KR102259747B1 - 전극조립체 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제조방법은, 음극, 분리막, 양극이 반복적층되는 전극조립체의 제조방법에 있어서, 음극, 분리막, 양극, 분리막, 음극 순서로 적층된 제1단위셀 및 양극, 분리막, 음극, 분리막, 양극 순서로 적층된 제2단위셀을 제공하는 단계; 제1단위셀 또는 제2단위셀에 포함된 분리막 보다 두 배 이상의 길이를 갖는 확장된 분리막으로 둘러쌓음으로써 상기 제1단위셀 또는 제2단위셀 중 하나 이상에 분리막파우치를 결합시키는 단계; 상기 제1단위셀과 제2단위셀은 교대로 적층시키는 단계; 및 적층되는 방향을 따라 상기 분리막파우치들의 여유분끼리 서로 접합시키는 단계;를 포함한다.
본 발명의 전극조립체는, 음극, 분리막, 양극이 반복 적층되어 구성되는 전극조립체에 있어서, 음극, 분리막, 양극, 분리막, 음극 순서로 적층된 제1단위셀; 양극, 분리막, 음극, 분리막, 양극 순서로 적층된 제2단위셀; 및 상기 분리막과 동일한 재질을 가지며, 상기 제1단위셀 또는 제2단위셀 중 적어도 어느 하나 이상을 둘러쌓게 결합됨으로써 둘러쌓은 단위셀의 최상층과 최하층에 분리막을 추가로 배치시키고, 둘러쌓은 후 여유분이 돌출되는 분리막파우치;를 포함하고, 상기 제1단위셀과 제2단위셀은 교대로 적층되되, 적층되는 방향을 따라 상기 분리막파우치들은 서로의 여유분끼리 접합된다.

Description

전극조립체 및 그 제조방법{ELECTRODE ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 전극조립체 및 그 제조방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전극 또는 단위셀의 적층시 적층되는 방향으로 정렬불량이 발생하는 것을 방지 또는 최소화할 수 있고 종래의 고정용 테이프를 삭제할 수 있는 전극조립체의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조되는 전극조립체에 관한 것이다.
전기 에너지를 저장하는 전지는 일반적으로 일차 전지와 이차 전지로 구분될 수 있다. 일차 전지는 일회용 소모성 전지인 반면에, 이차 전지는 전류와 물질 사이의 산화 및 환원 과정이 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 충전식 전지이다. 즉, 전류에 의해 소재에 대한 환원 반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화 반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행가능하다.
여러 종류의 이차전지 중, 리튬 이차 전지는 일반적으로 양극(Cathode), 분리막(Separator) 및 음극(Anode)이 적층된 전극조립체가 케이스에 장착되어 제조되며, 리튬 이온이 양극의 리튬 금속 산화물로부터 음극으로 삽입(Intercalation) 및 탈리(Deintercalation)되는 과정이 반복되면서, 리튬 이차 전지의 충방전이 진행된다.
상기 전극조립체는 일반적으로 양극/분리막/음극의 3층 구조, 또는 양극/분리막/음극/분리막/양극 또는 음극/분리막/양극/분리막/음극의 5층 구조 또는 그 이상으로 적층된 단위셀들이 정해진 수량만큼 적층되어 또는 양극, 분리막, 음극이 하나씩 반복 적층되어 하나의 전극 조립체가 된다. 그리고 이러한 전극조립체는 원통형 캔 또는 각형 파우치 등과 같은 케이스에 수용되어 이차 전지로 제조된다.
한편, 상기 전극조립체를 제조하는 방식으로써, 상기 음극과 양극 사이에 분리막을 적층한 후 감아서 제조하는 권취형, 요구되는 폭과 길이를 갖도록 재단하여 음극과 양극을 절단한 후, 상기 음극, 분리막, 양극이 반복되도록 적층하여 제조하는 적층형 및 폴딩분리막 위에 단위셀들을 나란히 올려놓은 후 일측부터 폴딩하여 제조하는 스택앤폴딩형 등이 공지된 바 있다.
이중, 적층형 전극조립체는, 제조과정이 단순화되어 도시된 도 1 에 나타난 바와 같이, 양극(1), 분리막(2), 음극(2)이 미리 정해진 갯수 만큼 적층되어 단위셀(4)로 제조된 후, 상기 단위셀들(4)이 미리 정해진 갯수 만큼 적층되어 전극조립체로 제조된다.
단위셀(4)이 정해진 갯수만큼 적층되면, 전극조립체의 고정이 이뤄지도록 측면에 테이프(5)가 부착되어 단위셀들을 결속시킨다.
그러나, 이와 같이 테이프(5)를 통해 결속시키는 구조는 상기 테이프(5)가 전극조립체의 표면에서 돌출되어 외부가 평탄하지 못하게되고 테이프(5)가 제대로 접착되지 결속이 해제되거나 주름 불량 또는 외관불량을 발생시킬 가능성이 있었다.
아울러, 상기 단위셀들(4)이 적층되는 동안 적층된 단위셀들(4)은 서로 간에 고정된 것이 아니라서 외부 요인에 의해 또는 공정오차 등에 의해 적층되는 방향으로 정렬불량이 발생할 수도 있었다.
따라서, 본 발명은 테이프의 부착없이도 단위셀들을 고정시킬 수 있고, 상기 단위셀들의 정렬불량을 방지할 수 있는 전극조립체의 제조방법 및 전극조립체를 제공하는 것에 주목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전극조립체에 있어서, 첫번째 음극, 첫번째 분리막, 양극, 두번째 분리막, 두번째 음극 순서로 적층된 제1단위셀; 첫번째 양극, 첫번째 분리막, 음극, 두번째 분리막, 두번째 양극 순서로 적층된 제2단위셀; 및 상기 분리막과 동일한 재질을 가지며, 상기 제1단위셀 또는 제2단위셀 중 어느 하나를 둘러쌓은 해당 제1단위셀 또는 제2단위셀의 최상층과 최하층을 구성하며, 해당 제1단위셀 또는 제2단위셀의 테두리 끝단에서 측방향으로 여유분이 돌출되는 분리막파우치;를 포함하고, 상기 제1단위셀과 제2단위셀은 측방향과 수직을 이루는 적층방향으로 교대로 적층되되, 상기 분리막파우치들은 서로의 여유분끼리 접합된 것을 특징으로 한다. 참고로, 여기에서 첫번째, 두번째는 적층위치에 따른 순서를 나타내는 것으로써 첫번째와 두번째 해당하는 각각의 분리막, 음극, 양극을 지칭하기 위해 사용된 것이다.
상기 분리막파우치는 제1단위셀에만 결합되거나 제2단위셀에만 결합될 수도 있고 모두에 결합될 수도 있다. 다만, 생산원가 절감 및 무게를 감소시키도록 하나에만 결합되는 것이 바람직하다.
상기 분리막파우치는, 제1단위셀 또는 제2단위셀에 포함된 분리막의 두번째 길이 보다 두 배 이상인 첫번째 길이를 갖는 확장된 분리막이고, 각각의 확장된 분리막이 제1단위셀 또는 제2단위셀의 상하면을 덮도록 폴딩되어 결합된다.
이때, 분리막파우치들 중 하나는 전극조립체의 최상층 또는 최하층 중 어느 한 곳에 놓인다.
아울러, 첫번째 양극, 첫번째 분리막, 음극, 두번째 분리막이 적층되고 상기 분리막파우치 중 하나와 인접하게 되는 모노셀이 전극조립체의 최상층 또는 최하층 중 어느 한 곳에 추가적으로 적층될 수 있다.
상기 모노셀에 포함된 분리막은 상기 제1단위셀 및 제2단위셀에 포함된 첫번째 및 두번째 분리막들의 두번째 길이 보다 더 긴 세번째 길이를 가지며, 상기 모노셀에 포함된 분리막의 끝단은 분리막파우치의 여유분과 접착될 수 있다. 여기에서 언급된 첫번째, 두번째, 세번째 각각의 길이는 도면들에서 나타난 바와 같이 확장된 분리막이 단위셀을 덮을 수 있는 길이, 단위셀에 포함된 분리막의 길이,모노셀의 분리막이 분리막파우치의 여유분과 연결될 수 있는 길이를 의미한다.
또한, 본 발명에서는 음극, 분리막, 양극이 반복적층되는 전극조립체의 제조방법을 추가적으로 제공한다. 본 발명에 따른 전극조립체의 제조방법은, 첫번째 음극, 첫번째 분리막, 양극, 두번째 분리막, 두번째 음극 순서로 적층된 제1단위셀 및 첫번째 양극, 첫번째 분리막, 음극, 두번째 분리막, 두번째 양극 순서로 적층된 제2단위셀을 제공하는 단계; 제1단위셀 또는 제2단위셀에 포함된 첫번째 및 두번째 분리막의 두번째 길이 보다 두 배 이상의 첫번째 길이를 갖는 확장된 분리막으로 둘러쌓음으로써 상기 제1단위셀 또는 제2단위셀에 분리막파우치를 결합시키는 단계; 상기 제1단위셀과 제2단위셀을 교대로 적층방향을 따라 적층시키는 단계; 및 상기 분리막파우치들의 여유분끼리 서로 접합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
분리막파우치들 중 하나가 전극조립체의 최상층 또는 최하층 중 한 곳에 놓이도록 적층이 이뤄진다.
양극, 첫번째 분리막, 음극, 두번째 분리막이 적층되고 상기 분리막파우치 중 하나와 인접하게 되는 모노셀이 전극조립체의 최상층 또는 최하층 중 어느 한 곳에 추가적으로 놓이고, 상기 모노셀에 포함된 분리막의 끝단을 분리막파우치의 여유분과 접착시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 분리막파우치들의 여유분끼리 이뤄지는 접합은 열과 압력을 가하여 이뤄진다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 제1단위셀 또는 제2단위셀 중 적어도 하나 이상에 분리막파우치가 결합되고, 상기 분리막파우치의 여유분끼리 접합되므로 종래의 테이프 없이도 단위셀들의 결속이 이뤄질 수 있다.
아울러, 제1단위셀 또는 제2단위셀이 상기 분리막파우치에 감싸져 움직임이차단된 상태로 적층이 이뤄지므로, 적층불량 가능성을 현저히 낮출 수 있다.
그리고, '양극, 분리막, 음극, 분리막' 또는 '음극, 분리막, 양극, 분리막' 순서로 적층된 모노셀이 추가적으로 적층되어 적층되는 양극과 음극의 갯수를 추가적으로 조절할 수 있다.
도 1 은 종래의 적층형 전극조립체 제조방법에 따라 양극,분리막,음극,분리막이 적층되어 단위셀로 제조되는 모습, 복수 개의 단위셀이 적층되는 모습, 적층된 단위셀들이 테이프에 의해 결속된 모습이 도시된 도면.
도 2a 는 제1단위셀에 분리막파우치가 결합된 상태로써, 상기 제1단위셀과 제2단위셀이 순차적으로 적층되는 모습이 도시된 측면도.
도 2b 는 제1단위셀과 제2단위셀이 순차적으로 적층된 후 분리막파우치들의 여유분끼리 접합이 이뤄져 전극조립체로 제조된 모습이 도시된 측면도.
도 3a 는 확장된 분리막에 제1단위셀이 안착된 후, 상기 확장된 분리막이 폴딩되어 분리막파우치가 제1단위셀에 결합되는 모습이 나타나는 평면도.
도 3b 는 확장된 분리막에 제1단위셀이 안착된 후, 상기 확장된 분리막이 폴딩되어 분리막파우치가 제1단위셀에 결합되는 모습이 나타나는 측면도.
도 4 는 도 2b 의 전극조립체의 하부에 모노셀이 추가적으로 적층되는 모습이 도시된 측면도.
도 5 는 본 발명에 따른 전극조립체의 제조방법의 순서도.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 단위셀의 적층불량을 방지하고, 단위셀들을 결속하던 테이프를 삭제할 수 있는 전극조립체의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조되는 전극조립체에 관한 것으로써, 이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 더욱 상세히 설명한다.
제1실시예
본 발명은 음극(20), 분리막(30), 양극(10)이 반복적층되는 전극조립체의 제조방법을 제1실시예로써 제공한다.
본 발명에 따른 전극조립체의 제조방법의 순서도가 도시된 도 5 를 참조하면, 이 실시예에 따른 전극조립체의 제조방법은, 제1단위셀(100) 및 제2단위셀(200)을 각각을 제공(제조)하는 단계, 상기 제1단위셀(100) 또는 제2단위셀(200) 중 하나에 분리막파우치(40)를 결합시키는 단계, 제1단위셀(100)과 제2단위셀(200)을 교대로 적층하는 단계 및 분리막파우치(40)의 여유분(41)끼리 서로 접합하는 단계를 포함한다. 그리고, 필요에 따라 선택적으로 모노셀(300)이 추가적으로 적층되는 경우에는, 최외각층에 모노셀(300)을 추가로 적층하는 단계 및 상기 모노셀(300)의 분리막(30)을 분리막파우치(40)의 여유분(41)과 함께 접합하는 단계를 포함할 수 있다.
도 2a 는 제1단위셀(100)에 분리막파우치(40)가 결합된 상태로써, 상기 제1단위셀(100)과 제2단위셀(200)이 순차적으로 적층되는 모습이 도시된 측면도이고, 도 2b 는 제1단위셀(100)과 제2단위셀(200)이 순차적으로 적층된 후 분리막파우치들(40)의 여유분(41)끼리 접합이 이뤄져 전극조립체로 제조된 모습이 도시된 측면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에서 상기 제1단위셀(100)은 음극(20), 분리막(30), 양극(10), 분리막(30), 음극(20) 순서로 적층되고, 상기 제2단위셀(200)은 양극(10), 분리막(30), 음극(20), 분리막(30), 양극(10) 순서로 적층된 상태로 제공된다.
그리고, 확장된 분리막에 제1단위셀(100)이 안착된 후, 상기 확장된 분리막이 폴딩되어 분리막파우치(40)가 제1단위셀(100)에 결합되는 모습이 나타난 도 3a 와 3b 에 도시된 바와 같이, 상기 제1단위셀(100)은 제1단위셀(100) 및 제2단위셀(200)에 포함된 분리막(30) 보다 두 배 이상의 길이를 갖는 확장된 분리막에 의해 감싸진다.
상기 확장된 분리막은 제1단위셀(100) 및 제2단위셀(200)에 포함된 분리막(30)과 동일한 재질로 제조되는 것이 바람직하며, 상기 제1단위셀(100)을 감싼 후, 양측 끝단은 도 3b 의 우측그림과 같이 (열과 압력에 의해) 접착이 이뤄진다. 이와 같이 확장된 분리막이 제1단위셀(100)에 결합됨에 따라 분리막 파우치(40)가 제공된다. 상기 제1단위셀(100)의 양측으로 소정의 길이만큼 돌출되는 여유분(41)이 분리막 파우치(40)에 형성되도록 상기 확장된 분리막은 충분한 길이를 갖도록 구성된다.
도면들에서는 제1단위셀(100)에만 분리막 파우치(40)가 결합된 것으로 도시되었으나, 제1단위셀(100)을 대신하여 제2단위셀(200)에 분리막 파우치(40)가 결합될 수도 있고, 상기 제1단위셀(100) 및 제2단위셀(200) 모두에 분리막 파우치(40)가 결합될 수도 있다.
그리고, 도 2a 에 도시된 바와 같이, 분리막 파우치(40)가 결합된 제1단위셀(100)과 제2단위셀(200)은 교대로 적층이 이뤄진다. 이때, 제1단위셀들(100)의 최외각층에 놓인 음극(20)과 제2단위셀들(200)의 최외각층에 놓인 양극(10)은 분리막 파우치들(40)에 의해 분리된다.
상기 제1단위셀들(100)과 제2단위셀들(200)의 적층이 이뤄진 후에는 도 2b 에 도시된 바와 같이 적층되는 방향을 따라 상기 분리막파우치들(40)의 여유분(41)끼리 서로 접합이 이뤄진다.
이때, 모든 제1단위셀(100)과 제2단위셀(200)의 결속이 가능하도록 최외각층(최상층과 최하층)에는 분리막 파우치(40)가 결합된 제1단위셀(100)이 놓인 상태에서 여유분들(41)끼리의 결합이 이뤄진다.
아울러, 상기 제1단위셀들(100)에 결합된 분리막파우치들(40)의 여유분(41)은 각각 다른 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 여유분(41)끼리 결합되는 지점이 도 2b 에 도시된 바와 같이 전극조립체의 적층방향을 따라 중간에 형성되는 경우에는, 중간층에 놓이는 분리막파우치(40)의 여유분(41)이 가장 짧고 최외각에 놓이는 분리막 파우치(40)의 여유분(41)이 가장 길게 형성될 수 있다. 그리고, 여유분(41)끼리 결합되는 지점이 아랫쪽에 형성되는 경우에는, 최상층에 놓이는 분리막파우치(40)의 여유분(41)이 가장 길고 최하층에 놓이는 분리막 파우치(40)의 여유분(41)이 가장 짧게 형성될 것이다.
또한, 도 2b 의 전극조립체의 하부에 모노셀(300)이 추가적으로 적층되는 모습이 도시된 도 4 에 도시된 바와 같이, 최외각층에 배치되며 분리막파우치(40)가 결합된 제1단위셀(100)에는 모노셀(300)이 부착되는 단계가 추가될 수 있다.
상기 모노셀(300)은 '양극(10), 분리막(30), 음극(20), 분리막(30)' 또는 '음극(20), 분리막(30), 양극(10), 분리막(30)' 순서로 적층된 구조를 갖고, 복수 개가 결합되어 적층될 수도 있되, 상기 모노셀(300)에 포함된 분리막((30)의 끝단은 모노셀(300)에 포함된 양극(10) 및 음극(20) 보다 더 길게 형성되며, 그 양측 끝단은 분리막파우치(40)의 여유분(41)과 함께 열과 압력이 가해져 접착된다. 즉, 상기 모노셀(300)에 포함된 분리막 중 적어도 어느 하나는 분리막파우치(40)의 여유분(41)과 접착될 수 있을 정도로 충분한 길이를 갖는다.
제2실시예
본 발명은 제1실시예에 따른 제조방법으로 제조될 수 있는 전극조립체를 제2실시예로써 제공한다.
이 실시예에 따른 전극조립체는 도 2b 에 도시된 바와 같이, 제1단위셀(100)과 제2단위셀(200)이 반복 적층되어 구성되되, 상기 제1단위셀(100)은 음극(20), 분리막(30), 양극(10), 분리막(30), 음극(20) 순서로 적층되며, 분리막파우치(40)가 최외각층에 놓이도록 결합된 구조를 갖는다. 그리고, 상기 제2단위셀(200)은 양극(10), 분리막(30), 음극(20), 분리막(30), 양극(10) 순서로 적층된 구조를 갖는다.
상기 분리막 파우치(40)는 제1단위셀(100) 및 제2단위셀(200)에 포함된 분리막(30)과 동일한 재질을 가지며, 상기 제1단위셀(100)을 둘러쌓게 결합되고, 양측으로 여유분(41)이 돌출되는 구조를 갖는다.
그리고, 상기 제1단위셀(100)과 제2단위셀(200)은 교대로 적층되며, 적층되는 방향을 따라 상기 분리막파우치들(40)은 서로의 여유분들(41)끼리 접합된다.
이때, 상기 분리막파우치(40)는 제1단위셀(100) 또는 제2단위셀(200) 모두에 결합될 수도 있으나, 생산원가 절감 및 무게를 감소시키도록 둘 중 하나에만 결합되는 것이 바람직하다.
한편, 제2실시예에 따른 전극조립체는 도 2b에서처럼 여유분들(41)끼리 접합되는 부분에서 공간(S)이 형성되는 것일 수 있으나, 이러한 공간(S) 발생 없이 상기 여유분들(41)은 전극조립체의 측면에 밀착되도록 구성될 수도 있다.
예를 들면, 상기 여유분들(41)끼리 접합한 후에, 접합된 지점을 전극조립체의 측면에 밀착시키는 공정이 추가되어 밀착이 이뤄질 수 있을 것이다. 또한, 이러한 공간(S)이 발생한 상태로 제조되었더라도 차후 파우치에 삽입될 때 또는 전해액주입 후 디가싱공정에서 음압이 발생할 때 등과 같이 후공정에서 제거될 수도 있다.
그리고, 위에 설명된 바와 같이 각 층의 여유분들(41)의 길이를 달리함으로써 상기 공간(S) 최소화시키는 구성도 가능할 것이다.
제3실시예
본 발명은 제2실시예에 따른 전극조립체에 모노셀(300)이 추가적으로 결합된 전극조립체를 제3실시예로써 제공한다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따라 제1단위셀(100)과 제2단위셀(200)이 적층되고 결합된 전극조립체의 최외각층(최상층, 최하층) 중 적어도 어느 한 곳에는 모노셀(300)이 선택적으로 추가 적층된다.
본 발명의 모노셀(300)은 최외각에 제1단위셀(100)이 놓이는지 또는 제2단위셀(200)이 놓이는 지에 따라 '양극(10), 분리막(30), 음극(20), 분리막(30)' 또는 '음극(20), 분리막(30), 양극(10), 분리막(30)' 순서로 적층된 구조를 갖되, 최외각 층에는 분리막(30)이 위치하도록 적층된다.
상기 모노셀(300)에 포함된 분리막(30)은 양극(10)과 음극(20) 보다 더 큰 면적과 길이를 갖고, 그 끝단은 분리막파우치(40)의 여유분(41)과 결합된다. 이때, 모노셀(300)에 포함된 분리막 중 최외각층에 놓인 분리막이 분리막파우치(40)와 결합이 이뤄지는 것이 바람직하나, 모노셀(300)의 양극(10), 분리막(30), 음극(20) 각각이 서로 접착되도록 적층된 구조인 경우라면 최외각층 분리막에 한정되지 않고 분리막파우치(40)와 결합이 가능하다.
전술한 바와 같은 기술적 특징을 갖는 본 발명은 제1단위셀(100) 또는 제2단위셀(200) 중 적어도 하나 이상에 분리막파우치(40)가 결합되고, 상기 분리막파우치(40)의 여유분들(41)끼리 접합되므로 종래의 테이프 없이도 단위셀들의 결속이 이뤄질 수 있다.
아울러, 제1단위셀(100) 또는 제2단위셀(200)이 상기 분리막파우치(40)에 감싸져 움직임이차단된 상태로 적층이 이뤄지므로, 적층불량 가능성을 현저히 낮출 수 있다.
그리고, '양극(10), 분리막(30), 음극(20), 분리막(30)' 또는 '음극(20), 분리막(30), 양극(10), 분리막(30)' 순서로 적층된 모노셀(300)이 추가적으로 적층되어 적층되는 양극(10)과 음극(20)의 갯수를 조절할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
10 : 양극
20 : 음극
30 : 분리막
40 : 분리막 파우치 41 : 여유분
100 : 제1단위셀
200 : 제2단위셀
300 : 모노셀

Claims (10)

  1. 전극조립체에 있어서,
    첫번째 음극, 첫번째 분리막, 양극, 두번째 분리막, 두번째 음극 순서로 적층된 제1단위셀;
    첫번째 양극, 첫번째 분리막, 음극, 두번째 분리막, 두번째 양극 순서로 적층된 제2단위셀; 및
    상기 분리막과 동일한 재질을 가지며, 상기 제1단위셀 또는 제2단위셀 중 어느 하나를 둘러쌓게 결합됨으로써 둘러쌓은 해당 제1단위셀 또는 제2단위셀의 최상층과 최하층을 구성하며, 해당 제1단위셀 또는 제2단위셀의 테두리 끝단에서 측방향으로 여유분이 돌출되는 분리막파우치;를 포함하고,
    상기 제1단위셀과 제2단위셀은 측방향과 수직을 이루는 적층방향으로 교대로 적층되되, 상기 분리막파우치들은 서로의 여유분끼리 접합되며,
    상기 분리막파우치는 제1단위셀에만 결합되거나 또는 제2단위셀에만 결합되고,
    상기 분리막파우치는,
    제1단위셀 또는 제2단위셀에 포함된 분리막의 두번째 길이 보다 두 배 이상인 첫번째 길이를 갖는 확장된 분리막이고,
    각각의 확장된 분리막이 제1단위셀 또는 제2단위셀의 상하면을 덮도록 폴딩되어 결합되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    분리막파우치들 중 하나는 전극조립체의 최상층 또는 최하층 중 어느 한 곳에 놓이는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    양극, 첫번째 분리막, 음극, 두번째 분리막이 적층되고 상기 분리막파우치 중 하나와 인접하게 되는 모노셀이 전극조립체의 최상층 또는 최하층 중 어느 한 곳에 추가적으로 놓이는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 모노셀에 포함된 분리막은 상기 제1단위셀 및 제2단위셀에 포함된 첫번째 및 두번째 분리막들의 두번째 길이 보다 더 긴 세번째 길이를 가지며, 상기 모노셀에 포함된 분리막의 끝단은 분리막파우치의 여유분과 접착된 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  7. 전극조립체의 제조방법에 있어서,
    첫번째 음극, 첫번째 분리막, 양극, 두번째 분리막, 두번째 음극 순서로 적층된 제1단위셀 및 첫번째 양극, 첫번째 분리막, 음극, 두번째 분리막, 두번째 양극 순서로 적층된 제2단위셀을 제공하는 단계;
    제1단위셀 또는 제2단위셀에 포함된 첫번째 및 두번째 분리막의 두번째 길이 보다 두 배 이상의 첫번째 길이를 갖는 확장된 분리막으로 둘러쌓음으로써 상기 제1단위셀 또는 제2단위셀에 분리막파우치를 결합시키는 단계;
    상기 제1단위셀과 제2단위셀을 교대로 적층방향을 따라 적층시키는 단계; 및
    상기 분리막파우치들의 여유분끼리 서로 접합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    분리막파우치들 중 하나가 전극조립체의 최상층 또는 최하층 중 한 곳에 놓이는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    양극, 첫번째 분리막, 음극, 두번째 분리막이 적층되고 상기 분리막파우치 중 하나와 인접하게 되는 모노셀이 전극조립체의 최상층 또는 최하층 중 어느 한 곳에 추가적으로 놓이고,
    상기 모노셀에 포함된 분리막의 끝단을 분리막파우치의 여유분과 접착시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 분리막파우치들의 여유분끼리 이뤄지는 접합은 열과 압력을 가하여 이뤄지는 것을 특징으로 하는 전극 조립체의 제조방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024049096A1 (ko) * 2022-08-29 2024-03-07 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 제조 방법 및 전극 조립체

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5145279B2 (ja) 2009-03-26 2013-02-13 富士重工業株式会社 蓄電デバイスおよびその製造方法
JP5811034B2 (ja) 2012-05-28 2015-11-11 株式会社豊田自動織機 非水系蓄電装置及びリチウムイオン二次電池
KR101693289B1 (ko) 2012-07-31 2017-01-06 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR101650860B1 (ko) * 2013-09-23 2016-08-24 주식회사 엘지화학 분리막의 열 수축성이 억제된 전지셀
JP2015130292A (ja) 2014-01-08 2015-07-16 株式会社豊田自動織機 蓄電装置
KR101684393B1 (ko) 2014-01-10 2016-12-08 주식회사 엘지화학 안전 분리막을 가진 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR101763626B1 (ko) 2014-08-01 2017-08-01 주식회사 엘지화학 안전성 향상을 위한 구조의 도전부재를 포함하고 있는 전지셀
KR101725921B1 (ko) 2014-08-11 2017-04-11 주식회사 엘지화학 단위셀 적층체들과 중간 적층셀을 포함하고 있는 전지셀
KR101760393B1 (ko) 2014-12-04 2017-07-21 주식회사 엘지화학 코팅부와 비코팅부를 가진 분리막을 포함하는 전극조립체 및 이를 구비한 전지셀
KR101881584B1 (ko) * 2015-03-11 2018-07-24 주식회사 엘지화학 무기물 코팅부와 점착부가 형성된 분리막을 포함하는 단위셀 및 이를 포함하는 전극조립체
KR102025564B1 (ko) * 2015-08-21 2019-09-26 주식회사 엘지화학 전지 소자들 사이에 개재되어 있는 단위셀을 포함하는 전극조립체
KR20170124298A (ko) * 2016-05-02 2017-11-10 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체
KR102080256B1 (ko) * 2016-11-23 2020-02-21 주식회사 엘지화학 전극조립체 제조 장치 및 그 전극조립체 제조 장치에 의한 전극조립체 제조 방법
KR102207132B1 (ko) 2017-01-09 2021-01-25 주식회사 엘지화학 실링된 분리막을 포함하는 전지셀용 전극조립체
JP2019029183A (ja) 2017-07-31 2019-02-21 株式会社日立製作所 セパレータ付き二次電池用電極、二次電池、それらの製造方法
US20190165340A1 (en) * 2017-11-30 2019-05-30 Nova Lumos Ltd. System and method for securing bonded pouch cells

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024049096A1 (ko) * 2022-08-29 2024-03-07 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 제조 방법 및 전극 조립체

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