 2 방향(2)으로 역회전 하도록 구성되어 있고, 제 1 방향(1)으로 회전한 후에 제 2 방향(2)으로 역회전하고 다시 제 1 방향(1)으로 회전하면서, 회전과 역회전을 반복 수행 할 수 있다.The web-
이러한 회전과 역회전은 예를 들어, 모터 등의 구동 장치와 이를 제어하는 전기장치에 의해 달성될 수 있으나 반드시 이와 같은 예로 한정되는 것은 아니다.Such rotation and reverse rotation may be achieved by, for example, a driving device such as a motor and an electric device for controlling the same, but are not necessarily limited thereto.
즉, 웹-정렬 롤러(200)는 회전과 역회전을 반복하여 단위셀(50)을 제 1 방향(1)과 제 2 방향(2)으로 반복적으로 미세하게 움직이면서 웹의 권취 방향에 대한 수직 방향으로 정렬시킬 수 있다. 이와 같이 단위셀(50)이 움직이는 것은 앞서 설명한 바와 같이, 웹-정렬 롤러(200)의 상이한 회전 반경(D1, D2)에 기인한다. That is, the web-aligning
이를 더욱 상세하게 설명하면, 상기 웹-정렬 롤러(200)가 회전하면, 수직 단면상으로 단위셀(50)은 단축(234)에서 장축(232)으로, 또는 그 반대 방향으로 웹-정렬 롤러(200)의 외주면(212, 200)을 따라 움직이게 되는데, 이와 같이 단위셀(50)이 상호 반대 방향으로 반복적으로 움직이면서 점차 권취 방향에 대한 수직으로 정렬된다. 물론, 이때 웹-정렬 롤러(200)들은 회전과 역회전 정도가 점진적으로 감소되도록 구동될 수 있고, 이에 대응하여 단위셀(50)은 지면에 대해 평행할 때까지 움직임을 반복하다 종국에는 권취 방향에 대한 수직으로 정렬되는 것이다.In more detail, when the web-aligning
이에 대해서는 웹-정렬 롤러가 단위셀을 정렬하는 일련의 과정을 도시한 도 6 내지 도 12를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 다만, 설명의 편의를 위하여 상기 도면들에 분리필름은 별도로 도시하지 않았으며, 이에 대한 설명은 생략한다. 또한, 도 5 내지 도 8에서는 권취 방향(X축)을 기준으로 좌측의 웹-정렬 롤러를 제 1 웹-정렬 롤러로 지칭하고, 우측의 웹-정렬 롤러를 제 2 웹-정렬 롤러로 지칭한다.This will be described in more detail with reference to FIGS. 6 to 12 which illustrate a series of processes in which the web-aligning roller aligns the unit cells. However, for convenience of description, the separation film is not separately illustrated in the drawings, and a description thereof will be omitted. 5 to 8, the web-aligning roller on the left side is referred to as the first web-aligning roller and the web-aligning roller on the right side is referred to as the second web-aligning roller with respect to the winding direction (X axis). .
먼저 도 5를 참조하면, 최초에 단위셀(50)은 권취 방향에 대한 수직 방향은 Y축에 대해 좌측으로 기울어진 상태로 제 1 및 제 2 웹-정렬 롤러들(200a, 200b) 상에 위치되어 있다. 이 상태에서는 제 1 및 제 2 웹-정렬 롤러들(200a, 200b)의 장축들(232a, 232b)이 단위셀(50)에 대해 평행, 즉 장축들과 단위셀(50)이 이루는 내각이 0도(또는 180도)를 이루고 있다.First, referring to FIG. 5, the
이 상태에서 도 6에서와 같이, 제 1 웹-정렬 롤러(200a)는 장축(232a)과 단위셀(50)이 이루는 내각이 a1을 이루도록 권취 방향(X축)인 제 1 방향으로 회전하고, 제 2 웹-정렬 롤러(200b)는 장축과 단위셀(50)이 이루는 내각이 a2을 이루도록 권취 방향(X축)인 제 1 방향으로 회전한다. 여기서, 제 1 및 제 2 웹-정렬 롤러들(200a, 200b)은 동시에 제 1 방향으로 회전하나, 각각의 장축(232a, 232b)이 단위셀(50)과 이루는 내각들(a1, a2)이 서로 상이하도록 회전한다. 이는, 웹-정렬 롤러들(200a, 200b)이 동일한 방향(제 1 방향에서 제 2 방향 및 그 반대로 반복 회전)으로 회전하되, 이들(200a, 200b)이 회전하는 각도를 상이하게 함으로써, 단위셀(50)의 움직임을 보다 미세하게 조정하기 위함이다.In this state, as shown in FIG. 6, the first web-aligning
이때, 단위셀(50)은 제 1 웹-정렬 롤러(200a)의 회전에 의해 상향으로 유동하고 이어지는 제 2 웹-정렬 롤러(200b)의 회전에 의해 Y축에 대해 우측으로 기울어진 상태로 움직인다. At this time, the
이후, 도 7에서와 같이, 제 1 웹-정렬 롤러(200a)는 장축(232a)과 단위셀(50)이 이루는 내각이 a3을 이루도록 권취 방향(X축)의 반대 방향인 제 2 방향으로 역 회전하고, 제 2 웹-정렬 롤러(200b)는 그것의 장축(232b)이 제 1 웹-정렬 롤러(200a)의 장축(232a)과 단위셀(50)이 이루는 내각(a3)과 대략 동일한 내각을 이루도록 권취 방향(X축)의 반대 방향인 제 2 방향으로 역회전 한다. Subsequently, as shown in FIG. 7, the first web-aligning
여기서, 제 1 및 제 2 웹-정렬 롤러들(200a, 200b)의 장축(232a, 232b)이 이루는 내각(a3)은 앞선 제 1 방향으로의 회전 시의 내각들(a1, a2) 보다 작은 각도를 가진다. 즉, 이들 웹-정렬 롤러들은 장축과 단위셀(50)이 이루는 내각들이 점진적으로 감소되도록 회전과 역회전을 진행한다. Here, the inner angle a3 formed by the
이에 대응하여 단위셀(50)은 제 1 웹-정렬 롤러(200a)의 회전에 의해 하향으로 유동하고 이어지는 제 2 웹-정렬 롤러(200b)의 회전에 의해 Y축에 대해 좌측으로 기울어진 상태로 움직인다.Correspondingly, the
이후, 이상의 과정들과 같이, 제 1 및 제 2 웹-정렬 롤러들(200a, 200b)이 제 1 방향으로의 회전과 제 2 방향으로의 역회전 시, 장축(232a, 232b)과 단위셀(50)이 이루는 내각들이 점진적으로 감소되도록 회전과 역회전이 반복 수행하면서 단위셀(50)을 미세하게 움직이고, 종국에는 도 8에서와 같이, 단위셀(50)은 권취 방향(X축)에 대한 수직 방향(Y축)으로 정렬되고, 제 1 및 제 2 웹-정렬 롤러들(200a, 200b)은 각각의 장축(232a, 232b)과 단위셀(50)이 이루는 내각들이 0도(또는 180도)를 이루게 된다.Thereafter, as described above, when the first and second web-aligning
이상과 같이, 본 발명에 따른 제조 장치는 인접하고 있는 웹-정렬 롤러들 상에 하나의 단위셀(50)이 위치한 상태에서, 웹-정렬 롤러들이 제 1 방향과 제 2 방향에 대한 회전과 역회전을 동시에 반복하여, 웹-정렬 롤러들 상에 위치한 단위셀(50)을 회전과 역회전 방향으로 움직이면서 점진적으로 웹의 권취 방향에 대한 수직 방향으로 정렬시킬 수 있다.As described above, in the manufacturing apparatus according to the present invention, in the state where one
한편, 도 9 내지 도 12에는 또 다른 실시예에 따른 웹-정렬 롤러 및 이 웹-정렬 롤러가 단위셀을 정렬하는 일련의 과정이 도시되어 있다.9 to 12 illustrate a web alignment roller and a series of processes in which the web alignment roller aligns the unit cells.
먼저 도 9를 참조하면, 최초에 단위셀(50a)은 권취 방향에 대한 수직 방향인 Y축에 대해 좌측으로 기울어진 상태로 단일 웹-정렬 롤러(200c) 상에 위치되어 있다. 이 상태에서는 웹-정렬 롤러(200c)의 장축(232c)이 단위셀(50a)에 대해 평행, 즉 장축(232c)들과 단위셀(50a)이 이루는 내각이 0도(또는 180도)를 이루고 있다.First, referring to FIG. 9, the
이 상태에서 도 10에서와 같이, 웹-정렬 롤러(200c)는 장축(232c)과 단위셀(50a)이 이루는 내각이 a4을 이루도록 권취 방향(X축)인 제 1 방향으로 회전하면서 단위셀(50a)을 상향으로 유동시키며, 이때, 단위셀(50a)은 Y축에 대해 우측으로 기울어지게 된다. 이러한 단위셀(50a)의 기울어짐은 웹-정렬 롤러(200c)가 포함하는 타원 구조의 상이한 회전 반경과 크라운 구조의 복합 작용으로 유발된다. In this state, as shown in FIG. 10, the web-aligning
이후, 도 11에서와 같이, 웹-정렬 롤러(200c)는 장축(232c)과 단위셀(50a)이 이루는 내각이 a5을 이루도록 권취 방향(X축)의 반대 방향인 제 2 방향으로 역 회전한다. Subsequently, as shown in FIG. 11, the web-aligning
여기서, 역회전 시, 웹-정렬 롤러(200c)의 장축(232c)이 이루는 내각(a5)은 앞선 제 1 방향으로의 회전 시의 내각(a4) 보다 작은 각도를 가질 수 있다. 즉, 웹-정렬 롤러(200c)는 장축(232c)과 단위셀(50a)이 이루는 내각들이 점진적으로 감소되도록 회전과 역회전을 진행한다.Here, in the reverse rotation, the inner angle a5 of the
이에 대응하여 단위셀(50a)은 웹-정렬 롤러(200c)의 회전에 의해 하향으로 유동하고 이어지는 제 2 웹-정렬 롤러(200c)의 회전에 의해 Y축에 대해 좌측으로 기울어진 상태로 움직인다.Correspondingly, the
이후, 이상의 과정들과 같이, 웹-정렬 롤러(200c)가 제 1 방향으로의 회전과 제 2 방향으로의 역회전 시, 장축(232c)과 단위셀(50a)이 이루는 내각이 점진적으로 감소되도록 회전과 역회전이 반복 수행하면서 단위셀(50a)을 미세하게 움직이고, 종국에는 도 12에서와 같이, 단위셀(50a)은 권취 방향(X축)에 대한 수직 방향(Y축)으로 정렬되고, 웹-정렬 롤러(200c)는 각각의 장축(232c)과 단위셀(50a)이 이루는 내각이 0도(또는 180도)를 이루게 된다.Then, as described above, when the web-aligning
이상과 같이, 본 발명에 따른 제조 장치는 단일 웹-정렬 롤러(200c) 상에 하나의 단위셀(50a)이 위치한 상태에서도, 웹-정렬 롤러(200c)가 제 1 방향과 제 2 방향에 대한 회전과 역회전을 동시에 반복하여, 웹-정렬 롤러(200c) 상에 위치한 단위셀(50a)을 회전과 역회전 방향으로 움직이면서 점진적으로 웹의 권취 방향에 대한 수직 방향으로 정렬시킬 수 있다.As described above, in the manufacturing apparatus according to the present invention, even when one
도 13에는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 단위셀이 풀셀인 경우에 배열 형태를 나타내는 모식도가 개시되어 있다.FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an arrangement form when a unit cell is a full cell according to one embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 단위셀로서 순차적으로 양극/분리막/음극이 위치되는 풀셀들(421, 422, 423, 424, 425)이 전해액이 도포된 분리필름(410') 상에 배치되어 있고, 제 1 풀셀(421)에서 시작하여 순차적으로 권취함으로써 스택/폴딩형 전극조립체를 제조할 수 있다.Referring to FIG. 13,
이 때, 단위셀인 풀셀들(421, 422, 423, 424, 425)의 배열 조합을 살펴보면, 제 1 풀셀(421)과 제 2 풀셀(422)은 적어도 하나의 풀셀에 대응하는 폭 간격으로 이격된 거리에 위치되어 있어서, 권취 과정에서 제 1 풀셀(421)의 외면이 분리필름(410')으로 완전히 도포된 후 제 1 풀셀(421)의 하단면 전극(음극)이 제 2 풀셀(422)의 상단면 전극(양극)에 접하게 된다.At this time, referring to the arrangement combination of the
제 2 풀셀(422) 이후의 풀셀들(423, 424, 425)은 권취에 의한 순차적인 적층 과정에서 분리필름(410')의 도포 길이가 증가하게 되므로, 권취 방향으로 그들 사이의 간격이 순차적으로 늘어나도록 배치되어 있다.The
또한, 이러한 풀셀들(421, 422, 423, 424, 425)은 권취시 적층된 계면에서 양극과 음극이 대면하도록 구성되어야 하는 바, 하나의 예로서, 제 1 풀셀(421)과 제 2 풀셀(422)은 상단면 전극이 양극인 풀셀이고, 제 3 풀셀(423)은 상단면 전극이 음극인 풀셀이며, 제 4 풀셀(424)은 상단면 전극이 양극인 풀셀이고, 제 5 풀셀(425)은 상단면 전극이 음극인 풀셀로 이루어져 있다. 즉, 제 1 풀셀(421)을 제외하면 상단면 전극이 양극인 풀셀들(422, 424)과 상단면 전극이 음극인 풀셀들(423, 425)이 교번되는 순차적인 배열로 이루어져 있다.In addition, the
도 14에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 단위셀이 바이셀인 경우에 하나의 배열 형태를 나타내는 모식도가 개시되어 있다.14 is a schematic diagram illustrating one arrangement form when a unit cell is a bicell according to another embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 단위셀로서 순차적으로 양극/분리막/음극/분리막/양극 또는 음극/분리막/양극/분리막/음극이 위치되는 바이셀들(431, 432, 433, 434, 435)이 분리필름(410') 상에 배치되어 있고, 제 1 바이셀(431)에서 시작하여 순차적으로 권취함으로써 스택/폴딩형 전극조립체를 제조할 수 있다.Referring to FIG. 14, bicells 431, 432, 433, 434, and 435 in which an anode, a separator, a cathode, a separator, an anode, or a cathode, a separator, an anode, a separator, and an anode are sequentially disposed as unit cells are separated films. The stack / foldable electrode assembly may be manufactured by being disposed on the 410 ′ and winding sequentially from the first bicell 431.
이 때, 단위셀인 바이셀들(431, 432, 433, 434, 435)의 배열 조합을 살펴보면, 제 1 바이셀(431)과 제 2 바이셀(432)은 적어도 하나의 바이셀에 대응하는 폭 간격으로 이격된 거리에 위치되어 있어서, 권취 과정에서 제 1 바이셀(431)의 외면이 분리필름(410')으로 완전히 도포된 후 제 1 바이셀(431)의 하단면 전극(음극)이 제 2 바이셀(432)의 상단면 전극(양극)에 접하게 된다.At this time, referring to the arrangement combination of the bi-cells 431, 432, 433, 434, and 435, which are unit cells, the first bi-cell 431 and the second bi-cell 432 correspond to at least one bi-cell. Located at a distance spaced apart by the width interval, the outer surface of the first bi-cell 431 is completely coated with a separation film 410 'during the winding process, and then the bottom electrode (cathode) of the first bi-cell 431 is The upper surface electrode (anode) of the second bicell 432 is in contact with the upper surface electrode.
제 2 바이셀(432) 이후의 바이셀들(433, 434, 435)은 권취에 의한 순차적인 적층 과정에서 분리필름(410')의 도포 길이가 증가하게 되므로, 권취 방향으로 그들 사이의 간격이 순차적으로 늘어나도록 배치되어 있다.Since the coating lengths of the separation films 410 'are increased in the sequential lamination process by winding the bicells 433, 434, and 435 after the second bicell 432, a gap between them in the winding direction is increased. It is arranged to increase in sequence.
또한, 이러한 바이셀들(431, 432, 433, 434, 435)은 권취 시 적층된 계면에서 양극과 음극이 대면하도록 구성되어야 하는 바, 하나의 예로서, 제 1 바이셀(431)은 외부 전극이 음극인 바이셀이고, 제 2 바이셀(432)과 제 3 바이셀(433)은 외부 전극이 양극인 바이셀이고, 제 4 바이셀(434)과 제 5 바이셀(435)은 외부 전극이 음극인 바이셀로 이루어져 있다. 즉, 제 1 바이셀(431)을 제외하면 외부 전극이 양극인 바이셀들(432, 433)과 외부 전극이 음극인 바이셀들(434, 435)이 두 개 단위로 교번되는 순차적인 배열로 이루어져 있다.In addition, the bicells 431, 432, 433, 434, and 435 should be configured such that the positive electrode and the negative electrode face each other at a stacked interface during winding. As an example, the first bicell 431 may be an external electrode. The cathode is a bicell, and the second and third bicells 432 and 433 are bicells whose external electrodes are positive electrodes, and the fourth and fifth bicells 434 and 435 are external electrodes. It consists of a bicell which is this cathode. That is, except for the first bicell 431, the bipolar cells 432 and 433 having the external electrode as the anode and the bicells 434 and 435 having the external electrode as the cathode are alternately arranged in two units. consist of.
본 발명이 속한 분양에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.
Claims (24)
분리필름 상에 단위셀들이 소정의 간격으로 배열되어 있는 웹(web)에서, 제 1 단위셀을 고정하고 이를 기준으로 웹을 권취하는 권취부; 및
상기 웹의 하부를 지지하는 복수의 롤러들로 구성되어 있고, 권취부의 회전 시, 롤러들의 회전에 의해 분리필름과 단위셀들을 권취부로 유도하는 가이드 부;
를 포함하고 있고,
상기 가이드 부의 롤러들 중의 적어도 하나는 웹의 권취 방향에 대한 수직 방향으로 단위셀들을 정방향 정렬시키는 웹-정렬 롤러이고,
상기 웹-정렬 롤러는 수직 단면상으로, 중심을 경유하는 최대 길이의 장축과 최대 길이의 단축이 5.5 : 4.5 내지 7 : 3의 길이 비를 가지는 타원이고, 타원의 중심을 기준으로 축 회전되도록 구성되어 있으며,
상기 웹-정렬 롤러는 단위셀의 정렬을 위해 권취부 쪽인 제 1 방향 및 상기 제 1 방향의 역방향인 제 2 방향으로 회전할 수 있게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 제조 장치.An apparatus for manufacturing an electrode assembly having a structure in which a plurality of unit cells are wound together with a separation film in a state arranged on the separation film,
A winding unit configured to fix the first unit cell and wind the web on the basis of a web in which unit cells are arranged at predetermined intervals on the separation film; And
A guide part including a plurality of rollers supporting the lower part of the web, and guides the separation film and the unit cells to the winding part by rotation of the rollers when the winding part rotates;
It contains,
At least one of the rollers of the guide portion is a web-aligning roller for aligning the unit cells in a direction perpendicular to the winding direction of the web,
The web-aligning roller is an ellipse having a length ratio of 5.5: 4.5 to 7: 3 of the longest axis and the shortest length of the maximum length passing through the center on a vertical cross section, and configured to be axially rotated about the center of the ellipse. And
And the web-alignment roller is configured to be rotatable in a first direction on the winding side and in a second direction opposite to the first direction for the alignment of the unit cells.
분리필름 상에 판상형 단위셀들을 순차적으로 배치시키는 단위셀 배치부; 및
열 및/또는 압력에 의해 분리필름 단위셀들을 접착시켜 웹(web)을 제조하는 단위셀 접착부;
를 더 포함하고 있고,
상기 웹-정렬 롤러가 분리필름에 접착된 단위셀을 웹의 권취 방향에 대한 수직 방향으로 정렬시켜, 권취된 분리필름에 사행(Meandering)이 형성되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 제조 장치.The method of claim 1, wherein the manufacturing apparatus,
A unit cell arranging unit for sequentially placing the plate-shaped unit cells on the separation film; And
A unit cell adhesive part for adhering the separation film unit cells by heat and / or pressure to produce a web;
Contains more,
And the web-aligning roller aligns the unit cells bonded to the separation film in a direction perpendicular to the winding direction of the web, thereby preventing meandering from being formed on the wound separation film.
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