KR20180001458A

KR20180001458A - 이차 전지용 스택 장치, 이를 이용한 스택 방법 및 이에 따른 이차 전지

Info

Publication number: KR20180001458A
Application number: KR1020170076751A
Authority: KR
Inventors: 조재경; 주현상; 최찬진; 허경헌; 기대욱; 김기성
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2018-01-04
Also published as: EP3477755A4; US20190237797A1; CN109643820A; EP3477755A1; EP3477755B1

Abstract

본 발명의 다양한 실시예는 고속으로 전극판을 적층하는 이차 전지용 스택 장치, 이를 이용한 스택 방법 및 이에 따른 이차 전지를 제공한다.
일 예로, 제1전극 제1코팅부와 상기 제1전극 제1코팅부로부터 이격되어 위치된 제1전극 제2코팅부를 포함하는 제1전극판 및 상기 제1전극판의 양면에 세퍼레이터들이 적층된 제1전극판 접합체를 공급하는 제1전극판 접합체 공급부; 상기 제1전극판 접합체 중 상기 제1전극 제1코팅부의 양면에 제2전극판의 제2전극 제1코팅부와 제2전극 제2코팅부를 각각 배치하여 단위 셀을 형성하는 제2전극판 공급부; 및 상기 단위 셀이 형성된 상기 제1전극판 접합체를 폴딩하여 상기 제2전극판의 상기 제2전극 제1코팅부 또는 상기 제2전극 제2코팅부가 상기 제1전극판의 상기 제1전극 제2코팅부와 대면하여 스택을 형성하도록 하는 폴딩부를 포함하는 이차 전지용 스택 장치 및 이를 이용한 스택 방법 및 이에 따른 이차 전지가 개시된다.

Description

이차 전지용 스택 장치, 이를 이용한 스택 방법 및 이에 따른 이차 전지{Stacking Apparatus for Secondary Battery, Stacking Method of The Same and Secondary Battery thereof}

본 발명의 다양한 실시예는 이차 전지용 스택 장치, 이를 이용한 스택 방법 및 이에 따른 이차 전지에 관한 것이다.

일반적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 배터리 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 배터리 셀이 수십 개 연결된 대용량 전지의 경우 전기 자전거, 전기 스쿠터, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 사용되고 있다.

이차 전지는 양극판, 음극판, 세퍼레이터가 순차적으로 적층된 전극 조립체를 전해액 또는 고체 전해질과 함께 케이스에 내부에 수용하는 형태로 이루어진다. 이와 같은 전극 조립체는 긴 시트형의 양극판과 음극판을 세퍼레이터가 개재된 상태에서 권취한 구조로 이루어진 젤리롤(Jelly-rool) 형태(권취 형태)의 전극 조립체와 다수의 양극판 및 음극판을 세퍼레이터가 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택(Stack) 형태(적층 형태) 전극 조립체로 크게 나눌 수 있다. 젤리롤 형태 전극 조립체는 소형 이차 전지에 주로 사용되고, 스택 형태 전극 조립체는 보다 많은 전기 용량을 가지는 중대형 이차 전지에 사용된다.

본 발명의 다양한 실시예는 고속으로 전극판을 적층하는 이차 전지용 스택 장치, 이를 이용한 스택 방법 및 이에 따른 이차 전지를 제공한다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치는 제1전극 제1코팅부와 상기 제1전극 제1코팅부로부터 이격되어 위치된 제1전극 제2코팅부를 포함하는 제1전극판 및 상기 제1전극판의 양면에 세퍼레이터들이 적층된 제1전극판 접합체를 공급하는 제1전극판 접합체 공급부; 상기 제1전극판 접합체 중 상기 제1전극 제1코팅부의 양면에 제2전극판의 제2전극 제1코팅부와 제2전극 제2코팅부를 각각 배치하여 단위 셀을 형성하는 제2전극판 공급부; 및 상기 단위 셀이 형성된 상기 제1전극판 접합체를 폴딩하여 상기 제2전극판의 상기 제2전극 제1코팅부 또는 상기 제2전극 제2코팅부가 상기 제1전극판의 상기 제1전극 제2코팅부와 대면하여 스택을 형성하도록 하는 폴딩부를 포함할 수 있다.

상기 제1전극판을 상기 제1전극판 접합체 공급부에 공급하는 제1전극판 공급부; 및 상기 세퍼레이터들을 상기 제1전극판 접합체 공급부에 공급하는 세퍼레이터 공급부를 더 포함하고, 상기 제1전극판 접합체 공급부는 상기 제1전극판 및 세퍼레이터들을 배치하여 적층시킬 수 있다.

상기 제1전극판 접합체의 제1전극판은 연속된 형태로 공급되고, 상기 제2전극판은 기설정된 길이로 절단되어 상기 제1전극판 접합체의 양면에 배치될 수 있다.

상기 제1전극판은 기설정된 길이로 절단되어 독립된 형태로 공급되고, 상기 제2전극판은 기설정된 길이로 절단되어 상기 제1전극판 접합체의 양면에 배치될 수 있다.

상기 제1전극판의 양면에 위치된 세퍼레이터들 중에서, 상기 제1전극판의 둘레 영역과 대응되는 세퍼레이터의 영역을 접합하는 세퍼레이터 접합부를 더 포함할 수 있다.

상기 폴딩부는 상기 제1전극판 접합체의 양면에 배치된 상기 제2전극판을 가압하여 상기 제1전극판 접합체에 고정시키고, 상기 단위 셀에 고정되어 상기 제1전극판 접합체를 폴딩하는 그리퍼를 포함할 수 있다.

상기 폴딩부는 제1폴딩부 및 제2폴딩부를 포함하고, 상기 제1폴딩부 및 제2폴딩부가 교대로 상기 단위 셀이 형성된 상기 제1전극판 접합체를 폴딩하여 상기 셀 스택을 형성할 수 있다.

상기 폴딩부의 폴딩 동작시 상기 셀 스택을 가압하여 고정시키는 고정부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1전극판은 상기 셀 스택의 굴곡된 부분을 형성하는 영역의 활물질이 제거될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 방법은 제1전극 제1코팅부와 상기 제1전극 제1코팅부로부터 이격되어 위치된 제1전극 제2코팅부를 포함하는 제1전극판 및 상기 제1전극판의 양면에 세퍼레이터들이 적층된 제1전극판 접합체를 공급하는 제1전극판 접합체 공급 단계; 상기 제1전극판 접합체 중 상기 제1전극 제1코팅부의 양면에 제2전극판의 제2전극 제1코팅부와 제2전극 제2코팅부를 각각 배치하여 단위 셀을 형성하는 제2전극판 공급 단계; 및 상기 단위 셀이 형성된 상기 제1전극판 접합체를 폴딩하여 상기 제2전극판의 상기 제2전극 제1코팅부 또는 상기 제2전극 제2코팅부가 상기 제1전극판의 상기 제1전극 제2코팅부와 대면하여 셀 스택을 형성하도록 하는 폴딩 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1전극판 접합체 공급 단계는 상기 제1전극판을 공급하는 제1전극판 공급 단계; 상기 제1전극판의 양면에 세퍼레이터들을 공급하는 세퍼레이터 공급 단계; 및 상기 제1전극판의 양면에 공급된 세퍼레이터들을 적층하여 제1전극판 접합체를 형성하는 제1전극판 접합체 형성 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1전극판 접합체 공급 단계에서 상기 제1전극판은 연속된 형태로 공급되고, 상기 제2전극판 공급 단계에서 상기 제2전극판은 기설정된 길이로 절단되어 상기 제1전극판 접합체의 양면에 배치될 수 있다.

상기 제1전극판 접합체 공급 단계에서 상기 제1전극판은 기설정된 길이로 절단되어 독립된 형태로 공급되고, 상기 제2전극판 공급 단계에서 상기 제2전극판은 기설정된 길이로 절단되어 상기 제1전극판 접합체의 양면에 배치될 수 있다.

상기 제1전극판 접합체 공급 단계 이후에, 상기 제1전극판의 양면에 위치된 세퍼레이터들 중에서, 상기 제1전극판의 둘레 영역과 대응되는 세퍼레이터들의 영역을 접합하는 세퍼레이터 접합 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제1전극판 공급 단계의 상기 제1전극판은 상기 셀 스택의 굴곡된 부분을 형성하는 영역의 활물질이 제거될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지는 제1전극판 제1코팅부; 제1전극판 제2코팅부; 상기 제1전극판 제1코팅부 및 상기 제1전극판 제2코팅부를 상,하부에서 감싸는 세퍼레이터들; 상기 제1전극판 제1코팅부와 대면하여 적층되는 제2전극판 제1코팅부; 및 상기 제1전극판 제1코팅부와 상기 제1전극판 제2코팅부의 사이가 제1방향으로 폴딩되는 제1폴딩 영역을 포함하고, 폴딩된 상기 제1전극판 제2코팅부가 상기 제2전극판 제1코팅부에 대면하여 적층된다.

상기 제1전극판 제1코팅부와 상기 제1전극판 제2코팅부의 사이의 상기 세퍼레이터들이 상호간 접합되어 형성된 제1접합 영역을 더 포함할 수 있다.

상기 제1전극판 제2코팅부에 대면하여 적층되는 제2전극판 제2코팅부를 더 포함할 수 있다.

상기 제2전극판 제2코팅부에 대면하여 적층되는 제1전극판 제3코팅부를 더 포함할 수 있고, 상기 제1전극판 제2코팅부와 상기 제1전극판 제3코팅부의 사이가 제2방향으로 폴딩되는 제2폴딩 영역을 더 포함할 수 있으며, 상기 폴딩된 상기 제1전극판 제3코팅부가 상기 제2전극판 제2코팅부에 대면하여 적층될 수 있다.

상기 제1전극판 제2코팅부와 상기 제1전극판 제3코팅부 사이의 상기 세퍼레이터들이 상호간 접합되어 형성된 제2접합 영역을 더 포함할 수 있다.

상기 제1방향과 상기 제2방향은 서로 다른 방향일 수 있다.

상기 제1전극판 제3코팅부와 대면하여 적층되는 제2전극판 제3코팅부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 제1전극판의 하면과 상면에 세퍼레이터를 적층한 제1전극판 접합체를 구성하고, 접합체의 하면과 상면에 제2전극판을 각각 배치한 상태에서 폴딩부를 이용하여 적층함으로써, 기재의 변경이나 공법의 추가 없이 정교하면서도 한번의 폴딩 동작으로 4장의 전극판을 적층할 수 있는 이차 전지용 스택 장치, 이를 이용한 스택 방법 및 이에 따른 이차 전지를 제공한다.

또한, 본 발명의 다양한 실시이예에 따르면, 낱개로 절단된 제1전극판 및 제2전극판을 공급하고, 특히, 제1전극판의 양면에 위치된 세퍼레이터들 중에서 제1전극판의 둘레 영역과 대응되는 세퍼레이터들의 영역을 접합함으로써, 2장의 세퍼레이터 사이에서 제1전극판이 유동하지 않도록 하고, 이에 따라 안전성/신뢰성이 우수한 이차 전지용 스택 장치, 이를 이용한 스택 방법 및 이에 따른 이차 전지를 제공한다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A부분을 확대하여 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치의 제1전극판을 도시한 것이다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치의 폴딩 동작을 순차적으로 도시한 것이다.
도 5a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치를 이용한 스택 방법의 순서도이다.
도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치를 이용한 스택 방법의 제1전극판 접합체 공급 단계의 순서도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치의 평면도 및 측면도이다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치의 폴딩 동작을 순차적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치를 이용한 스택 방법의 제1전극판 접합체 공급 단계의 순서도이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 다양한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 다양한 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 다양한 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 다양한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 다양한 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 다양한 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.

더불어, 명세서 중 제1전극판은 제1전극 제1코팅부 또는 제1전극판 제1코팅부, 제1전극 제2코팅부 또는 제1전극판 제2코팅부, 제1전극 제3코팅부 또는 제1전극판 제3코팅부로 지칭될 수 있다. 더욱이, 명세서 중 제2전극판은 제2전극 제1코팅부 또는 제2전극판 제1코팅부, 제2전극 제2코팅부 또는 제2전극판 제2코팅부, 제2전극 제3코팅부 또는 제2전극판 제3코팅부로 지칭될 수 있다.

또한, 명세서 중 제2전극(판) 제1코팅부와 제2전극(판) 제2코팅부의 사이에 제1전극(판) 제1코팅부가 개재되거나, 또는 제2전극(판) 제1코팅부와 제2전극(판) 제2코팅부의 사이에 제1전극(판) 제2코팅부가 개재된 것으로 설명될 수 있다. 이러한 제1,2전극판 사이의 위치 관계는 명세서 및/또는 도면에 기재된 대로 해석되거나, 또는 변형되어 해석될 수 있다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치의 사시도이다. 도 2는 도 1의 A부분을 확대하여 도시한 것이다. 도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치의 제1전극판을 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치(100)는 제1전극판 공급부(110), 제1세퍼레이터 공급부(120), 제2세퍼레이터 공급부(130), 제1전극판 접합체 공급부(140), 제2전극판 공급부(150), 스택부(160), 폴딩부(170) 및 고정부(180)를 포함한다.

제1전극판 공급부(110)는 제1전극판 공급롤을 포함할 수 있다. 제1전극판 공급롤에는 제1전극판(10)이 권취되어 있다. 또한, 제1전극판 공급롤이 회전함에 따라 제1전극판(10)이 권출되어, 제1전극판 공급부(140)에 공급된다. 따라서, 제1전극판(10)은 연속된 형태로 공급된다.

또한, 제1전극판(10)은 양극 또는 음극으로 작용할 수 있다. 또한, 제1전극판(10)은 그 극성에 따라 양면에 활물질층이 형성될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1전극판(10)은 연속된 형태로 공급되므로, 셀 스택(70)의 굴곡부(①)를 구성한다. 제1전극판(10)의 굴곡부(①)를 구성하는 부분의 양면의 활물질층은 제1전극판(10)로부터 탈락될 수 있다.

제1전극판(10)은 그 양면에 활물질 코팅부(10a) 및 활물질 미코팅부(무지부)(10b)가 형성될 수 있다. 활물질 미코팅부(10b)는 제1전극판(10)이 폴딩되어 적층되었을 때, 셀 스택(70)의 굴곡부(①)에 위치할 수 있다. 즉, 복수의 활물질 미코팅부(10b)가 제1전극판(10)의 양면에 대해 각각 정해진 간격으로 형성되어, 도 2에 도시된 굴곡부(①)를 포함한 전체 셀 스택(70)의 나머지 굴곡부에도 위치할 수 있다. 셀 스택(70)의 굴곡부(①)는 제2전극판(50)이 적층되지 않는 부분으로서, 제1전극판(10)의 활물질이 형성되지 않는다고 하더라도 셀 스택(70)으로 이루어진 전극조립체의 성능을 저하시키지 않는다.

그리고 활물질 미코팅부(10b)의 폭을 굴곡부(①)의 둘레 길이보다 길게 형성하여, 기계적인 오차 등 에도 굴곡부(①)에 활물질 코팅부(10a)가 위치하지 않도록 할 수 있다.

또한, 활물질 미코팅부(10b)는 활물질 코팅부(10a)가 제1전극판(10)의 양면에 형성되고, 활물질 미코팅부(10b)에 형성되지 않거나, 또는 일부가 제거되어 형성될 수 있다.

따라서, 제1전극판(10)에 활물질 미코팅부(10b)를 형성함으로써, 셀 스택(70)을 포함하는 이차 전지의 성능을 저하시키지 않으면서, 셀 스택(70)의 굴곡부(①)로부터 활물질이 탈락되는 것을 방지하여 안전성/신뢰성을 높일 수 있다.

한편, 제1전극판(10)의 상단에는 제1전극판(10)을 외부와 전기적으로 연결시키기 위한 전극탭(1)이 형성될 수 있다.

제1세퍼레이터 공급부(120)는 제1세퍼레이터 공급롤을 포함할 수 있다. 제1세퍼레이터 공급롤에는 제1세퍼레이터(20)가 권취되어 있다. 또한, 제1세퍼레이터 공급롤이 회전함에 따라 제1세퍼레이터(20)가 권출되어 제1전극판 접합체 공급부(140)에 공급된다. 따라서, 제1세퍼레이터(20)는 연속된 형태로 공급되어 적층된다.

제2세퍼레이터 공급부(130)는 제2세퍼레이터 공급롤을 포함할 수 있다. 제2세퍼레이터 공급롤에는 제2세퍼레이터(30)가 권취되어 있다. 또한, 제2세퍼레이터 공급롤이 회전함에 따라 제2세퍼레이터(30)가 권출되어 제1전극판 접합체 공급부(140)에 공급된다. 따라서, 제2세퍼레이터(30)는 연속된 형태로 공급되어 적층된다.

제1전극판 접합체 공급부(140)는 제1가이드롤(141) 및 제2가이드롤(142)을 포함할 수 있다.

제1전극판 공급부(110), 제1세퍼레이터 공급부(120) 및 제2세퍼레이터 공급부(130)에서 각각 공급된 제1전극판(10), 제1세퍼레이터(20) 및 제2세퍼레이터(30)는 제1가이드롤(141)과 제2가이드롤(142) 사이로 삽입된다. 즉, 제1가이드롤(141)과 제2가이드롤(142) 사이로 삽입되는 제1전극판(10)을 기준으로, 제1세퍼레이터(20)는 제1전극판(10)과 제1가이드롤(141) 사이로 삽입되고, 제2세퍼레이터(30)는 제1전극판(10)과 제2가이드롤(142) 사이로 삽입된다. 그리고 제1전극판(10)의 하면과 상면에 제1세퍼레이터(20)와 제2세퍼레이터(30)가 배치되어 적층됨으로써, 제1전극판 접합체(40)를 형성한다. 또한, 제1전극판 접합체(40)는 제1가이드롤(141) 및 제2가이드롤(142)이 회전함에 따라 제2전극판 공급부(150)로 공급된다.

제2전극판 공급부(150)는 픽앤플래이스(Pick and Place) 장치를 포함할 수 있다. 픽앤플래이스 장치는 일정한 길이로 절단된 제2전극판(50)을 제1전극판 접합체 공급부(140)에서 공급되는 제1전극판 접합체(40)의 하면과 상면에 각각 배치하여, 단위 셀(60)을 형성할 수 있다. 그리고 픽앤플래이스 장치는 제2전극판(50)을 제1전극판 접합체(40)의 양면에 동시에, 또는 일면에 순차적으로 배치할 수 있다. 또한, 단위 셀(60)은 폴딩부(170)에 의하여 스택부(160)에 적층된다.

또한, 제2전극판(50)은 제1전극판(10)과 반대의 극성을 갖는다. 또한, 제2전극판(50)은 그 극성에 따라 양면에 활물질층이 형성될 수 있다.

스택부(160)에는 제1전극판 접합체(40)가 폴딩되어 단위 셀(60)이 적층된다. 적층된 단위 셀(60)은 셀 스택(70)을 형성한다. 셀 스택(70)은 제1전극판(10)과 제2전극판(50) 사이에 세퍼레이터(20,30)가 개재된 형태로 적층된다.

폴딩부(170)는 그리퍼(Gripper)를 포함할 수 있다. 그리퍼는 제1전극판 접합체(40)의 하면과 상면에 각각 배치된 제2전극판(50)을 가압하여 제1전극판 접합체(40)에 고정시킬 수 있다. 그리고 그리퍼는 단위 셀(60)에 고정되어 스택부(160)로 이동함으로써, 제1전극판 접합체(40)를 폴딩하여 셀 스택(70)을 형성할 수 있다. 또한, 그리퍼는 제1전극판 접합체(40)를 대략 Z자 또는 S자 형태로 폴딩할 수 있다.

한편, 폴딩부(170)는 두개의 그리퍼를 포함하여, 두개의 그리퍼가 교대로 제1전극판 접합체(40)를 폴딩할 수 있다. 즉, 한개의 그리퍼가 제1전극판 접합체(40)를 폴딩하는 동안 나머지 한개의 그리퍼는 그 다음의 폴딩을 준비할 수 있다.

고정부(180)는 스택부(160)에 적층된 셀 스택(70)의 상단을 가압하여, 폴딩부(170)가 제1전극판 접합체(40)를 폴딩할 때, 제1전극판 접합체(40)가 구겨지지 않고 적층될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치의 폴딩 동작을 설명하도록 한다.

도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치의 폴딩 동작을 순차적으로 도시한 것이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 제1전극판 공급부(110), 제1세퍼레이터 공급부(120) 및 제2세퍼레이터 공급부(130)에서 각각 제1전극판(10), 제1세퍼레이터(20), 제2세퍼레이터(30)가 제1전극판 접합체 공급부(140)로 공급되어, 제1전극판(10)의 양면에 제1세퍼레이터(20) 및 제2세퍼레이터(30)가 적층된 제1전극판 접합체(40)가 형성된다. 이어서 제1전극판 접합체(40)는 제2전극판 공급부(150)로 공급된다.

또한, 제2전극판 공급부(150)는 제1전극판 접합체(40)의 양면에 제2전극판(50)을 공급하여 단위 셀(60)을 형성한다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 폴딩부(170)는 단위셀(60)의 제2전극판(50)을 가압하여 제1전극판 접합체(40)에 고정시킨다.

또한, 고정부(180)는 스택부(160)에 적층된 셀 스택(70a)의 상단부를 가압할 수 있다.

한편, 스택부(160)에 적층된 셀 스택(70a)이 존재하지 않을 때, 단위 셀(60)은 폴딩부(170)의 폴딩 동작 없이 스택부(160)로 이동하여 적층됨으로써 셀 스택(70a)을 형성한다. 또한, 스택부(160)에 단위 셀(60)이 처음 적층될 때, 단위 셀(60)은 제1전극판 접합체(40)의 상면에만 제2전극판(50)이 배치된 형태로 형성될 수 있다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 폴딩부(170)는 단위 셀(60)에 고정되어 스택부(160)로 이동한다. 폴딩부(170)가 이동할 때, 폴딩부(170)가 이동하는 방향의 단위 셀(60)의 일단부에 제1폴딩부(②)가 형성되고, 제1전극판 접합체(40)가 공급되는 방향의 셀 스택(70a)의 일단부에 제2폴딩부(③)가 형성된다.

도 4d에 도시된 바와 같이, 폴딩부(170)는 단위 셀(60)을 스택부(160)에 적층시켜 셀 스택(70b)을 형성한다. 제1폴딩부(②) 및 제2폴딩부(③)는 제1전극판 접합체(40)가 폴딩되어 적층되었을 때, 셀 스택(70b)의 제1굴곡부(④) 및 제2굴곡부(⑤)를 각각 형성한다.

도 4e에 도시된 바와 같이, 이 과정은 도 4a에 나타난 과정과 유사하다.

제1전극판 접합체 공급부(140)에서 제1전극판(10)의 양면에 제1세퍼레이터(20) 및 제2세퍼레이터(30)가 적층된 제1전극판 접합체(40)가 형성된다. 제1전극판 접합체(40)는 제2전극판 공급부(150)로 공급된다. 또한, 제2전극판 공급부(150)는 제1전극판 접합체(40)의 양면에 제2전극판(50)을 공급하여 단위 셀(60)을 형성한다.

도 4f에 도시된 바와 같이, 이 과정은 도 4b에 나타난 과정과 유사하다.

폴딩부(170)는 단위셀(60)의 제2전극판(50)을 가압하여 제1전극판 접합체(40)에 고정시킨다.

또한, 고정부(180)는 스택부(160)에 셀 스택(70b)의 상단부를 가압할 수 있다.

도 4g에 도시된 바와 같이, 이 과정은 도 4c에 나타난 과정과 유사하다.

폴딩부(170)는 단위 셀(60)에 고정되어 스택부(160)로 이동한다. 폴딩부(170)가 이동할 때, 폴딩부(170)가 이동하는 방향의 단위 셀(60)의 일단부에 제3폴딩부(⑥)가 형성되고, 제1전극판 접합체(40)가 공급되는 방향의 셀 스택(70b)의 일단부에 제4폴딩부(⑦)가 형성된다.

도 4h에 도시된 바와 같이, 이 과정은 도 4d에 나타난 과정과 유사하다.

폴딩부(170)는 단위 셀(60)을 스택부(160)에 적층시켜 셀 스택(70c)을 형성한다. 제3폴딩부(⑥) 및 제4폴딩부(⑦)는 제1전극판 접합체(40)가 폴딩되어 적층되었을 때, 셀 스택(70c)의 제3굴곡부(⑧) 및 제4굴곡부(⑨)를 각각 형성한다.

한편, 이러한 과정으로 완성된 셀 스택(70)의 외면은 세퍼레이터(20,30)로 감싸질 수 있다.

여기서, 다시 도 3 및 도 4a를 다시 참조하면, 제1전극판(10)은, 예를 들면, 제1전극 제1코팅부(11)와, 제1전극 제1코팅부(11)로부터 이격되어 형성된 제1전극 제2코팅부(12)와, 제1전극 제2코팅부(12)로부터 이격되어 형성된 제1전극 제3코팅부(13)를 포함할 수 있다. 또한, 제2전극판(50) 역시 제2전극 제1코팅부(51)와 제2전극 제2코팅부(52)를 포함할 수 있다. 여기서, 상술한 스택 장치(100)에 의해, 제1전극 제1코팅부(11)를 중심으로 그 하부 및 상부에 각각 제2전극 제1코팅부(51) 및 제2전극 제2코팅부(52)가 위치될 수 있다. 더불어, 제1전극 제2코팅부(12)를 중심으로 그 하부에 제2전극 제2코팅부(52) 및 제2전극 제3코팅부(미도시됨)가 위치될 수 있다. 또한, 제2전극 제3코팅부 위에 제1전극 제3코팅부(13)가 위치될 수 있다. 이러한 이차 전지의 스택 구조는 아래에서 다시 설명하기로 한다.

이하에서는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치를 이용한 스택 방법을 설명하도록 한다.

도 5a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치를 이용한 스택 방법의 순서도이다. 도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치를 이용한 스택 방법의 제1전극판 접합체 공급 단계의 순서도이다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 이차 전지용 스택 방법은 제1전극판 접합체 공급 단계(S100), 제2전극판 공급 단계(S200) 및 폴딩 단계(S300)를 포함할 수 있다.

제1전극판 접합체 공급 단계(S100)는 제1전극판 접합체(40)를 공급하는 것으로서, 제1전극판 공급 단계(S110), 세퍼레이터 공급 단계(S120) 및 제1전극판 접합체 형성 단계(S130)를 포함할 수 있다.

제1전극판 공급 단계(S110)에서, 제1전극판(10)이 공급된다. 그리고 세퍼레이터 공급 단계(S120)에서, 제1전극판(10)의 하면과 상면에 제1세퍼레이터(20) 및 제2세퍼레이터(30)가 공급된다. 또한, 제1전극판 접합체 형성 단계(S130)에서, 제1전극판(10)의 하면과 상면에 공급된 제1세퍼레이터(20) 및 제2세퍼레이터(30)에 의해 제1전극판 접합체(40)가 형성된다.

제2전극판 공급 단계(S200)에서, 제1전극판 접합체(40)의 하면과 상면에 제2전극판(50)이 배치되어 단위 셀(60)이 형성된다.

폴딩 단계(S300)에서, 제1전극판(10)과 제2전극판(50) 사이에 세퍼레이터(20,30)가 개재되도록 제1전극판 접합체(40)가 폴딩되어 단위 셀(60)이 적층됨으로써 셀 스택(70)이 형성된다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치(100) 및 이를 이용한 스택 방법은 제1전극판(10)의 하면과 상면에 세퍼레이터(20,30)를 적층한 제1전극판 접합체(40)를 구성하고, 접합체의 하면과 상면에 제2전극판(50)을 배치한 상태에서 폴딩부(170)를 이용하여 적층함으로써, 기재의 변경이나 공법의 추가 없이 정교하면서도 한번의 폴딩 동작으로 4장의 전극판을 적층하는 것과 같은 효과를 낼 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치의 평면도 및 측면도이다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 이차 전지용 스택 장치(200)는 상술한 이차 전지용 스택 장치(100)의 구성 요소 외에 추가적으로 제1전극판 절단부(210) 및 세퍼레이터 접합부(220)를 더 포함할 수 있다. 물론, 이차 전지용 스택 장치(200)의 나머지 구성 및 작용은 상술한 이차 전지용 스택 장치(100)의 구성 및 작용을 모두 공유할 수 있다.

제1전극판 절단부(210)는 제1전극판 공급부(110)로부터 연속적으로 공급되는 제1전극판(10)을 미리 설정된 일정한 폭으로 절단하여, 독립된 낱개의 제1전극판(10)을 제1전극판 접합체 공급부(140)에 공급하는 역할을 한다. 즉, 제1전극판 절단부(210)는 독립된 형태의 제1전극판(10)을 제1세퍼레이터(20)와 제2세퍼레이터(30)의 사이에 공급하는 역할을 한다. 이러한 제1전극판 절단부(210)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 상호간 마주보는 컷터 형태이거나, 또는 상호간 마주보는 프레스 형태일 수 있다.

여기서, 제1가이드롤(141) 및 제2가이드롤(142)은 상호간 제1전극판(10)이 이송되는 수평 방향으로 일정 거리 이격된 것으로 도시되어 있으나, 이로서 본 발명이 한정되지 않으며, 도 1에서와 같이 제1가이드롤(141) 및 제2가이드롤(142)은 동일한 위치에 상,하 방향으로 중복해서 설치될 수도 있다.

세퍼레이터 접합부(220)는 제1전극판(10)의 양면(예를 들면, 상면과 하면)에 위치된 제1,2세퍼레이터(20,30) 중에서, 제1전극판(10)의 둘레와 대응되는 제1,2세퍼레이터(20,30)의 영역을 접합하는 역할을 한다. 여기서, 세퍼레이터 접합부(220)는 제1,2세퍼레이터(20,30)의 영역을 부분적으로 용융시켜 제1,2세퍼레이터(20,30)가 상호간 접합되도록 하거나, 또는 제1,2세퍼레이터(20,30)의 사이에 미리 접착제를 도포하고 이를 경화시켜 제1,2세퍼레이터(20,30)가 상호간 접합되도록 할 수 있다. 세퍼레이터 접합부(220)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 상호간 마주보는 히터 형태이거나, 또는 상호간 마주보는 프레스 형태일 수 있다.

한편, 이러한 세퍼레이터 접합부(220)에 의해 제1전극판(10)의 양면에 위치된 제1,2세퍼레이터(20,30) 중에서, 제1전극판(10)의 둘레와 대응되는 제1,2세퍼레이터(20,30)의 영역에 접합 영역(23)이 형성되는데, 이러한 접합 영역(23)은 제1전극판(10)의 네변을 완전히 둘러싸거나 또는 네변을 부분적으로 둘러싸는 형태일 수 있다. 바람직하기로, 접합 영역(23)은 제1전극판(10)의 네변을 부분적으로 둘러싸도록 함으로써, 전해액이 제1전극판(10) 쪽으로 용이하게 주입되도록 한다. 즉, 도 6a에 도시된 바와 같이, 접합 영역(23)은 제1전극판(10)의 대략 상변, 하변, 좌측변 및 우측변에서 각각 개방된 형태일 수 있다.

도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치의 폴딩 동작을 순차적으로 도시한 것이다. 도 7a 내지 도 7f에 도시된 바와 같이, 이차 전지용 스택 장치의 폴딩 동작은 상술한 이차 전지용 스택 장치의 폴딩 방법 외에 추가적으로 제1전극판 절단 동작 및 세퍼레이터 접합 동작을 더 포함할 수 있다. 물론, 이차 전지용 스택 장치의 폴딩 동작의 나머지 구성 및 작용은 상술한 이차 전지용 스택 장치의 폴딩 동작의 구성 및 작용을 공유할 수 있다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 제1전극판 공급부(110), 제1세퍼레이터 공급부(120) 및 제2세퍼레이터 공급부(130)에서 각각 제1전극판(10), 제1세퍼레이터(20), 제2세퍼레이터(30)가 제1전극판 접합체 공급부(140)로 공급되어, 제1전극판(10)의 양면에 제1세퍼레이터(20) 및 제2세퍼레이터(30)가 적층된 제1전극판 접합체(40)가 형성된다.

여기서, 제1전극판 공급부(110)로부터의 제1전극판(10)은 제1전극판 절단부(210)에 의해 기설정된 길이로 절단된 채 독립된 형태로 제1전극판 접합체 공급부(140)에 공급됨으로써, 제1전극판 접합체(40)는 연속된 형태가 아닌 독립된 형태의 제1전극판(10)을 갖게 된다. 즉, 제1전극판 접합체 공급부(140)에 제1전극판(10)이 공급되기 이전에, 제1전극판 절단 동작에 의해 낱개로 분리된/독립된 제1전극판(10)이 구비되어 제1전극판 접합체 공급부(140)에 공급된다.

이어서, 제1전극판 접합체(40)는 제2전극판 공급부(150)로 공급된다. 또한, 제2전극판 공급부(150)는 제1전극판 접합체(40)의 양면에 독립된 제2전극판(50)을 공급하여 단위 셀(60)을 형성한다.

제2전극판(50)이 공급되기 전 또는 공급된 후에, 세퍼레이터 접합 동작이 더 수행된다. 즉, 단위 셀(60)의 형성 전 또는 형성 이후에, 제1전극판(10)의 양면(예를 들면, 상면과 하면)에 위치된 제1,2세퍼레이터(20,30) 중에서, 제1전극판(10)의 둘레와 대응되는 제1,2세퍼레이터(20,30)의 영역을 접합하여 세퍼레이터 접합 영역(23)을 형성한다.

도면 중 미설명 부호 111은 제1전극판 절단부(210)에 의해 제1전극판(10)이 절단될 때, 제1전극판(10)의 위치를 안정적으로 고정시켜주는 고정부이다.

한편, 도 7b 내지 도 7f에 도시된 동작은 도 4c 내지 4h에 도시된 동작과 거의 동일하므로, 도 7b 내지 도 7f에 도시된 동작의 설명은 생략하도록 한다.

도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치를 이용한 스택 방법의 제1전극판 접합체 공급 단계의 순서도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 이차 전지용 스택 방법 중에서 제1전극판 접합체 공급 단계(S100A)는 제1전극판 접합체(40)를 공급하는 것으로서, 제1전극판 절단 단계(S101), 제1전극판 공급 단계(S110), 세퍼레이터 공급 단계(S120), 세퍼레이터 접합 단계(S121) 및 제1전극판 접합체 형성 단계(S130)를 포함할 수 있다.

제1전극판 절단 단계(S101)에서, 제1전극판 절단부(210)에 의해 제1전극판 공급부(110)로부터 권출되는 제1전극판(10)이 미리 설정된 폭만큼 절단되어 공급된다.

제1전극판 공급 단계(S110)에서, 상술한 바와 같이 미리 설정된 폭만큼 절단된 전극판(10)이 제1전극판 접합체 공급부(140)에 공급된다.

세퍼레이터 공급 단계(S120)에서, 제1전극판(10)의 하면과 상면에 제1세퍼레이터(20) 및 제2세퍼레이터(30)가 공급된다.

세퍼레이터 접합 단계(S121)에서, 세퍼레이터 접합부(220)에 의해 제1전극판(10)의 양면에 위치된 제1,2세퍼레이터(120,130) 중에서, 상기 제1전극판(10)의 둘레 영역과 대응되는 제1,2세퍼레이터(120,130)의 영역이 접합됨으로써, 제1전극판(10)의 둘레와 대응되는 제1,2세퍼레이터(120,130)에 접합 영역(23)이 형성된다.

제1전극판 접합체 형성 단계(S130)에서, 제1전극판(10)의 하면과 상면에 공급된 제1세퍼레이터(20) 및 제2세퍼레이터(30)를 적층하여 제1전극판 접합체(40)가 완성된다.

이와 같이 하여, 본 발명의 다양한 실시이예에 따른 이차 전지용 스택 장치(200) 및 이를 이용한 방법은 낱개로 절단된 제1전극판(10) 및 제2전극판(50)을 공급하고, 특히, 제1전극판(10)의 양면에 위치된 세퍼레이터(20,30) 중에서 제1전극판(10)의 둘레 영역과 대응되는 세퍼레이터(20,30)의 영역을 접합함으로써, 2장의 세퍼레이터(20,30) 사이에서 제1전극판(10)이 유동하지 않도록 하고, 이에 따라 안전성/신뢰성이 우수한 이차 전지를 제조하도록 한다.

도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지(300)를 도시한 개략도이다. 여기서, 본 발명의 용이한 이해를 위해 적층이 진행되는 도중의 이차 전지(300)가 도시되어 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(300)는 제1전극판(10), 세퍼레이터들(20,30) 및 제2전극판(50)을 포함할 수 있다.

제1전극판(10)은 제1전극판 제1코팅부(11)와, 제1전극판 제1코팅부(11)로부터 수직 방향으로 이격되어 형성된 제1전극판 제2코팅부(12)를 포함할 수 있다. 또한, 제1전극판(10)은 제1전극판 제2코팅부(12)로부터 수직 방향으로 이격되어 형성된 제1전극판 제3코팅부(13)를 더 포함할 수 있다.

세퍼레이터들(20,30)은 제1전극판(10)을 상부 및 하부에서 감싼다. 예를 들면, 세퍼레이터들(20,30)은 제1전극판 제1코팅부(11), 제1전극판 제2코팅부(12) 및 제1전극판 제3코팅부(13)를 각각 상부와 하부에서 감쌀 수 있다.

제2전극판(50)은 제2전극판 제1코팅부(51)와, 제2전극판 제1코팅부(51)로부터 수직 방향으로 이격되어 형성된 제2전극판 제2코팅부(52)를 포함할 수 있다. 또한, 제2전극판(50)은 제2전극판 제2코팅부(52)로부터 수직 방향으로 이격되어 형성된 제2전극판 제3코팅부(53)를 더 포함할 수 있다.

한편, 상술한 스택 장치 및 스택 방법에 의해, 제1전극판(10) 및 이를 상,하부에서 감싸는 세퍼레이터들(20,30)은 대략 미앤더(meander) 형태로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(300)는 제1전극판(10)의 제1전극판 제1코팅부(11)와 제1전극판 제2코팅부(12)의 사이가 제1방향으로 폴딩되어 형성된 제1폴딩 영역(231)을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(300)는 제1전극판(10)의 제1전극판 제2코팅부(12)와 제1전극판 제3코팅부(13)의 사이가 제2방향으로 폴딩되어 형성된 제2폴딩 영역(232)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1방향 및 제2방향은 상호간 반대 방향일 수 있다. 엄밀히 말하면, 제1전극판(10)의 제1전극판 제1코팅부(11)와 제1전극판 제2코팅부(12)의 사이에 대응하는 세퍼레이터들(20,30)의 영역이 제1방향으로 폴딩되어 제1폴딩 영역(231)을 형성할 수 있다. 또한, 제1전극판(10)의 제1전극판 제2코팅부(12)와 제1전극판 제3코팅부(13)의 사이에 대응하는 세퍼레이터들(20,30)의 영역이 제1방향의 반대 방향인 제2방향으로 폴딩되어 제2폴딩 영역(232)을 형성할 수 있다.

더불어, 이러한 구조하에서, 제2전극판(50)의 제2전극판 제1코팅부(51)는 제1전극판 제1코팅부(11)의 상부에 위치될 수 있고, 제2전극판 제2코팅부(52)는 제1전극판 제2코팅부(12)의 상부에 각각 위치될 수 있다. 즉, 제2전극판 제1코팅부(51) 및 제2전극판 제2코팅부(52)는 각각 제1전극판 제1코팅부(11) 및 제1전극판 제2코팅부(12)에 대면하여 적층될 수 있다.

다르게 설명하면, 제1전극판 제2코팅부(12)가 제2전극판 제1코팅부(51)와 제2전극판 제2코팅부(52)의 사이에 개재되고, 제1전극판 제1코팅부(11)는 제2전극판 제1코팅부(51)의 하부에 위치되어 있다. 또 다르게 설명하면, 제2전극판 제1코팅부(51)가 제1폴딩 영역(231) 및/또는 하기할 제1접합 영역(221)을 중심으로 제1전극판 제1코팅부(11)와 제1전극판 제2코팅부(12)의 사이에 개재된다.

또한, 제2전극판(50)의 제2전극판 제2코팅부(52)는 제1전극 제3코팅부(13)의 하부에 위치되고, 제2전극판 제3코팅부(53)는 제1전극 제3코팅부(13)의 상부에 위치될 수 있다. 즉, 제2전극판 제2코팅부(52) 및 제2전극판 제3코팅부(53)는 각각 제1전극판 제2코팅부(12) 및 제1전극판 제3코팅부(13)에 대면하여 적층될 수 있다.

다르게 설명하면, 제1전극판 제3코팅부(13)가 제2전극판 제2코팅부(52)와 제2전극판 제3코팅부(53)의 사이에 개재되어 있고, 제1전극판 제2코팅부(12)는 제2전극판 제2코팅부(52)의 하부에 위치되어 있다. 또 다르게 설명하면, 제2전극판 제2코팅부(52)가 제2폴딩 영역(232) 및/또는 제2접합 영역(222)을 중심으로 제1전극판 제2코팅부(12)와 제1전극판 제3코팅부(13)의 사이에 개재된다.

이러한 스택 구조에 의해, 본 발명에 따른 이차 전지(300)는 세퍼레이터를 사이에 두고 제1전극판(10)과 제2전극판(50) 사이에 리튬 이온이 이동하여, 이차 전지로서 동작하게 된다.

계속해서, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(300)는 제1전극판 제1코팅부(11)와 제1전극판 제2코팅부(12)의 사이의 세퍼레이터들(20,30)이 상호간 접합되어 형성된 제1접합 영역(221)을 더 포함할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(300)는 제1전극판 제2코팅부(12)와 제1전극판 제3코팅부(13) 사이의 세퍼레이터들(20,30)이 상호간 접합되어 형성된 제2접합 영역(222)을 더 포함할 수 있다. 이러한 세퍼레이터들(20,30)의 제1접합 영역(221) 및 제2접합 영역(222)에 의해 제1전극판(10)이 세퍼레이터들(20,30)의 내부에 구속됨으로써, 제1전극판(10)과 제2전극판(50)이 상호간 전기적으로 쇼트되지 않게 된다.

더불어, 이러한 접합 영역(221,222)은, 도 6a에 도시된 바와 같이, 제1전극판 제1코팅부(11)와 제1전극판 제2코팅부(12) 사이의 세퍼레이터 영역 및/또는 제1전극판 제2코팅부(12)와 제1전극판 제3코팅부(13) 사이의 세퍼레이터 영역뿐만 아니라, 제1전극판 제1코팅부(11)의 네변과 대응하는 세퍼레이터의 영역 및/또는 제1전극판 제2코팅부(12)의 네변과 대응하는 세퍼레이터 영역에도 형성될 수 있다. 따라서, 제1전극판(10)은 세퍼레이터들(20,30)의 내부에서 더욱 안정적으로 위치될 수 있다. 즉, 제1전극판(10)이 세퍼레이터들(20,30)의 네방향 외측으로 이탈되지 않고 구속될 수 있다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 이차 전지(300)는 세퍼레이터들(20,30)에 제1,2폴딩 영역(231,232)이 형성되고, 또한 제1,2폴딩 영역(231,232)에 각각 제1,2접합 영역(221,222)이 형성됨으로써, 세퍼레이터들(20,30)의 내측에 제1전극판(10)이 유동하지 않고 안정적으로 위치된다. 따라서, 제1전극판(10)과 제2전극판(50) 사이의 전기적 쇼트 현상이 억제된다. 더불어, 제1,2접합 영역(221,222)은 세퍼레이터들(20,30)에 불연속적으로 형성됨으로써, 전해액이 용이하게 제1전극판(10)에 도달할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지용 스택 장치, 이를 이용한 스택 방법 및 이에 따른 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 다양한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명의 다양한 실시예는 상기한 다양한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100 : 이차 전지용 스택 장치 110 : 제1전극판 공급부
120 : 제1세퍼레이터 공급부 130 : 제2세퍼레이터 공급부
140 : 제1전극판 접합체 공급부 150 : 제2전극판 공급부
160 : 스택부 170 : 폴딩부
180 : 고정부

Claims

제1전극 제1코팅부와 상기 제1전극 제1코팅부로부터 이격되어 위치된 제1전극 제2코팅부를 포함하는 제1전극판 및 상기 제1전극판의 양면에 세퍼레이터들이 적층된 제1전극판 접합체를 공급하는 제1전극판 접합체 공급부;
상기 제1전극판 접합체 중 상기 제1전극 제1코팅부의 양면에 제2전극판의 제2전극 제1코팅부와 제2전극 제2코팅부를 각각 배치하여 단위 셀을 형성하는 제2전극판 공급부; 및
상기 단위 셀이 형성된 상기 제1전극판 접합체를 폴딩하여 상기 제2전극판의 상기 제2전극 제1코팅부 또는 상기 제2전극 제2코팅부가 상기 제1전극판의 상기 제1전극 제2코팅부와 대면하여 스택을 형성하도록 하는 폴딩부를 포함하는 이차 전지용 스택 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1전극판을 상기 제1전극판 접합체 공급부에 공급하는 제1전극판 공급부; 및
상기 세퍼레이터들을 상기 제1전극판 접합체 공급부에 공급하는 세퍼레이터 공급부를 더 포함하고,
상기 제1전극판 접합체 공급부는 상기 제1전극판 및 세퍼레이터들을 배치하여 적층시키는 이차 전지용 스택 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1전극판 접합체의 제1전극판은 연속된 형태로 공급되고,
상기 제2전극판은 기설정된 길이로 절단되어 상기 제1전극판 접합체의 양면에 배치되는 이차 전지용 스택 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1전극판은 기설정된 길이로 절단되어 독립된 형태로 공급되고,
상기 제2전극판은 기설정된 길이로 절단되어 상기 제1전극판 접합체의 양면에 배치되는 이차 전지용 스택 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1전극판의 양면에 위치된 세퍼레이터들 중에서, 상기 제1전극판의 둘레 영역과 대응되는 세퍼레이터의 영역을 접합하는 세퍼레이터 접합부를 더 포함하는 이차 전지용 스택 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 폴딩부는 상기 제1전극판 접합체의 양면에 배치된 상기 제2전극판을 가압하여 상기 제1전극판 접합체에 고정시키고, 상기 단위 셀에 고정되어 상기 제1전극판 접합체를 폴딩하는 그리퍼를 포함하는 이차 전지용 스택 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 폴딩부는 제1폴딩부 및 제2폴딩부를 포함하고,
상기 제1폴딩부 및 제2폴딩부가 교대로 상기 단위 셀이 형성된 상기 제1전극판 접합체를 폴딩하여 상기 셀 스택을 형성하는 이차 전지용 스택 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 폴딩부의 폴딩 동작시 상기 셀 스택을 가압하여 고정시키는 고정부를 더 포함하는 이차 전지용 스택 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1전극판은 상기 셀 스택의 굴곡된 부분을 형성하는 영역의 활물질이 제거된 이차 전지용 스택 장치.
제1전극 제1코팅부와 상기 제1전극 제1코팅부로부터 이격되어 위치된 제1전극 제2코팅부를 포함하는 제1전극판 및 상기 제1전극판의 양면에 세퍼레이터들이 적층된 제1전극판 접합체를 공급하는 제1전극판 접합체 공급 단계;
상기 제1전극판 접합체 중 상기 제1전극 제1코팅부의 양면에 제2전극판의 제2전극 제1코팅부와 제2전극 제2코팅부를 각각 배치하여 단위 셀을 형성하는 제2전극판 공급 단계; 및
상기 단위 셀이 형성된 상기 제1전극판 접합체를 폴딩하여 상기 제2전극판의 상기 제2전극 제1코팅부 또는 상기 제2전극 제2코팅부가 상기 제1전극판의 상기 제1전극 제2코팅부와 대면하여 셀 스택을 형성하도록 하는 폴딩 단계를 포함하는 이차 전지용 스택 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제1전극판 접합체 공급 단계는
상기 제1전극판을 공급하는 제1전극판 공급 단계;
상기 제1전극판의 양면에 세퍼레이터들을 공급하는 세퍼레이터 공급 단계; 및
상기 제1전극판의 양면에 공급된 세퍼레이터들을 적층하여 제1전극판 접합체를 형성하는 제1전극판 접합체 형성 단계를 포함하는 이차 전지용 스택 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제1전극판 접합체 공급 단계에서 상기 제1전극판은 연속된 형태로 공급되고,
상기 제2전극판 공급 단계에서 상기 제2전극판은 기설정된 길이로 절단되어 상기 제1전극판 접합체의 양면에 배치되는 이차 전지용 스택 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제1전극판 접합체 공급 단계에서 상기 제1전극판은 기설정된 길이로 절단되어 독립된 형태로 공급되고,
상기 제2전극판 공급 단계에서 상기 제2전극판은 기설정된 길이로 절단되어 상기 제1전극판 접합체의 양면에 배치되는 이차 전지용 스택 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제1전극판 접합체 공급 단계 이후에,
상기 제1전극판의 양면에 위치된 세퍼레이터들 중에서, 상기 제1전극판의 둘레 영역과 대응되는 세퍼레이터들의 영역을 접합하는 세퍼레이터 접합 단계를 더 포함하는 이차 전지용 스택 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 제1전극판 공급 단계의 상기 제1전극판은 상기 셀 스택의 굴곡된 부분을 형성하는 영역의 활물질이 제거된 이차 전지용 스택 방법.
제1전극판 제1코팅부;
제1전극판 제2코팅부;
상기 제1전극판 제1코팅부 및 상기 제1전극판 제2코팅부를 상,하부에서 감싸는 세퍼레이터들;
상기 제1전극판 제1코팅부와 대면하여 적층되는 제2전극판 제1코팅부; 및
상기 제1전극판 제1코팅부와 상기 제1전극판 제2코팅부의 사이가 제1방향으로 폴딩되는 제1폴딩 영역을 포함하고,
폴딩된 상기 제1전극판 제2코팅부가 상기 제2전극판 제1코팅부에 대면하여 적층된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
제 16 항에 있어서,
상기 제1전극판 제1코팅부와 상기 제1전극판 제2코팅부의 사이의 상기 세퍼레이터들이 상호간 접합되어 형성된 제1접합 영역을 더 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
제 16 항에 있어서,
상기 제1전극판 제2코팅부에 대면하여 적층되는 제2전극판 제2코팅부를 더 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
제 18 항에 있어서,
상기 제2전극판 제2코팅부에 대면하여 적층되는 제1전극판 제3코팅부를 더 포함하고,
상기 제1전극판 제2코팅부와 상기 제1전극판 제3코팅부의 사이가 제2방향으로 폴딩되는 제2폴딩 영역을 더 포함하며,
상기 폴딩된 상기 제1전극판 제3코팅부가 상기 제2전극판 제2코팅부에 대면하여 적층된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
제 19 항에 있어서,
상기 제1전극판 제2코팅부와 상기 제1전극판 제3코팅부 사이의 상기 세퍼레이터들이 상호간 접합되어 형성된 제2접합 영역을 더 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
제 19 항에 있어서,
상기 제1방향과 상기 제2방향은 서로 다른 방향인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
제 20 항에 있어서,
상기 제1전극판 제3코팅부와 대면하여 적층되는 제2전극판 제3코팅부를 더 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.