KR20230109917A - 이차 전지 제조 장치 및 이차 전지 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법은 전극과 분리막이 교대로 적층되도록, 상기 전극과 상기 분리막이 접착제에 의해 고정된 전극 조립체를 제조하는 전극 조립체 제조 단계, 및 상기 전극 조립체를 전해액과 함께 파우치 케이스 내에 수용하여, 상기 파우치 케이스를 실링함으로써 전지 셀을 제조하는 전지 셀 제조 단계를 포함하고, 상기 전극 조립체 제조 단계는, 상기 전극과 상기 분리막 사이에 형성되는 제1 접착부, 및 상기 전극 조립체에 포함되는 복수의 분리막 중에서, 서로 이웃하는 분리막 사이에 형성되는 제2 접착부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2 접착부는 상기 전극과 상기 분리막이 적층되는 방향에 수직한 방향을 따라 상기 제1 접착부 외측에 배치되도록 형성된다.

Description

이차 전지 제조 장치 및 이차 전지 제조 방법{SECONDARY BATTERY MANUFACTURING APPARATUS AND SECONDARY BATTERY MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 이차 전지 제조 장치 및 이차 전지 제조 방법에 관한 것으로서, 공정상의 불량률 및 전지 성능 저하를 방지하는 이차 전지 제조 장치 및 이차 전지 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
이러한 이차 전지를 제조하기 위해, 먼저 전극 활물질 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극과 음극을 제조하고, 이를 분리막(Separator)의 양 측에 적층함으로써 소정 형상의 전극 조립체를 형성한다. 그리고 전지 케이스에 전극 조립체를 수납하고 전해액 주입 후 실링한다.
전극 조립체는 다양한 종류로 분류된다. 예를 들어, 단위 셀을 제조하지 않고 단순히 양극, 분리막, 음극들을 교차하여 계속 적층하는 단순 스택형(Simple Stack Type), 양극, 분리막, 음극들을 이용하여 단위 셀을 먼저 제조한 후 이러한 단위 셀들을 적층하는 라미네이션 앤 스택형(L&S, Lamination & Stack Type), 길이가 일측으로 긴 분리막 시트의 일면에 복수의 전극 또는 단위 셀을 이격시켜 부착하고 분리막 시트를 일단으로부터 동일한 방향으로 반복적으로 폴딩해 나가는 스택 앤 폴딩형(S&F, Stack & Folding Type), 길이가 일측으로 긴 분리막 시트의 일면과 타면에 복수의 전극 또는 단위 셀을 각각 교번하여 부착하고 분리막 시트를 일단으로부터 특정 방향으로 폴딩한 후 반대 방향으로 폴딩하는 방식을 번갈아가며 반복하는 Z-폴딩형(Z-Folding Type) 등이 있다.
이 중에서 라미네이션 앤 스택형, 스택 앤 폴딩형 또는 Z-폴딩형 전극 조립체를 제조하기 위해서는, 먼저 단위 셀을 제조할 수 있다. 일반적으로 단위 셀을 제조하기 위해서는, 중앙 전극의 상하면에 각각 분리막이 적층되고, 그 이후에 최상단에 상부 전극이 더 적층될 수 있다. 그리고 전극과 분리막이 적층된 적층체에 열 및 압력을 인가하는 라미네이팅 공정이 수행될 수 있다. 이러한 라미네이팅 공정을 수행함으로써, 전극과 분리막 사이가 접착되어 단위 셀이 견고하게 형성될 수 있다.
그런데, 종래에는 전극과 분리막이 적층된 적층체에 라미네이팅 공정을 수행하기 전까지는 전극과 분리막이 서로 접착되지 않고, 단지 접촉하고 있을 뿐이었다. 따라서, 라미네이팅 공정을 수행하기 위해, 적층체를 이송하는 과정에서 전극이 정위치에서 이탈하는 문제가 있었다. 또한, 라미네이팅 공정은 적층체에 높은 열 및 압력을 인가하는 것이므로, 전극이 파손되는 문제가 발생할 수도 있었다. 나아가, 최근에 작은 열 및 압력에도 전극과 접착될 수 있는 분리막이 개발되었으나, 이러한 분리막은 제조 비용이 과도하게 많이 소모되어, 경제적이지 않으면서 공정 효율도 저하되는 문제도 있었다.
한편, 이러한 문제를 해결하기 위한 방편으로 접착제를 이용하여 단위 셀을 제작하는 방법을 생각할 수 있으나, 이 경우 접착제가 전극 표면에 존재하여 해당 부분에서는 전극이 제 기능을 발휘할 수 없는바 전지 성능이 저하되는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전극과 분리막을 적층하여 단위 셀을 제조할 때, 전극 또는 분리막이 정위치에서 이탈하는 것을 방지하는 이차 전지 제조 장치 및 이차 전지 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 종래의 라미네이션에 의한 기본 단위체 셀 제작 방법과 대비하여 생산 비용을 줄일 수 있고, 높은 열과 압력으로 인하여 발생하는 공정상의 불량률을 낮추면서도, 전지의 성능 저하를 막을 수 있는 전극 조립체 제조 장치 및 전극 조립체 제조 방법을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법은 전극과 분리막이 교대로 적층되도록, 상기 전극과 상기 분리막이 접착제에 의해 고정된 전극 조립체를 제조하는 전극 조립체 제조 단계, 및 상기 전극 조립체를 전해액과 함께 파우치 케이스 내에 수용하여, 상기 파우치 케이스를 실링함으로써 전지 셀을 제조하는 전지 셀 제조 단계를 포함하고, 상기 전극 조립체 제조 단계는, 상기 전극과 상기 분리막 사이에 형성되는 제1 접착부, 및 상기 전극 조립체에 포함되는 복수의 분리막 중에서, 서로 이웃하는 분리막 사이에 형성되는 제2 접착부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2 접착부는 상기 전극과 상기 분리막이 적층되는 방향에 수직한 방향을 따라 상기 제1 접착부 외측에 배치되도록 형성된다.
상기 제1 접착부를 형성하는 제1 접착제와 상기 제2 접착부를 형성하는 제2 접착제는 서로 다른 종류를 사용할 수 있다.
상기 제1 접착제 중 적어도 일부는 상기 전해액에 용해되면서, 상기 분리막에 접착제 도포 흔적이 형성될 수 있다.
상기 제2 접착제는 전해액에 용해되지 않는 성질을 가질 수 있다.
상기 제1 접착부는 상기 전극과 상기 분리막 사이마다 동일한 위치에 배치되는 접착 패턴을 포함하도록 형성할 수 있다.
상기 제1 접착부는 상기 전극과 상기 분리막 사이마다 서로 교차된 형태로 배치되는 접착 패턴을 포함하도록 형성할 수 있다.
상기 제1 접착부와 상기 제2 접착부 중 적어도 하나는 도트 형태로 접착제가 도포되어 형성될 수 있다.
상기 제1 접착부는 도트 형태로 접착제가 도포되어 형성될 수 있다.
상기 제2 접착부는 복수의 개구를 갖는 접착층으로 형성될 수 있다.
상기 분리막은 장방형의 분리막 시트가 폴딩되어 형성된 지그재그 형태를 갖도록 형성할 수 있다.
상기 분리막은 서로 마주보는 장변 및 서로 마주보는 단변을 가지고, 상기 제2 접착부를 형성하는 접착층은 상기 분리막의 장변을 따라 형성될 수 있다.
상기 제2 접착부를 형성하는 상기 접착층은 워블 패턴의 접착제를 도포함으로써 형성되고, 상기 워블 패턴은, 두 개의 선이 교차된 패턴 형상을 가질 수 있다.
상기 이차 전지 제조 방법은 상기 전지 셀 제조 단계는 상기 전지 셀을 상온보다 높은 온도에서 충전하며 활성화하는 포메이션 공정을 더 포함하고, 상기 접착제 중 적어도 일부는 상기 포메이션 공정에서 상기 전해액에 용해될 수 있다.
상기 포메이션 공정은 섭씨 50도 이상 섭씨 70도 이하의 온도에서 진행될 수 있다.
상기 포메이션 공정은 지그를 이용하여 상기 초기 셀의 양 측면을 가압하는 지그 가압 공정을 포함할 수 있다.
상기 포메이션 공정은 섭씨 55도 이상 섭씨 65도 이하의 온도에서 진행되고, 상기 접착제는 상기 포메이션 공정에서 상기 전해액에 모두 용해되어, 상기 전극 표면에 위치한 상기 접착제가 제거될 수 있다.
상기 전지 셀 제조 단계는 프리-차징(pre-charging)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전지 셀 제조 단계는 포메이션 공정 이전에 큐어링(curing)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 접착제는 아크릴레이트계 접착제이고, 상기 전해액은 유기 용매일 수 있다.
상기 이차 전지 제조 방법은, 상기 전극과 상기 분리막의 적층 단위체인 기본단위체를 제조하는 기본 단위체 제조 단계를 더 포함하고, 상기 전극 조립체는 상기 기본 단위체가 복수 개 적층되어 형성된 전극 적층체의 둘레에 고정테이프를 부착하여 제조될 수 있다.
상기 기본 단위체 제조 단계는, 하부 분리막 릴로부터 하부 분리막이 권출되는 단계, 권출된 상기 하부 분리막에서 상방을 향하는 일면 중 적어도 일부에, 제1 노즐이 접착제를 도포하는 단계, 접착제가 도포된 상기 하부 분리막의 일면에, 제1 전극이 안착하는 단계, 상부 분리막 릴로부터 상부 분리막이 권출되는 단계, 권출된 상기 상부 분리막에서 상기 제1 전극과 맞닿는 일면 중 적어도 일부에, 제2 노즐이 접착제를 도포하는 단계, 상기 상부 분리막에서 상방을 향하는 타면 중 적어도 일부에, 제3 노즐이 접착제를 도포하는 단계, 및 제3 노즐이 접착제를 도포한 이후에, 접착제가 도포된 상기 상부 분리막의 타면에, 제2 전극이 안착하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐, 및 상기 제3 노즐은 복수의 도트(dot) 형태로 접착제를 도포할 수 있다.
상기 이차 전지 제조 방법은, 상기 분리막이 폴딩되어 상기 전극을 커버하며, 상기 전극과 상기 분리막이 적층되어 있는 기본 단위체를 제조하는 기본 단위체 제조 단계를 더 포함하고, 상기 전극 조립체는, 상기 기본 단위체가 반복 형성되어 제조될 수 있다.
상기 기본단위체 제조 단계는, 전극 릴로부터 전극 시트가 권출되어, 상기 전극 시트로부터 복수의 전극이 형성되는 단계; 상기 전극과 적층되는 분리막이 분리막 릴로부터 권출되는 단계; 상기 분리막이 테이블 상면에 안착하는 단계; 및 상기 테이블에 안착한 상기 분리막 및 상기 전극 중 적어도 일부에 노즐이 접착제를 도포하는 단계를 포함하고, 상기 전극은 제1 전극 및 제2 전극을 포함할 수 있다.
상기 이차 전지 제조 방법은 상기 접착제 도포 단계 이후에 폴딩 단계를 더 포함하고, 상기 폴딩 단계는, 상기 분리막에 상기 제1 전극이 안착하면, 상기 분리막의 일측이 폴딩되어 상기 제1 전극을 커버하고, 상기 분리막에 상기 제2 전극이 안착하면, 상기 분리막의 타측이 폴딩되어 상기 제2 전극을 커버할 수 있다.
상기 노즐은 복수의 도트(dot) 형태로 접착제를 도포할 수 있다.
상기 전해액은 겔라이트(Gelyte) 전해액을 사용할 수 있다.
상기 전해액은 불소계, 폴리-카보네이트계, 또는 실리콘계 올리고머를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치는 전극과 분리막이 교대로 적층되어 형성된 전극 조립체를 포함하는 이차 전지를 제조하는 장치에 있어서, 복수의 전극이 형성되는 전극 시트가 권출되는 전극 릴, 상기 전극과 함께 적층되는 분리막 시트가 권출되는 분리막 릴, 및 상기 전극 시트, 상기 전극, 상기 분리막 시트, 및 상기 분리막 중 적어도 하나에 접착제를 도포하는 노즐을 포함하고, 상기 노즐을 통해 주입하는 접착제 종류를 변경함으로써, 상기 전극과 상기 분리막 사이에 제1 접착부, 및 상기 전극 조립체에 포함되는 복수의 분리막 중에서, 서로 이웃하는 분리막 사이에 제2 접착부를 형성한다.
상기 노즐은 복수의 노즐을 갖고, 서로 다른 노즐을 통해 상기 제1 접착부와 상기 제2 접착부를 형성하는 접착제를 각각 도포할 수 있다.
상기 분리막 릴은, 하부 분리막 시트를 권출하는 하부 분리막 릴과 상부 분리막 시트를 권출하는 상부 분리막 릴을 포함할 수 있다.
상기 하부 분리막 릴에서 권출된 상기 하부 분리막 시트에서 상방을 향하는 일면 중 적어도 일부에 접착제를 도포하는 제1 노즐, 상기 접착제가 도포된 상기 하부 분리막 시트 일면에 안착된 전극과 맞닿는 상기 상부 분리막 시트의 적어도 일부에 접착제를 도포하는 제2 노즐, 및 상기 상부 분리막 시트에서 상방을 향하는 타면 중 적어도 일부에 접착제를 도포하는 제3 노즐을 포함할 수 있다.
상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐, 및 상기 제3 노즐은 복수의 도트(dot) 형태로 접착제를 도포할 수 있다.
상기 이차 전지 제조 장치는 상기 하부 분리막 시트, 상기 하부 분리막 시트 일면에 안착된 전극, 상기 상부 분리막 시트, 및 상기 상부 분리막 시트의 타면에 안착된 전극을 포함하는 적층체의 상하 양 면에 각각 배치되어 상기 적층체에 압력을 가하는 가압 닙 롤을 더 포함할 수 있다.
상기 이차 전지 제조 장치는 상기 적층체를 소정 간격으로 절단하는 커터를 더 포함할 수 있다.
상기 이차 전지 제조 장치는 상기 전극 시트를 소정의 크기로 절단하여 상기 하부 분리막 시트 일면에 안착되도록 하는 커터를 더 포함할 수 있다.
상기 이차 전지 제조 장치는 상기 분리막이 안착되는 테이블을 더 포함하고, 상기 테이블 상에 상기 분리막이 안착된 상태에서 상기 접착제가 상기 분리막에 도포될 수 있다.
상기 이차 전지 제조 장치는 상기 전극을 흡착하는 헤더, 및 상기 헤더가 상기 전극을 흡착하도록 상기 전극을 이송시키는 이송 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 접착부를 형성하는 노즐은, 워블 패턴의 접착제를 도포할 수 있다.
실시예들에 따르면, 전극과 분리막을 교대로 적층하여 전극 조립체를 제조할 때, 접착제에 의해 전극 또는 분리막이 정위치에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 접착제 중 적어도 일부는 상기 전해액에 용해되면서, 상기 분리막에 접착제 도포 흔적이 형성되고, 상기 접착제 도포 흔적은 상기 접착제의 성분을 포함하지 않음으로써, 상기 접착제에 의한 전지의 성능 저하를 방지할 수 있다.
또한, 종래의 라미네이션에 의한 기본 단위체 셀 제작 방법과 대비하여 생산 비용을 줄일 수 있고, 높은 열과 압력으로 인하여 발생하는 공정상의 불량률을 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법을 도시하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 기본 단위체 제조 단계를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 기본 단위체 제조 단계를 도시하는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 기본 단위체 제조 단계에 의하여 제조된 기본 단위체를 적층하여 형성된 전극 조립체를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 기본 단위체 제조 단계에 의하여 제조된 기본 단위체를 적층하여 형성된 전극 조립체를 도시하는 단면도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 기본 단위체 제조 단계를 도시하는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 기본 단위체 제조 단계에 의하여 제조된 기본 단위체가 반복 형성되어 제조된 전극 조립체를 도시하는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 기본 단위체 제조 단계에 의하여 제조된 기본 단위체가 반복 형성되어 제조된 전극 조립체를 도시하는 단면도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 기본 단위체 제조 단계에서 제조된 기본 단위체의 분해 사시도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 기본 단위체의 분해 사시도이다.
도 15는 도 14의 구성 요소가 결합된 전극 조립체를 나타내는 사시도이다.
도 16은 도 15의 A-A축을 따라 자른 단면도이다.
도 17 및 18은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극 조립체를 나타낸 도면이다.
도 19는 전극 조립체의 측면을 촬영한 사진이다.
도 20은 전극 조립체의 강성에 관한 테스트를 도시화한 도면이다.
도 21은 전극 조립체에 접착제를 도포하는 장치 및 도포된 접착제의 일 예를 도시한 도면이다.
도 22는 전극 조립체에 접착제를 도포하는 장치 및 도포된 접착제의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 23은 도 21 및 도 22의 장치를 이용하여 도포된 접착제를 비교한 사진이다.
도 24는 도 23의 B영역을 확대한 사진이다.
도 25는 도 21 및 도 22의 공정이 적용된 전극 조립체의 젖음성에 관한 테스트를 촬영한 사진이다.
도 26 및 도 27은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체를 나타낸 도면이다.
도 28은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 제조 방법의 초기 셀 제조 단계를 도시하는 사시도이다.
도 29는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지 제조 방법의 포메이션 공정을 도시하는 정면도이다.
도 30은 분리막 표면에 남아 있는 접착제 도포 흔적을 나타내는 도면이다.
도 31은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법을 도시하는 순서도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
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.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법을 도시하는 순서도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법은 기본 단위체 제조 단계, 전극 조립체 제조 단계, 초기 셀 제조 단계, 및 최종 셀 제조 단계를 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법에서, 기본 단위체 제조 단계 및 전극 조립체 제조 단계를 중심으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 기본 단위체 제조 단계를 도시하는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 기본 단위체 제조 단계를 도시하는 정면도이다.
먼저, 본 실시예에서, 기본 단위체(10)는 전극과 분리막(13)의 적층 단위체일 수 있다. 즉, 전극과 분리막(13)이 순차로 적층되어 하나의 기본 단위체(10)를 이루고, 그 기본 단위체(10) 복수개를 적층하면 도 4의 전극 적층체(20)가 될 수 있다.
본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법에서, 기본 단위체 제조 단계는 전극과 분리막(13) 중 적어도 어느 하나의 표면에 접착제(14)가 도포되어 전극과 분리막(13)이 서로 접착되어 있는 기본 단위체(10)를 제조하는 단계일 수 있다.
도 2 및 3을 참조하면, 기본 단위체 제조 단계는, 하부 분리막 릴(110)로부터 하부 분리막 시트(111)가 권출되는 단계를 포함할 수 있다. 그리고, 권출된 하부 분리막 시트(111)에서 상방을 향하는 일면 중 적어도 일부에, 제1 노즐(211)이 접착제(14)를 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 노즐(211)은 복수의 도트(dot) 형태로 접착제(14)를 도포할 수 있다. 그 다음으로는 제1 노즐(211)에 의하여 접착제(14)가 도포된 하부 분리막 시트(111)의 일면에, 제1 전극(11)이 안착하는 단계가 이어질 수 있다. 제1 전극(11)은 제1 전극 릴(11-1)로부터 권출되는 제1 전극(11) 시트를 제1 커터(221)가 소정의 크기로 절단하여 상기 하부 분리막 시트(111)의 일면에 안착되도록 할 수 있다. 제1 노즐(211)에 의하여 도포된 접착제(14)에 의하여 제1 전극(11)과 하부 분리막이 접착될 수 있다.
그리고, 본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법은 상부 분리막 릴(120)로부터 상부 분리막 시트(121)가 상부 분리막 릴(120)로부터 권출되는 단계를 포함할 수 있다. 상부 분리막 시트(121)가 권출되면, 권출된 상부 분리막 시트(121)에서 제1 전극(11)과 맞닿는 일면 중 적어도 일부에, 제2 노즐(212)이 접착제(14)를 도포하는 단계가 수행될 수 있다. 제2 노즐(212)은 복수의 도트(dot) 형태로 접착제(14)를 도포할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제2 노즐(212)이 상부 분리막 시트(121) 일면에 접착제(14)를 도포한 이후에 상부 분리막 시트(121)는 일면과 타면이 서로 반전될 수 있다. 이는 접착제(14)는 상측에서 하측으로 떨어지는 형태로 도포되는데, 상부 분리막 시트(121)에서 제1 전극(11)과 맞닿는 일면은 제1 전극(11)과 맞닿기 위해서 아래를 향하게 되는 부분이기 때문에, 접착제(14)를 도포할 때의 상태와 제1 전극(11)과 접착할 때의 상태가 상하 반전된 형태일 수 있다.
상부 분리막 시트(121)가 상하 반전되어 제1 전극(11)과 서로 접착되게 되면, 이후 상부 분리막 시트(121)에서 상방을 향하는 타면 중 적어도 일부에, 제3 노즐(213)이 접착제(14)를 도포하는 단계가 수행될 수 있다. 즉, 하부 분리막 시트(111), 제1 전극(11), 상부 분리막 시트(121)가 하측에서 상측으로 순차로 적층되어 있는 적층체의 상부에 제3 노즐(213)이 접착제(14)를 도포할 수 있다. 이 경우 제3 노즐(213)은 복수의 도트(dot) 형태로 접착제(14)를 도포할 수 있다.
그리고, 이와 같이 제3 노즐(213)이 접착제(14)를 도포한 이후에, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법에서 기본 단위체 제조 단계는, 접착제(14)가 도포된 상부 분리막 시트(121)의 타면에, 제2 전극(12)이 안착하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 전극(12)은 제2 전극 릴(12-1)에서 권출되어 나오는 제2 전극(12) 시트를 제2 커터(222)를 이용하여 절단함에 의하여 형성될 수 있다. 이를 통해 4층 구조가 형성될 수 있다. 즉, 제2 전극(12)이 안착하는 단계 이후에, 하부 분리막 시트(111), 제1 전극(11), 상부 분리막 시트(121) 및 제2 전극(12)이 순서대로 적층되어 형성된 4층 구조 적층체(130)가 형성될 수 있다.
그리고 도 3에 도시한 것처럼, 4층 구조 적층체(130)의 상하 양 면에 가압 닙 롤(230)이 각각 배치되어 회전하면서 4층 구조 적층체(130)에 압력을 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 가압 닙 롤(230)에 의한 압력 인가 단계를 통해 4층 구조 적층체(130) 내에 들뜨는 부분이 없도록 할 수 있다. 그에 따라 전극과 분리막(13)이 밀착되어 접착될 수 있다.
도 2 및 도 3에서 도시되는 바와 같이, 4층 구조 적층체(130)에 압력을 인가하는 단계 이후에는 커터가 4층 구조 적층체(130)를 일정 간격으로 절단하여 기본 단위체(10)를 형성하는 단계를 더 포함될 수 있다. 이는 전극과 전극 사이 간격 부분에 위치하는 상부 분리막 시트(121) 부분 및 하부 분리막 시트(111) 부분을 제3 커터(223)로 커팅하여 기본 단위체(10)를 제조하는 것일 수 있다.
본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법에 있어서 기본 단위체 제조 단계를 따르면, 전극과 분리막을 적층하여 단위셀(즉, 기본 단위체)을 제조할 때, 전극을 분리막 시트(111, 121) 상에 안착할 때마다 접착제(14)를 미리 도포함으로써, 고가의 분리막을 사용하지 않더라도 전극의 위치가 이탈하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 라미네이팅 공정을 수행할 필요가 없어 높은 열과 압력으로 인하여 발생하는 공정상의 불량률을 낮출 수 있다. 그리고, 라미네이터를 제거할 수 있으므로, 단위셀 제조 장치의 부피가 감소하고 제조 공정이 간소화될 수 있다.
본 명세서에서 설명하는 실시예에 따른 분리막은 CCS(Ceramic Coated Separator)일 수 있다. 일반적으로 분리막은, 원단 필름과 상기 원단 필름의 적어도 일면에 코팅층이 형성되어 있는데, 상기 코팅층은 알루미나 가루와 이들을 뭉치도록 하는 바인더를 포함할 수 있다. SRS(Safety Reinforced Separator)는 상기 코팅층 표면에 바인더가 다량 코팅되어 있으나, CCS는 상기 코팅층 표면에 바인더가 코팅되어 있지 않거나, SRS 대비하여 표면에 분포하는 바인더 함량이 매우 낮을 수 있다. 가령, 본 실시예에 따른 CCS 분리막의 경우 분리막의 코팅층 표면에 코팅된 바인더 함량이 대략 3wt% 이하일 수 있다.
분리막이 CCS인 경우에는 전극 조립체에 포함된 내부 전극이 고정되지 않은 상태로 이송하므로, 이송 중에 정렬이 흐트러질 가능성이 있다. 물론, 분리막이 CCS인 경우에 열과 압력으로 고정시킬 수도 있으나, 전극과 분리막의 적층체를 형성한 후 열과 압력의 고정 장치로 이송하는 과정에서도 내부 전극의 정렬이 흐트러질 수 있다. 또한, 열과 압력으로 전극과 분리막을 붙이기 위해서는 바인더 함량이 높은 고가의 분리막을 사용해야 하는 단점도 있다. 이에 반해, 본 실시예에 따르면 이송 중에 내부 전극의 정렬이 흐트러지는 것을 방지하면서 고정력을 높일 수 있다.
분리막이 CCS인 경우에, 본 실시예에 따른 전해액은 겔라이트(Gelyte) 전해액을 사용할 수 있다. 겔라이트 전해액은, 겔 타입의 전해액을 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 겔라이트 전해액은 올리고머 내부에 액체 용매를 물리적으로 결합시켜 휘발 억제 및 흐름성이 거의 없는 특성을 갖도록 할 수 있고, 이에 따라 누액을 방지할 수 있다. 본 실시예에 따른 겔라이트 전해액에 포함되는 올리고머는 불소계, 폴리-카보네이트계, 또는 실리콘계를 포함할 수 있다. 불소계 올리고머를 사용하게 되면 난연성을 높이고, 발열에 의한 양극재 분해시 발생하는 산소를 스캐밴저(scavenging)하는 역할을 하여 추가 발열을 억제하는 효과가 있으며, 폴리-카보네이트계 올리고머를 사용하면 양극 친화성을 갖고, 유기 전해액과 유사한 구조를 갖게 되어 이온 전도도가 우수해진다. 또, 실리콘계 올리고머 사용시에는 가스 저감에 유리하고, 특히 불산 스캐벤저(HF scavenger) 역할을 하며, 고온 저장 환경을 개선시킬 수 있다.
기존처럼 열과 압력에 의해 전극과 분리막을 접착하지 않으면, 접착력이 약하여 셀 강성이 감소하여 안전성 이슈 발생 가능성이 높아질 수 있으나, 본 실시예처럼, 겔라이트 전해액을 사용하게 되면 액체 전해액을 사용한 경우 대비하여 접착력이 적어도 50% 이상 향상될 수 있다. 이에 따라, 셀 강성이 액체 전해액을 사용한 경우 대비하여 대략 40% 이상 높아지며, 분리막으로서 SRS를 사용하면서 라미네이션 공정으로 전극과 분리막을 접착하며, 액체 전해질을 사용한 경우 대비해서도 대략 19% 이상 셀 강성이 향상될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 기본 단위체 제조 단계에 의하여 제조된 기본 단위체(10)를 적층하여 형성된 전극 조립체(1)를 도시하는 단면도이다. 도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 기본 단위체 제조 단계에 의하여 제조된 기본 단위체를 적층하여 형성된 전극 조립체를 도시하는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법에서, 전극 조립체 제조 단계는 기본 단위체(10)를 복수개 적층하여 형성된 전극 적층체(20)의 둘레에 고정 테이프(50)를 부착하여 전극 조립체(1)를 제조하는 단계일 수 있다. 여기서, 전극 조립체 제조 단계는 상술한 기본 단위체 제조 단계와 별개로 진행되거나, 전극 조립체 제조 단계에 상술한 기본 단위체 제조 단계가 포함할 수 있다.
기본 단위체(10) 내에서, 전극(11, 12)과 분리막(13)은 접착제(14)로 서로 접착되어 있는 상태이고, 그에 따라 전극(11, 12)과 분리막(13)은 접착제(14)의 접착력에 의하여 정렬도를 유지할 수 있다. 그리고 적층되어 있는 기본 단위체(10)와 기본 단위체(10)는 외측에 부착되는 고정 테이프(50)에 의하여 상대 위치가 고정될 수 있다. 즉, 고정 테이프(50)의 고정력에 의하여 기본 단위체(10)끼리의 적층 정렬 상태를 유지할 수 있다. 참고로 고정 테이프(50)를 부착하기 전의 적층체 상태가 전극 적층체(20)로 명명될 수 있고, 고정 테이프(50)를 부착한 후의 적층체 상태를 전극 조립체(1)로 명명할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 제조된 전극 조립체(1)에서, 접착제(14)는 전극(11, 12)과 분리막(13) 사이마다 동일한 위치에 배치되어 있을 수 있다. 일 예로, 도 4와 같이, 본 실시예의 전극 조립체(1)에서, 제1 전극(11)의 하부와 분리막(13) 사이에 위치하는 접착제(14)와 제1 전극(11)의 상부와 분리막(13) 사이에 접착제(14)는 바닥면을 기준으로 각각 동일한 수직선 상에 배치되어 있을 수 있고, 접착제(14)가 배치되어 있는 간격은 서로 동일할 수 있다. 이는 제2 전극(12)과 분리막(13) 사이에 위치한 접착제(14)의 경우에도 마찬가지로 설명될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서 제조된 전극 조립체(1)에서, 접착제(14)는 전극(11, 12)과 분리막(13) 사이마다 동일한 위치에 배치되어 있어, 공정 시간 및 효율성이 증대될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법에서 제조된 전극 조립체(2)에서, 접착제(14)는 전극(11, 12)과 분리막(13) 사이마다 배치되어 있으면서, 서로 인접한 층에 배치된 접착제(14)는 교차된 형태로 배치되어 있을 수 있다. 일 예로, 도 5와 같이, 본 실시예의 전극 조립체(2)에서, 제1 전극(11)의 하부와 분리막(13) 사이에 위치하는 제1 접착제(14-1)와 제1 전극(11)의 상부와 분리막(13) 사이에 제2 접착제(14-2)는 서로 교차되어 배치되어 있을 수 있다. 이 때, 제1 접착제(14-1)와 제2 접착제(14-2)는 위치가 서로 교차되어 있을 뿐, 도포되어 있는 간격은 서로 동일할 수 있다. 이는 제2 전극(12)과 분리막(13) 사이에 위치한 접착제(14)의 경우에도 마찬가지로 설명될 수 있다.
일 예로, 상술한 기본 단위체 제조 단계에서, 도 2 및 도 3에 도시한 제1 노즐(211), 제2 노즐(212), 및 제3 노즐(213) 중 적어도 하나의 위치를 조절함에 따라, 제1 접착제(14-1) 및 제2 접착제(14-2)가 서로 교차되어 배치될 수 있다.
다른 일 예로, 상술한 기본 단위체 제조 단계에서, 제1 노즐(211), 제2 노즐(212), 및 제3 노즐(213) 이외에 별도의 노즐을 추가로 배치되어, 제1 접착제(14-1) 및 제2 접착제(14-2)가 서로 교차되어 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 별도의 노즐은 제1 노즐(211), 제2 노즐(212), 및 제3 노즐(213)과 다른 위치에 배치되어, 제1 노즐(211), 제2 노즐(212), 및 제3 노즐(213)로부터 제1 접착제(14-1) 및 제2 접착제(14-2) 중 하나가 도포되고, 상기 별도의 노즐로부터 제1 접착제(14-1) 및 제2 접착제(14-2) 중 다른 하나가 도포되어, 제1 접착제(14-1) 및 제2 접착제(14-2)가 서로 교차되어 배치될 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 접착제(14-1) 및 제2 접착제(14-2)가 서로 교차되어 배치되는 구조는 다양한 방식에 의해 도포되어 제조될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서 제조된 전극 조립체(2)에서, 접착제(14)는 전극(11, 12)과 분리막(13) 사이마다 배치되어 있으면서, 서로 인접한 층에 배치된 접착제(14)는 교차된 형태로 배치되어 있어, 접착제(14)에 의한 전극 조립체(2)의 두께 증가를 최소화할 수 있다. 이와 더불어, 서로 인접한 층에 배치된 접착제(14)가 서로 교차되어 있어, 후술되는 도 15의 초기 셀(0)에 포함된 전해액에 접착제(14)가 보다 용이하게 용해될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법에서, 기본 단위체 제조 단계 및 전극 조립체 제조 단계를 중심으로 설명한다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 기본 단위체 제조 단계를 도시하는 개략도이다.
먼저, 본 실시예에서, 도 9의 기본 단위체(30)는 분리막(322)이 폴딩되어 전극(31)을 커버하며, 전극(31)과 분리막(322)이 적층되어 있는 단위체일 수 있다. 즉, 기본 단위체(30)는 분리막(322)의 일측 및 타측이 순차적으로 폴딩되어 전극(31)을 커버하면서, 전극(31)과 분리막(322)이 순차로 적층되어 있을 수 있다. 이러한 기본 단위체(30)가 복수 회 반복 형성된 도 10의 전극 적층체(40)가 제조될 수 있다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법은, 전극 릴(311, 312)로부터 전극 시트(3111, 3121)가 권출되어, 전극 시트(3111, 3121)로부터 복수의 전극(31)이 형성되는 단계; 전극(31)과 적층체를 형성하는 분리막(322)이 분리막 릴(321)로부터 권출되는 단계; 분리막(322)이 테이블(36) 상면에 안착하는 단계; 및 테이블(36)에 안착한 분리막(322) 및 전극(31) 중 적어도 일부에 노즐(37)이 접착제를 도포하는 단계를 포함하고, 전극(31)은 제1 전극(3112) 및 제2 전극(3122)을 포함한다. 본 실시예에서 분리막 릴(321)로부터 권출되는 것이 분리막(322)이라고 지칭하고 있으나, 이후에 설명하는 것처럼 분리막 시트가 폴딩되어 각 층에 분리막을 형성한다고 볼 수 있다. 따라서, 분리막 릴(321)로부터 분리막 시트가 권출된다고 볼 수도 있다.
보다 구체적으로, 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법은, 제1 전극 릴(311)로부터 제1 전극 시트(3111)가 권출되면, 제1 커터(331)가 제1 전극 시트(3111)를 절단하여, 복수의 제1 전극(3112)이 형성될 수 있다. 이후, 제1 이송 장치(341)가 제1 전극(3112)을 이송시키면, 제1 헤더(351)가 제1 전극(3112)을 흡착한다.
한편, 도 6을 참조하면, 분리막 릴(321)로부터 분리막(322)이 권출되면, 분리막(322)의 제1 영역(3221)이 테이블(36)의 상면에 안착한다. 이후, 도 6과 같이, 제1 노즐(371)은 분리막(322)의 제1 영역(3221) 중 적어도 일부에 접착제를 도포할 수 있다. 여기서, 제1 노즐(371)은 복수의 도트(dot) 형태로 접착제를 도포할 수 있다.
이후, 테이블(36)이 제1 이송 장치(341)를 향해 이동할 수 있고, 제1 전극(3112)을 흡착한 제1 헤더(351)도 테이블(36)을 향해 이동할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 테이블(36)은 고정되어 있을 수 있다. 테이블(36)의 상방에 제1 헤더(351)가 위치하게 되면, 도 6과 같이, 제1 헤더(351)는 접착제가 도포된 분리막(322)의 제1 영역(3221)에 제1 전극(3112)을 안착시킬 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 6과 달리 분리막(322)의 제1 영역(3221)에 접착제가 도포되어 있지 않고, 제1 전극(3112)의 하부에 접착제가 미리 도포되어 있을 수 있다. 즉, 제1 전극(3112)의 하부에 접착제가 미리 도포된 상태에서, 제1 전극(3112)이 제1 헤더(351)에 의해 분리막(322)의 제1 영역(3221)에 안착될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법은, 상기 접착제 도포 단계 이후에 폴딩 단계를 더 포함하고, 상기 폴딩 단계는, 분리막(322)에 제1 전극(3112)이 안착하면, 분리막(322)의 일측이 폴딩되어 제1 전극(3112)을 커버하고, 분리막(322)에 제2 전극(3122)이 안착하면, 분리막(322)의 타측이 폴딩되어 제2 전극(3122)을 커버할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 7을 참조하면, 제1 영역(3221)에 제1 전극(3112)이 안착한 후, 테이블(36)이 제2 전극(3122)을 이송하는 제2 이송 장치(342)를 향해 이동한다. 그러면, 분리막(322)의 일측이 폴딩되어, 분리막(322)의 제2 영역(3222)이 제1 전극(3112)을 커버할 수 있다. 여기서, 제1 전극(3112)이 분리막(322)의 제2 영역(3222)으로 커버되기 전에, 제1 노즐(371)에 의해 제1 전극(3112)의 상부 또는 분리막(322)의 제2 영역(3222)에 접착제가 미리 도포되어 있을 수 있다.
한편, 제2 전극 시트(3121)가 제2 전극 릴(312)로부터 권출되면, 제2 커터(332)가 제2 전극 시트(3121)를 절단하여, 복수의 제2 전극(3122)이 형성될 수 있다. 이후, 제2 이송 장치(342)가 제2 전극(3122)을 이송시키면, 제2 헤더(352)가 제2 전극(3122)을 흡착한다.
또한, 도 7 및 도 8과 같이, 분리막(322)의 제2 영역(3122)이 제1 전극(3112)을 커버하고 있으면, 제2 영역(3122)의 상방에 위치한 제2 노즐(372)이 분리막(322)의 제2 영역(3222) 중 적어도 일부에 접착제를 도포한다. 여기서, 제2 노즐(372)은 복수의 도트(dot) 형태로 접착제를 도포할 수 있다.
이후, 도 8을 참조하면, 테이블(36)이 제2 이송 장치(342)를 향해 이동할 수 있고, 제2 전극(3122)을 흡착한 제2 헤더(352)도 테이블(36)을 향해 이동할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 테이블(36)은 고정되어 있을 수 있다. 테이블(36)의 상방에 제2 헤더(352)가 위치하게 되면, 도 8과 같이, 제2 헤더(352)는 접착제가 도포된 분리막(322)의 제2 영역(3222)에 제2 전극(3122)을 안착시킬 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 8과 달리 분리막(322)의 제2 영역(3222)에 접착제가 도포되어 있지 않고, 제2 전극(3122)의 하부에 접착제가 미리 도포되어 있을 수 있다. 즉, 제2 전극(3122)의 하부에 접착제가 미리 도포된 상태에서, 제2 전극(3122)이 제2 헤더(352)에 의해 분리막(322)의 제2 영역(3222)에 안착될 수 있다.
이후, 도 9를 참조하면, 제2 영역(3222)에 제2 전극(3122)이 안착한 후, 테이블(36)이 제1 전극(3112)을 이송하는 제1 이송 장치(341)를 향해 이동한다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 테이블(36)은 고정되어 있을 수 있다. 그러면, 분리막(322)의 타측이 폴딩되어, 분리막(322)의 제1 영역(3221)이 제2 전극(3122)을 커버할 수 있다. 여기서, 제2 전극(3122)이 분리막(322)의 제1 영역(3221)으로 커버되기 전에, 제2 노즐(372)에 의해 제2 전극(3122)의 상부 또는 분리막(322)의 제1 영역(3221)에 접착제가 미리 도포되어 있을 수 있다.
그리고, 도 9와 같이, 제1 영역(3221)이 제2 전극(3122)을 커버하고 있으면, 제1 영역(3221)의 상방에 위치한 제1 노즐(371)이 분리막(322)의 제1 영역(3221) 중 적어도 일부에 접착제를 도포한다. 여기서, 제1 노즐(371)은 복수의 도트(dot) 형태로 접착제를 도포할 수 있다.
즉, 상기의 과정들을 반복함으로써, 본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법에서 기본 단위체가 제조될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 기본 단위체 제조 단계에 의하여 제조된 기본 단위체가 반복 형성되어 제조된 전극 조립체를 도시하는 단면도이다. 도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 기본 단위체 제조 단계에 의하여 제조된 기본 단위체가 반복 형성되어 제조된 전극 조립체를 도시하는 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법에서, 전극 조립체 제조 단계는 기본 단위체(30)를 복수회 반복 형성된 전극 적층체(40)의 둘레에, 도 4의 전극 적층체(20)와 같이 고정 테이프(50)를 부착하여 전극 조립체(3)를 제조하는 단계일 수 있다. 또한, 전극 조립체(3)는 도 4의 전극 조립체(1)와 달리, 도 10과 같이 고정 테이프(50)가 생략되어 있을 수 있다. 또한, 도 4의 고정 테이프(50)를 대신하여, 전극 조립체(3)는 분리막(322)의 일 단부가 전극 적층체(40)의 외면 중 일부를 감싸고 있을 수 있다. 여기서, 전극 조립체 제조 단계는 상술한 기본 단위체 제조 단계와 별개로 진행되거나, 전극 조립체 제조 단계에 상술한 기본 단위체 제조 단계가 포함할 수 있다.
본 실시예의 기본 단위체(30)는 도 4의 기본 단위체(10)와 같이, 전극(3112, 3122)과 분리막(322)이 접착제(34)로 서로 접착되어 있는 상태일 수 있다. 이에 따라, 전극(3112, 3122)과 분리막(322)은 접착제(34)의 접착력에 의하여 정렬도를 유지할 수 있다.
본 실시예의 전극 적층체(40)는 분리막(322)이 전극(3112, 3122)의 상하부 및 일 측면을 커버하고 있어, 도 4와 같은 별도의 고정 테이프(50) 없이도, 기본 단위체(30)끼리의 적층 정렬 상태를 유지할 수 있다. 또한, 본 실시예의 전극 적층체(40)의 외측에 도 4의 고정 테이프(50)가 부착되어 있거나, 분리막(322)의 일 단부가 감싸고 있는 경우에는, 기본 단위체(30)끼리의 적층 정렬 상태를 보다 안정적으로 유지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 제조된 전극 조립체(3)에서, 접착제(34)는 전극(3112, 3122)과 분리막(322) 사이마다 동일한 위치에 배치되어 있을 수 있다. 일 예로, 도 10과 같이, 본 실시예의 전극 조립체(3)에서, 제1 전극(3112)의 하부와 분리막(322) 사이에 위치하는 접착제(34)와 제1 전극(3112)의 상부와 분리막(322) 사이에 접착제(34)는 제1 전극(3112) 또는 분리막(322)의 바닥면을 기준으로 각각 동일한 수직선 상에 배치되어 있을 수 있고, 접착제(34)가 배치되어 있는 간격은 서로 동일할 수 있다. 이는 제2 전극(3122)과 분리막(322) 사이에 위치한 접착제(34)의 경우에도 마찬가지로 설명될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서 제조된 전극 조립체(3)에서, 접착제(34)는 전극(3112, 3122)과 분리막(322) 사이마다 동일한 위치에 배치되어 있어, 공정 시간 및 효율성이 증대될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법에서 제조된 전극 조립체(4)에서, 접착제(34)는 전극(3112, 3122)과 분리막(322) 사이마다 배치되어 있으면서, 서로 인접한 층에 배치된 접착제(34)는 교차된 형태로 배치되어 있을 수 있다. 일 예로, 도 11과 같이, 본 실시예의 전극 조립체(4)에서, 제1 전극(3112)의 하부와 분리막(322) 사이에 위치하는 제1 접착제(34-1)와 제1 전극(3112)의 상부와 분리막(322) 사이에 제2 접착제(34-2)는 서로 교차되어 배치되어 있을 수 있다. 이 때, 제1 접착제(34-1)와 제2 접착제(34-2)는 위치가 서로 교차되어 있을 뿐, 도포되어 있는 간격은 서로 동일할 수 있다. 이는 제2 전극(3122)과 분리막(322) 사이에 위치한 접착제(14)의 경우에도 마찬가지로 설명될 수 있다.
일 예로, 상술한 기본 단위체 제조 단계에서, 제1 노즐(371) 및 제2 노즐(372) 중 적어도 하나의 위치를 조절함에 따라, 제1 접착제(34-1) 및 제2 접착제(34-2)가 서로 교차되어 배치될 수 있다.
다른 일 예로, 상술한 기본 단위체 제조 단계에서, 제1 노즐(371) 및 제2 노즐(372) 이외에 별도의 노즐을 추가로 배치되어, 제1 접착제(34-1) 및 제2 접착제(34-2)가 서로 교차되어 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 별도의 노즐은 제1 노즐(371) 및 제2 노즐(372)과 다른 위치에 배치되어, 제1 노즐(371) 및 제2 노즐(372)로부터 제1 접착제(34-1) 및 제2 접착제(34-2) 중 하나가 도포되고, 상기 별도의 노즐로부터 제1 접착제(34-1) 및 제2 접착제(34-2) 중 다른 하나가 도포되어, 제1 접착제(34-1) 및 제2 접착제(34-2)가 서로 교차되어 배치될 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 접착제(34-1) 및 제2 접착제(34-2)가 서로 교차되어 배치되는 구조는 다양한 방식에 의해 도포되어 제조될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서 제조된 전극 조립체(4)에서, 접착제(34)는 전극(3112, 3122)과 분리막(322) 사이마다 배치되어 있으면서, 서로 인접한 층에 배치된 접착제(34)는 교차된 형태로 배치되어 있어, 접착제(34)에 의한 전극 조립체(4)의 두께 증가를 최소화할 수 있다. 이와 더불어, 서로 인접한 층에 배치된 접착제(34)가 서로 교차되어 있어, 후술되는 도 15의 초기 셀(0)에 포함된 전해액에 접착제(34)가 보다 용이하게 용해될 수 있다.
이하에서는, 앞서 상술한 기본 단위체(10, 30)를 중심으로 설명하고자 한다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 기본 단위체 제조 단계에서 제조된 기본 단위체의 분해 사시도이다.
도 12를 참조하면, 기본 단위체(10)는. 도 2 내지 도 5에서 설명한 바와 같이, 분리막(13), 제1 전극(11), 분리막(13), 및 제2 전극(12)이 교대로 적층되어 있는 구조를 가질 수 있다. 여기서, 제1 전극(11)의 하부에 위치한 분리막(13)을 하부 분리막, 제2 전극(12)의 하부에 위치한 분리막(13)을 상부 분리막으로 명명한다.
또한, 기본 단위체(30)의 경우에도, 도 6 내지 도 11에서 설명한 바와 같이, 분리막(322)이 폴딩되어 전극(3112, 3122)을 커버하는 지그 재그 형태로, 제1 전극(3112), 분리막(322), 및 제2 전극(3122)이 교대로 적층되어 있는 구조를 가질 수 있다. 다만, 도 12에서는 설명의 편의 상, 분리막(322)이 폴딩되어 있는 면은 생략하여 도시하였다.
기본 단위체(10, 30)에서, 제1 전극(11, 3112)의 일 단부에 제1 전극 탭(11t, 3112t)이 형성되어 있고, 제2 전극(12, 3122)의 일 단부에 제2 전극 탭(12t, 3122t)이 형성되어 있을 수 있다. 여기서, 제1 전극(11, 3112)과 제2 전극(12, 3122)은 제1 전극 탭(11t, 3112t)과 제2 전극 탭(12t, 3122t)이 서로 다른 방향을 향하도록 배치될 수 있다.
여기서, 제1 전극(11, 3112)과 분리막(13, 322) 사이 및 제2 전극(12, 3122)과 분리막(13, 322) 사이에 접착층(14, 34)이 형성되어 있을 수 있다. 일 예로, 접착층(14, 34)은, 도 12와 같이 복수의 도트 형태로 접착제가 도포되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 복수의 도트는 일정한 간격으로 배치되어 있을 수 있다. 또한, 접착층(14, 34)은 후술되는 도 15의 초기 셀(0)에 포함된 전해액에 용해되는 접착제 성분을 포함할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예의 기본 단위체(10, 30)는 접착층(14, 34)이 복수의 도트 형태로 배치되어 있어, 상기 전해액에 보다 용이하게 용해될 수 있다. 이와 더불어, 접착층(14, 34)은 전해액에 용해되는 접착제 성분을 포함하여, 최종 전지 셀에서 접착층(14, 34)이 제1 전극(11, 3112) 및 제2 전극(12, 3122)의 표면에 남지 않아, 접착층(14, 34)에 의한 셀 성능 저하를 방지할 수 있다.
도 13을 참조하면, 기본 단위체(10’, 30’)는 도 12의 기본 단위체(10, 30)와 대부분 동일하게 설명될 수 있으며, 이하에서는 접착층(14, 34)을 중심으로 설명한다.
본 실시예에 따른 기본 단위체(10’, 30’)에서, 접착층(14, 34)은 제1 접착층(1410, 3410) 및 제2 접착층(1420, 3420)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 접착층(1410, 3410)은 제1 전극(11, 3112)의 중심부와 분리막(13, 322) 사이 및 제2 전극(12, 3122)의 중심부와 분리막(13, 322) 사이에 위치할 수 있다.
일 예로, 도 13과 같이, 제2 접착층(1420, 3420)은 제1 전극 탭(11t, 3112t) 혹은 제2 전극 탭(12t, 3122t)과 인접한 분리막(13, 322)의 양 단부에 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 접착층(1420, 3420)은 제1 전극 탭(11t, 3112t)과 분리막(13, 322) 사이 및 제2 전극 탭(12t, 3122t)과 분리막(13, 322) 사이에 위치할 수 있다.
다른 일 예로, 도 13과 달리, 제2 접착층(1420, 3420)은, 제1 전극 탭(11t, 3112t)과 분리막(13, 322) 사이에서 제1 전극 탭(11t, 3112t)과 분리막(13, 322)이 서로 대면하는 부분에만 형성되어 있을 수 있고, 제2 전극 탭(12t, 3122t)과 분리막(13, 322) 사이에서 제2 전극 탭(12t, 3122t)과 분리막(13, 322)이 서로 대면하는 부분에만 형성되어 있을 수 있다.
이 때, 제1 접착층(1410, 3410) 및 제2 접착층(1420, 3420)은 각각 복수의 도트 형태로 접착제가 도포되어 형성될 수 있다. 제1 접착층(1410, 3410)은 제1 접착체로 형성되고, 제2 접착층(1420, 3420)은 제2 접착제로 형성될 수 있다.
여기서, 제1 접착층(1410, 3410)을 형성하는 제1 접착제는, 도 12의 접착층(14, 34)과 같이, 후술되는 도 29의 초기 셀(0)에 포함된 전해액에 용해되는 접착제 성분을 포함할 수 있다. 이와 달리, 제2 접착층(1420, 3420)을 형성하는 제2 접착제는 상기 전해액에 용해되지 않는 접착제 성분을 포함할 수 있다.
일 예로, 상술한 기본 단위체 제조 단계에서, 도 2 및 도 3의 노즐(210) 중 적어도 하나 혹은 도 6 내지 도 9의 노즐(37) 중 적어도 하나로부터 도포되는 접착제의 종류를 제조 공정 상에서 변경함에 따라, 제1 접착층(1410, 3410) 및 제2 접착층(1420, 3420)이 각각 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 접착층(1410, 3410)과 제2 접착층(1420, 3420)을 형성하는 접착제를 하나의 노즐을 통해 도포하거나, 서로 다른 노즐을 통해 도포할 수 있다.
다른 일 예로, 상술한 기본 단위체 제조 단계에서, 도 2 및 도 3의 노즐(210) 혹은 도 6 내지 도 9의 노즐(37) 이외에 별도의 노즐을 추가로 배치되어, 제1 접착층(1410, 3410) 및 제2 접착층(1420, 3420)이 각각 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 별도의 노즐은 분리막(13, 322)의 양 단부에 인접하게 배치되어, 도 2 및 도 3의 노즐(210) 혹은 도 6 내지 도 9의 노즐(37)로부터 제1 접착층(1410,3410)이 형성되고, 상기 별도의 노즐로부터 제2 접착층(1420, 3420)이 형성될 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 접착층(1410, 3410) 및 제2 접착층(1420, 3420)은 다양한 방식에 의해 서로 다른 접착제가 도포되어 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예의 기본 단위체(10’, 30’)에서, 제1 접착층(1410, 3410)이 제1 전극(11, 3112)의 중심부와 분리막(13, 322) 사이 및 제2 전극(12, 3122)의 중심부와 분리막(13, 322) 사이에 위치하여, 최종 전지 셀에서 제1 접착층(15, 35)이 제1 전극(11, 3112) 및 제2 전극(12, 3122)의 표면에 남지 않아, 제1 접착층(1410, 3410)에 의한 셀 성능 저하를 방지할 수 있다.
이와 더불어, 본 실시예의 기본 단위체(10’, 30’)에서, 제2 접착층(1420, 3420)이 제1 전극 탭(11t, 3112t)과 분리막(13, 322) 사이 및 제2 전극 탭(12t, 3122t) 사이에 위치하여, 최종 전지 셀에서 제2 접착층(1420, 3420)이 상기 전해액에 용해되지 않아, 제1 전극 탭(11t, 3112t) 및 제2 전극 탭(12t, 3122t)과 대면하는 분리막(13, 322)이 접히는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 접착층(1420, 3420)은 최종 전지 셀에서 제1 전극(11, 3112) 및 제2 전극(12, 3122)이 분리막(13, 322)으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제2 접착층(1420, 3420)은 서로 대면하는 한 쌍의 분리막(13, 322) 사이에 위치하면서, 분리막(13, 322)과 제1 전극(11, 3112) 및/또는 제2 전극(12, 3122)이 접하는 부분을 제외한 부분에 형성되어 있을 수 있다. 다르게 말하면, 제2 접착층(1420, 3420)은 서로 대면하는 한 쌍의 분리막(13, 322) 사이에 위치하면서, 제1 전극(11, 3112) 및 제2 전극(12, 3122)과 접하지 않을 수 있다.
이에 따라, 본 실시예의 기본 단위체(10’, 30’)에서, 제2 접착층(1420, 3420)은 제1 전극(11, 3112) 및/또는 제2 전극(12, 3122)이 분리막(13, 322)과 접하는 부분을 회피하는 위치에 형성되어 있어, 제2 접착층(1420, 3420)은 제1 전극(11, 3112) 및/또는 제2 전극(12, 3122)이 분리막(13, 322) 사이의 리튬 이온 이동을 방해하지 않을 수 있다. 즉, 제2 접착층(1420, 3420)은 셀 성능을 저하시키지 않으면서도, 앞서 상술한 분리막(13, 322)이 접히는 것을 방지할 수 있고, 제1 전극(11, 3112) 및 제2 전극(12, 3122)이 분리막(13, 322)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 기본 단위체의 분해 사시도이다. 도 15는 도 14의 구성 요소가 결합된 전극 조립체를 나타내는 사시도이다. 도 16은 도 15의 A-A축을 따라 자른 단면도이다.
도 14 및 도 15를 참고하면, 본 실시예에 따른 전극 조립체는 복수의 기본 단위체를 포함하고, 본 실시예에 따른 기본 단위체(109)는, 전극(119, 159)과 분리막(219, 259)이 적층되는 방향을 따라 전극(119, 159)과 분리막(219, 259) 사이에 형성되는 제1 접착부(P1), 및 복수의 분리막(219, 259) 중에서, 전극(119, 159)과 분리막(219, 259)이 적층되는 방향을 따라 서로 이웃하는 분리막(219, 259) 사이에 형성되는 제2 접착부(P2)를 포함한다. 제2 접착부(P2)는 전극(119, 159)과 분리막(219, 259)이 적층되는 방향을 따라 제1 접착부(P1) 외측에 위치한다.
보다 구체적으로, 분리막(219, 259)은 하부 분리막(219) 및 상부 분리막(259)을 포함하고, 전극(119, 159)은 제1 전극(119) 및 제2 전극(159)을 포함하고, 하부 분리막(219), 제1 전극(119), 상부 분리막(259), 및 제2 전극(159) 순으로 적층되어 있을 수 있다.
여기서, 제1 전극(119)은 일 방향으로 돌출되어 있는 제1 전극 탭(116)을 포함할 수 있고, 제2 전극(159)은 일 방향으로 돌출되어 있는 제2 전극 탭(155)을 포함할 수 있다. 일 예로, 도 14 및 15와 같이, 제1 전극(119)과 제2 전극(159) 사이에 상부 분리막(259)이 위치하도록 적층되며, 제1 전극(119)의 제1 전극 탭(116)과 제2 전극(159)의 제2 전극 탭(155)이 서로 반대 방향에 위치하도록 적층될 수 있다. 다만, 이에 한정된 것은 아니며, 제1 전극 탭(116)과 제2 전극 탭(155)이 같은 방향에 위치하도록 적층되는 구조 또한 본 실시예에 포함될 수 있다. 앞에서 설명한 제1 접착부(P1)의 외측은, 전극 탭(116, 155)이 돌출된 방향과 교차하는 방향에 위치할 수 있다.
여기서, 제1 전극(119) 및 제2 전극(159)은 각각 전극 집전체와 상기 전극 집전체 상에 위치하는 활물질층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 활물질층은 전극 활물질을 포함하는 전극 조성물로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 전극(119) 및 제2 전극(159)은 양극 또는 음극일 수 있다. 여기서, 상기 양극은 양극 집전체와 양극 활물질을 포함하는 활물질층을 포함할 수 있고, 상기 음극은 음극 집전체와 음극 활물질을 포함하는 활물질층을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 전극(119)은 음극일 수 있고, 제2 전극(159)은 양극일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 반대의 경우에도 마찬가지로 본 실시예에 포함될 수 있다.
분리막(219, 259)은 제1 전극(119)과 제2 전극(159)을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공할 수 있다. 또한, 분리막(219, 259)은 하부 분리막(219) 및 상부 분리막(259)을 포함하되, 하부 분리막(219) 및 상부 분리막(259)은 상이하거나 서로 동일한 소재의 분리막이 적용될 수 있다.
일 예로, 분리막(219, 259)은 통상 리튬이차 전지에서 세퍼레이터로 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있으나, 앞서 설명한 바와 같이, 분리막으로서 CCS(Ceramic Coated Separator)일 수 있다.
도 14 및 도 16을 참조하면, 제1 접착부(P1)는 제1 전극(119)과 하부 분리막(219) 사이, 제1 전극(119)과 상부 분리막(259) 사이, 및 제2 전극(159)과 상부 분리막(259) 사이 중 적어도 하나에 위치할 수 있다.
이에 따라, 제1 접착부(P1)는 제1 전극(119) 및 제2 전극(159)을 각각 하부 분리막(219) 및/또는 상부 분리막(259)에 고정시킬 수 있다. 즉, 제1 접착부(P1)는 전극(119, 159)과 분리막(219, 259) 사이의 움직임을 방지할 수 있고, 전극(119, 159)과 분리막(219, 259)의 변형 및 파손을 방지할 수 있다.
또한, 제2 접착부(P2)는 상부 분리막(259)과 하부 분리막(219) 사이에 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 접착부(P2)는 하부 분리막(219)의 단부와 제1 전극(119)의 단부 사이에 위치할 수 있다. 또한, 제2 접착부(P2)는 상부 분리막(259)의 단부와 제1 전극(119)의 단부 사이에 위치할 수 있다. 다르게 말하면, 제2 접착부(P2)는 분리막(219, 259)에서 제1 전극(119)이 접하지 않는 면에 위치하면서, 제2 접착부(P2)는 제1 전극(119)의 둘레를 따라 위치할 수 있다. 여기서, 제2 접착부(P2)는 전극(119, 159)에서 돌출되어 있는 전극 탭(116, 155)이 위치한 부분에 대해서도 선택적으로 위치할 수 있다.
이에 따라, 상부 분리막(259)과 하부 분리막(219) 사이에 제1 전극(119)이 위치하면서, 상부 분리막(259)과 하부 분리막(219)이 제2 접착부(P2)에 의해 서로 고정될 수 있어, 제1 전극(119)이 상부 분리막(259) 및 하부 분리막(219) 사이에서 움직이는 것을 방지할 수 있다. 다르게 말하면, 제2 접착부(P2)는 제1 전극(119)의 둘레를 따라 상부 분리막(259) 및 하부 분리막(219)을 서로 고정시켜, 제1 전극(119)이 움직일 수 있는 공간을 제한시킬 수 있고, 이에 따라 제1 전극(119)의 변형 및 파손을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 접착부(P1)를 형성하는 제1 접착제와 제2 접착부(P2)를 형성하는 제2 접착제는 서로 다른 종류일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 접착제는 전해액에 용해되는 성질을 갖고, 상기 제2 접착제는 전해액에 용해되지 않는 성질을 가질 수 있다.
도 4, 5, 10, 11, 12, 13에서 설명한 접착제(14, 34)에 관한 내용은, 본 실시예에 따른 제1 접착부(P1)를 형성하는 제1 접착제에 모두 적용 가능하다. 뿐만 아니라, 앞서 설명한 분리막에 관한 설명도 본 실시예에 적용 가능하다.
또한, 제1 접착부(P1) 및 제2 접착부(P2)는, 도 14 및 도 16과 같이, 각각 복수의 도트를 포함하는 패턴으로 형성되어 있을 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 복수의 도트는 서로 이격되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 복수의 도트 사이의 간격은 필요에 따라 동일하거나 서로 상이하게 조절될 수 있다.
제2 접착부는 전극 조립체의 전장 방향을 따라 부분적으로 접착제를 도포하여 형성될 수 있다. 전장 방향은, 전극 탭(116, 155)이 돌출된 방향과 동일할 수 있다.
이에 따라, 제1 접착부(P1) 및 제2 접착부(P2)는 상술한 패턴으로 형성될 수 있어, 전지셀(이차 전지)을 형성하기 위해 기본 단위체(109)를 포함하는 전극 조립체를 케이스에 장착한 후, 케이스 내에 전해액을 주입할 때, 상기 전극 조립체가 빠르게 함침될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 접착부(P1) 및 제2 접착부(P2)에서 복수의 도트가 서로 이격되어 있어, 복수의 도트 사이로 전해액이 흐를 수 있는 이점이 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 전지셀의 제조 시간을 상대적으로 단축시키고, 수율 또한 개선될 수 있다. 다만, 제2 접착부(P2)에 형성되는 접착 패턴은 도트 패턴에 한정되지 않고, 도 21에서 도시한 것처럼 소용돌이 패턴으로 형성될 수도 있다. 또, 후술하는 도 17 및 도 18에서 설명하는 접착층(145, 145’)에 관한 내용은, 본 실시예에 따른 제2 접착부(P2)를 형성하는 제2 접착제에 모두 적용 가능하다.
이하에서는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극 조립체에 관하여 설명한다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극 조립체를 나타낸 도면이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 본 실시예의 전극 조립체(105)는 충방전이 가능한 발전소자로써, 전극(115, 125) 및 분리막(135)을 포함할 수 있다. 전극 조립체(105)에 포함된 전극(115, 125)은 양극(115) 및 음극(125)을 포함할 수 있고, 각 전극(115, 125) 사이에 분리막(135)이 개재됨으로써 전극 조립체(105)는 양극(115)/분리막(135)/음극(125)이 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 여기서, 도 4 및 도 5에 표시된 양극(115)과 음극(125)의 위치는 편의에 따라 도시한 것으로써, 그 위치는 상호 변경될 수 있다.
또한, 본 실시예의 전극 조립체(105)는 측면에 형성된 접착층(145, 145’)을 포함할 수 있다. 전극 조립체(105)는 전극(115, 125) 및 분리막(135)이 교대로 적층된 셀 적층체의 측면에 형성된 접착층(145, 145’)을 포함할 수 있다. 여기서 셀 적층체란, 본 실시예의 전극 조립체(105)에서 전극(115, 125) 및 분리막(135)의 적층체를 의미하는 것으로, 접착층(145, 145’)을 포함하지 않을 수 있다. 또, 여기서 셀 적층체의 측면이란, 전극(115, 125) 및 분리막(135)이 교대로 적층된 셀 적층체에서 다수의 전극(115, 125) 및/또는 분리막(135)의 말단이 드러난 면을 지칭하는 것일 수 있다. 전극 조립체(105) 제조 시 분리막(135)의 크기는 전극(115, 125)의 크기보다 크게 제공될 수 있고, 분리막(135)의 말단은 전극(115, 125)의 말단을 넘어 돌출될 수 있다. 또, 후술하겠지만, 전극 조립체(105)가 지그재그 적층을 통해 형성되는 경우, 분리막(130)의 절곡부는 전극(115, 125)의 말단을 넘어 돌출될 수 있다. 여기서, 돌출된 분리막(135)의 말단 또는 분리막(135)의 절곡부는 ‘연장부(138)’로 지칭될 수 있다.
접착층(145, 145’)은 접착제를 도포함으로써 형성될 수 있다. 접착제는 전해액에 쉽게 용해되지 않는 성분을 포함할 수 있다. 접착층(145, 145’)에 사용되는 접착제의 일 예로는 PO, PUR, EVA, rubber 계열을 들 수 있다. 또, 다른 예로는 자연 경화, 습기 경화, UV경화 등이 가능한 경화성 접착제를 들 수 있다.
접착층(145, 145’)은 전극(115, 125)과 접촉되지 않는 분리막(135)의 연장부(138)와 접촉함으로써, 분리막(135)의 형태를 고정하는 것일 수 있다. 분리막(135) 및 그와 인접한 다른 분리막(135)은 접착층(145, 145’)에 의해 서로 고정될 수 있다.
접착층(145, 145’)은 분리막(135)과 접촉할 수 있다. 이 때, 접착층(145)은 도 17과 같이 분리막(135) 사이에 형성됨으로써 분리막(135)의 연장부(138)와 그 위치가 대응되도록 형성될 수도 있고, 접착층(145’)은 도 18과 같이 분리막(135)의 연장부(138) 외부까지 커버하도록 형성될 수도 있다.
접착층(145, 145’)은 양극(115)과 접촉하지 않는 것이 바람직할 수 있다. 이는 접착층(145, 145’)이 양극(115)으로부터 음극(125)으로 이동하는 이온의 흐름을 방해하기 때문일 수 있다. 또한, 접착층(145, 145’)은 음극(125)과 접촉하지 않는 것이 바람직하나, 음극(125)은 직접적인 충전 영역이 아닌 바, 양극(115)과 접착층(145, 145’)이 접촉하는 것 보다는 그 영향이 적을 수 있다.
접착층(145, 145’)은 전극 조립체(105)의 모든 측면에 형성될 수도 있으나, 일부 측면에만 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 이는 접착층(145, 145’)이 전극 조립체(105)의 측면에 모두 형성되는 경우, 전극(115, 125)의 전해액 함침 또는 활성화 공정에서 전극 조립체(105)의 가스 방출이 접착층(145)에 의해 방해되기 때문일 수 있다.
접착층(145, 145’)은 전극 조립체(105)의 일 측면을 모두 덮도록 형성될 수도 있고, 측면의 70 내지 80%를 덮도록 형성될 수도 있다. 여기서, 전극 조립체(105)의 측면은 적층을 통해 형성된 ‘높이’ 및 전극 조립체(105)에서 장변 또는 단변의 길이와 대응되는 ‘폭’을 가질 수 있고, 이 때, 접착층(145, 145’)은 전극 조립체(105)의 측면의 폭을 70 내지 80%를 가리도록 형성될 수 있다. 접착층(145, 145’)이 전극 조립체(105)의 측면을 모두 가리지 않음으로써, 전극(115, 125)의 전해액 함침 또는 활성화 공정에서 전극 조립체(105)의 가스 방출이 접착층(145, 145’)에 의해 방해되는 것이 방지될 수 있다.
접착층(145, 145’)은 전극 조립체(105)의 측면 중 분리막(135)의 장변이 위치한 면에 형성될 수 있다. 접착층(145, 145’)은 분리막(135)의 장변 상에 형성될 수 있다. 이는 분리막(135)의 단변 보다 상대적으로 길이가 긴 장변에 접힘 현상 등이 더욱 빈번하게 발생하기 때문일 수 있다. 그러나 이러한 설명이 분리막(135)의 단변에 접착층(145, 145’)이 형성될 수 있음을 완전히 배제하는 것은 아니다.
도 19는 전극 조립체의 측면을 촬영한 사진이다. 도 20은 전극 조립체의 강성에 관한 테스트를 도시화한 도면이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 접착층(145, 145’)에 의해 분리막(135)의 끝단이 접히는 현상이 방지될 수 있고, 전극 조립체(105)의 강성이 보완될 수 있다.
구체적으로, 접착층(145, 145’)이 전극 조립체(105)의 측면에 형성됨으로써, 상술한 도 2의 A영역에서 나타나던 접힘 현상이 개선되는 것이 확인되었다. 또, 도 3에서 수행된 것과 동일한 테스트에서도 도 20에서는 전극 조립체(105)의 일부가 처지는 현상이 발생하지 않은 바, 접착층(145, 145’)에 의해 전극 조립체(105)에 요구되는 최소한의 강성이 확보된 것을 확인할 수 있었다. 이처럼 전극 조립체(105)의 강성이 보완됨으로써, 외력이 가해질 때 전극 조립체(105)의 과도한 변형이 방지될 수 있을 것이다.
도 21은 전극 조립체에 접착제를 도포하는 장치 및 도포된 접착제의 일 예를 도시한 도면이다. 도 22는 전극 조립체에 접착제를 도포하는 장치 및 도포된 접착제의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 21을 참고하면, 본 실시예의 접착층(145, 145’)은 패턴 방식으로 형성될 수 있다. 여기서, 패턴 방식이란, 표적 위치에 도포된 접착제(15)가 소정의 패턴을 가지도록 접착제를 도포하는 것을 의미할 수 있다.
패턴 방식의 접착제 도포 장치(205)는 하우징(215) 및 노즐(225)을 포함하 할 수 있다. 접착제(15)는 장치(205)의 외부로부터 공급되어 하우징(215)에 수용될 수 있고, 노즐(225)을 통과한 접착제(15)는 선의 형태로 토출될 수 있다. 구체적으로, 노즐(225)에서 나오는 접착제가 가느다란 줄로 연결되어 워블(wobble) 패턴으로 이어져 도포될 수 있다. 도포된 접착제(15)는 노즐(225)의 움직임에 따라 특정 패턴을 가질 수 있다. 일 예로, 도 21의 아래에는 접착제(15)가 나선형으로 도포됨으로써 다수의 원형이 겹쳐진 패턴 형상을 가지는 것이 도시되었다. 이러한 패턴 형상은 돼지 꼬리(pig tail) 형상 또는 소용돌이 패턴(swirl pattern)으로 지칭될 수도 있다.
도 22를 참고하면, 본 실시예의 접착층(145, 145’)은 면도포 방식으로 형성될 수 있다. 여기서, 면도포 방식이란, 표적 위치에 접착제(15)가 빈틈없이 도포되도록 접착제를 밀도 높게 도포하는 것을 의미할 수 있다.
면도포 방식의 접착제 도포 장치(305)는 도 22의 아래 사진과 같이 접착제(15)가 표적 부분을 모두 덮도록 접착제(15)를 도포할 수 있다. 면도포 방식의 접착제 도포 장치(305)는 스프레이, 슬롯 또는 그 밖의 방법을 통해 접착제를 도포할 수 있다. 일 예로, 면도포 방식의 접착제 도포 장치(305)는 하우징(315), 노즐(325) 및 하우징(315) 내부로 접착제(15)가 공급되는 관(335) 및 상기 관(335)과 연결된 노즐(325)을 통해 접착제(15)가 분사될 때, 압축공기를 주입하는 에어관(345)을 포함할 수 있다.
한편, 도 22의 면도포 방식의 접착제 도포 장치(305)는 압축 공기 등을 이용하므로 접착제(15) 분사 시 접착제(15’)가 흩날리는 비산 현상이 발생할 우려가 있다. 또한, 접착층(145, 145’)의 두께를 두껍게 형성하고자 하는 경우, 접착층(145, 145’)의 균일성이 떨어지는 단점이 있다.
반면, 도 21의 접착제 도포 장치(205)는 선의 형태로 접착제(15)를 토출하므로 에어 등에 의한 접착제 비산 현상이 최소화될 수 있고, 장치의 오염이 최소화될 수 있다. 또, 도 21의 장치(205)는 선 사이의 간격을 조절함으로써 접착층(145, 145’)의 밀도 및 두께를 비교적 자유롭게 조절할 수도 있다. 도 21의 장치(205)는 일정한 패턴으로 접착제(15)를 도포함으로, 접착층(145, 145’)의 두께를 두껍게 형성하고자 하는 경우에도 도 22의 접착제 도포 장치(305) 보다 균일하게 접착제(15)를 도포할 수 있다.
도 21의 장치(205)는 도 22의 장치(305) 보다 접착층(145, 145’)의 두께를 최소화할 수 있다. 구체적으로, 도 21의 장치(205)를 통해 형성되는 접착층(145, 145’)의 두께는 약 100 um 이상인데 반해, 도 22의 장치(305)를 통해 형성되는 접착층(145, 145’)의 두께는 약 200 um 이상일 수 있다. 이는 상술한 것과 같이 도 21의 장치(205)가 선의 형태로 접착제(15)를 도포하기 때문일 수 있다.
전극 조립체(105)에 형성되는 접착층(145, 145’)의 두께는 설계에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 접착층(145, 145’)의 두께는 전지셀 내부의 전극 조립체(105)와 전지케이스 사이의 이격 공간의 크기를 고려하여, 그 이하로 설계될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 접착층(145, 145’)이 형성되지 않은 상태에서 전극 조립체(105)가 전지케이스에 내장될 때, 전극 조립체(105)와 전지케이스와의 이격 거리는 600 um 내외일 수 있다. 이러한 경우, 전극 조립체(105)에 형성되는 접착층(145, 145’)의 두께는 600 um 이하, 500 um 이하, 400 um 이하, 300 um 이하, 200 um 이하일 수 있다. 또, 전극 조립체(105)에 형성되는 접착층(145, 145’)의 두께는 100 내지 600 um, 100 내지 500 um, 100 내지 400 um, 100 내지 300 um, 또는 100 내지 200 um일 수 있다. 이 때, 접착층(145, 145’)은 도 8의 장치(205)에 의해 선이 반복 적층됨으로써 형성될 수 있다.
접착제 도포 장치를 통해 제공되는 접착제(15)는 소정의 온도를 가질 수 있다. 이는 접착제(15)가 용이하게 도포되도록, 접착제 도포 장치가 접착제(15)의 온도를 조절하기 때문일 수 있다. 도 21의 장치(205)의 동작 온도는 110℃ 이고, 장치(205)로부터 토출되는 접착제(15)의 온도는 40℃ 내지 50℃ 수준일 수 있다. 도 22의 장치(305)의 동작 온도는 160℃ 이고, 장치(205)로부터 토출되는 접착제(15)의 온도는 60℃ 내지 70℃ 수준일 수 있다. 접착제(15)의 온도가 높으면 분리막(135)이 수축될 가능성이 높으므로, 도 22의 장치(305) 보다는 도 21의 장치(205)가 본 실시예의 접착층(145, 145’) 형성에 사용되는 것이 바람직할 수 있을 것이다.
도 23은 도 21 및 도 22의 장치를 이용하여 도포된 접착제를 비교한 사진이다. 도 24는 도 23의 B영역을 확대한 사진이다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 도 21 및 도 22의 장치에 따른 접착제의 도포 형상을 비교할 수 있다. 해당 형상은 전극 조립체(105)의 측면에 도포된 접착층(145, 145’)의 형상일 수 있다.
도 23(a)은 패턴 방식에 의한 것으로, 도 21의 장치(205)에 의해 형성된 것일 수 있다. 도 23(a)에서는 선 형상으로 토출된 접착제(15)가 나선형 또는 원형으로 반복됨으로 패턴을 형성한다. 패턴 방식에 의해 형성된 접착층(145, 145’)은 적어도 두 개의 선이 교차되는 패턴을 가질 수 있다. 패턴 방식에 의해 형성된 접착층(145, 145’)은 다수의 개구(88)를 포함할 수 있다. 패턴 방식에 의한 접착제(15)의 선폭은 20 내지 100 um 일 수 있고, 선 사이의 간격은 100 내지 800 um일 수 있다.
도 24를 참조하면, 접착층(145, 145’)이 돼지 꼬리 패턴을 가지는 것이 보다 명확하게 확인되었다. 사진으로부터 측정된 제1 선폭(d1)은 50 um, 제1 선 간격(w1)은 600 um로 확인되었다.
반면, 도 23(b)는 면도포 방식에 의한 것으로, 도 22의 장치(305)에 의해 형성된 것일 수 있다. 도 23(b)는 접착제(15) 사이의 간격이 없고, 하나의 면을 이루도록 도포되어 있다. 도 23(b)에서는 도 23(a)와 달리 적어도 두 개의 선이 교차됨으로써 형성되는 패턴이 발견되지 않았으며, 접착층(145, 145’)에 개구가 형성되지 않음이 확인되었다.
한편, 본 실시예의 접착층(145, 145’)은 전극 조립체(105)의 측면에 형성되므로, 접착층(145, 145’)이 전극 조립체(105)의 측면을 통해 흡수되는 전해액과 전극(115, 125)이 접촉하는 것을 방해할 수 있다. 따라서, 접착층(145, 145’)은 전해액의 흡수 저하가 최소화하는 방식으로 형성되어야 할 수 있다.
도 25는 도 21 및 도 22의 공정이 적용된 전극 조립체의 젖음성에 관한 테스트를 촬영한 사진이다. 구체적으로, 도 25는 도 21 및 도 22의 공정을 통해 형성된 접착층(145, 145’)을 가지는 전극 조립체(105)를 전해액에 함침시킨 후 분해한 것이다. 사진을 통해 전극(115, 125)에서 전해액이 흡수되지 않은 부분은 논-Ÿ‡팅(non-wetting) 영역(25)으로 확인될 수 있고, 이에 기초하여 전해액에 대한 전극(115, 125)의 젖음성이 접착층(145, 145’)에 의해 저하되는지 여부를 확인할 수 있다. 여기서, 논-Ÿ‡팅 영역(25)이 작을 수록 전극(115, 125)과 전해액과의 접촉이 충분했음을 의미할 수 있다.
도 25를 참조하면, 도 21의 패턴 방식이 적용된 도 25(a)의 전극은 도 22의 면도포 방식이 적용된 도 25(b)의 전극 보다 논-Ÿ‡팅(non-wetting) 영역(25)이 작게 형성된 것을 확인할 수 있다. 다시 말해서, 도 21에 의해 형성된 접착층(145, 145’)이, 도 22에 의해 형성된 접착층(145, 145’) 보다 전해액의 흡수를 방해하지 않을 수 있다.
도 21의 패턴 도포 방식은 다수의 선이 교차된 패턴을 가지므로, 도 17 및 도 18의 접착층(145, 145’) 내에 다수의 개구를 포함하도록 형성될 수 있다. 전극 조립체(105)가 전해액에 함침되면, 개구를 통해 전해액이 전극 조립체(105) 내부로 흡수될 수 있으므로, 패턴 도포 방식에 의한 접착층(145, 145’)은 면도포 방식에 의한 접착층(145, 145’) 보다 전해액의 침투 저하가 최소화될 수 있다.
전해액이 전극(115, 125)에 잘 흡수되지 않으면, 전극 조립체(105)의 출력 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 도 22의 면도포 방식에 의해 접착층(145, 145’)을 형성하는 경우에도, 전극 조립체(105)의 측면에 접착층(145, 145’)을 부분적으로 형성함으로써 전해액의 흡수율을 높일 수도 있다. 그러나 이처럼 접착층(145, 145’)을 부분적으로 형성하는 경우에는 도 3에 도시된 것과 같이 전극 조립체(105)의 강성이 저하될 수 있으므로, 접착층(145, 145’)의 도포 위치 및 도포 수준이 보다 까다롭게 설계되어야 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체에 관하여 설명한다.
설명에 앞서, 본 실시예의 전극 조립체는 셀 적층체의 형상이 다른 것 외에는 상술한 전극 조립체의 내용과 동일함을 밝혀 둔다. 따라서, 별도의 언급이 없더라도 본 실시예에 따른 전극 조립체는 상술한 도 17 내지 도 25의 전극 조립체에 관한 내용을 모두 포함하는 것으로 설명될 수 있을 것이다.
도 26 및 도 27은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체를 나타낸 도면이다.
도 26 및 도 27을 참조하면, 본 실시예의 전극 조립체(105)는 양극(115)/분리막(135)/음극(125)이 교대로 적층된 셀 적층체 및 셀 적층체의 측면을 감싸는 마감 분리막(132,134)를 포함할 수 있다. 여기서 분리막(135)은 장방형의 분리막 시트가 절곡됨으로써 형성된 지그재그 형태를 가지고, 지그재그로 절곡된 분리막(135)은 양극(115) 및 음극(125) 사이에 개재될 수 있다. 지그재그 적층이 완료된 후 분리막(135)은 마감 분리막(132, 134)을 통해 셀 적층체의 측면을 적어도 한번 이상 감쌀 수 있고, 이에 의해 셀 적층체의 측면이 마감될 수 있다. 이 때, 도 26 및 도 27에 표시된 양극(115)과 음극(125)의 위치는 편의에 따라 도시한 것으로써, 그 위치는 상호 변경될 수 있다.
셀 적층체의 측면에는 접착층(145, 145’)이 형성될 수 있다. 접착층(145, 145’)은 분리막(135)의 연장부(138)와 접촉하고, 연장부(138)를 연결함으로써 분리막(135)의 형태를 고정할 수 있다. 접착층(145, 145’)은 분리막(135)의 절곡된 부분, 즉 분리막(135)의 절곡부를 연결함으로써, 분리막(135)의 전체적인 형태를 고정할 수 있다. 접착층(145, 145’)에 의해 분리막(130)을 비롯한 셀 적층체의 전체적인 형상이 고정되고, 최소한의 강성이 보장될 수 있다.
접착층(145, 145’)은 상술한 것과 같이 셀 적층체의 모든 측면에 형성될 수 있으나, 도 26 및 도 27과 같이 절곡된 분리막(135)이 위치하는 양 측면에 형성될 수 있다. 또, 도 26 및 도 27과 달리 셀 적층체의 다른 측면에 형성되는 것도 가능할 수 있다. 그러나, 전극(115, 125)의 전해액 함침 또는 활성화 공정에서 전극 조립체(105)의 가스 방출이 접착층(145, 145’)에 의해 방해될 수 있으므로, 접착층(145, 145’)의 위치는 적절히 설계될 필요가 있으며, 셀 적층체의 모든 측면을 가리도록 형성되는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 또, 접착층(145, 145’)은 전극 조립체(105)의 일 측면을 모두 덮도록 형성될 수도 있고, 측면의 70 내지 80%를 덮도록 형성될 수도 있다.
셀 적층체에 접착층(145, 145’) 형성된 후, 접착층(145, 145’)의 외측으로 마감 분리막(132, 134)이 형성될 수 있다. 마감 분리막(132, 134)은 접착층(145, 145’)이 형성된 셀 적층체의 측면을 감쌀 수 있다. 이 때, 마감 분리막(132)은 도 26과 같이 셀 적층체의 둘레를 전체적으로 한 바퀴 둘러쌈으로써 셀 적층체의 측면을 한번 감싼 다음 마감될 수 있다. 또, 마감 분리막(132, 134)은 도 27과 같이 셀 적층체의 둘레를 두 바뀌 이상 둘러쌈으로써 셀 적층체의 측면을 두번 이상 감싼 다음 마감 처리될 수도 있다.
한편, 전극 조립체(105)에서 마감 분리막(132, 134)를 형성하지 않고서도, 셀 적층체의 측면은 열융착 도는 접착테이프와 같은 접착수단을 붙여서 마무리될 수 있으며, 마감되는 방법은 상술한 바와 같은 실시예 외에도, 얼마든지 다양하게 변경하여 실시될 수 있을 것이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제조 방법에 관하여 설명한다.
본 실시예의 전극 조립체의 제조 방법(S1000)은, 전극(115, 125) 및 분리막(135)이 교대로 적층된 셀 적층체를 형성하는 단계(S1100), 셀 적층체의 측면에 접착제(15)를 도포하는 단계(S1200) 및 상기 분리막(135)을 고정하는 접착층(145, 145’)을 형성하는 단계(S1300)를 포함할 수 있다.
여기서, 셀 적층체를 형성하는 단계(S1100)는 양극(115), 분리막(135), 음극(125), 분리막(135)의 순서 또는 음극(125), 분리막(135), 양극(115), 분리막(135)의 순서로 전극 및 분리막을 적층하는 것이라면 공지된 어떠한 방법을 사용하여도 무방하다. 예를 들어, 셀 적층체는 도 17 및 도 18과 같이 스택형으로 제조될 수도 있고, 도 26 및 도 27과 같이 지그재그 형태로 제조될 수도 있다.
여기서, 셀 적층체의 측면에 접착제를 도포하는 단계(S1200)에는, 도 21의 장치(205)가 사용될 수도 있고, 도 22의 도포 장치(305)가 사용될 수 있다. 도 21의 장치(205)를 사용하는 경우, 상기 단계(S1200)는 접착제(15)의 도포 패턴을 결정하는 단계, 및/또는 상기 결정된 패턴으로 노즐(225)을 이동시킴으로써 접착제를 패턴 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 접착제(15)의 도포 패턴을 결정하는 단계는 셀 적층체를 형성하는 단계(S1100) 이전에 수행될 수도 있다.
접착제(15)는 점성이 있는 상태로 도포되므로, 접착제 내의 용매 또는 수분을 제거함으로써 접착제(15)의 형태가 고정되도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우, 접착층(145, 145’)을 형성하는 단계(S1300)는, 접착제(15)를 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. 또, 접착제(15) 고유에 성질에 따라 접착제(15)가 열경화 또는 UV경화에 의해 고체화될 수도 있고, 이러한 경우에 접착층(145, 145’)을 형성하는 단계(S1300)는 접착제(15)를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예가 도 26 및 도 27에서 도시된 지그재그형 전극 조립체(105)의 제조 방법인 경우, 상술한 제조 방법은 셀 적층체의 측면을 마감 처리하는 단계(S1400)를 더 포함할 수 있다. 본 단계를 통해 셀 적층체의 측면에는 마감 분리막(132, 134)이 형성될 수 있다. 마감 분리막(132, 134)은 셀 적층체의 측면을 적어도 한번 이상 감싼 다음 마감 처리될 수 있다. 마감 분리막(132, 134)은 도 26과 같이 셀 적층체의 측면을 한번 감쌀 수도 있고, 도 27과 같이 셀 적층체의 측면을 두 번 이상 감쌀 수도 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 실시예의 전극 조립체(105)는 전해액과 함께 셀 케이스 내에 수납되어 이차 전지, 다시 말해 전지셀로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀은 다수개의 전극 및 다수개의 분리막이 교대로 적층된 전극 조립체(105), 다수개의 전극으로부터 연장되는 전극 탭과 연결된 전극 리드 및 전극 리드의 일단이 돌출된 상태로 전극 조립체를 밀봉하는 셀 케이스를 포함할 수 있다.
또 한편, 상술한 전지셀은, 일 방향으로 적층되어 전지셀 적층체를 형성할 수 있으며, 전지 모듈로 모듈화 되어 전지의 온도나 전압 등을 관리해 주는 전지 관리시스템(Battery Management System; BMS) 및/또는 냉각 장치 등과 함께 전지 팩을 형성할 수 있다. 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 예를 들어, 전지 팩이 적용되는 디바이스는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단일 수 있다. 그러나, 상술한 디바이스가 이에 제한되는 것은 아니며, 상술한 예시 외에 다양한 디바이스에 본 실시예에 따른 전지 팩이 사용될 수 있고, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
도 28은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 초기 셀 제조 단계를 도시하는 사시도이다. 도 29는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 포메이션 공정을 도시하는 정면도이다.
도 28은 참조하면, 본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법은 전극 조립체 제조 단계 이후 초기 셀 제조 단계를 포함할 수 있다.
초기 셀 제조 단계는 상술한 전극 조립체(1, 2, 3, 4)를 파우치 케이스(70) 내에 수용하고, 전해액을 파우치 케이스(70) 내로 주액한 뒤, 파우치 케이스 테두리(71)를 실링하여 도 29의 초기 셀(0)을 제조하는 단계일 수 있다. 파우치 케이스(70)는 전극 조립체(1,2,3,4)가 수용되는 컵부(74)의 일측으로 연장하는 가스 포켓부(75)를 포함할 수 있다. 전극 조립체(1,2,3,4)와 전해액을 컵부에 수용한 후 파우치 케이스 테두리(71)를 실링할 수 있다.
이 경우 실링은 컵부(74)의 테두리와 가스 포켓부(75)의 외각 테두리에서 실링이 이루어질 수 있다. 즉, 컵부(74)와 가스 포켓부(75)를 합친 영역의 테두리를 페곡선을 그리도록 실링하여 컵부(74)와 가스 포켓부(75)를 합친 영역이 외부와 밀폐되도록 실링할 수 있다. 즉, 외부와는 단절되면서, 실링 후 컵부(74)와 가스 포켓부(75)는 서로 연통될 수 있는 구조이다.
외부와 밀폐된 형태로 도 29의 초기 셀(0)이 제조되면, 초기 셀(0)을 후처리 하여 최종 셀을 제조하는 단계가 수행될 수 있다. 최종 셀 제조 단계에서는 앞의 기본 단위체 제조 단계에서 전극과 분리막(13, 322) 중 적어도 어느 하나의 표면에 도포되었던 접착체가 용해될 수 있다. 초기 셀(0) 내에 포함되어 있는 전해액은 유기 용매일 수 있는데, 접착제(14, 34)가 용해된다는 것의 의미는 유기 용매인 전해액 내로 접착제(14, 34)가 녹아 들어간다는 것을 의미할 수 있다.
그에 따라 전극 또는 분리막(13, 322) 표면에 도포되어 존재하던 접착제(14, 34)가 도포 영역이 줄어들거나, 혹은 도포된 접착제(14, 34)가 모두 없어지는 것을 의미할 수 있다.
여기서, 전극(11, 12, 31)의 경우에는 전극 표면에서 접착제(14, 34)가 남아있지 않게 된다는 것을 의미할 수 있다.
또한, 분리막(13, 322)의 경우에는, 분리막(13, 322)은 일반적으로 다공질 시트인 점에서, 접착제(14, 34) 중 일부가 분리막(13, 322)에 침투되어 있을 수 있다. 이 때, 상술한 최종 셀 제조 단계에서, 분리막(13, 322)에 침투한 접착제(14, 34)가 전해액 내로 용해될 수 있고, 이 과정에서 분리막(13, 322)에 접착제(14, 34)의 도포 흔적이 남아있을 수 있다.
여기서, 접착제(14, 34) 도포 흔적이란, 접착제((14, 34)의 성분은 남아 있지 않지만, 분리막(13, 322)의 외면 중 일부가 접착제(14, 34)에 의해 변형된 것을 의미할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 접착제(14, 34) 도포 흔적은 육안으로 접착제(14, 34)의 도포 여부를 확인할 수 있는 흔적과 같이, 다양한 방식으로 접착제(14, 34)의 도포 여부를 확인할 수 있는 흔적을 의미할 수 있다.
이에 따라, 분리막(13, 322)에 형성된 접착제(14, 34) 도포 흔적은, 접착제(14, 34)가 도포되어 있는 위치와 동일한 위치에 형성될 수 있다.
특히, 본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법에서 사용되는 전극과 분리막 접착을 위한 접착제(14, 34)는 아크릴레이트계 접착제일 수 있다. 아크릴레이트계 접착제(14, 34)를 사용함에 따라 접착제(14, 34)가 전해액 내로 용해되어 들어가는 것이 가능할 수 있다.
본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법에서, 최종 셀 제조 단계는 초기 셀(0)을 상온보다 높은 고온에서 충전하며 활성화하는 포메이션 공정을 포함할 수 있다. 포메이션 공정(활성화 공정)이란, 충전 과정을 통해 전극 조립체의 극판들의 표면에 SEI 층(SEI Layer)을 형성하고, 전하를 띠도록 하는 공정으로, 이를 통해 이차 전지가 전력을 공급할 수 있도록 형성할 수 있다.
최종 셀 제조 단계에서, 포메이션 공정은 섭씨 45도 이상의 온도에서 진행될 수 있다. 그리고 접착제(14, 34)는 포메이션 공정에서 적어도 일부가 용해될 수 있다. 그리고 더 바람직하게 최종 셀 제조 단계에서, 포메이션 공정은 섭씨 50도 ~ 70도 사이의 온도에서 진행될 수 있다. 45도보다 온도가 더 높은 50 이상에서는 접착제(14)의 용해가 더 잘 일어날 수 있다. 그리고 70도 이상의 온도에서는 셀 제품의 성능 저하가 발생할 수 있으므로 바람직하지 않을 수 있다.
또한, 도 29를 참조하면, 본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 최종 셀 제조 단계에서, 포메이션 공정은 지그(500)를 이용하여 초기 셀(0)의 양 측면을 가압하는 지그 가압 과정을 포함할 수 있다. 좌측 지그(510)로 초기 셀(0)의 좌측을 가압하고 우측 지그(520)로 초기 셀(0)의 우측 지그(520)를 가압하는 방식일 수 있다. 지그(500)로 초기 셀(0)을 가압 시 전극 조립체(1,2,3,4) 내부에서 발생한 가스가 원활하게 도 29의 가스 포켓부(75)로 이동할 수 있다. 가스 포켓부(75)로 이동한 가스는 추후 디가스 공정에서 셀 외부로 원활하게 배출될 수 있다. 포메이션 공정 중에 지그 가압 과정을 수행하게 되면 접착제(14, 34)가 전해액에 용해되는 과정이 더욱 수월할 수 있다.
여기서, 지그 가압 과정은, 초기 셀(0)의 양 측면을 가압하는 지그(500)의 압력을 주었다, 풀었다 하는 과정을 포함할 수 있다. 즉, 지그(500)가 초기 셀(0)을 가압하는 압력을 주었다, 풀었다 하는 1 싸이클의 과정을 적어도 2회 반복할 수 있다.
지그(500)가 압력을 가했다 풀었다 하는 1 싸이클의 과정은 용해 중에 있는 접착제(14, 34)에 양압과 음압을 번갈아 주는 방식으로 직접적으로 물리력을 행사하는 과정일 수 있다. 따라서 접착제(14, 34)의 용해가 현저히 더 잘 일어나도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
이 경우 좀 더 시스템적인 작동을 위하여 지그 장치에는 제어 장치가 연결될 수 있다. 그에 따라 양압 시간과 음압 시간을 조절할 수 있고, 양압의 크기와 음압의 크기도 제어할 수 있다. 이를 통해 더욱 효과적인 접착제 용해 시스템을 구현할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 최종 셀 제조 단계에서, 포메이션 공정은 섭씨 55도 ~ 65도 사이의 온도에서 진행되고, 동시에 지그(500)를 이용하여 초기 셀(0)의 양 측면을 가압하는 지그 가압 과정을 포함할 수 있다. 이 경우 접착제(14, 34)는 포메이션 공정에서 모두가 용해되어, 전극 표면에는 접착제(14, 34)가 남아있지 않을 수 있다. 또한, 분리막(13, 322)에는, 앞서 상술한 바와 같이, 접착제(14, 34)의 도포 흔적이 남아있을 수 있다.
접착제(14, 34)가 전극 표면에 남아있게 되면, 접착제(14, 34)가 남아있는 해당 영역은 전극 반응이 일어나지 않는 미반응 영역이 될 수 있어 전지 성능 저하가 발생할 수 있다. 그러나 본 발명에서처럼 접착제(14, 34)가 전극 및/또는 분리막(13, 322) 표면에서 모두 용해되어 사라지게 되면 접착제(14, 34)로 인한 미반응 영역이 사라져 성능 저하가 방지되고 우수한 전지 성능이 구현될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 최종 셀 제조 단계는, 포메이션 공정 전에, 초기 셀(0)을 상온에서 저장하는 프리 에이징(Pre-aging) 공정을 더 포함할 수 있다. 상온의 프리 에이징 공정은 1.5일 정도 수행될 수 있다. 프리 에이징 공정은 전해액이 전극과 분리막(13, 322) 사이 사이로 충분히 함침될 수 있도록 시간을 주는 공정일 수 있다. 물론 접착제(14, 34)는 프리 에이징 공정에서도 적어도 일부가 용해될 수 있다.
본 실시예에 따른 전해액이 겔라이트 전해액인 경우에 본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법은, 도 31에 도시한 것처럼, 상기 프리 에이징 공정 전에 프리-차징(pre-charging)하는 단계(도 31 참조)를 더 포함할 수 있다. 일례로 0.05C의 전류로 1.7V까지 충전할 수 있다. 상기 프리-차징(pre-charging)하는 공정은, 상기 프리 에이징 공정 이후에 수행하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 최종 셀 제조 단계는, 포메이션 공정 이후, 초기 셀(0)을 상온에서 저장하는 상온 에이징 공정을 더 포함할 수 있다. 상온 에이징 공정은 1일 정도 수행될 수 있다. 또, 최종 셀 제조 단계는, 상온 에이징 공정 이후에 그리고 디가스 공정 이전에, 초기 셀(0)을 섭씨 60도 ~ 65도의 온도에서 저장하는 고온 에이징 공정을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상온 에이징 공정과 고온 에이징 공정의 순서로 서로 바뀔 수도 있다.
또한, 본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법의 최종 셀 제조 단계는, 고온 에이징 공정 이후에, 디가스 공정을 포함할 수 있다. 디가스 공정은 초기 셀(0)의 내부 가스를 외부로 배출하는 공정일 수 있다. 디가스 공정에서 배출되는 가스는 주로 포메이션 공정에서 발생한 내부 가스가 가스 포켓부(75)에 저장되어 있던 것일 수 있다. 디가스 공정은 가스 포켓부(75)에 관통홀을 형성하여 가스가 외부로 배출되도록 할 수 있다.
최종 셀 제조 단계는, 디가스 공정 이후 초기 셀(0)을 다시 외부와 밀봉되게 재실링하는 재실링 공정을 포함할 수 있다. 이를 통해 최종 셀 제조 단계는 최종셀을 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 최종 셀의 내부 전극 또는 분리막(13, 322) 표면에는 접착제(14, 34)가 용해되어 더 이상 남아있지 않을 수 있다. 특히, 분리막(13, 322)에는, 앞서 상술한 바와 같이, 접착제(14, 34)의 도포 흔적이 남아있을 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법은, 최종 셀 제조 단계 이후에, 최종 셀을 충방전하는 마무리 충방전 단계를 더 포함할 수 있다. 마무리 충방전 단계는 최종 셀의 전지 용량을 측정하는 공정을 포함할 수 있고, 최종 제품의 출하를 위하여 설정 전압까지 전지를 최종 충전하는 과정을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 전해액이 겔라이트 전해액인 경우에 본 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법은, 포메이션 공정 이전에 대략 5시간 동안 섭씨 60~65도에서 큐어링(curing)하는 단계(도 31 참조)를 더 포함할 수 있다. 큐어링 공정을 통해, 액상 형태인 전해액을 겔(gel) 형태로 경화시킬 수 있다. 추가로, 전해액을 전극 내에 균일하게 경화하기 위해 지그 큐어링(Jig Curing)을 하는 것이 바람직하다. 지그 큐어링 공정은, 전지 셀 양면을 균일하게 가압한 상태에서 경화함으로써 전극 내에 전해액이 균일하게 경화될 수 있다. 지그 큐어링 공정을 하면, 전해액이 전극 내에 고르게 분포될 수 있기 때문이다.
이하에서는, 보다 구체적인 실험예를 통해 본 발명의 내용을 설명하지만, 하기 실험예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실험예- 접착제 도포 흔적 확인>
양극, 음극, 및 분리막이 교대로 적층되어 있는 전극 조립체 및 전해액을 함께 수용하는 전지 셀을 제조하였다. 여기서, 양극과 분리막 사이 및 음극과 분리막 사이에는 접착제가 복수의 도트 형태로 도포되어 있다. 여기서, 분리막은 CCS(Ceramic Coated Separator)이고, 접착제는 아크릴레이트계 접착 물질을 포함하고, 전해액은 EC(ethylene carbonate) 및 EMC(ethylmethyl carbonate)가 3:7인 비율로 혼합된 표준 전해액일 수 있다.
이후, 제조된 전지 셀을 충전하였고, 충전된 전지 셀에서 분리막을 분리하였고, 분리된 분리막을 아세톤으로 세척 및 건조하여, 분리된 분리막에 흡수된 전해액을 제거시킨 후 분리막의 표면을 관찰하였다. 그 결과는 도 30에 나타내었다. 도 30(a)는 육안으로 확인한 이미지이고, 도 30(b)는 현미경으로 확대하여 촬영한 이미지이다.
<실험 결과 분석-접착제 도포 흔적 확인>
도 30 (a) 및 (b)를 참조하면, 충전된 전지 셀에서 분리된 분리막에서, 상기 접착제가 상기 분리막 상에 흔적을 남기는 것을 확인할 수 있다. 특히, 도 30(b)와 같이 현미경으로 확대하여 촬영한 경우, 분리막 상에 남겨진 접착제 도포 흔적이 보다 용이하게 관찰되는 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 전지 셀은, 분리막 외면에 남겨진 접착제 도포 흔적을 통해, 전극 조립체 단위에서 양극과 분리막 사이 및 음극과 분리막 사이에 접착제가 도포되어 있었다는 사실을 확인할 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.
0: 초기 셀
1,2,3,4: 전극 조립체
70: 파우치 케이스
71: 파우치 케이스 테두리
75: 가스 포켓부
10, 30: 기본 단위체
11, 3112: 제1 전극
11-1, 311: 제1 전극 릴
12, 3122: 제2 전극
12-1, 312: 제2 전극 릴
13, 322: 분리막
14, 34: 접착제
20, 40: 전극 적층체
50: 고정 테이프
60: 전극 리드
110: 하부 분리막 릴
111: 하부 분리막 시트
120: 상부 분리막 릴
121: 상부 분리막 시트
130: 4층 구조 적층체
138: 연장부
205, 305: 접착제 도포 장치
210, 371: 노즐
211, 371: 제1 노즐
212, 372: 제2 노즐
213: 제3 노즐
221, 331: 제1 커터
222, 332: 제2 커터
223: 제3 커터
230: 가압 닙 롤
341, 342: 제1, 2 이송 장치
500: 지그
510: 좌측 지그
520: 우측 지그
P1, P2: 제1, 2 접착부

Claims (39)

  1. 전극과 분리막이 교대로 적층되도록, 상기 전극과 상기 분리막이 접착제에 의해 고정된 전극 조립체를 제조하는 전극 조립체 제조 단계, 및
    상기 전극 조립체를 전해액과 함께 파우치 케이스 내에 수용하여, 상기 파우치 케이스를 실링함으로써 전지 셀을 제조하는 전지 셀 제조 단계를 포함하고,
    상기 전극 조립체 제조 단계는, 상기 전극과 상기 분리막 사이에 형성되는 제1 접착부, 및 상기 전극 조립체에 포함되는 복수의 분리막 중에서, 서로 이웃하는 분리막 사이에 형성되는 제2 접착부를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 접착부는 상기 전극과 상기 분리막이 적층되는 방향에 수직한 방향을 따라 상기 제1 접착부 외측에 배치되도록 형성되는 이차 전지 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 접착부를 형성하는 제1 접착제와 상기 제2 접착부를 형성하는 제2 접착제는 서로 다른 종류를 사용하는 이차 전지 제조 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 접착제 중 적어도 일부는 상기 전해액에 용해되면서, 상기 분리막에 접착제 도포 흔적이 형성되는 이차 전지 제조 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 제2 접착제는 전해액에 용해되지 않는 성질을 갖는 이차 전지 제조 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 접착부는 상기 전극과 상기 분리막 사이마다 동일한 위치에 배치되는 접착 패턴을 포함하도록 형성하는 이차 전지 제조 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 접착부는 상기 전극과 상기 분리막 사이마다 서로 교차된 형태로 배치되는 접착 패턴을 포함하도록 형성하는 이차 전지 제조 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 제1 접착부와 상기 제2 접착부 중 적어도 하나는 도트 형태로 접착제가 도포되어 형성되는 이차 전지 제조 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 접착부는 도트 형태로 접착제가 도포되어 형성되는 이차 전지 제조 방법.
  9. 제7항에서,
    상기 제2 접착부는 복수의 개구를 갖는 접착층으로 형성되는 이차 전지 제조 방법.
  10. 제1항에서,
    상기 분리막은 장방형의 분리막 시트가 폴딩되어 형성된 지그재그 형태를 갖도록 형성하는 이차 전지 제조 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 분리막은 서로 마주보는 장변 및 서로 마주보는 단변을 가지고,
    상기 제2 접착부를 형성하는 접착층은 상기 분리막의 장변을 따라 형성되는 이차 전지 제조 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 제2 접착부를 형성하는 상기 접착층은 워블 패턴의 접착제를 도포함으로써 형성되고,
    상기 워블 패턴은, 두 개의 선이 교차된 패턴 형상을 가지는 이차 전지 제조 방법.
  13. 제1항에서,
    상기 전지 셀 제조 단계는 상기 전지 셀을 상온보다 높은 온도에서 충전하며 활성화하는 포메이션 공정을 더 포함하고,
    상기 접착제 중 적어도 일부는 상기 포메이션 공정에서 상기 전해액에 용해되는 이차전지 제조 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 포메이션 공정은 섭씨 50도 이상 섭씨 70도 이하의 온도에서 진행되는 이차전지 제조 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 포메이션 공정은 지그를 이용하여 상기 초기 셀의 양 측면을 가압하는 지그 가압 공정을 포함하는 이차전지 제조 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 포메이션 공정은 섭씨 55도 이상 섭씨 65도 이하의 온도에서 진행되고,
    상기 접착제는 상기 포메이션 공정에서 상기 전해액에 모두 용해되어, 상기 전극 표면에 위치한 상기 접착제가 제거되어 있는 이차전지 제조 방법.
  17. 제13항에서,
    상기 전지 셀 제조 단계는 프리-차징(pre-charging)하는 단계를 더 포함하는 이차 전지 제조 방법.
  18. 제13항에서,
    상기 전지 셀 제조 단계는 포메이션 공정 이전에 큐어링(curing)하는 단계를 더 포함하는 이차 전지 제조 방법.
  19. 제1항에서,
    상기 접착제는 아크릴레이트계 접착제이고,
    상기 전해액은 유기 용매인 이차 전지 제조 방법.
  20. 제1항에서,
    상기 전극과 상기 분리막의 적층 단위체인 기본단위체를 제조하는 기본 단위체 제조 단계를 더 포함하고,
    상기 전극 조립체는 상기 기본 단위체가 복수 개 적층되어 형성된 전극 적층체의 둘레에 고정테이프를 부착하여 제조되는 이차 전지 제조 방법.
  21. 제20항에서,
    상기 기본단위체 제조 단계는,
    하부 분리막 릴로부터 하부 분리막이 권출되는 단계,
    권출된 상기 하부 분리막에서 상방을 향하는 일면 중 적어도 일부에, 제1 노즐이 접착제를 도포하는 단계,
    접착제가 도포된 상기 하부 분리막의 일면에, 제1 전극이 안착하는 단계,
    상부 분리막 릴로부터 상부 분리막이 권출되는 단계,
    권출된 상기 상부 분리막에서 상기 제1 전극과 맞닿는 일면 중 적어도 일부에, 제2 노즐이 접착제를 도포하는 단계,
    상기 상부 분리막에서 상방을 향하는 타면 중 적어도 일부에, 제3 노즐이 접착제를 도포하는 단계, 및
    제3 노즐이 접착제를 도포한 이후에, 접착제가 도포된 상기 상부 분리막의 타면에, 제2 전극이 안착하는 단계를 포함하는 이차전지 제조 방법.
  22. 제21항에서,
    상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐, 및 상기 제3 노즐은 복수의 도트(dot) 형태로 접착제를 도포하는 이차전지 제조 방법.
  23. 제1항에서,
    상기 분리막이 폴딩되어 상기 전극을 커버하며, 상기 전극과 상기 분리막이 적층되어 있는 기본 단위체를 제조하는 기본 단위체 제조 단계를 더 포함하고,
    상기 전극 조립체는, 상기 기본 단위체가 반복 형성되어 제조되는 이차 전지 제조 방법.
  24. 제23항에서,
    상기 기본 단위체 제조 단계는,
    전극 릴로부터 전극 시트가 권출되어, 상기 전극 시트로부터 복수의 전극이 형성되는 단계;
    상기 전극과 적층되는 분리막이 분리막 릴로부터 권출되는 단계;
    상기 분리막이 테이블 상면에 안착하는 단계; 및
    상기 테이블에 안착한 상기 분리막 및 상기 전극 중 적어도 일부에 노즐이 접착제를 도포하는 단계를 포함하고,
    상기 전극은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 이차 전지 제조 방법.
  25. 제24항에서,
    상기 접착제 도포 단계 이후에 폴딩 단계를 더 포함하고,
    상기 폴딩 단계는,
    상기 분리막에 상기 제1 전극이 안착하면, 상기 분리막의 일측이 폴딩되어 상기 제1 전극을 커버하고,
    상기 분리막에 상기 제2 전극이 안착하면, 상기 분리막의 타측이 폴딩되어 상기 제2 전극을 커버하는 이차전지 제조 방법.
  26. 제24항에서,
    상기 노즐은 복수의 도트(dot) 형태로 접착제를 도포하는 이차전지 제조 방법.
  27. 제1항에서,
    상기 전해액은 겔라이트(Gelyte) 전해액을 사용하는 이차 전지 제조 방법.
  28. 제27항에서,
    상기 전해액은 불소계, 폴리-카보네이트계, 또는 실리콘계 올리고머를 포함하는 이차 전지 제조 방법.
  29. 전극과 분리막이 교대로 적층되어 형성된 전극 조립체를 포함하는 이차 전지를 제조하는 장치에 있어서,
    복수의 전극이 형성되는 전극 시트가 권출되는 전극 릴,
    상기 전극과 함께 적층되는 분리막 시트가 권출되는 분리막 릴, 및
    상기 전극 시트, 상기 전극, 상기 분리막 시트, 및 상기 분리막 중 적어도 하나에 접착제를 도포하는 노즐을 포함하고,
    상기 노즐을 통해 주입하는 접착제 종류를 변경함으로써, 상기 전극과 상기 분리막 사이에 제1 접착부, 및 상기 전극 조립체에 포함되는 복수의 분리막 중에서, 서로 이웃하는 분리막 사이에 제2 접착부를 형성하는 이차 전지 제조 장치.
  30. 제29항에서,
    상기 노즐은 복수의 노즐을 갖고, 서로 다른 노즐을 통해 상기 제1 접착부와 상기 제2 접착부를 형성하는 접착제를 각각 도포하는 이차 전지 제조 장치.
  31. 제29항에서,
    상기 분리막 릴은, 하부 분리막 시트를 권출하는 하부 분리막 릴과 상부 분리막 시트를 권출하는 상부 분리막 릴을 포함하는 이차 전지 제조 장치.
  32. 제31항에서,
    상기 하부 분리막 릴에서 권출된 상기 하부 분리막 시트에서 상방을 향하는 일면 중 적어도 일부에 접착제를 도포하는 제1 노즐,
    상기 접착제가 도포된 상기 하부 분리막 시트 일면에 안착된 전극과 맞닿는 상기 상부 분리막 시트의 적어도 일부에 접착제를 도포하는 제2 노즐, 및
    상기 상부 분리막 시트에서 상방을 향하는 타면 중 적어도 일부에 접착제를 도포하는 제3 노즐을 포함하는 이차 전지 제조 장치.
  33. 제32항에서,
    상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐, 및 상기 제3 노즐은 복수의 도트(dot) 형태로 접착제를 도포하는 이차 전지 제조 장치.
  34. 제32항에서,
    상기 하부 분리막 시트, 상기 하부 분리막 시트 일면에 안착된 전극, 상기 상부 분리막 시트, 및 상기 상부 분리막 시트의 타면에 안착된 전극을 포함하는 적층체의 상하 양 면에 각각 배치되어 상기 적층체에 압력을 가하는 가압 닙 롤을 더 포함하는 이차 전지 제조 장치.
  35. 제34항에서,
    상기 적층체를 소정 간격으로 절단하는 커터를 더 포함하는 이차 전지 제조 장치.
  36. 제29항에서,
    상기 전극 시트를 소정의 크기로 절단하여 상기 하부 분리막 시트 일면에 안착되도록 하는 커터를 더 포함하는 이차 전지 제조 장치.
  37. 제29항에서,
    상기 분리막이 안착되는 테이블을 더 포함하고, 상기 테이블 상에 상기 분리막이 안착된 상태에서 상기 접착제가 상기 분리막에 도포되는 이차 전지 제조 장치.
  38. 제37항에서,
    상기 전극을 흡착하는 헤더, 및
    상기 헤더가 상기 전극을 흡착하도록 상기 전극을 이송시키는 이송 장치를 더 포함하는 이차 전지 제조 장치.
  39. 제29항에서,
    상기 제2 접착부를 형성하는 노즐은, 워블 패턴의 접착제를 도포하는 이차 전지 제조 장치.
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