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KR20150037314A - 테이프를 이용한 전극조립체의 고정방법 - Google Patents

테이프를 이용한 전극조립체의 고정방법 Download PDF

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KR20150037314A
KR20150037314A KR20130116830A KR20130116830A KR20150037314A KR 20150037314 A KR20150037314 A KR 20150037314A KR 20130116830 A KR20130116830 A KR 20130116830A KR 20130116830 A KR20130116830 A KR 20130116830A KR 20150037314 A KR20150037314 A KR 20150037314A
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KR
South Korea
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electrode
separator
electrode assembly
anode
fixing tape
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고명훈
이원석
양영주
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주식회사 엘지화학
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Publication date
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Abstract

본 발명은 테이프를 이용하여 전극조립체를 이루고 있는 각 층들이 서로 움직이지 않도록 전극조립체를 고정하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극조립체의 고정방법은: 복수 개의 전극과, 상기 전극보다 넓은 면적을 갖는 복수 개의 분리막이 교대로 적층된 구조를 갖는 전극조립체를 제조하는 단계(S10); 상기 전극 및 분리막이 적층된 방향에 대하여 기울어져 있는 중앙 구간을 갖는 고정용 테이프를 상기 분리막의 가장자리 측에 배치하는 단계(S20); 및 상기 고정용 테이프의 중앙 구간으로 상기 분리막의 가장자리 부위를 누르면서 상기 고정용 테이프를 상기 전극조립체에 부착하는 단계(S30);를 포함할 수 있다.

Description

테이프를 이용한 전극조립체의 고정방법{Method of fixing electrode assembly using tape}
본 발명은 테이프를 이용하여 전극조립체를 이루고 있는 각 층들이 서로 움직이지 않도록 전극조립체를 고정하는 방법에 관한 것이다.
이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 병렬형 하이브리드 전기자동차(PHEV) 등의 동력원으로서도 주목 받고 있는데, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력, 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 배터리 셀들을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
그런데, 중대형 전지모듈은 가능한 한 작고 가볍게 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 가벼운 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다.
전지셀의 케이스 내에는 전극조립체가 수용되어 있으며, 일반적으로는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류된다.
대표적으로, 긴 시트 형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조로 이루어진 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 그리고, 스택/폴딩형 전극조립체로 분류할 수 있다.
본 출원인의 한국공개특허 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호에 개시되어 있는 스택/폴딩형 전극조립체는, 양극/분리막/음극이 차례대로 적층된 구조인 풀셀(full cell)을 단위셀로 가지며, 복수 개의 풀셀이 긴 분리막 시트 상에 배치된 상태에서 풀셀들이 서로 겹쳐질 수 있도록 분리막 시트를 단위 길이만큼 반복적으로 권취하여 제조한다. 이와 같은, 스택/폴딩형 전극조립체의 경우 모든 풀셀의 외각이 분리막 시트에 의하여 둘러싸여 있기 때문에 전극조립체의 구조를 이루는 각 층들 간의 상대위치는 고정되어 있다.
한편, 스택형 전극조립체는, 복수 개의 전극과, 복수 개의 분리막이 교대로 적층된 구조를 갖는다.
이와 같은 스택형 전극조립체의 경우, 통상적으로 분리막이 전극보다 가로 및 세로의 폭이 더 넓게 제조되며, 분리막의 가로 또는 세로의 폭에 대응되는 폭을 갖는 매거진 또는 지그에 분리막을 적층하고 그 위에 전극을 적층하는 단계를 반복적으로 수행하여 스택형 전극조립체를 제조하게 된다. 스택/폴딩형 전극조립체와는 달리 전극 및 분리막 간의 상대위치가 고정되어 있지 않기 때문에 각 층간의 상대위치를 고정하기 위하여 전극조립체의 측면을 테이프를 이용하여 덮는 방식을 일반적으로 사용한다.
도 1은 종래기술에 따른 스택형 전극조립체에 구비된 복수 개의 분리막의 단부가 불규칙적으로 접힌 상태를 도시한 측면도이며, 스택형 전극조립체의 측면을 테이프를 이용하여 덮을 때 도 1과 같은 경우가 빈번하게 발생한다.
더욱 상세하게 설명하면, 전극(1, 2)과 분리막(3)이 교대로 적층된 구조를 갖는 전극조립체의 측면을 테이프(미도시)로 누르면 아래를 향하여 접힌 분리막(3A)과 위를 향하여 접힌 분리막(3C, 3D)이 존재하며, A로 표시된 원부분과 같이 전극(2)과 전극(1) 사이로 분리막(3B)이 말려들어 가는 경우도 발생할 수 있다.
이 경우, A로 표시된 부분에 위치하는 분리막(3B)을 개재한 채로 서로 마주보는 전극(1, 2)은 서로 맞닿아서 단락이 일어날 가능성이 높다.
이와 같이, 적층방식을 이용하여 제조한 전극조립체의 측면을 테이프로 덮는 과정 중에 전극조립체를 이루는 각 전극 간의 단락으로 인하여 제품불량이 발생할 가능성이 높다는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 착상된 것으로서, 적층방식을 이용하여 제조한 전극조립체의 측면을 테이프로 덮는 과정 중에 발생할 수 있는 전극 간의 단락 발생 가능성을 최소화 할 수 있는 전극조립체의 고정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 전극조립체를 이루는 각 층들의 상대위치 고정 및 전극들 사이의 단락 방지처리를 함께 수행할 수 있는 전극조립체의 고정방법을 제공하는 것에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극조립체의 고정방법은: 복수 개의 전극과, 상기 전극보다 넓은 면적을 갖는 복수 개의 분리막이 교대로 적층된 구조를 갖는 전극조립체를 제조하는 단계(S10); 상기 전극 및 분리막이 적층된 방향에 대하여 기울어져 있는 중앙 구간을 갖는 고정용 테이프를 상기 분리막의 가장자리 측에 배치하는 단계(S20); 및 상기 고정용 테이프의 중앙 구간으로 상기 분리막의 가장자리 부위를 누르면서 상기 고정용 테이프를 상기 전극조립체에 부착하는 단계(S30);를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 적층방식을 이용하여 제조한 전극조립체의 측면을 테이프로 덮는 과정 중에 발생할 수 있는 전극 간의 단락 발생 가능성을 최소화 할 수 있는 전극조립체의 고정방법을 제공할 수 있다.
또한, 전극조립체를 이루는 각층들의 상대위치 고정 및 전극들 사이의 단락 방지처리를 함께 수행할 수 있는 전극조립체의 고정방법을 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 스택형 전극조립체에 구비된 복수 개의 분리막의 단부가 불규칙적으로 접힌 상태를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전극조립체의 고정방법의 S20단계를 나타낸다.
도 3은 고정용 테이프의 중앙 구간이 분리막의 가장자리 부위를 누르기 시작한 상태를 나타낸다.
도 4는 고정용 테이프의 중앙 구간이 분리막의 가장자리 부위에 부착된 상태를 나타낸다.
도 5는 고정용 테이프의 양단부를 전극조립체의 상면 및 하면에 부착하고 있는 상태를 나타낸다.
도 6은 고정용 테이프의 예시적인 제1 이동궤적을 나타낸다.
도 7은 고정용 테이프의 예시적인 제2 이동궤적을 나타낸다.
도 8은 고정용 테이프의 예시적인 제3 이동궤적을 나타낸다.
도 9는 S10단계에서 제조되는 전극조립체에 구비되는 기본단위체의 제1 구조를 나타낸 측면도이다.
도 10은 S10단계에서 제조되는 전극조립체에 구비되는 기본단위체의 제2 구조를 나타낸 측면도이다.
도 11은 S10단계에서 제조되는 전극조립체에 구비되는 기본단위체를 제조하는 공정을 나타내는 공정도이다.
도 12는 기본단위체와 제1 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제1 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 13은 기본단위체와 제1 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제2 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 14는 기본단위체와 제2 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제3 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 15는 기본단위체와 제2 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제4 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 16은 기본단위체, 제1 보조단위체와 제2 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제5 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 17은 기본단위체와 제1 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제6 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 18은 기본단위체와 제2 보조단위체를 포함한 전극조립체의 제7 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명에 따른 전극조립체의 고정방법은, 복수 개의 전극(111, 113)과, 이 전극(111, 113)보다 넓은 면적을 갖는 복수 개의 분리막(112, 114)이 교대로 적층된 구조를 갖는 전극조립체(100)를 제조하는 단계(S10); 전극(111, 113) 및 분리막(112, 114)이 적층된 방향에 대하여 기울어져 있는 중앙 구간을 갖는 고정용 테이프(T)를 분리막(112, 114)의 가장자리 측에 배치하는 단계(S20); 및 고정용 테이프(T)의 중앙 구간으로 분리막(112, 114)의 가장자리 부위를 누르면서 고정용 테이프(T)를 전극조립체(100)에 부착하는 단계(S30);를 포함할 수 있다.
여기서, S10단계를 통하여 제조되는 전극조립체(100)는, 통상적인 스택형 전극조립체가 될 수도 있고, 적어도 하나의 기본단위체를 포함하는 전극조립체가 될 수도 있다. 후자에 따른 전극조립체의 구조 및 이를 제조하는 방식에 대해서는 차후에 자세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 전극조립체의 고정방법의 S20단계를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 전극조립체(100)는 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113), 제2 분리막(114)이 차례로 적층된 구조를 가지며, 제1 전극(111)이 양극일 때 제2 전극(113)은 음극이고, 제1 전극(111)이 음극일 때 제2 전극(113)은 양극이 된다.
고정용 테이프(T)는 고분자 재질로 형성될 수 있고, 이 고정용 테이프(T)는 테이프 부착기구(MA)에 의하여 이동할 수 있다.
여기서 테이프 부착기구(MA)는 고정용 테이프(T)를 전극조립체(100)에 부착하기 위하여 고정용 테이프(T)를 이동시키는 기구를 말하며, 테이프 부착기구(MA)는 고정용 테이프(T)의 중앙 구간이 기울어질 수 있도록 고정용 테이프(T)의 양단부를 파지하는 제1 파지부(G1)와, 제2 파지부(G2)를 갖는다. 예컨대, 도 2에 도시된 것과 같이 제1 파지부(G1)는 제2 파지부(G2)보다 더 많이 돌출될 수 있고, 고정용 테이프(T)의 양단부가 제1 파지부(G1)의 단부와 제2 파지부(G2)의 단부에 파지되면 고정용 테이프(T)의 중앙 구간은 자연스럽게 경사진 상태가 된다.
도 3은 고정용 테이프의 중앙 구간이 분리막의 가장자리 부위를 누르기 시작한 상태를 나타내며, 도 4는 고정용 테이프의 중앙 구간이 분리막의 가장자리 부위에 부착된 상태를 나타낸다.
고정용 테이프(T)의 중앙 구간이 분리막(112, 114)의 가장자리 부위에 접근하여 접촉하게 되면(즉, 도 2의 상태에서 도 3의 상태가 되면), 분리막(112, 114)의 가장자리 부위는 고정용 테이프(T)의 중앙 구간에 의하여 눌리게 된다.
도 3의 상태는 S30단계의 초기상태로서, 고정용 테이프(T)의 중앙 구간은 분리막(112, 114)의 가장자리 부위를 비스듬하게 눌러 아래 방향으로 꺾이게 만든다.
고정용 테이프(T)의 중앙 구간이 분리막(112, 114)의 가장자리 부위를 도 3에 도시된 것보다 더 많이 누르면 도 4와 같이 고정용 테이프(T)의 중앙 구간이 분리막(112, 114)의 가장자리 부위에 부착된다.
한편, 도 4의 상태일 때, 고정용 테이프(T)의 상단은 제1 파지부(G1)에 의하여 전극조립체(100)의 상면에 부착되기 시작하는데, 제2 파지부(G2)는 제1 파지부(G1)보다 길이가 짧기 때문에 아직 고정용 테이프(T)의 하단을 전극조립체(100)의 하면에 부착하는 상태에 진입하기 전이다.
도 5는 고정용 테이프(T)의 양단부를 전극조립체(100)의 상면 및 하면에 부착하고 있는 상태를 나타낸다.
도 4에 도시된 상태에서 테이프 부착기구(MA)가 우측으로 평행이동하면 도 5의 상태가 되는데, 제1 파지부(G1)는 고정용 테이프(T)의 상단을 전극조립체(100)의 상면에 부착완료하기 직전 상태이며, 제2 파지부(G2)는 고정용 테이프(T)의 하단을 전극조립체(100)의 하면에 대략 절반 정도 부착한 상태이다.
도 5에 도시된 상태에서 테이프 부착기구(MA)가 우측으로 더 많이 평행이동하면 고정용 테이프(T)의 상단과 하단이 각각 제1 파지부(G1)와 제2 파지부(G2)에 의하여 순서대로 전극조립체(100)의 상면과 하면에 부착완료 될 수 있다.
앞서 살펴본 도 2는 본 발명에 따른 전극조립체의 고정방법의 S20단계에 해당하고, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 전극조립체의 고정방법의 S30단계에 해당한다.
또한, S30단계는 두 단계로 나눠볼 수 있는데, 이 두 단계 중에서 먼저 고정용 테이프(T)의 중앙 구간을 전극조립체(100)의 측면에 부착하는 단계(S31)가 수행되고, 다음으로 고정용 테이프(T)의 양단부를 전극조립체(100)의 상면과 하면에 부착하는 단계(S32)가 수행된다.
S30단계의 세부적인 단계에 대해서는 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.
도 6은 고정용 테이프의 예시적인 제1 이동궤적을 나타내며, 이 경우 S30단계의 모든 세부적인 단계는 고정용 테이프(T)가 전극조립체(100)를 향하여 평행 이동하는 것에 의하여 수행된다.
즉, S31단계는 고정용 테이프(T)를 전극(111, 113) 및 분리막(112, 114)의 접촉면 방향을 따라 이동시키는 것에 의하여 이루어지고, S32단계도 계속하여 고정용 테이프(T)를 전극(111, 113) 및 분리막(112, 114)의 접촉면 방향을 따라 이동시키는 것에 의하여 이루어진다. 결국, 도 6에 도시된 화살표 방향을 따라 고정용 테이프(T)를 평행 이동시키는 것에 의하여 고정용 테이프(T)의 중앙 구간이 전극조립체(100)의 측면에 부착되고, 계속하여 화살표 방향을 따라 고정용 테이프(T)를 평행 이동시키면 고정용 테이프(T)의 양단부도 전극조립체(100)의 상면과 하면에 부착 완료된다.
도 7은 고정용 테이프(T)의 예시적인 제2 이동궤적을 나타내며, 이 경우, S31단계는 고정용 테이프(T)가 도 7에 도시된 3개의 화살표 중 가장 왼쪽 화살표 방향과 중앙의 화살표 방향을 따라 순서대로 이동하는 것에 의하여 이루어진다. 결국, S31단계는 고정용 테이프(T)를 전극(111, 113) 및 분리막(112, 114)의 접촉면 방향을 따라 이동시키는 단계와, 고정용 테이프(T)의 중앙 구간이 복수 개의 분리막(112, 114)들의 가장자리 부위를 모두 같은 방향(도 7을 기준으로는 아래 방향)으로 접을 수 있도록 고정용 테이프(T)를 전극조립체(100)의 측하방을 향하여 이동시키는 단계에 의하여 수행된다. 그리고, S32단계는 도 7에 도시된 3개의 화살표 중 가장 오른쪽 화살표 방향을 따라 고정용 테이프(T)를 평행 이동시키는 것에 의하여 수행된다.
도 8은 고정용 테이프(T)의 예시적인 제3 이동궤적을 나타내며, 이 경우, S31단계는 도 8에 도시된 화살표 중 왼쪽 화살표 방향을 따라 이동하는 것에 이루어진다. 다시 말해, S31단계는 고정용 테이프(T)의 중앙 구간이 복수 개의 분리막(112, 114)들의 가장자리 부위를 모두 같은 방향(도 8을 기준으로는 아래 방향)으로 접을 수 있도록 고정용 테이프(T)를 전극조립체(100)의 측하방을 향하여 이동시키는 단계에 의하여 수행된다. 그리고, S32단계는 앞서 설명한 제2 이동궤적과 동일하다.
제1, 제2, 제3 이동궤적에서 S31단계는 차이가 나지만, S32단계는 테이프 부착기구(MA)가 제1 파지부(G1)와 제2 파지부(G2)에 파지된 고정용 테이프(T)의 양단부를 전극(111, 113) 및 분리막(112, 114)의 접촉면 방향을 따라 이동시키는 것에 의하여 수행된다는 점에 있어서 모두 동일하다.
도 2 내지 도 8을 통해, 고정용 테이프(T)로 분리막(112, 114)의 왼쪽 가장자리 부위를 접어 고정하는 경우를 설명하였으나, 분리막(112, 114)의 오른쪽 가장자리 부위도 위에서 설명한 것과 마찬가지 방식으로 접어 고정할 수 있음은 물론이며, 다시 말해, S20단계와 S30단계는 분리막(112, 114)의 양측 가장자리 부위에 대하여 수행할 수 있다.
지금까지, 제1 파지부(G1)가 제2 파지부(G2)에 비하여 더 많이 돌출되어 있는 테이프 부착기구(MA)를 기준으로 설명하였으나, 제2 파지부(G2)가 제1 파지부(G1)에 비하여 더 많이 돌출되어 있는 테이프 부착기구(MA)를 사용하는 것도 가능하며, 이 경우, S31단계에서는 고정용 테이프(T)의 중앙 구간이 분리막(112, 114)의 가장자리 부위를 윗방향으로 접게 된다.
상술한 본 발명에 따른 전극조립체의 고정방법에 의하면, S20단계 및 S30단계를 거치면서 분리막(112, 114)의 가장자리가 모두 같은 방향으로 접히게 된다. 따라서, 분리막(3)이 불규칙적으로 접히는 종래기술에 따른 스택형 전극조립체(도 1 참조)에서 발생할 수 있는 전극(1, 2) 간의 단락 현상이 발생하지 않고, 제품 불량이 발생하지 않는 효과가 있다.
또한, 고정용 테이프(T)를 전극조립체(100)의 상면, 측면, 하면에 부착하는 것에 의하여 각 층들의 상대위치를 고정함과 동시에 전극들(111, 113) 사이의 단락 방지처리를 함께 수행할 수 있는 효과가 있다.
지금까지는 S10단계에 의하여 제조되는 전극조립체(100)에 대하여 단순히 복수 개의 전극(111, 113)과 이 전극(111, 113)보다 넓은 면적을 갖는 분리막(112, 114)이 교대로 적층된 구조를 갖는 것으로 설명하였는데, 이하에서는 적어도 하나의 기본단위체(110)를 포함하는 전극조립체(100)의 다양한 구조와, 기본단위체(110)를 제조하는 예시적인 공정에 대하여 설명하도록 한다.
기본단위체(110)는 제1 전극(111)/제1 분리막(112)/제2 전극(113)/제2 분리막(114)의 순서로 각 층을 적층한 구조를 포함하는 구조로 제조될 수 있다.
S10단계에서 제조되는 전극조립체(100)는 적어도 1개의 기본단위체(110a, 110b, 도 9 및 도 10 참조)를 포함한다.
기본단위체(110)는 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 순차적으로 적층되어 형성된다. 이와 같이 기본단위체(110)는 기본적으로 4층 구조를 가진다. 보다 구체적으로 기본단위체(110)는 도 9에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 상측에서 하측으로 순차적으로 적층되어 형성되거나, 또는 도 10에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 하측에서 상측으로 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 전극(111)과 제2 전극(113)은 서로 반대되는 전극이다. 예를 들어, 제1 전극(111)이 양극이면 제2 전극(113)은 음극이다. 물론 이의 반대일 수도 있다.
기본단위체(110)에 구비된 제1 전극(111)은 집전체 및 활물질층(활물질)을 구비하며, 활물질 층은 집전체의 양면에 도포된다. 이와 마찬가지로 기본단위체(110)에 구비된 제2 전극(113)도 집전체 및 활물질층(활물질)을 구비하며, 활물질 층은 집전체의 양면에 도포된다.
한편, 기본단위체(110)를 제조하는 공정은 다음과 같은 연속공정으로 이루어질 수 있다(도 11참조). 먼저 제1 전극 재료(121), 제1 분리막 재료(122), 제2 전극 재료(123) 및 제2 분리막 재료(124)를 준비한다. 여기서 전극 재료(121, 123)는 이하에서 살펴볼 바와 같이 소정 크기로 절단되어 전극(111, 113)을 형성한다. 이는 분리막 재료(122, 124)도 동일하다. 공정의 자동화를 위해 전극 재료(121, 123)와 분리막 재료(122, 124)는 롤에 권취되어 있는 형태를 가질 수 있다. 이와 같이 재료들을 준비한 다음에 제1 전극 재료(121)를 커터(C1)를 통해 소정 크기로 절단한다. 그리고 제2 전극 재료(123)도 커터(C2)를 통해 소정 크기로 절단한다. 그런 다음 소정 크기의 제1 전극 재료(121)를 제1 분리막 재료(122) 위로 공급한다. 그리고 소정 크기의 제2 전극 재료(123)도 제2 분리막 재료(124) 위로 공급한다. 그런 다음 재료들을 모두 함께 라미네이터(L1, L2)로 공급한다.
전극조립체(100)는 앞서 살펴본 바와 같이, 기본단위체(110)가 반복적으로 적층되어 형성된다. 그런데 기본단위체(110)를 구성하는 전극과 분리막이 서로 분리된다면, 기본단위체(110)를 반복적으로 적층하는 것이 매우 어려워질 것이다. 따라서 기본단위체(110)에 구비된 전극과 분리막은 서로 접착되는 것이 바람직하며, 라미네이터(L1, L2)는 이와 같이 전극과 분리막을 서로 접착하기 위해 사용된다. 즉, 라미네이터(L1, L2)는 재료들에 압력을 가하거나, 또는 열과 압력을 가하여 전극 재료와 분리막 재료를 서로 접착한다. 이와 같이 전극 재료와 분리막 재료는 라미네이터(L1, L2)에 의하여 라미네이팅 공정을 통해 서로 접착되고, 이와 같은 접착으로 기본단위체(110)는 보다 안정적으로 자신의 형상을 유지할 수 있다.
각 층의 라미네이팅 이후에는 제1 분리막 재료(122)와 제2 분리막 재료(124)를 커터(C3)를 통해 소정 크기로 절단한다. 이와 같은 절단으로 기본단위체(110)가 형성될 수 있다. 추가적으로 필요에 따라 기본단위체(110)에 대한 각종 검사를 수행할 수도 있다. 예를 들어, 두께 검사, 비전 검사, 쇼트 검사와 같은 검사를 추가적으로 수행할 수도 있다.
기본단위체(110)를 제조하는 공정은 위와 같이 연속공정으로 수행될 수 있으나, 반드시 연속공정으로 수행되어야만 하는 것은 아니다. 즉, 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)을 적절한 사이즈로 먼저 커팅한 후에 이들을 적층하여 기본단위체(110)를 형성하는 것도 물론 가능하다.
한편, 분리막(112, 114) 또는 분리막 재료(122, 124)는 접착력을 가지는 코팅 물질로 표면이 코팅될 수 있다. 이때 코팅 물질은 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물일 수 있다. 여기서 무기물 입자는 분리막의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다. 즉, 무기물 입자는 고온에서 분리막이 수축하는 것을 방지할 수 있다. 그리고 바인더 고분자는 무기물 입자를 고정시킬 수 있으며 이로 인해 바인더 고분자 사이에 고정된 무기물 입자들 사이에는 소정의 기공 구조가 형성될 수 있다. 이와 같은 기공 구조로 인해, 무기물 입자가 분리막에 코팅되어 있더라도 양극으로부터 음극으로 이온이 원활하게 이동할 수 있다. 또한 바인더 고분자는 무기물 입자를 분리막에 안정적으로 유지시켜 분리막의 기계적 안정성도 향상시킬 수 있다. 더욱이 바인더 고분자는 분리막을 전극에 보다 안정적으로 접착시킬 수 있다. 참고로, 분리막은 폴리올레핀 계열의 분리막 기재로 형성될 수 있다.
그런데 도 9과 도 10에서 도시하고 있는 것과 같이, 제1 분리막(112)은 양면에 전극(111, 113)이 위치하는데 반해, 제2 분리막(114)은 일면에만 전극(113)이 위치한다. 따라서 제1 분리막(112)은 양면에 코팅 물질이 코팅될 수 있고, 제2 분리막(114)은 일면에만 코팅 물질이 코팅될 수 있다. 즉, 제1 분리막(112)은 제1 전극(111)과 제2 전극(113)을 바라보는 양면에 코팅 물질이 코팅될 수 있고, 제2 분리막(114)은 제2 전극(113)을 바라보는 일면에만 코팅 물질이 코팅될 수 있다.
이와 같이 코팅 물질에 의한 접착은 기본단위체(110) 내에서 이루어지는 것으로 충분하다. 따라서 앞서 살펴본 바와 같이 제2 분리막(114)은 일면에만 코팅이 이루어져도 무방하다. 다만, 기본단위체(110)끼리도 히트 프레스(heat press) 등의 방법으로 서로 접착될 수 있으므로, 필요에 따라 제2 분리막(114)도 양면에 코팅이 이루어질 수 있다. 즉, 제2 분리막(114)도 제2 전극(113)을 바라보는 일면과 그 반대면에 코팅 물질이 코팅될 수 있다. 이와 같은 경우 상측에 위치하는 기본단위체(110)와 이의 바로 아래에 위치하는 기본단위체(110)는 제2 분리막(114) 외면의 코팅 물질을 통하여 서로 접착될 수 있다.
참고로, 접착력을 가지는 코팅 물질을 분리막에 도포한 경우, 소정의 물체로 분리막에 직접 압력을 가하는 것은 바람직하지 않다. 분리막은 통상적으로 전극보다 외측으로 길게 연장된다. 따라서 제1 분리막(112)의 말단과 제2 분리막(114)의 말단을 서로 결합시키려는 시도가 있을 수 있다. 예를 들어, 제1 분리막(112)의 말단과 제2 분리막(114)의 말단을 초음파 융착으로 서로 융착시키려는 시도가 있을 수 있고, 초음파 융착의 경우 혼(horn)으로 대상을 직접 가압할 필요가 있다. 그러나 이와 같이 혼으로 분리막의 말단을 직접 가압하면, 접착력을 갖는 코팅 물질로 인해 분리막에 혼이 들러붙을 수 있다. 이로 인해 장치의 고장이 초래될 수 있다. 따라서 접착력을 가지는 코팅 물질을 분리막에 도포한 경우, 소정의 물체로 분리막에 직접 압력을 가하는 공정을 적용하는 것은 바람직하지 않다.
추가적으로, 기본단위체(110)가 반드시 4층 구조를 가져야만 하는 것은 아니다. 예를 들어, 기본단위체(110)는 제1 전극(111), 제1 제1 분리막(112), 제2 전극(113), 제2 제2 분리막(114), 제1 전극(111), 제1 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 제2 분리막(114)이 순차적으로 적층되어 형성되는 8층 구조를 가질 수도 있다. 즉, 기본단위체(110)는 4층 구조가 반복적으로 적층되어 형성되는 구조를 가질 수도 있다. 앞서 살펴본 바와 같이, 전극조립체(100)는 기본단위체(110)가 반복적으로 적층되어 형성된다. 따라서 4층 구조를 반복적으로 적층하여 전극조립체(100)를 형성할 수도 있지만, 예를 들어 8층 구조를 반복적으로 적층하여 전극조립체(100)를 형성할 수도 있다.
한편, 전극조립체(100)는 제1 보조단위체(130)와 제2 보조단위체(140) 중의 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 우선, 제1 보조단위체(130)에 대해 살펴본다. 기본단위체(110)는 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 상측에서 하측으로, 또는 하측에서 상측으로 순차적으로 적층되어 형성된다. 따라서 이와 같은 기본단위체(110)가 반복적으로 적층되어 전극조립체(100)가 형성되면, 전극조립체(100)의 가장 위쪽(도 9 참조), 또는 가장 아래쪽(도 10 참조)에 제1 전극(111)(116, 이하 '제1 말단 전극'이라 한다)이 위치하게 된다. (제1 말단 전극은 양극일 수도 있고 음극일 수도 있다.) 제1 보조단위체(130)는 이와 같은 제1 말단 전극(116)에 추가적으로 적층된다.
보다 구체적으로 제1 보조단위체(130a)는 도 12에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 전극(111)이 양극이고 제2 전극(113)이 음극이면, 제1 말단 전극(116)으로부터 순차적으로, 즉 제1 말단 전극(116)으로부터 외측(도 12을 기준으로 상측)으로 분리막(114), 음극(113), 분리막(112) 및 양극(111)이 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 또한 제1 보조단위체(130b)는 도 13에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 전극(111)이 음극이고 제2 전극(113)이 양극이면, 제1 말단 전극(116)으로부터 순차적으로, 즉 제1 말단 전극(116)으로부터 외측으로 분리막(114) 및 양극(113)이 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 전극조립체(100)는 도 12 또는 도 13에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 보조단위체(130)로 인하여 제1 말단 전극(116) 측의 가장 외측에 양극을 위치시킬 수 있다.
일반적으로 전극은 집전체와, 활물질층(활물질)을 구비하며, 활물질 층은 집전체의 양면에 도포된다. 이에 따라 도 12을 기준으로 양극의 활물질층 중 집전체의 아래쪽에 위치한 활물질층은 분리막을 매개로 음극의 활물질층 중 집전체의 위쪽에 위치한 활물질층과 서로 반응한다. 그런데 기본단위체(110)를 동일하게 형성한 다음에 이를 차례로 적층하여 전극조립체(100)를 형성하면, 전극조립체(100)의 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치한 제1 말단 전극은 다른 제1 전극(111)과 동일하게 집전체의 양면에 활물질층을 구비할 수밖에 없다. 그러나 제1 말단 전극이 집전체의 양면에 활물질층을 도포한 구조를 가지면, 제1 말단 전극의 활물질층 중 외측에 위치한 활물질층은 다른 활물질층과 반응할 수 없다. 따라서 활물질층이 낭비되는 문제가 초래된다.
제1 보조단위체(130)는 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것이다. 즉, 제1 보조단위체(130)는 기본단위체(110)와 별개로 형성된다. 따라서 제1 보조단위체(130)는 집전체의 일면에만 활물질층이 형성된 양극을 구비할 수 있다. 즉, 제1 보조단위체(130)는 집전체의 양면 중에 기본단위체(110)를 바라보는 일면(도 12을 기준으로 아래쪽을 바라보는 일면)에만 활물질층이 코팅된 양극을 구비할 수 있다. 결과적으로, 제1 말단 전극(116)에 추가적으로 제1 보조단위체(130)를 적층하여 전극조립체(100)를 형성하면, 제1 말단 전극(116) 측의 가장 외측에 단면만 코팅된 양극을 위치시킬 수 있다. 따라서 활물질층이 낭비되는 문제를 해결할 수 있다. 그리고 양극은 (예를 들어) 니켈 이온을 방출하는 구성이므로, 가장 외측에 양극을 위치시키는 것이 전지 용량에 유리하다.
다음으로 제2 보조단위체(140)에 대해 살펴본다. 제2 보조단위체(140)는 기본적으로 제1 보조단위체(130)와 동일한 역할을 수행한다. 보다 구체적으로 설명한다. 기본단위체(110)는 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 상측에서 하측으로, 또는 하측에서 상측으로 순차적으로 적층되어 형성된다. 따라서 이와 같은 기본단위체(110)가 반복적으로 적층되어 전극조립체(100)가 형성되면, 전극조립체(100)의 가장 위쪽(도 10 참조), 또는 가장 아래쪽(도 9 참조)에 제2 분리막(114)(117, 이하 '제2 말단 분리막'이라 한다)이 위치하게 된다. 제2 보조단위체(140)는 이와 같은 제2 말단 분리막(117)에 추가적으로 적층된다.
보다 구체적으로 제2 보조단위체(140a)는 도 14에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 전극(111)이 양극이고 제2 전극(113)이 음극이면, 양극(111)으로 형성될 수 있다. 또한 제2 보조단위체(140b)는 도 15에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 전극(111)이 음극이고 제2 전극(113)이 양극이면, 제2 말단 분리막(117)으로부터 순차적으로, 즉 제2 말단 분리막(117)으로부터 외측(도 15을 기준으로 하측)으로 음극(111), 분리막(112) 및 양극(113)이 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 제2 보조단위체(140)도 제1 보조단위체(130)와 동일하게 집전체의 양면 중에 기본단위체(110)를 바라보는 일면(도 15을 기준으로 위쪽을 바라보는 일면)에만 활물질층이 코팅된 양극을 구비할 수 있다. 결과적으로 제2 말단 분리막(117)에 제2 보조단위체(140)를 추가적으로 적층하여 전극조립체(100)를 형성하면, 제2 말단 분리막(117) 측의 가장 외측에 단면만 코팅된 양극을 위치시킬 수 있다.
참고로, 도 12와 도 13, 그리고 도 14과 도 15은 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 상측에서 하측으로 순차적으로 적층된 경우를 예시하고 있다. 이와는 반대로 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 하측에서 상측으로 순차적으로 적층된 경우도 앞서 설명된 바와 동일하게 설명될 수 있다. 그리고 제1 보조단위체(130)와 제2 보조단위체(140)는 필요에 따라 가장 외측에 분리막을 더 포함할 수도 있다. 일례로 가장 외측에 위치한 양극이 케이스와 전기적으로 절연될 필요가 있을 경우 제1 보조단위체(130)와 제2 보조단위체(140)는 양극의 외측에 분리막을 더 포함할 수 있다. 같은 이유에서, 도 14과 같이 제2 보조단위체(140)가 적층되어 있는 쪽의 반대쪽(즉, 도 14의 전극조립체(100)의 최상측)에 노출되어 있는 양극에도 분리막이 더 포함될 수 있다.
한편, 도 16 내지 도 18에서 도시하고 있는 것과 같이, 전극조립체(100)를 형성하는 것이 바람직하다. 우선, 도 16에서 도시하고 있는 것과 같이 전극조립체(100e)를 형성할 수 있다. 기본단위체(110b)는 하측에서 상측으로 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 전극(111)은 양극일 수 있고 제2 전극(113)은 음극일 수 있다. 그리고 제1 보조단위체(130c)는 제1 말단 전극(116)으로부터 순차적으로, 즉 도 16를 기준으로 상측에서 하측으로 분리막(114), 음극(113), 분리막(112) 및 양극(111)이 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 보조단위체(130c)의 양극(111)은 기본단위체(110b)를 바라보는 일면에만 활물질층이 형성될 수 있다.
또한 제2 보조단위체(140c)는 제2 말단 분리막(117)으로부터 순차적으로, 즉 도 16를 기준으로 하측에서 상측으로 양극(111, 제1 양극), 분리막(112), 음극(113), 분리막(114) 및 양극(118, 제2 양극)이 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제2 보조단위체(140c)의 양극 중 가장 외측에 위치한 양극(118, 제2 양극)은 기본단위체(110b)를 바라보는 일면에만 활물질층이 형성될 수 있다. 참고로, 보조단위체가 분리막을 포함하면 단위체의 정렬에 유리하다.
다음으로, 도 17에서 도시하고 있는 것과 같이 전극조립체(100f)를 형성할 수 있다. 기본단위체(110b)는 하측에서 상측으로 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 전극(111)은 양극일 수 있고 제2 전극(113)은 음극일 수 있다. 그리고 제1 보조단위체(130d)는 제1 말단 전극(116)으로부터 순차적으로 분리막(114), 음극(113) 및 분리막(112)이 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제2 보조단위체는 구비되지 않아도 무방하다. 참고로, 음극은 전위차로 인해 파우치 외장재의 알루미늄층과 반응을 일으킬 수 있다. 따라서 음극은 분리막을 통해 파우치 외장재로부터 절연되는 것이 바람직하다.
마지막으로, 도 18에서 도시하고 있는 것과 같이 전극조립체(100g)를 형성할 수 있다. 기본단위체(110c)는 상측에서 하측으로 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 전극(111)은 음극일 수 있고 제2 전극(113)은 양극일 수 있다. 그리고 제2 보조단위체(140d)는 제2 말단 분리막(117)으로부터 순차적으로 음극(111), 분리막(112), 양극(113), 분리막(114) 및 음극(119)이 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 보조단위체는 구비되지 않아도 무방하다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극조립체의 제조방법의 S40단계는 기본단위체(110)를 복수 층만큼 적층하는 경우를 설명하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐이며 전극조립체(100)가 기본단위체들(110)만으로 이루어진다는 것을 의미하는 것은 아니다. 즉, 한 층 또는 복수 층의 기본단위체(100)의 상면이나 하면 또는 상하면에 보조단위체(130, 140)를 기본단위체(100)와 함께 적층 및 정렬하는 것도 S40단계에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀둔다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100(100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g): 전극조립체
110(110a, 110b, 110c): 기본단위체
111: 제1 전극 112: 제1 분리막
113: 제2 전극 114: 제2 분리막
116: 제1 말단 전극 117: 제2 말단 분리막
121: 제1 전극 재료 122: 제1 분리막 재료
123: 제2 전극 재료 124: 제2 분리막 재료
130(130a, 130b, 130c, 130d): 제1 보조단위체
140(140a, 140b. 140c, 140d): 제2 보조단위체
MA : 테이프 부착기구 T : 고정용 테이프
G1 : 제1 파지부 G2 : 제2 파지부

Claims (24)

  1. 복수 개의 전극과, 상기 전극보다 넓은 면적을 갖는 복수 개의 분리막이 교대로 적층된 구조를 갖는 전극조립체를 제조하는 단계(S10);
    상기 전극 및 분리막이 적층된 방향에 대하여 기울어져 있는 중앙 구간을 갖는 고정용 테이프를 상기 분리막의 가장자리 측에 배치하는 단계(S20); 및
    상기 고정용 테이프의 중앙 구간으로 상기 분리막의 가장자리 부위를 누르면서 상기 고정용 테이프를 상기 전극조립체에 부착하는 단계(S30);를 포함하는 전극조립체의 고정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 S30단계에서 상기 고정용 테이프의 중앙 구간은 상기 분리막의 가장자리 부위를 비스듬하게 누르는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 S30단계는,
    상기 고정용 테이프의 상기 중앙 구간을 상기 전극조립체의 측면에 부착하는 단계(S31)와,
    상기 고정용 테이프의 양단부를 상기 전극조립체의 상면과 하면에 부착하는 단계(S32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 S31단계는,
    상기 고정용 테이프를 상기 전극 및 분리막의 접촉면 방향을 따라 이동시키는 단계와,
    상기 고정용 테이프의 중앙 구간이 상기 복수 개의 분리막들의 가장자리 부위를 모두 같은 방향으로 접을 수 있도록 상기 고정용 테이프를 상기 전극조립체의 측하방 또는 측상방을 향하여 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 S30단계는 상기 고정용 테이프의 중앙 구간이 기울어질 수 있도록 상기 고정용 테이프의 양단부를 파지하는 제1 파지부와 제2 파지부를 갖는 테이프 부착기구에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 S30단계는 상기 고정용 테이프의 양단부를 상기 전극조립체의 상면과 하면에 부착시키는 단계(S32)를 포함하며,
    상기 S32단계는 상기 테이프 부착기구가 상기 제1 파지부와 제2 파지부에 파지된 상기 고정용 테이프의 양단부를 상기 전극 및 분리막의 접촉면 방향을 따라 이동시키는 것에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 S20단계와 S30단계는 상기 분리막의 일측 가장자리 부위와 그 반대편인 타측 가장자리 부위에 대하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고정용 테이프는 고분자 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 S10단계에서 제조되는 상기 전극조립체는 적어도 하나의 기본단위체를 포함하며,
    상기 기본단위체는 제1 전극/제1 분리막/제2 전극/제2 분리막의 순서의 적층 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기본단위체는 상기 적층 구조가 복수 회 반복된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기본단위체는 상기 전극과 상기 분리막이 서로 접착되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 전극과 상기 분리막의 접착은, 상기 전극과 상기 분리막에 압력을 가하는 것에 의한 접착, 또는 상기 전극과 상기 분리막에 압력과 열을 가하는 것에 의한 접착인 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 기본단위체는 상기 전극과 상기 분리막을 라미네이팅하는 것에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 분리막은 접착력을 가지는 코팅 물질이 표면에 코팅되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 코팅 물질은 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 분리막은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 바라보는 양면에 상기 코팅 물질이 코팅되고, 상기 제2 분리막은 상기 제2 전극을 바라보는 일면에만 상기 코팅 물질이 코팅되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1 분리막은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 바라보는 양면에 상기 코팅 물질이 코팅되고, 상기 제2 분리막은 상기 제2 전극을 바라보는 일면과 그 반대면에 상기 코팅 물질이 코팅되며,
    상기 전극조립체에 구비된 복수 개의 기본단위체들은 상기 제2 분리막의 코팅 물질에 의하여 서로 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 S10단계에서 제조되는 상기 전극조립체는 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 제1 전극인 제1 말단 전극에 적층되는 제1 보조단위체를 더 포함하며,
    상기 제1 보조단위체는, 상기 제1 전극이 양극이고 상기 제2 전극이 음극일 때 상기 제1 말단 전극으로부터 순차적으로 분리막, 음극, 분리막 및 양극이 적층되어 형성되고, 상기 제1 전극이 음극이고 상기 제2 전극이 양극일 때 상기 제1 말단 전극으로부터 순차적으로 분리막 및 양극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 보조단위체의 양극은:
    집전체; 및
    상기 집전체의 양면 중에 상기 기본단위체를 바라보는 일면에만 코팅되는 양극 활물질;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  20. 제9항에 있어서,
    상기 S10단계에서 제조되는 상기 전극조립체는 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 제1 전극인 제1 말단 전극에 적층되는 제1 보조단위체를 더 포함하며,
    상기 제1 보조단위체는, 상기 제1 전극이 양극이고 상기 제2 전극이 음극일 때 상기 제1 말단 전극으로부터 순차적으로 분리막, 음극 및 분리막이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  21. 제9항에 있어서,
    상기 S10단계에서 제조되는 상기 전극조립체는 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 제2 분리막인 제2 말단 분리막에 적층되는 제2 보조단위체를 더 포함하며,
    상기 제2 보조단위체는, 상기 제1 전극이 양극이고 상기 제2 전극이 음극일 때 양극으로 형성되고, 상기 제1 전극이 음극이고 상기 제2 전극이 양극일 때 상기 제2 말단 분리막으로부터 순차적으로 음극, 분리막 및 양극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제2 보조단위체의 양극은:
    집전체; 및
    상기 집전체의 양면 중에 상기 기본단위체를 바라보는 일면에만 코팅되는 양극 활물질;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  23. 제9항에 있어서,
    상기 S10단계에서 제조되는 상기 전극조립체는 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 제2 분리막인 제2 말단 분리막에 적층되는 제2 보조단위체를 더 포함하며,
    상기 제2 보조단위체는, 상기 제1 전극이 양극이고 상기 제2 전극이 음극일 때 상기 제2 말단 분리막으로부터 순차적으로 제1 양극, 분리막, 음극, 분리막 및 제2 양극이 적층되어 형성되며,
    상기 제2 보조단위체의 제2 양극은 집전체와 양극 활물질을 구비하며, 상기 양극 활물질은 집전체의 양면 중에 상기 기본단위체를 바라보는 일면에만 코팅되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
  24. 제9항에 있어서,
    상기 S10단계에서 제조되는 상기 전극조립체는 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 제2 분리막인 제2 말단 분리막에 적층되는 제2 보조단위체를 더 포함하며,
    상기 제2 보조단위체는, 상기 제1 전극이 음극이고 상기 제2 전극이 양극일 때 상기 제2 말단 분리막으로부터 순차적으로 음극, 분리막, 양극, 분리막 및 음극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 고정방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190109146A (ko) * 2018-03-16 2019-09-25 주식회사 엘지화학 이차 전지 테이핑 장치
US11784378B2 (en) 2018-11-19 2023-10-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly and method of manufacturing the same

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102124947B1 (ko) * 2016-03-31 2020-06-19 주식회사 엘지화학 전극 조립체 제조 방법
WO2018012739A1 (ko) * 2016-07-12 2018-01-18 주식회사 엘지화학 상호 결합된 추가 탭들이 형성되어 있는 극판들을 포함하고 있는 전극조립체
KR102071868B1 (ko) 2016-08-26 2020-01-31 주식회사 엘지화학 에어 블로잉 유닛을 포함하는 전극조립체 제조 장치
KR102155707B1 (ko) * 2016-11-04 2020-09-14 주식회사 엘지화학 전극 조립체 및 그 제조방법
US11695162B2 (en) * 2018-03-13 2023-07-04 Sanyo Electric Co., Ltd. Secondary battery
JP7109231B2 (ja) * 2018-03-30 2022-07-29 三洋電機株式会社 角形非水電解質二次電池及びその製造方法
KR102316340B1 (ko) * 2019-01-22 2021-10-22 주식회사 엘지에너지솔루션 전극조립체, 그를 포함하는 이차전지, 이차전지 제조방법 및 전지팩
KR20210065655A (ko) * 2019-11-27 2021-06-04 주식회사 엘지화학 전극조립체 및 그 제조방법
CN111755652A (zh) * 2020-06-19 2020-10-09 王伟 异型电芯叠片结构
WO2023048431A1 (ko) * 2021-09-27 2023-03-30 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지셀
FR3122605A1 (fr) * 2022-08-18 2022-11-11 Verkor Système et procédé de fabrication d'une cellule de batterie

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004179050A (ja) * 2002-11-28 2004-06-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 角形電池とその製造方法
JP2006310254A (ja) * 2005-03-31 2006-11-09 Sanyo Electric Co Ltd 電池の製造方法
KR20070073169A (ko) * 2006-01-04 2007-07-10 주식회사 엘지화학 분리막 상단이 밀봉되어 있는 전극조립체 및 이를 포함하는이차전지
JP2008204706A (ja) * 2007-02-19 2008-09-04 Sony Corp 積層型非水電解質電池およびその作製方法ならびに積層装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100515572B1 (ko) 2000-02-08 2005-09-20 주식회사 엘지화학 중첩 전기화학 셀 및 그의 제조 방법
KR100497147B1 (ko) 2000-02-08 2005-06-29 주식회사 엘지화학 다중 중첩 전기화학 셀 및 그의 제조방법
KR100515571B1 (ko) 2000-02-08 2005-09-20 주식회사 엘지화학 중첩 전기 화학 셀
KR101287417B1 (ko) * 2010-12-21 2013-07-18 (주)열린기술 이차전지용 전극조립체 테이핑장치
KR101358760B1 (ko) * 2011-01-06 2014-02-07 주식회사 엘지화학 셀의 사이드 테이프 자동 부착 방법 및 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004179050A (ja) * 2002-11-28 2004-06-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 角形電池とその製造方法
JP2006310254A (ja) * 2005-03-31 2006-11-09 Sanyo Electric Co Ltd 電池の製造方法
KR20070073169A (ko) * 2006-01-04 2007-07-10 주식회사 엘지화학 분리막 상단이 밀봉되어 있는 전극조립체 및 이를 포함하는이차전지
JP2008204706A (ja) * 2007-02-19 2008-09-04 Sony Corp 積層型非水電解質電池およびその作製方法ならびに積層装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190109146A (ko) * 2018-03-16 2019-09-25 주식회사 엘지화학 이차 전지 테이핑 장치
US11784378B2 (en) 2018-11-19 2023-10-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly and method of manufacturing the same

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