KR102264627B1 - 재단 및 적층이 가능한 단위 전극 시트 - Google Patents

재단 및 적층이 가능한 단위 전극 시트 Download PDF

Info

Publication number
KR102264627B1
KR102264627B1 KR1020170021123A KR20170021123A KR102264627B1 KR 102264627 B1 KR102264627 B1 KR 102264627B1 KR 1020170021123 A KR1020170021123 A KR 1020170021123A KR 20170021123 A KR20170021123 A KR 20170021123A KR 102264627 B1 KR102264627 B1 KR 102264627B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
electrode mixture
adhesive layer
layer
unit
Prior art date
Application number
KR1020170021123A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180094675A (ko
Inventor
이진규
김정민
박찬기
정재한
Original Assignee
(주)엘지에너지솔루션
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 (주)엘지에너지솔루션 filed Critical (주)엘지에너지솔루션
Priority to KR1020170021123A priority Critical patent/KR102264627B1/ko
Publication of KR20180094675A publication Critical patent/KR20180094675A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102264627B1 publication Critical patent/KR102264627B1/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
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/26—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with at least one layer which influences the bonding during the lamination process, e.g. release layers or pressure equalising layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/20—Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0463—Cells or batteries with horizontal or inclined electrodes
    • 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
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • 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
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • 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
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/748—Releasability
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/10—Batteries
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2203/00—Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2203/33—Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils for batteries or fuel cells
    • 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
    • H01M2004/025—Electrodes composed of, or comprising, active material with shapes other than plane or cylindrical
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명은, 전극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 전극 합제층; 상기 전극 합제층의 일면에 분리가 가능하도록 부착되어 있는 이형지; 및 상기 전극 합제층의 일면과 이형지 사이에 접착력을 제공하는 접착층;을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 단위 전극 시트를 제공한다.

Description

재단 및 적층이 가능한 단위 전극 시트 {Unit Electrode Sheet Capable of Cutting and Stacking}
본 발명은 재단 및 적층이 가능한 단위 전극 시트에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요 및 사용량이 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
일반적으로, 이러한 이차전지의 전극은 전극 집전체 상에 전극 활물질, 도전제, 바인더 등이 혼합된 전극 합제를 도포한 후 건조 및 프레스(press)하여 제조된다.
도 1에는 종래의 전극 제조장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전극 제조장치(100)는 이송부(130), 전극 합제 슬러리를 코팅하는 슬롯 다이(110) 및 건조부(121, 122)를 포함하고 있다.
전극용 집전체 시트(140)는 롤(141) 형태로 감겨 있으며, 롤(141)의 대향측 단부에 위치한 이송부(130)에 의해 이송된다.
이송부(130)는 2개의 롤러(131, 132)로 구성되어 있으며, 2개의 롤러(131, 132)가 상호 반대 방향으로 회전(101, 102)함으로써, 집전체(140)가 이송부(130) 방향으로 이송(103)된다.
슬롯 다이(110)는 만년필에서 잉크가 펜촉 끝으로 나오듯이 슬롯 다이(110)의 두 쪽으로 나뉜 단부의 틈인 슬롯(111)으로 코팅액이 배출되도록 하여 슬롯 다이(110) 자체가 움직이거나, 집전체 시트(140)가 움직이면서 집전체 시트(140) 상에 전극 합제 슬러리를 도포하게 된다. 이러한 슬롯 다이(110)를 사용한 코팅방법은 유지 보수 및 생산성 측면에서 여타의 코팅방법에 비해 우수하기 때문에 현재까지 이차전지 전극의 집전체 시트(140)에 전극 합제 슬러리를 도포하는 것 외에, 평판 디스플레이장치의 패널 제조 등에도 널리 사용되고 있다.
전극 합제 슬러리가 도포된 집전체 시트(140)는 건조부(121, 122)로 이송(103)된다.
건조부(121, 122)는 고온의 열풍 또는 광원(光源)에 의해 전극 합제 슬러리가 코팅된 집전체 시트(140)의 일면 및 타면을 건조시키도록 이루어져 있다.
이와 같이 제조된 전극 시트는 소망하는 크기로 절취 및 성형되어, 전극조립체를 구성하기 위한 전극을 완성시킨다.
그러나, 이러한 장치를 사용함으로써 전극을 제조하는 경우, 상기 전극의 소망하는 크기 내지 용량에 따라, 전극 합제 슬러리의 토출량과 같은 공정 조건을 변경시키거나, 특정한 크기 내지 형상을 갖는 전극을 제조하기 위해, 별도의 전극 제조장치를 제조해야만 한다.
특히, 이러한 제한은 상기 전극을 제조하는데 소요되는 비용 및 시간을 증가시키며, 결과적으로 전극조립체의 가격을 증가시키는 요인으로 작용하는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 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, 단위 전극 시트가 전극 합제층과 분리 가능하도록 부착된 이형지 사이에 접착층을 포함하도록 구성됨으로써, 상기 이형지가 분리된 상태에서, 상기 접착층이 부가되어 있는 전극 합제층을 집전체 또는 또 다른 단위 전극 시트의 전극 합제층에 부착 및 고정시킴으로써, 전극 합제층의 로딩량을 보다 용이하게 조절할 수 있으며, 이에 따라 용량 내지 밀도가 상이한 전극을 제조하기 위해, 전극 제조 공정의 복잡한 공정 조건들을 변경할 필요가 없고, 소망하는 전극의 크기 내지 형상에 따라, 상기 단위 전극 시트를 재단하여 적층함으로써, 상기 전극을 보다 용이하게 구성할 수 있어, 전극 제조장치의 별도 제작에 소요되는 비용을 절약할 수 있는 동시에, 복잡한 형태의 전극을 보다 용이하게 제조할 수 있으므로, 상기 전극의 제조하는데 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단위 전극 시트는,
전극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 전극 합제층;
상기 전극 합제층의 일면에 분리가 가능하도록 부착되어 있는 이형지; 및
상기 전극 합제층의 일면과 이형지 사이에 접착력을 제공하는 접착층;
을 포함하고 있는 구조일 수 있다.
이때, 상기 이형지는 단위 전극 시트의 적층 과정에서 분리되며;
이형지가 분리된 상태의 접착층은, 상기 접착층이 부가되어 있는 전극 합제층을, 집전체 또는 또 다른 단위 전극 시트의 전극 합제층 상에 부착 및 고정시킬 수 있다.
따라서, 하나의 전극에서 전극 합제층의 로딩량을 보다 용이하게 조절할 수 있으며, 이에 따라 용량 내지 밀도가 상이한 전극을 제조하기 위해, 전극 제조 공정의 복잡한 공정 조건들을 변경할 필요가 없고, 소망하는 전극의 크기 내지 형상에 따라, 상기 단위 전극 시트를 재단하여 적층함으로써, 상기 전극을 보다 용이하게 구성할 수 있어, 전극 제조장치의 별도 제작에 소요되는 비용을 절약할 수 있는 동시에, 복잡한 형태의 전극을 보다 용이하게 제조할 수 있으므로, 상기 전극의 제조하는데 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있다.
이러한 경우에, 상기 접착층은,
또 다른 단위 전극 시트의 전극 합제층을 기준으로, 상기 또 다른 단위 전극 시트의 접착층의 반대 면인 전극 합제층의 타면에, 전극 합제층을 부착 및 고정시킬 수 있다.
즉, 상기 단위 전극 시트의 전극 합제층은 집전체 상에 적층되는 과정에서, 각각의 접착층이 집전체를 향해 위치하도록 적층되어, 접착층이 형성되어 있지 않은 또 다른 단위 전극 시트의 전극 합제층 타면에 부착 및 고정될 수 있다.
또한, 상기 접착층은 평면상으로 전극 합제층의 단위 면적 당 50% 내지 100%의 면적에 부가되어 있는 구조일 수 있다.
만일, 상기 접착층이 평면상으로 전극 합제층의 단위 면적 당 50% 미만의 면적에 부가되어 있는 경우, 상기 접착층이 부가된 면적이 지나치게 좁아져, 상기 접착층이 부가된 단위 전극 시트의 전극 합제층을, 또 다른 단위 전극 시트의 전극 합제층에 안정적으로 부착 및 고정시킬 수 없다.
한편, 상기 접착층은 평면상으로 전극 합제층의 일면 상에 규칙적인 패턴 구조로 부가되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 접착층은 평면상으로 전극 합제층의 모든 면적에 부가되지 않더라도, 상기 접착층이 부가된 전극 합제층을, 또 다른 단위 전극 시트의 전극 합제층에 안정적으로 부착 및 고정시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 접착층은 전극 합제층을 형성하는 바인더와 동일하거나, 유사한 접착성 물질을 포함할 수 있으며, 보다 상세하게는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무, 불소 고무, 및 이들 중 둘 이상의 성분들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 접착성 물질을 포함할 수 있다.
그러나, 상기 접착층이 포함하는 접착성 물질의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며, 보다 상세하게는, 상기 전극 합제층 사이에 위치함으로써, 전극의 전기화학적 성능을 변화시키지 않으면서, 각각의 전극 합제층들에 대한 안정적인 접착력을 발휘할 수 있는 것이라면, 크게 제한되지 않는다.
또한, 상기 접착층의 두께는 전극 합제층의 두께에 대해, 0.5% 내지 30%의 크기일 수 있다.
만일, 상기 접착층의 두께가 전극 합제층의 두께에 대해, 0.5% 미만일 경우에는, 상기 접착층의 두께가 지나치게 얇아, 안정적인 접착력을 발휘하지 못할 수 있고, 이와 반대로, 상기 접착층의 두께가 전극 합제층의 두께에 대해, 30%를 초과할 경우에는, 상기 전극 합제층을 적층해 구성한 전극에서, 반응에 참여하지 않는 접착층의 두께가 지나치게 커져, 동일한 용량의 전극에 비해, 전극의 두께가 두꺼워지거나, 동일한 크기의 전극에 비해, 전극의 용량 내지 에너지 밀도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 이형지는, 내화학성 및 소수성의 폴리올레핀 수지, 실리콘 수지 또는 유리섬유로 만들어진 시트 또는 부직포로 이루어진 구조일 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 이형지는 전극 합제층을 적층하기에 앞서, 전극 합제층에 부가된 접착층으로부터 분리 내지 박리되는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 이형지가 내화학성 및 소수성의 폴리올레핀 수지, 실리콘 수지 또는 유리섬유로 만들어진 시트 또는 부직포로 이루어짐으로써, 상기 이형지가 전극 합제층에 부가된 접착층으로부터 분리 내지 박리되는 과정에서, 유연하게 형상이 변형되면서, 보다 용이하게 상기 전극 합제층에 부가된 접착층으로부터 분리될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 이형지는 접착층에 대면하는 일면에 박리 조력용 고분자 코팅층이 형성되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 이형지는 접착층으로부터 보다 용이하게 박리 내지 분리될 수 있다.
또한, 상기 단위 전극 시트는 평면 구조가 복수의 꼭지점과 변을 갖는 다각형, 원형 또는 타원형 구조로 이루어질 수 있으나, 상기 단위 전극 시트의 평면 구조가 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 상기 단위 전극 시트는 평면상으로 소정의 크기로 재단되어 적층됨으로써, 전극을 구성할 수 있으므로, 상기 재단에 의해 발생하는 잉여부를 없애거나, 최소화할 수 있는 것이라면, 그 평면 구조가 크게 제한되는 것은 아니며, 다양한 평면 구조의 단위 전극 시트를 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 단위 전극 시트를 사용하여 제조된 전극조립체를 제공하는 바,
상기 전극조립체는 집전체의 일면 또는 양면에 둘 이상의 전극 합제층들이 높이 방향으로 적층된 구조로 이루어져 있고;
상기 전극 합제층들은, 각각의 단위 전극 시트에서 이형지가 접착층으로부터 분리 및 제거된 상태에서, 접착층이 집전체의 외면을 향해 위치하도록 전극 합제층들이 적층되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 경우에, 상기 전극조립체는,
집전체에 인접한 첫 번째 전극 합제층의 접착층이 상기 집전체 상에 부착되고,
상기 집전체로부터 n번째(n은 2 이상의 자연수) 전극 합제층의 접착층이 n-1번째 전극 합제층 상에 부착되는 구조일 수 있다.
다시 말해, 상기 전극조립체는 전극 합제층에 부가된 접착층들이 모두 집전체를 향하도록 위치하여 적층된 구조로서, 하나의 전극 합제층에 부가된 접착층은, 상기 접착층이 부가된 전극 합제층을, 집전체 방향에 위치한 또 다른 전극 합제층에 부착 및 고정시키는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 평면상으로 크기, 또는 형상, 또는 크기 및 형상이 상이한 전극 합제층을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
따라서, 상기 전극조립체는 크기 내지 형상이 상이한 전극 합제층들을 적층함으로써, 다양한 크기 내지 형상을 갖는 전극조립체를 보다 용이하게 구성할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전극조립체를 제조하는 방법을 제공하는 바, 상기 전극조립체 제조 방법은,
a) 단위 전극 시트들을 소망하는 형상 및 크기로 재단하는 과정;
b) 상기 재단된 단위 전극 시트들로부터 이형지를 분리 및 제거하는 과정;
c) 상기 이형지가 분리 및 제거된 상태의 전극 합체층들을 집전체 상에 적층하여 전극 합제층들의 적층체를 제조하는 과정; 및
d) 상기 전극 합제층들의 적층체를 가열 및 가압하여 전극조립체를 제조하는 과정;
을 포함할 수 있다.
이러한 경우에, 상기 과정 c)에서 각각의 전극 합제층들은 접착층이 집전체를 향해 위치하도록 적층되는 구조일 수 있다.
상기 구성 내지 구조를 제외한 전극, 전극조립체 및 전극조립체 제조 방법의 나머지 구성 내지 구조는 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 단위 전극 시트는, 전극 합제층과 분리 가능하도록 부착된 이형지 사이에 접착층을 포함하도록 구성됨으로써, 상기 이형지가 분리된 상태에서, 상기 접착층이 부가되어 있는 전극 합제층을 집전체 또는 또 다른 단위 전극 시트의 전극 합제층에 부착 및 고정시킴으로써, 전극 합제층의 로딩량을 보다 용이하게 조절할 수 있으며, 이에 따라 용량 내지 밀도가 상이한 전극을 제조하기 위해, 전극 제조 공정의 복잡한 공정 조건들을 변경할 필요가 없고, 소망하는 전극의 크기 내지 형상에 따라, 상기 단위 전극 시트를 재단하여 적층함으로써, 상기 전극을 보다 용이하게 구성할 수 있어, 전극 제조장치의 별도 제작에 소요되는 비용을 절약할 수 있는 동시에, 복잡한 형태의 전극을 보다 용이하게 제조할 수 있으므로, 상기 전극의 제조하는데 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전극 제조장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 단위 전극 시트의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 3은 도 2의 단위 전극 시트를 사용하여 제조된 전극조립체의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 단위 전극 시트의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 단위 전극 시트(200)는 양극 합제층(210), 이형지(220) 및 접착층(230)을 포함하고 있다.
양극 합제층(210)은 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하고 있다.
이형지(220)는 양극 합제층(210)의 하면에 부착되어 있으며, 접착층(230)은 양극 합제층(210)의 하면과 이형지(220) 사이에 접착력을 제공하도록 형성되어 있다.
접착층(230)의 두께(T2)는 양극 합제층(210)의 두께(T1)에 대해, 약 20%의 크기로 이루어져 있다.
단위 전극 시트(200)는 소망하는 전극의 크기 및 형상에 따라, 적절히 재단(201)되어 사용될 수 있다.
도 3에는 도 2의 단위 전극 시트를 사용하여 제조된 전극조립체의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전극조립체(300)는 집전체(310)의 양면에 각각 4개의 양극 합제층(321) 및 음극 합제층(331)이 적층된 구조로 이루어져 있다.
이때, 이형지(322)는 단위 전극 시트(320)의 적층 과정에서, 접착층(323)으로부터 분리된다.
이형지(322)가 분리된 상태의 접착층(323)은, 접착층(323)이 부가되어 있는 양극 합제층(321)을, 인접한 양극 합제층(341) 상에 부착 및 고정시킨다.
따라서, 각각의 전극 합제층들(321, 331, 341)에 부가된 접착층(323)은 집전체(310)의 외면을 향해 위치하도록 배열된다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 전극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 전극 합제층;
    상기 전극 합제층의 일면에 분리가 가능하도록 부착되어 있는 이형지; 및
    상기 전극 합제층의 일면과 이형지 사이에 접착력을 제공하는 접착층을 포함하고,
    상기 이형지는 단위 전극 시트의 적층 과정에서 분리되며;
    이형지가 분리된 상태의 접착층은, 상기 접착층이 부가되어 있는 전극 합제층을, 집전체 또는 또 다른 단위 전극 시트의 전극 합제층 상에 부착 및 고정시키고,
    상기 접착층은, 또 다른 단위 전극 시트의 전극 합제층을 기준으로, 상기 또 다른 단위 전극 시트의 접착층의 반대 면인 전극 합제층의 타면에, 전극 합제층을 부착 및 고정시키는 것을 특징으로 하는 단위 전극 시트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 접착층은 평면상으로 전극 합제층의 단위 면적 당 50% 내지 100%의 면적에 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 단위 전극 시트.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 접착층은 평면상으로 전극 합제층의 일면 상에 규칙적인 패턴 구조로 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 단위 전극 시트.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 접착층은 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무, 불소 고무, 및 이들 중 둘 이상의 성분들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 접착성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 단위 전극 시트.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 접착층의 두께는 전극 합제층의 두께에 대해, 0.5% 내지 30%의 크기인 것을 특징으로 하는 단위 전극 시트.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 이형지는, 내화학성 및 소수성의 폴리올레핀 수지, 실리콘 수지 또는 유리섬유로 만들어진 시트 또는 부직포로 이루어진 것을 특징으로 하는 단위 전극 시트.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 이형지는 접착층에 대면하는 일면에 박리 조력용 고분자 코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 단위 전극 시트.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 단위 전극 시트는 평면 구조가 복수의 꼭지점과 변을 갖는 다각형, 원형 또는 타원형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 단위 전극 시트.
  11. 제 1 항에 따른 단위 전극 시트를 사용하여 제조된 전극조립체로서,
    상기 전극조립체는 집전체의 일면 또는 양면에 둘 이상의 전극 합제층들이 높이 방향으로 적층된 구조로 이루어져 있고;
    상기 전극 합제층들은, 각각의 단위 전극 시트에서 이형지가 접착층으로부터 분리 및 제거된 상태에서, 접착층이 집전체의 외면을 향해 위치하도록 전극 합제층들이 적층되어 있는 구조인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 전극조립체는,
    집전체에 인접한 첫 번째 전극 합제층의 접착층이 상기 집전체 상에 부착되고,
    상기 집전체로부터 n번째(n은 2 이상의 자연수) 전극 합제층의 접착층이 n-1번째 전극 합제층 상에 부착되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 전극조립체는 평면상으로 크기, 또는 형상, 또는 크기 및 형상이 상이한 전극 합제층을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  14. a) 제 1 항에 따른 단위 전극 시트들을 소망하는 형상 및 크기로 재단하는 과정;
    b) 상기 재단된 단위 전극 시트들로부터 이형지를 분리 및 제거하는 과정;
    c) 상기 이형지가 분리 및 제거된 상태의 전극 합체층들을 집전체 상에 적층하여 전극 합제층들의 적층체를 제조하는 과정; 및
    d) 상기 전극 합제층들의 적층체를 가열 및 가압하여 전극조립체를 제조하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 과정 c)에서 각각의 전극 합제층들은 접착층이 집전체를 향해 위치하도록 적층되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조 방법.
KR1020170021123A 2017-02-16 2017-02-16 재단 및 적층이 가능한 단위 전극 시트 KR102264627B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170021123A KR102264627B1 (ko) 2017-02-16 2017-02-16 재단 및 적층이 가능한 단위 전극 시트

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170021123A KR102264627B1 (ko) 2017-02-16 2017-02-16 재단 및 적층이 가능한 단위 전극 시트

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180094675A KR20180094675A (ko) 2018-08-24
KR102264627B1 true KR102264627B1 (ko) 2021-06-15

Family

ID=63454221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170021123A KR102264627B1 (ko) 2017-02-16 2017-02-16 재단 및 적층이 가능한 단위 전극 시트

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102264627B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006216288A (ja) * 2005-02-02 2006-08-17 Sanyo Electric Co Ltd 電極の製造方法
JP2010073355A (ja) * 2008-09-16 2010-04-02 Nippon Zeon Co Ltd 鉛蓄電池用電極ならびに鉛蓄電池用電極の製造方法及び鉛蓄電池

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101840494B1 (ko) * 2013-10-31 2018-03-20 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극, 이의 제조방법, 이를 포함하는 이차전지

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006216288A (ja) * 2005-02-02 2006-08-17 Sanyo Electric Co Ltd 電極の製造方法
JP2010073355A (ja) * 2008-09-16 2010-04-02 Nippon Zeon Co Ltd 鉛蓄電池用電極ならびに鉛蓄電池用電極の製造方法及び鉛蓄電池

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180094675A (ko) 2018-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10069169B2 (en) Electrode assembly manufacturing method including separator cutting process
US20120196167A1 (en) Electrode assembly for a battery and method for manufacturing same
KR102026126B1 (ko) 노칭 롤러를 포함하고 있는 전극 제조 장치
CZ290608B6 (cs) Lithiový sekundární článek a způsob jeho výroby
JP6374599B2 (ja) 両方向に巻き取られている電極組立体及びそれを含むリチウム二次電池
KR101332282B1 (ko) 신규한 구조의 전극조립체 및 이를 포함하는 전지셀
KR101637071B1 (ko) 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 배터리 셀
WO2020097322A1 (en) Intermittently coated dry electrode for energy storage device and method of manufacturing the same
KR20200126767A (ko) 전극 조립체 제조방법과, 이를 통해 제조된 전극 조립체 및 이차전지
KR102264627B1 (ko) 재단 및 적층이 가능한 단위 전극 시트
KR101936339B1 (ko) 전극 합제층 형성 몰드를 포함하는 이차전지용 전극 제조 장치
KR20150049602A (ko) 전극조립체의 및 이를 제조하는 방법
KR102254323B1 (ko) 집전체로부터의 거리에 따라 상이한 입경의 전극 활물질 입자를 포함하는 전극을 제조하는 장치 및 이를 이용한 전극 제조 방법
KR101772419B1 (ko) 분리막과 접착력이 향상된 이차전지용 전극
KR20220025500A (ko) 이차전지 제조 장치
CN219267840U (zh) 电芯及二次电池
KR102159530B1 (ko) 고정 홀이 형성된 단위셀을 포함하고 있는 전극조립체 스택
KR20240098848A (ko) 전극 조립체의 제조 장치 및 제조 방법
KR101690577B1 (ko) 집전체 코팅 장치
JP2023544012A (ja) 絶縁性コート層が形成された分離膜を含む二次電池用ユニットセル、およびその製造方法
KR101750237B1 (ko) 비대칭 구조의 단위셀 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 단위셀
KR20230052706A (ko) 리튬 이차전지용 전극 조립체 라미네이션 방법 및 이의 장치
KR20240099740A (ko) 전극 조립체, 그의 제조장치 및 제조방법
KR20210052914A (ko) 이차전지용 전극의 제조방법 및 제조장치
KR20080021166A (ko) 공정 효율성을 개선한 전극조립체의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant