KR102124822B1 - 널링부가 형성된 전극 탭을 포함하는 전극 가공물 및 이를 제조하기 위한 장치 - Google Patents

널링부가 형성된 전극 탭을 포함하는 전극 가공물 및 이를 제조하기 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102124822B1
KR102124822B1 KR1020160016029A KR20160016029A KR102124822B1 KR 102124822 B1 KR102124822 B1 KR 102124822B1 KR 1020160016029 A KR1020160016029 A KR 1020160016029A KR 20160016029 A KR20160016029 A KR 20160016029A KR 102124822 B1 KR102124822 B1 KR 102124822B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
coating
sheet
workpiece
axis
Prior art date
Application number
KR1020160016029A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170094827A (ko
Inventor
구대근
김상욱
성기은
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020160016029A priority Critical patent/KR102124822B1/ko
Publication of KR20170094827A publication Critical patent/KR20170094827A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102124822B1 publication Critical patent/KR102124822B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M2/1016—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H01M4/0435—Rolling or calendering
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y02E60/122—

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명은, 일측 단부에 전극 탭이 형성되어 있는 다수 개의 판상형 전극들을 제조하기 위한 전극 가공물로서,
집전체용 시트의 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대 면인 제 2 면 중의 적어도 일면에는, 시트의 길이 방향인 제 1 방향(x축)을 따라, 전극 합제가 코팅된 하나 이상의 코팅부와, 전극 합제가 코팅되지 않는 하나 이상의 무지부가 형성되어 있고;
부분 절취에 의해 전극 탭들이 형성될 무지부의 적어도 일부에는, 제 1 방향에 대해 수직인 제 2 방향(y축)으로, 널링부(knurling portion)가 형성되어 있어서, 제 1 방향 및 제 2 방향에 대해 각각 수직인 제 3 방향(z축)으로, 무지부가 휘는 현상 또는 무지부의 부분 절취에 의해 형성될 전극 탭들이 휘는 형상을 방지하는 것을 특징으로 하는 전극 가공물 및 이를 제조하기 위한 장치를 제공한다.

Description

널링부가 형성된 전극 탭을 포함하는 전극 가공물 및 이를 제조하기 위한 장치 {Electrode Workpiece Comprising Electrode Tab Having Knurling Portion and Device for Manufacturing the Same}
본 발명은 널링부가 형성된 전극 탭을 포함하는 전극 가공물 및 이를 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.
최근 전자산업 발전의 중요한 경향은 디바이스의 와이어리스, 모바일 추세와 아날로그의 디지털로의 전환으로 요약될 수 있다. 무선 전화기(일명, 휴대폰)와 노트북 컴퓨터의 급속한 보급, 아날로그 카메라에서 디지털 카메라로의 전환 등을 그러한 대표적인 예로 들 수 있다.
이러한 경향과 더불어 디바이스의 작동 전원으로서 이차전지에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다. 그 중에서도, 양극 활물질로서 리튬 전이금속 산화물, 리튬 복합 산화물 등을 사용하는 중량 대비 높은 출력과 용량의 리튬 이차전지가 크게 각광받고 있다. 리튬 이차전지는 양극/분리막/음극의 전극조립체가 전해질과 함께 밀폐된 용기에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다.
한편, 전극은 이온의 교환을 통해서 전류를 발생시키는 데, 전극을 이루는 양극 및 음극은 금속으로 이루어진 전극 집전체에 전극 활물질이 도포된 구조로 이루어진다.
일반적으로 음극은 구리 또는 알루미늄 등으로 이루어진 전극판에 탄소계 활물질이 도포된 구조로 이루어지고, 양극은 알루미늄 등으로 이루어진 전극판에 LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2 등으로 이루어진 활물질이 코팅된 구조로 이루어진다.
이렇게 양극 또는 음극을 제조하기 위해 한쪽 방향으로 긴 금속시트로 이루어진 전극 집전체에 전극 활물질을 포함하는 전극 합제를 도포한다.
도 1에는 종래 기술의 전극 합제가 도포된 전극 가공물에 롤 프레스(roll press) 공정을 실시하는 모식적인 평면도로 나타내었다.
도 1을 참조하면, 롤 프레스(roll press) 공정은 전극 합제(14)가 도포된 전극 가공물(10)에 가열된 롤러들(30, 31) 상하면에 위치시키고, 상기 가열된 롤러들(30, 31)이 전극 가공물(10)이 위치하는 방향으로 전극 합제(17)를 압착하는 공정을 실시하게 된다. 이러한 롤 프레스 공정은 전극 합제에 남아 있는 용매를 증발시키고, 전극 합제를 전극 상에서 압축 경화시켜 에너지 밀도를 향상시킨다. 이후, 설정된 전극의 외형을 가공하는 공정들을 실시하게 된다.
이러한 형상 가공의 첫 단계에서는 전극 합제가 도포된 한쪽 방향으로 긴 금속시트로 이루어진 전극 집전체를 슬리팅(slitting, 세로 째기)하여 둘 이상의 전극용 스트립 형태로 가공하게 된다.
도 2에는 종래 기술의 전극 합제가 도포된 전극 가공체를 노칭(notching) 공정을 통해 전극 탭의 형상을 가공하는 공정을 나타낸 모식적인 사시도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 슬리팅 공정을 통해 제조된 전극 가공체(10, 11)들은 금형 또는 레이저 등을 이용하여 전극 탭(18, 19)의 형상을 가공하는 노칭 공정을 실시하게 된다. 구체적으로 금형들(20, 21, 22, 23)을 이용해 전극 가공체(10)를 절삭하여 전극 탭(18)의 형상과 유지부(17)의 형상을 가공하게 된다.
이후, 전극 탭의 형상을 갖춘 전극은 분리막과 음극 및/또는 양극 등을 적층한 뒤 라미네이션(lamination)하여 유닛셀(unit cell)을 제조하는 공정을 실시할 수 있다. 이후, 이렇게 제조된 유닛 셀들을 예를 들어, 긴 분리 필름 상에 위치시킨 뒤 폴딩(folding) 공정을 실시하여 전극 조립체를 제조하게 된다.
이러한 슬리팅 공정, 노칭 공정, 라미네이션 공정, 또는 폴딩 공정 등은 대부분이 롤투롤 공정(Roll-to-roll processing)을 사용하고 있고, 여기서 롤투롤 공정은, 여러 개의 휘어질 수 있는 금속박 등이 롤러와 롤러 사이로 이동하면서 코팅, 프린팅 등의 공정을 실시할 수 있는 공정을 말한다. 즉, 예를 들어, 유연하고 얇은 시트형의 재료를 권취하고 있는 롤을 풀어 재료를 공급하고, 공급된 재료에 코팅 또는 프린팅 등을 실시한 뒤, 또 다른 롤에서 가공된 재료를 다시 되감아 회수하는 방식을 들 수 있다.
도 3에는 종래 기술의 노칭 공정을 통해 전극 탭이 형성된 전극 가공체의 모식적인 평면도가 도시되어 있다.
다시 도 1과 도 3을 함께 참조하면, 종래 기술의 전극의 제조 공정 중, 전극 합제가 도포된 전극 가공체(10)를 롤 프레스 공정을 진행하게 되면, 전극 합제가 코팅되어 있는 유지부(17)와 전극 합제가 코팅되지 않아 금속 호일만 존재하는 무지부(18)의 연신율의 차이가 발생되어, 무지부에는 유지부의 경계 근처에서 주름(15)이 발생하게 된다. 이로 인해, 전극의 노칭 공정 이후 무지부(15)에 형성된 전극 탭(18)의 일 부위에 주름(15)이 존재하게 되므로, 전극을 제조하는 공정들 중, 특히 롤투롤 공정을 진행하는 도중에 전극 탭 위치에 외부 간섭이 발생할 경우 전극 탭의 주름으로 인해 쉽게 전극 탭이 접혀 들어가 불량이 발생시키는 문제가 있었다.
따라서, 이차전지의 전극을 가공 제조하는 공정에서 전극 탭이 접히는 현상 등으로 인한 불량을 줄일 수 있는 기술이 매우 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 부분 절취에 의해 전극 탭들이 형성될 무지부의 적어도 일부에는, 제 1 방향(x축)에 대해 수직인 제 2 방향(y축)으로, 널링부(knurling portion)가 형성될 경우, 무지부가 휘는 현상 또는 무지부의 부분 절취에 의해 형성될 전극 탭들이 휘는 형상을 방지할 수 가 있어, 전극 제조공정의 불량률을 크게 줄일 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 일측 단부에 전극 탭이 형성되어 있는 다수 개의 판상형 전극들을 제조하기 위한 전극 가공물은,
집전체용 시트의 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대 면인 제 2 면 중의 적어도 일면에는, 시트의 길이 방향인 제 1 방향(x축)을 따라, 전극 합제가 코팅된 하나 이상의 코팅부와, 전극 합제가 코팅되지 않는 하나 이상의 무지부가 형성되어 있고;
부분 절취에 의해 전극 탭들이 형성될 무지부의 적어도 일부에는, 제 1 방향에 대해 수직인 제 2 방향(y축)으로, 널링부(knurling portion)가 형성되어 있어서, 제 1 방향 및 제 2 방향에 대해 각각 수직인 제 3 방향(z축)으로, 무지부가 휘는 현상 또는 무지부의 부분 절취에 의해 형성될 전극 탭들이 휘는 형상을 방지하는 것을 특징으로 한다.
여기서, "널링부"는 울퉁불퉁한 롤러가 달려 있는 널링 성형 부재를 이용해 집전체용 시트 위로 압연하여, 집전체용 시트에 그 울퉁불퉁한 무늬가 형성된 부위를 의미한다.
따라서, 본 발명에 따른 전극 가공물은, 부분 절취에 의해 전극 탭들이 형성될 무지부의 적어도 일부에는, 제 1 방향에 대해 수직인 제 2 방향(y축)으로, 널링부(knurling portion)가 형성함으로써, 무지부가 휘는 현상 또는 무지부의 부분 절취에 의해 형성될 전극 탭들이 휘는 형상을 방지할 수 가 있어, 전극 제조공정의 불량률을 크게 줄일 수 있는 효과를 발휘한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 집전체용 시트는 금속 시트이고, 제 1 면 및 제 2 면에 각각 코팅부와 무지부가 형성되어 있을 수 있고, 구체적으로, 상기 금속 시트는 예를 들면, 구리, 알루미늄, 또는 알루미늄 합금으로 이루어져 있을 수 있다.
일반적으로, 전극의 제조 과정 중, 노칭(notching) 공정은 혼합 공정, 코팅 공정, 롤 프레스 공정, 슬리팅(slitting) 공정을 통해 제조된 전극 가공물을 금형 또는 레이저 등을 이용하여 탭의 형상으로 성형하는 공정이다.
따라서, 본 발명에 따른 전극 가공물의 경우에는, 집전체용 시트에 하나의 무지부를 사이에 두고 제 1 코팅부와 제 2 코팅부가 제 1 방향(x축)을 따라 형성되어 있을 수 있고, 상기 제 1 코팅부의 전극 탭들은, 무지부에 접하는 제 1 코팅부의 단부로부터 제 2 코팅부 쪽으로 연장된 형상을 가지도록, 무지부를 절취하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 2 코팅부의 전극 탭들은, 무지부에 접하는 제 2 코팅부의 단부로부터 제 1 코팅부 쪽으로 연장된 형상을 가지도록, 무지부를 절취하여 형성될 수 있다.
앞서 설명한 노칭 공정 후, 본 발명에 따른 전극 가공물은, 무지부의 부분 절취에 의해, 제 1 코팅부의 단부로부터 제 2 코팅부 쪽으로 연장된 형상의 전극 탭들과, 제 2 코팅부의 단부로부터 제 1 코팅부 쪽으로 연장된 형상의 전극 탭들이 형성되어 있는 구조로 가공된 것일 수 있다.
또한, 상기 제 1 코팅부의 전극 탭들과 제 2 코팅부의 전극 탭들은 교번 배열 구조를 이루고 있는 구조일 수 있고, 상세하게는, 상기 제 1 코팅부의 전극 탭들과 제 2 코팅부의 전극 탭들은 평면상으로 직사각형일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 코팅부의 전극 탭들은 널링부가 제 1 코팅부의 단부로부터 제 2 코팅부 쪽 단부까지 연장되어 형성되어 있을 수 있고, 상기 제 2 코팅부의 전극 탭들은 널링부가 제 2 코팅부의 단부로부터 제 1 코팅부 쪽 단부까지 연장되어 형성되어 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 널링부는, 제 2 방향(y축)의 수직 단면 형상에서, 시트가 상향 절곡(z축의 양(+) 절곡)과 하향 절곡(z축의 음(-) 절곡)을 이루고 있는 구조일 수 있고, 이러한 널링부는, 제 2 방향(y축)의 수직 단면 형상에서, 상향 절곡과 하향 절곡이 반복되는 구조로 이루어 질 수 있다. 즉, 널링부는 제 2 방향(y축)의 수직 단면 형상이 상향 절곡과 하향 절곡이 반복되는 물결 모양일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 상향 절곡의 높이와 하향 절곡의 깊이는 무지부의 폭을 기준으로 0.5% 내지 20%의 크기일 수 있고, 상기 상향 절곡의 높이와 하향 절곡의 깊이가 0.5% 미만일 경우, 널링부가 무지부가 휘는 현상 또는 무지부의 부분 절취에 의해 형성될 전극 탭들이 휘는 형상을 방지할 수 있는 고정력을 발휘하기 어렵고, 반대로, 20%를 초과할 경우, 전극 탭에 형성된 널링부의 과도한 형상 변형으로 제조 공정의 번거로움이 발생하기 쉽다.
본 발명은 또한, 상기 전극 가공물을 제조하기 위한 장치를 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 전극 가공물 제조장치는, 부분 절취에 의해 전극 탭들이 형성될 무지부의 적어도 일부에 시트의 길이 방향인 제 1 방향(x축)에 대해 수직인 제 2 방향(y축)으로 널링부를 형성시키기 위한 널링 성형 부재를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 널링 성형 부재는 집전체용 시트의 제 1 면 및 제 2 면에 형성된 무지부를 압착하여 널링부를 형성할 수 있다.
상세하게는, 상기 널링 성형 부재는 집전체용 시트의 제 1 면의 무지부를 압착하기 위한 외주면에 돌기들이 형성된 제 1 보조 롤러, 및 상기 집전체용 시트의 제 2 면의 무지부를 압착하기 위한 외주면의 일 부위에 돌기들이 형성된 이송 롤러를 포함하고 있는 구조일 수 있다.
더욱 상세하게는, 상기 제 1 보조 롤러 및 이송 롤러 각각은, 집전체용 시트의 부분 절취에 의해 전극 탭들이 형성될 무지부에 대응하는 외주면에, 돌기들이 형성되어 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 제 1 보조 롤러 및 이송 롤러 각각은, 전극 탭들이 형성될 무지부를 사이에 두고 상부 및 하부에 위치될 수 있고, 상기 제 1 보조 롤러 및 이송 롤러의 돌기들이 서로 맞물려 회전하여 무지부를 압연할 수 있다.
또한, 상기 제 1 보조 롤러 및 이송 롤러의 돌기들은 롤러의 축 방향으로 길게 연장되어 형성될 수 있고, 상기 돌기들 각각은 반원기둥 모양일 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전극 가공물 제조장치는, 전극 가공체를 이송하는 과정에서 외주면에 돌기들이 형성된 제 1 보조 롤러를 별도로 설치하고, 전극 가공체를 이송시키는 이송 롤러들 중 어느 하나를 외주면의 일 부위에 돌기들이 형성된 이송 롤러로 설치하며, 전극 탭들이 형성될 무지부를 상기 제 1 보조 롤러 및 이송 롤러 사이에 통과시킴으로써, 제 1 보조 롤러 및 이송 롤러의 돌기들이 서로 맞물려 회전하여 무지부를 압연하여 널링부를 형성시킬 수 있다.
또 다른 하나의 구체적인 실시예에서, 상기 널링 성형 부재는 집전체용 시트의 제 1 면의 무지부를 압착하기 위한 외주면에 돌기들이 형성된 제 1 보조 롤러, 및 상기 집전체용 시트의 제 2 면의 무지부를 압착하기 위한 외주면에 돌기들이 형성된 제 2 보조 롤러를 포함한 구조일 수 있다.
즉, 상기 널링 성형 부재의 제 1 보조 롤러 및 제 2 보조 롤러 각각은, 전극 탭들이 형성된 무지부를 사이에 두고 상부 및 하부에 위치되어 있을 수 있고, 상기 제 1 보조 롤러 및 제 2 보조 롤러의 돌기들이 서로 맞물려 회전하여 무지부의 전극 탭을 압연할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전극 가공물을 사용하여 제조된 것을 특징으로 하는 전극을 제공할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지를 제공할 수 있다.
구체적으로, 상기 리튬 이차전지는 파우치형 전지케이스에 음극, 양극, 상기 음극과 양극 사이에 개재된 분리막을 포함한 전극조립체가 비수 전해액과 함께 내장되어 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 파우치형 전지케이스는 내후성을 가진 고분자 수지로 이루어진 외부 수지층, 기체와 액체에 대해 차단성을 가진 금속층, 및 열융착성을 가진 고분자 수지로 이루어진 내부 수지층을 포함하고 있는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있고, 상기 전지셀은 전체적으로 폭 대비 두께가 얇은 전체적으로 직육면체 구조인 판상형일 수 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조될 수 있으며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 등과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M' = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 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.
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.
또한, 상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다. 또한, 상기 음극 활물질은 흑연계 탄소, 코크스계 탄소 및 하드 카본으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 리튬 이차전지를 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스를 제공할 수 있다. 상기 디바이스는 예를 들면, 예를 들어, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 웨어러블 전자기기, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 전극 가공물은, 부분 절취에 의해 전극 탭들이 형성될 무지부의 적어도 일부에는, 제 1 방향에 대해 수직인 제 2 방향(y축)으로, 널링부(knurling portion)가 형성함으로써, 무지부가 휘는 현상 또는 무지부의 부분 절취에 의해 형성될 전극 탭들이 휘는 형상을 방지할 수 가 있어, 전극 제조공정의 불량률을 크게 줄일 수 있는 효과를 발휘한다.
도 1은 종래 기술의 전극 합제가 도포된 전극 가공물에 롤 프레스(roll press) 공정을 실시하는 모식적인 평면도이다;
도 2는 종래 기술의 전극 합제가 도포된 전극 가공체를 노칭(notching) 공정을 통해 전극 탭의 형상을 가공하는 공정을 나타낸 모식적인 사시도이다;
도 3은 종래 기술의 노칭 공정을 통해 전극 탭이 형성된 전극의 모식적인 평면도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 노칭 공정을 실시하지 않은 전극 가공물을 나타낸 모식적인 평면도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 노칭 공정을 실시하여 전극 탭이 형성된 전극 가공물을 나타낸 모식적인 평면도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제 1 코팅부를 포함하고 있는 전극 가공물을 모식적으로 나타낸 평면도, 및 전극 가공물(100)의 일부위를 확대한 확대 정면도이다.
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 가공물 제조장치를 나타낸 모식적인 평면도이다;
도 8은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전극 가공물 제조장치를 나타낸 평면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 내용을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 노칭 공정을 실시하지 않은 전극 가공물을 모식적으로 나타낸 평면도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전극 가공물(100)은 집전체용 시트(110)가 금속 시트로 이루어져 있고, 이러한 금속 시트는 구리, 알루미늄, 또는 알루미늄 합금으로 이루어져 있다.
또한, 이러한 전극 가공물(100)의 경우에는, 집전체용 시트(110)의 제 1 면(113), 및 이러한 제 1 면(113)의 반대 면인 제 2 면(114)을 포함하고, 이러한 제 1 면(113)에 전극 합제가 코팅된 제 1 코팅부(115)와, 전극 합제가 코팅되지 않는 무지부(116)가 형성되어 있다.
이러한 집전체용 시트(110)에 하나의 무지부(116)를 사이에 두고 제 1 코팅부(115)와 제 2 코팅부(125)가 제 1 방향(130, x축)을 따라 형성되어 있다.
이러한 무지부(116)에는 널링부(120)가 형성되어 있다. 이러한 널링부(120)는 울퉁불퉁한 돌기가 형성된 널링 성형 부재(도시하지 않음)를 이용하여 집전체용 시트(110)의 무지부(116) 위로 압연하여 그 울퉁불퉁한 무늬가 무지부(116)에 형성되도록 하였다.
도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 노칭 공정을 실시하여 전극 탭이 형성된 전극 가공물을 모식적으로 나타낸 평면도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 집전체용 시트(110)에는 무지부(116)의 부분 절취에 의해, 제 1 코팅부(115)의 단부로부터 제 2 코팅부(125) 쪽으로 연장된 제 1 코팅부(115)의 전극 탭(118)들이 형성되어 있고, 또한, 제 2 코팅부(125)의 단부로부터 제 1 코팅부(115) 쪽으로 연장된 형상의 전극 탭(119)들이 형성되는 있는 구조로 가공되어 있다. 이러한 제 1 코팅부(115)의 전극 탭(118)들과 제 2 코팅부(125)의 전극 탭(119)들은 평면상으로 직사각형이다.
또한, 제 1 코팅부(115)의 전극 탭(118)들과 제 2 코팅부(125)의 전극 탭(119)들은 교번 배열 구조를 이루고 있는 구조이다.
도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제 1 코팅부를 포함하고 있는 전극 가공물을 모식적으로 나타낸 평면도와, 이러한 전극 가공물의 일부위를 확대한 확대 정면도를 도시하였다.
도 6을 함께 참조하면, 본 발명에 따른 전극 가공물(100)은, 무지부(116)의 형성된 전극 탭(118)들에는, 제 1 방향(x축)에 대해 수직인 제 2 방향(y축)으로 널링부(120)가 형성되어 있다.
따라서, 본 발명의 전극 가공물(100)은 집전체용 시트(110)의 전극 탭(118)에 널링부(120)를 형성됨으로써, 전극 가공물(100)을 롤투롤(roll to roll) 공정을 진행하는 도중에 전극 탭(118)에 간섭 또는 외력이 발생할 경우에도 널링부(120)의 형상을 유지하려는 고정력을 발휘하여, 제 1 방향(x축) 및 제 2 방향(y축)에 대해 각각 수직인 제 3 방향(z축)으로 무지부(116)가 휘는 현상 또는 무지부(116)의 부분 절취에 의해 형성될 전극 탭(118)들이 휘는 형상을 방지한다.
다시 도 5와 함께 도 6을 참조하면, 제 1 코팅부(115)의 전극 탭(118)들의 널링부(120)는 제 1 코팅부(115)의 단부로부터 제 2 코팅부(125) 쪽 단부까지 연장되어 형성되어 있고, 제 2 코팅부(125)의 전극 탭(118)들의 널링부(120)는 제 2 코팅부(125)의 단부로부터 제 1 코팅부(115) 쪽 단부까지 연장되어 형성되어 있다.
또한, 도 6의 확대도(점선)에서는 이러한 널링부(120)가 제 2 방향(y축)에 대한 수직 단면 형상에서, 시트가 상향 절곡(z축의 양(+) 절곡, 121)과 하향 절곡(z축의 음(-) 절곡, 122)을 이루고 있는 것을 확인할 수 있다. 즉, 널링부(120)는 전체적으로 상향 절곡과 하향 절곡이 반복되는 물결 모양이다. 이러한 상향 절곡(121)의 높이와 하향 절곡(122)의 깊이는 무지부(116)의 폭(A)을 기준으로 0.5% 내지 20%의 크기이다.
도 7에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 가공물 제조장치를 나타낸 모식적인 평면도가 도시되어 있다.
도 5 및 도 7를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 전극 가공물 제조장치(200)는, 부분 절취에 의해 전극 탭(118)들이 형성될 무지부(116)의 적어도 일부에 시트의 길이 방향인 제 1 방향(x축)에 대해 수직인 제 2 방향(y축)으로 널링부(120)를 형성시키기 위한 널링 성형 부재(250)를 포함하고 있다.
이러한 널링 성형 부재(250)는 집전체용 시트(110)의 제 1 면(113) 및 제 2 면(114)에 형성된 무지부(116)를 압착하여 널링부(120)를 형성한다.
이러한 널링 성형 부재(250)는 집전체용 시트(110)의 제 1 면(113)의 무지부(116)를 압착하기 위한 외주면에 돌기들(235)이 형성된 제 1 보조 롤러(230), 및 집전체용 시트(110)의 제 2 면(114)의 무지부(116)를 압착하기 위한 외주면의 일 부위에 돌기들(225)이 형성된 이송 롤러(220)를 포함하고 있다.
이러한 제 1 보조 롤러(230) 및 이송 롤러(220) 각각은 집전체용 시트(110)의 부분 절취에 의해 전극 탭(118)들이 형성될 무지부(116)에 대응하는 외주면에 돌기들(225, 235)이 형성되어 있는 구조이다.
또한, 제 1 보조 롤러(230) 및 이송 롤러(220) 각각은, 전극 탭(118)들이 형성될 무지부(116)를 사이에 두고 상부 및 하부에 위치되어 있고, 이러한 제 1 보조 롤러(230) 및 이송 롤러(220)의 돌기들(235, 225)이 서로 맞물려 회전하여 무지부(116)를 압연하게 된다.
또한, 제 1 보조 롤러(230) 및 이송 롤러(220)의 돌기들(225, 235)은 롤러의 축 방향으로 길게 연장되어 형성되고, 돌기들(225, 235) 각각은 반원기둥 모양이다.
따라서, 본 발명에 따른 전극 가공물 제조장치(200)는, 전극 가공체를 이송하는 과정에서 외주면에 돌기들(235)이 형성된 제 1 보조 롤러(230)를 별도로 설치하고, 전극 가공체를 이송시키는 이송 롤러들(210) 중 어느 하나를 외주면 일 부위에 돌기들(225)이 형성된 이송 롤러(220)로 설치한 후, 전극 탭(118)들이 형성될 무지부(116)를 제 1 보조 롤러(230) 및 이송 롤러(220) 사이에 통과시킴으로써, 제 1 보조 롤러(230) 및 이송 롤러(220)의 돌기들(225, 235)이 서로 맞물려 회전하여 무지부(116)를 압연하여 널링부(120)를 형성시킨다.
도 8에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전극 가공물 제조장치를 나타낸 평면도가 도시되어 있다.
도 5 및 도 8을 함께 참조하면, 널링 성형 부재(255)는 집전체용 시트(110)의 제 1 면(113)의 무지부(116)의 전극 탭(118)를 압착하기 위한 외주면에 돌기들(235)이 형성된 제 1 보조 롤러(230), 및 집전체용 시트(110)의 제 2 면(114)의 무지부(116)의 전극 탭(118)를 압착하기 위한 외주면에 돌기들(245)이 형성된 제 2 보조 롤러(240)를 포함하고 있다.
즉, 널링 성형 부재(250)의 제 1 보조 롤러(230) 및 제 2 보조 롤러(240) 각각은, 전극 탭(118)들이 형성된 무지부(116)의 전극 탭(118)을 사이에 두고 상부 및 하부에 위치되어 있고, 제 1 보조 롤러(230) 및 제 2 보조 롤러(240)의 돌기들(225, 235)이 서로 맞물려 회전하여 무지부(116)의 전극 탭(118)을 압연하게 된다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 가공물은, 부분 절취에 의해 전극 탭들이 형성될 무지부의 적어도 일부에는, 제 1 방향에 대해 수직인 제 2 방향(y축)으로, 널링부(knurling portion)가 형성함으로써, 무지부가 휘는 현상 또는 무지부의 부분 절취에 의해 형성될 전극 탭들이 휘는 형상을 방지할 수 가 있어, 전극 제조공정의 불량률을 크게 줄일 수 있는 효과를 발휘한다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (20)

  1. 일측 단부에 전극 탭이 형성되어 있는 다수 개의 판상형 전극들을 제조하기 위한 전극 가공물로서,
    집전체용 시트의 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대 면인 제 2 면 중의 적어도 일면에는, 시트의 길이 방향인 제 1 방향(x축)을 따라, 전극 합제가 코팅된 하나 이상의 코팅부와, 전극 합제가 코팅되지 않는 하나 이상의 무지부가 형성되어 있고;
    부분 절취에 의해 전극 탭들이 형성될 무지부의 적어도 일부에는, 제 1 방향에 대해 수직인 제 2 방향(y축)으로, 널링부(knurling portion)가 형성되어 있고,
    상기 널링부는, 제 2 방향(y축)의 수직 단면 형상에서, 시트가 상향 절곡(z축의 양(+) 절곡)과 하향 절곡(z축의 음(-) 절곡)을 이루고 있는 구조이며,
    제 1 방향 및 제 2 방향에 대해 각각 수직인 제 3 방향(z축)으로, 무지부가 휘는 현상 또는 무지부의 부분 절취에 의해 형성될 전극 탭들이 휘는 형상을 방지하는 것을 특징으로 하는 전극 가공물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 집전체용 시트는 금속 시트이고, 제 1 면 및 제 2 면에 각각 코팅부와 무지부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 가공물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 집전체용 시트에는, 하나의 무지부를 사이에 두고 제 1 코팅부와 제 2 코팅부가 제 1 방향(x축)을 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 가공물.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 코팅부의 전극 탭들은, 무지부에 접하는 제 1 코팅부의 단부로부터 제 2 코팅부 쪽으로 연장된 형상을 가지도록, 무지부를 절취하여 형성되며;
    상기 제 2 코팅부의 전극 탭들은, 무지부에 접하는 제 2 코팅부의 단부로부터 제 1 코팅부 쪽으로 연장된 형상을 가지도록, 무지부를 절취하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 가공물.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 전극 가공물은, 무지부의 부분 절취에 의해, 제 1 코팅부의 단부로부터 제 2 코팅부 쪽으로 연장된 형상의 전극 탭들과, 제 2 코팅부의 단부로부터 제 1 코팅부 쪽으로 연장된 형상의 전극 탭들이 형성되어 있는 구조로 가공된 것을 특징으로 하는 전극 가공물.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 코팅부의 전극 탭들과 제 2 코팅부의 전극 탭들은 교번 배열 구조를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 전극 가공물.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 코팅부의 전극 탭들은 널링부가 제 1 코팅부의 단부로부터 제 2 코팅부 쪽 단부까지 연장되어 형성되어 있고, 상기 제 2 코팅부의 전극 탭들은 널링부가 제 2 코팅부의 단부로부터 제 1 코팅부 쪽 단부까지 연장되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 가공물.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 상향 절곡의 높이와 하향 절곡의 깊이는 무지부의 폭을 기준으로 0.5% 내지 20%의 크기인 것을 특징으로 하는 전극 가공물.
  10. 제 1 항에 따른 전극 가공물을 제조하기 위한 장치로서,
    부분 절취에 의해 전극 탭들이 형성될 무지부의 적어도 일부에 시트의 길이 방향인 제 1 방향(x축)에 대해 수직인 제 2 방향(y축)으로 널링부를 형성시키기 위한 널링 성형 부재를 포함하고,
    상기 널링 성형 부재는 집전체용 시트의 제 1 면의 무지부를 압착하기 위한 외주면에 돌기들이 형성된 제 1 보조 롤러, 및 상기 집전체용 시트의 제 2 면의 무지부를 압착하기 위한 외주면의 일 부위에 돌기들이 형성된 이송 롤러를 포함하며,
    상기 제 1 보조 롤러 및 이송 롤러의 돌기들은 롤러의 축 방향으로 길게 연장되어 형성되어 있고, 상기 돌기들 각각은 반원기둥 모양인 것을 특징으로 하는 전극 가공물 제조장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 널링 성형 부재는 집전체용 시트의 제 1 면 및 제 2 면에 형성된 무지부를 압착하여 널링부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전극 가공물 제조장치.
  12. 삭제
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 보조 롤러 및 이송 롤러 각각은, 집전체용 시트의 부분 절취에 의해 전극 탭들이 형성될 무지부에 대응하는 외주면에, 돌기들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 가공물 제조장치.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 보조 롤러 및 이송 롤러 각각은, 전극 탭들이 형성될 무지부를 사이에 두고 상부 및 하부에 위치되어 있고, 상기 제 1 보조 롤러 및 이송 롤러의 돌기들이 서로 맞물려 회전하여 무지부를 압연하는 것을 특징으로 하는 전극 가공물 제조장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
KR1020160016029A 2016-02-12 2016-02-12 널링부가 형성된 전극 탭을 포함하는 전극 가공물 및 이를 제조하기 위한 장치 KR102124822B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160016029A KR102124822B1 (ko) 2016-02-12 2016-02-12 널링부가 형성된 전극 탭을 포함하는 전극 가공물 및 이를 제조하기 위한 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160016029A KR102124822B1 (ko) 2016-02-12 2016-02-12 널링부가 형성된 전극 탭을 포함하는 전극 가공물 및 이를 제조하기 위한 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170094827A KR20170094827A (ko) 2017-08-22
KR102124822B1 true KR102124822B1 (ko) 2020-06-19

Family

ID=59757773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160016029A KR102124822B1 (ko) 2016-02-12 2016-02-12 널링부가 형성된 전극 탭을 포함하는 전극 가공물 및 이를 제조하기 위한 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102124822B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110137427B (zh) * 2018-02-08 2022-03-11 中天储能科技有限公司 多级电池极片的制备方法
CN110165145A (zh) * 2019-05-13 2019-08-23 无锡先导智能装备股份有限公司 极片基材前处理方法及极片基材
JP7412394B2 (ja) * 2021-08-27 2024-01-12 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 電池

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010231915A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 鉛蓄電池及び鉛蓄電池用極板ならびに鉛蓄電池用集電体の製造法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11135131A (ja) * 1997-10-27 1999-05-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 鉛蓄電池
KR101599490B1 (ko) * 2012-02-07 2016-03-03 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극판의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 이차전지용 전극판과 이차전지

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010231915A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 鉛蓄電池及び鉛蓄電池用極板ならびに鉛蓄電池用集電体の製造法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170094827A (ko) 2017-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11329272B2 (en) Method of manufacturing electrode for secondary battery comprising pre-slitting process
CN108390066B (zh) 全固体电池
KR101775230B1 (ko) 이차전지용 라미네이팅 장치 및 이차전지의 라미네이팅 방법
US20140082931A1 (en) Method for producing all solid state battery
US10062921B2 (en) Electrode body and electrode body manufacturing method
KR101664244B1 (ko) 전극의 표면에 패턴을 형성하는 방법, 이 방법을 이용해 제조된 전극 및 이 전극을 포함하는 이차전지
JP2011159635A (ja) 固体リチウム二次電池およびその製造方法
US11495787B2 (en) Method of preparing electrode using current collector having through-pores or holes
KR101664945B1 (ko) 전극 조립체의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 전극 조립체
KR102124822B1 (ko) 널링부가 형성된 전극 탭을 포함하는 전극 가공물 및 이를 제조하기 위한 장치
KR20160138967A (ko) 전고체 2차전지
CN111540902B (zh) 全固体电池及其制造方法
KR102105541B1 (ko) 전극의 균열 방지를 위한 테이핑 장치
KR102549528B1 (ko) 전극 및 그의 제조 방법
JP2016103503A (ja) リチウム系蓄電デバイス用ドーピング型電極の製造方法およびリチウム系蓄電デバイス
KR101754132B1 (ko) 단위전극의 제조 방법
WO2022097710A1 (ja) リチウムイオン電池の製造装置及び製造方法
JP2022552358A (ja) 電極組立体およびその製造方法
WO2019021863A1 (ja) 二次電池の製造方法
KR102414196B1 (ko) 전극, 전극 조립체 및 그의 제조 방법
EP3699984A1 (en) Substrate for electrode and method of manufacturing electrode using the same
JP2007294198A (ja) リチウム二次電池およびその製造方法
JP2020017398A (ja) 蓄電素子
CN115152047A (zh) 用于执行多级感应加热的电极辊压装置和方法
Buga et al. BEHIND THE PRACTICAL CHALLENGES OF LITHIUM-ION CELL MANUFACTURING PROCESS AT ROM-EST

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant