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KR101826894B1 - 전극 조립체 및 이를 제조하는 장치 - Google Patents

전극 조립체 및 이를 제조하는 장치 Download PDF

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KR101826894B1
KR101826894B1 KR1020130133025A KR20130133025A KR101826894B1 KR 101826894 B1 KR101826894 B1 KR 101826894B1 KR 1020130133025 A KR1020130133025 A KR 1020130133025A KR 20130133025 A KR20130133025 A KR 20130133025A KR 101826894 B1 KR101826894 B1 KR 101826894B1
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electrode assembly
heating
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folded
adhesive layer
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안경진
유재훈
한창민
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 분리 필름의 양면에 접착층을 코팅함으로써 발생할 수 있는 접착층 분말에 의한 불량을 방지할 수 있는 전극 조립체 및 이를 제조하는 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체는, 양극활물질이 도포된 양극판, 음극활물질이 도포된 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재된 제2분리막을 포함하는 둘 이상의 단위 셀; 및 상기의 둘 이상의 단위 셀이 상부에 배치되는 제1분리막을 포함하되, 상기 제1분리막의 상부에는 접착층이 형성되고 상기 제1분리막의 하부에는 접착층이 형성되지 않은 상태에서 상기 둘 이상의 단위 셀이 상기 제1분리막을 사이에 두고 서로 대면하는 구조로 폴딩되는 것을 특징으로 한다.

Description

전극 조립체 및 이를 제조하는 장치{Electrode assembly and apparatus for manufacturing the same}
본 발명은 전극 조립체 제조 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조가 개선된 스택-폴딩형 전극 조립체 및 이를 제조하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 용량이 크고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
한편, 리튬 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차 전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다.
다른 한편, 전극 조립체는 크게 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 권취한 젤리 롤 타입과, 소정 크기의 다수의 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 순차적으로 적층시킨 스택 타입으로 분류될 수 있다.
젤리 롤 타입의 전극 조립체는 주로 원통형 전지에 적용되는데, 젤리 롤 타입의 전극 조립체를 각형 또는 파우치형 전지에 적용할 경우, 국부적으로 응력이 집중되어 전극 활물질이 박리되거나 충방전 과정에서 반복되는 수축 및 팽창 현상에 의해 전지의 변형을 유발하게 되는 문제가 있다.
스택 타입의 전극 조립체는 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있지만, 제조 과정이 복잡하고 전극 조립체에 충격이 가해질 경우 전극이 밀려서 단락이 유발될 수 있는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 젤리 롤 타입과 스택 타입의 혼합 형태의 스택-폴딩형 전극 조립체가 개발되었다. 이러한 스택-폴딩형 전극 조립체는 일정한 단위 크기의 양극(음극)/분리막/음극(양극) 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이 셀(bi cell)을 길게 연장된 분리 필름위에 연속적으로 배치한 후 폴딩한 것이다. 이러한 스택-폴딩형 전극 조립체에 관한 기술은 대한민국 특허출원공개 제2001-0082058호 등에 개시되어 있다.
도 1은, 종래기술에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체의 제조 과정 중 일부 공정을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는, 종래기술에 따라 폴딩된 스택-폴딩형 전극 조립체를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 스택-폴딩형 전극 조립체(10)는 긴 시트형의 분리 필름상에 풀셀(full cell) 또는 바이 셀(bi cell)로 구성된 단위 셀들(11~15)을 소정 패턴으로 올려놓은 상태에서, 분리 필름이 두루마리 형태로 폴딩되어 도 2에 도시된 바와 같은 형상을 가지게 된다.
종래기술은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 분리 필름의 양면에 접착층을 코팅하여 폴딩된 상태가 풀리지 않게 고정시키는 방법을 사용하여 왔다. 그러나, 이와 같은 방법에 의할 경우, 접착층에서 발생하는 분말(powder)로 인해, 특히 전극 조립체의 최외면의 접착층에서 발생하는 분말의 탈리로 인해, 불량품이 발생할 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체가 전지 케이스에 수납되는 과정에서 외면의 접착층의 분말이 탈리될 수 있고, 이로 인해 이차 전지의 성능의 저하가 발생할 우려가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 인식하여 창안된 것으로서, 분리 필름의 양면에 접착층을 코팅함으로써 발생할 수 있는 접착층 분말에 의한 불량을 방지하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 이와 같은 접착층 분말에 의한 불량을 방지할 수 있도록 하는 전극 조립체를 제조하는 장치를 제공하는 것이다.
다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체는, 양극활물질이 도포된 양극판, 음극활물질이 도포된 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재된 제2분리막을 포함하는 둘 이상의 단위 셀; 및 상기의 둘 이상의 단위 셀이 상부에 배치되는 제1분리막을 포함하되, 상기 제1분리막의 상부에는 접착층이 형성되고 상기 제1분리막의 하부에는 접착층이 형성되지 않은 상태에서 상기 둘 이상의 단위 셀이 상기 제1분리막을 사이에 두고 서로 대면하는 구조로 폴딩되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛은, 폴딩된 전극 조립체가 안착되는 안착부; 상기 안착부에 안착된 상기 전극 조립체를 상부에서 하부로 가압하는 가압 블록; 및 상기 안착부에 안착된 상기 전극 조립체의 하부를 가열하는 히팅부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 가압 블록은, 상기 전극 조립체의 상부를 가열하는 제1히팅 플레이트를 상기 가압 블록의 하면에 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 안착부는, 수평방향으로 이동가능하게 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 히팅부는, 상기 안착부의 적어도 일부분에 구비되어, 상기 전극 조립체의 하부를 가열하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 히팅부는, 수직방향으로 이동가능하게 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 히팅부는, 상방향으로 이동하여 상기 전극 조립체를 하부에서 상부로 가압하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 히팅부는, 모서리에 경사가 형성된 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 경사는, 상기 히팅부의 수평방향 양단 모서리 모두에 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 경사는, 라운드 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 제조 장치는, 상술한 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛; 및 상기 전극 조립체에 전원을 인가하여 상기 전극 조립체의 절연 상태를 검사하는 검사 유닛을 포함한다.
바람직하게는, 상기 검사 유닛은, 상기 전극 조립체에 전원을 인가하기 위한 전원 인가 단자; 상기 전극 조립체를 상부에서 하부로 가압하는 가압 지그; 및 상기 가압 지그의 하면에 형성되어 상기 전극 조립체의 상부를 가열하는 제2히팅 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 분리 필름의 양면에 접착층을 코팅하는 대신, 분리 필름의 일면에만 접착층을 코팅함으로써, 접착층 분말에 의한 불량을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 접착층을 분리 필름의 일면에만 코팅하기 때문에 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 전극 조립체의 제조 과정에서, 추가적으로 열과 압력을 가해줌으로써, 접착층을 일면에만 코팅하더라도 스택-폴딩형 전극 조립체가 충분히 접착된 상태를 유지할 수 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 종래기술에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체의 제조 과정 중 일부 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는, 종래기술에 따라 폴딩된 스택-폴딩형 전극 조립체를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체가 폴딩되기 전의 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체가 폴딩된 후의 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체가 폴딩되기 전의 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체가 폴딩된 후의 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는, 도 8의 A부분을 확대한 도면으로서, 제1히팅 플레이트의 모서리 부분이 라운드 형상인 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체가 폴딩되기 전의 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체가 폴딩된 후의 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체(100)는, 둘 이상의 단위 셀(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 및 제1분리막(120)을 포함하고, 상기 둘 이상의 단위 셀(110a, 110b, 110c, 110d, 110e)은 제1분리막(120)을 사이에 두고 서로 대면하는 구조로 폴딩된다. 상기 단위 셀(110a, 110b, 110c, 110d, 110e)은 양극활물질이 도포된 양극판(111), 음극활물질이 도포된 음극판(112) 및 이러한 양극판(111)과 음극판(112) 사이에 개재된 제2분리막(113)을 포함한다. 여기서, 단위 셀(110a, 110b, 110c, 110d, 110e)에 포함되어 있는 제2분리막(113)은, 단위 셀(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 내에서 음극과 양극의 단락을 방지하는 역할을 하고, 양면에 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물을 포함하는 접착층(114)을 구비하여, 제2분리막(113) 양면에 각각 양극판(111)과 음극판(112)이 부착될 수 있도록 한다.
또한, 상기 둘 이상의 단위 셀(110a, 110b, 110c, 110d, 110e)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1분리막(120)의 상부에 배치되어, 제1분리막(120)이 도 3에 표시된 화살표를 따라 폴딩되면, 둘 이상의 단위 셀(110a, 110b, 110c, 110d, 110e)은 제1분리막(120)을 사이에 두고 서로 대면하게 된다. 그리고, 도 4에 잘 나타난 바와 같이, 단위 셀(110a, 110b, 110c, 110d, 110e)은 양극, 음극 또는 음극, 양극의 순서로 적층된 모습을 띄게 된다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 실시예에서, 단위 셀(110a, 110b, 110c, 110d, 110e)은, 양극판(111), 음극판(112) 및 양극판(111)과 음극판(112) 사이에 개재된 제2분리막(113)으로 구성된 풀 셀(full cell)이다. 다만, 이는 하나의 실시예로서, 본 발명의 단위 셀이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니므로, 후술할 도 5 및 도 6과 같이, 바이 셀(bi cell)로 구성될 수도 있다.
상기 제1분리막(120)은, 상술한 단위 셀과 단위 셀 사이의 단락을 방지하는 역할을 한다. 특히, 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체(100)에는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1분리막(120)의 상부에 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물을 포함하는 접착층(130)이 형성되어 있는 반면, 제1분리막의 하부에는 접착층이 형성되지 않는다. 여기서, 상부는 상술한 단위 셀이 배치되는 위치를 나타내는 상대적인 의미로 사용된 것으로서, 절대적인 위치를 나타내는 의미로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 제1분리막(120)에는 단위 셀(110a, 110b, 110c, 110d, 110e)이 배치되는 면에만 접착층(130)이 형성되고, 단위 셀이 배치되지 않는 면에는 접착층이 형성되지 않는다.
제2분리막(113)의 경우, 상술한 바와 같이, 양극판(111)과 음극판(112)이 제2분리막(113)의 양면에 부착되어야 하므로 제2분리막(113)의 양면에 접착층(114)이 형성될 필요가 있다. 그러나, 제1분리막(120)의 경우, 제1분리막(120)의 일면에만 접착층(130)이 형성되어 있더라도 폴딩된 상태가 쉽게 해제되지 않으므로, 반드시 양면에 접착층이 형성될 필요가 없다.
다시 말해, 본 발명은, 제1분리막(120)의 상부에는 접착층(130)이 형성되도록 하되, 하부에는 접착층이 형성되지 않도록 하여 폴딩된 전극 조립체(100)의 최외면에는 접착층이 형성되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체(100)는, 전극 조립체(100)의 외면에서 접착층의 분말(powder)이 탈리되는 현상을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 종래의 기술이 접착층을 양면에 형성하는 것과 비교할 때, 접착층의 사용량을 줄일 수 있어, 원가 절감에 유리한 측면이 있다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체가 폴딩되기 전의 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체가 폴딩된 후의 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체(200)에는, 바이 셀(bi cell)이 적용되어 있다. 다시 말해, 도 5 및 도 6의 실시예에서는 양극/제2분리막/음극/제2분리막/양극의 구조 또는 음극/제2분리막/양극/제2분리막/음극의 구조를 갖는 바이 셀이 적용되어 있다.
제1분리막(220)의 상부에는 바이 셀(210a, 210b, 210c, 210d, 210e)이 소정 간격으로 배치되어 있고, 이러한 바이 셀(210a, 210b, 210c, 210d, 210e)은 양극과 음극이 교대로 적층되어 있다. 또한, 바이 셀과 바이 셀은 양극/제2분리막/음극/제2분리막/양극, 음극/제2분리막/양극/제2분리막/음극과 같이 교대로 배치되어 폴딩되어, 도 6과 같이, 제1분리막(220)을 사이에 두고 양극과 음극이 마주보도록 할 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체(200)는, 도 3 및 도 4에 도시된 실시예와 마찬가지로, 제1분리막(220)의 상부에는 접착층(230)이 형성되어 있지만, 제1분리막(220)의 하부에는 접착층이 형성되어 있지 않다. 따라서, 폴딩된 전극 조립체(200)의 최외면에 접착층이 형성되지 않는다. 이로 인해, 접착층의 분말이 탈리되는 현상이 발생하지 않으며, 전극 조립체를 제조하는데 드는 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
한편, 도 3 내지 도 6의 실시예를 설명함에 있어서, 다양한 폴딩 방식 중 하나를 예로 들어 설명하였는데, 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체의 폴딩 방식은 이러한 예시에 한정되지 않으므로, 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체는 본 명세서에 예시되지 않은 다양한 폴딩 방식에 의해 폴딩될 수 있다.
이하에서는, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체를 실링하는 전극 조립체 실링 유닛에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛(300)은, 안착부(310), 가압 블록(320), 히팅부(330)를 포함한다. 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛(300)은, 스택-폴딩형 전극 조립체(100)가 폴딩되면, 폴딩된 스택-폴딩형 전극 조립체의 폴딩 상태가 해제되지 않도록 압력과 열을 가하여 실링하는 장치이다.
상기 안착부(310)는, 폴딩된 전극 조립체(100)가 안착되는 공간을 제공한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 폴딩된 전극 조립체(100)는 안착부(310) 상에 안착될 수 있고, 안착부(310)에 안착된 상태에서 전극 조립체(100)는 가압 블록(320)에 의해 가압될 수 있고, 히팅부(330)에 의해 전극 조립체(100)의 하부가 가열될 수 있다.
바람직하게는, 상기 안착부(310)는, 수평방향으로 이동가능하게 구성될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 안착부(310)는 화살표 방향을 따라 수평방향으로 이동할 수 있다. 이를 위해, 안착부(310)는, 이송부재를 더 구비할 수 있는다. 상기 이송부재는, 후술할 가압 블록(320)이 폴딩된 전극 조립체(100)를 가압하고, 후술할 히팅부(330)가 폴딩된 전극 조립체(100)를 가열할 수 있도록 전극 조립체(100)를 운반하는 역할을 한다. 이러한 이송부재는, 도 7에 도시된 바와 같이 폴딩된 전극 조립체(100)가 안착될 수 있는 벨트를 구비하고, 벨트가 수평방향으로 이동함으로써, 벨트 위에 배치된 전극 조립체(100)를 수평방향으로 이송하도록 구현될 수 있다. 또한 일 예로, 상기 이송부재는, 모터 및 회전축을 더 구비하고 모터의 회전력을 이용하여 벨트가 수평방향으로 이동하도록 할 수도 있다.
한편, 이러한 이송부재의 구성 및 이송 방식은 일 예로서, 본 발명에 따른 이송부는 이러한 구성 및 이송 방식에 한정되지 않는다.
상기 가압 블록(320)은, 상술한 안착부(310)에 안착된 전극 조립체(100)를 수직방향으로 가압하는 역할을 한다. 보다 구체적으로, 상기 가압 블록(320)은, 도 7에 도시된 바와 같이 전극 조립체의 상부에 위치하여 전극 조립체를 상부에서 하부로 가압할 수 있다. 이러한 가압 블록(320)은, 상술한 이송부재에 의해 이송된 다음 정지상태에서 폴딩된 전극 조립체(100)를 수직방향으로 가압할 수 있으며, 이와 달리, 이송 도중에 폴딩된 전극 조립체(100)를 수직방향으로 가압할 수도 있다. 가압 블록(320)이 전극 조립체(100)를 가압하는 압력은 제한이 없으나, 이러한 압력의 크기는, 제1분리막의 일면에만 접착층을 형성함으로써, 접착력이 다소 약해진 점을 보완하면서도 전극 조립체가 손상되지 않도록 하는 것이 좋다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 실험 등을 통해 압력의 크기에 대한 호적의 범위를 선택할 수 있을 것인데, 바람직하게는, 이러한 압력의 크기는, 4kgf/m2 내지 6kgf/m2 인 것이 좋다.
바람직하게는, 상기 가압 블록(320)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 가압 블록(320)의 하면에 제1히팅 플레이트(321)를 구비할 수 있다. 상기 제1히팅 플레이트(321)는, 전극 조립체(100)의 상부를 가열하는 역할을 하는 것으로서, 상기 제1히팅 플레이트(321)에는, 공지된 다양한 가열 수단이 채용될 수 있다. 이와 같이, 제1히팅 플레이트(321)가 구비된 가압 블록(320)은, 폴딩된 전극 조립체(100)를 상하방향으로 가압함과 동시에 폴딩된 전극 조립체(100)를 가열할 수 있으므로, 폴딩된 전극 조립체(100)의 접착력을 강화하여 폴딩 상태가 쉽게 해제되지 않도록 한다. 이때, 제1히팅 플레이트(321)의 가열 온도는 130˚C 내지 150˚C 인 것이 좋다.
상기 히팅부(330)는, 폴딩된 전극 조립체(100)를 가열하는 역할을 하는 것으로서, 상기 히팅부(330)에는, 공지된 다양한 가열 수단이 채용될 수 있다. 예를 들어, 상기 히팅부(330)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 폴딩된 전극 조립체(100)의 하부를 가열할 수 있도록 안착부(310)의 적어도 일부분에 형성되어 전극 조립체의 하부에 배치될 수 있다. 이때, 상기 히팅부(330)가 폴딩된 전극 조립체(100)를 균일하게 가열할 수 있도록 이송부가 폴딩된 전극 조립체(100)를 소정의 속도로 이송하는 도중에 전극 조립체(100)를 가열하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 히팅부(330)의 가열 온도는 제1히팅 플레이트(321)의 가열 온도와 비슷하게 130˚C 내지 150˚C 인 것이 좋으며, 히팅부(330)의 너비(D)는 50mm 내지 70mm 인 것이 좋다.
도 7의 실시예에서, 폴딩된 전극 조립체(100)는, 이송부재에 의해 좌에서 우로 이송되면서, 가압 블록(320)에 의해 소정 압력으로 가압되고, 가압 블록(320)의 하면에 구비된 제1히팅 플레이트(321)에 의해 상부가 가열되며, 히팅부(330)에 의해 하부가 가열된다. 이를 통해, 폴딩된 전극 조립체, 특히 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체(100)는 접착력이 강화되어 폴딩 상태가 쉽게 해제되지 않을 수 있다.
바람직하게는, 상기 히팅부(330)는, 수직방향으로 이동가능하게 구성될 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛은, 수직방향으로 이동가능하게 구성된 히팅부(330)를 포함한다. 이와 같이, 히팅부(330)가 수직방향으로 이동가능하게 구성되면, 히팅부(330)는, 가압 블록(320)과 함께 폴딩된 전극 조립체(100)를 수직방향으로 가압할 수 있다. 보다 구체적으로, 히팅부(330)는, 하방향에서 상방향으로 이동하여 전극 조립체(100)를 하부에서 상부로 가압할 수 있다.
일 예로, 폴딩된 전극 조립체(100)가 히팅부(330) 상부에 위치한 다음, 히팅부(330)가 수직방향으로 상승하면서 폴딩된 전극 조립체(100)를 수직방향으로 가압할 수 있다. 다른 예로, 도 8에 도시된 바와 같이, 히팅부(330)가 수직방향으로 소정 높이까지 상승한 다음, 폴딩된 전극 조립체(100)가 히팅부(330)로 운반되면서 히팅부(330)에 의해 수직방향의 압력을 받을 수도 있다.
이때, 바람직하게는, 히팅부(330)의 모서리에 경사가 형성되는 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는, 히팅부(330)의 수평방향 양단의 모서리 모두에 경사가 형성되는 것이 좋다. 히팅부(330)의 수평방향의 양단 중 폴딩된 전극 조립체(100)가 이송되어 오는 방향의 모서리에 경사가 형성되면, 수평방향으로 이송되는 폴딩된 전극 조립체가 히팅부(330)의 모서리에 의해 방해받지 않을 수 있고, 이와 반대방향의 모서리에 경사가 형성되면, 전극 조립체가 보다 용이하게 히팅부(330)를 벗어나 이송될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 도 9에 도시된 바와 같이, 히팅부(330)의 모서리에는 라운드 형상의 경사가 형성되는 것이 좋다. 이를 통해, 이송 과정에서 히팅부(330)의 모서리에 의한 간섭이 더욱 감소될 수 있다.
이하에서는 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 제조 장치에 대해 상세히 설명하도록 한다. 상술한 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛(300)은, 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 제조 장치의 일 구성요소일 수 있다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 제조 장치는, 상술한 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛(300) 및 검사 유닛을 포함한다. 도 10의 좌측에는 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛(300)이 도시되어 있고, 도 10의 우측에는 검사 유닛이 도시되어 있다.
상기 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛(300)에 대해서는 상술하였으므로 반복적인 설명은 생략하도록 한다.
상기 검사 유닛은, 전극 조립체에 전원을 인가하여 전극 조립체의 절연상태를 검사할 수 있다. 하이 포텐셜 테스트(hi potential test)라고도 불리는 이러한 절연 검사는 전극 조립체에 고전압을 인가하여 전극 조립체 내부의 절연 상태 이상 여부를 검사할 수 있다. 만약, 폴딩된 전극 조립체 내부의 분리막이 절연층의 기능을 제대로 수행하지 못하는 상황에서 고전압이 인가되면, 전극 조립체 내부에 스파크(spark)가 발생하게 된다. 따라서, 이러한 절연 검사를 통해, 폴딩된 전극 조립체 내부의 절연 상태를 점검할 수 있다.
보다 구체적으로는, 상기 검사 유닛은, 전원 인가 단자(미도시), 가압 지그(400)를 포함한다. 상기 전원 인가 단자는, 전극 조립체(100)의 전극 탭에 연결되어 전극 조립체(100)에 전원을 인가할 수 있다. 상기 가압 지그(400)는, 전극 조립체(100)를 수직방향으로 가압할 수 있다. 상기 가압 지그(400)는, 절연 검사 과정에서 절연 검사의 정확도를 향상시키기 위해 수직방향의 압력을 가하는 역할을 할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 검사 유닛은, 제2히팅 플레이트(410)를 포함할 수 있다. 상기 제2히팅 플레이트(410)는, 상기 가압 지그(400)의 하면에 형성되어 폴딩된 전극 조립체(100)의 상부를 가열할 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 가압 지그(400)는, 폴딩된 전극 조립체(100)의 상부에 위치하고, 상하방향(수직방향)으로 이동가능하게 구성되며, 폴딩된 전극 조립체(100)와 대면하는 부분인 가압 지그(400)의 하면에 제2히팅 플레이트(410)를 구비할 수 있다. 폴딩된 전극 조립체(100)가 절연 검사를 하기 위해 이송되면, 상기 가압 지그(400)는, 하방향으로 이동하여 폴딩된 전극 조립체(100)를 가압하고, 상기 전원 인가 단자는 전극 조립체(100)의 전극 탭에 연결되어 폴딩된 전극 조립체에 전원을 인가하게 된다.
이때, 상기 검사 유닛은 폴딩된 전극 조립체(100)에 전원을 인가함과 동시에 또는 순차적으로 폴딩된 전극 조립체의 상부와 대면하여 폴딩된 전극 조립체(100)를 가열할 수 있다. 이를 통해, 폴딩된 전극 조립체(100)의 접착 상태를 더욱 강화할 수 있고, 미접착된 부분을 보완할 수 있다. 이때, 전극 조립체(100)를 가열하는 온도는 상기 히팅부(330) 및 상기 제1히팅 플레이트(321)의 가열 온도보다 다소 낮은 온도인 110˚C 내지 130˚C 인 것이 좋다.
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 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
예를 들어, 본 발명에 따른 스택 폴딩형 전극 조립체 제조 장치가 전극 조립체를 가압하는 방향과 가열하는 위치는 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
이상의 본 발명에 대한 상세한 설명 또는 도면에서, 상, 하, 좌, 우 등과 같은 용어의 사용은 하나의 요소를 다른 요소와 상대적으로 구분하기 위하여 사용되었으며, 설명의 효율성을 높이기 위한 도구적 개념일 뿐, 물리적인 위치, 선후 관계 등을 절대적인 기준에 의하여 구분하기 위하여 사용된 개념으로 해석되어서는 아니된다.
특히, 본 명세서에서 수평방향과 수직방향이라는 용어가 사용되었는데, 수직방향은 스택- 폴딩형 전극 조립체가 적층되는 방향을 의미하는 것이고, 수평방향은 수직방향에 대한 상대적인 의미로 사용되는 것이다. 따라서, 본 발명에 있어서, 수직방향과 수평방향은 절대적인 의미로서의 수직, 수평으로 한정되는 것으로 이해되어서는 아니된다.
본 명세서의 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절한 부결합(subcombination)에서 구현될 수 있다.
100, 200: 스택-폴딩형 전극 조립체
110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 210a, 210b, 210c, 210d, 210e : 단위 셀
120, 220: 제1분리막
130, 230, 114, 214: 접착층
111, 211: 양극판
112, 212: 음극판
113, 213: 제2분리막
300: 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛
310: 안착부
320: 가압 블록
321: 제1히팅 플레이트
330: 히팅부
400: 가압 지그
410: 제2히팅 플레이트

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 폴딩된 전극 조립체가 안착되는 안착부;
    상기 안착부에 안착된 상기 전극 조립체를 상부에서 하부로 가압하는 가압 블록; 및
    상기 안착부에 안착된 상기 전극 조립체의 하부를 가열하는 히팅부
    를 포함하고,
    상기 히팅부는 상기 안착부의 적어도 일부분에 구비되어, 상기 전극 조립체의 하부를 가열하며, 수직방향으로 이동가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가압 블록은,
    상기 전극 조립체의 상부를 가열하는 제1히팅 플레이트를 상기 가압 블록의 하면에 구비하는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 안착부는,
    수평방향으로 이동가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 히팅부는, 상방향으로 이동하여 상기 전극 조립체를 하부에서 상부로 가압하는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 히팅부는, 모서리에 경사가 형성된 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 경사는, 상기 히팅부의 수평방향 양단 모서리 모두에 형성된 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 경사는, 라운드 형상인 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛.
  11. 제 2 항 내지 제 4 항 또는 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체 실링 유닛; 및
    상기 전극 조립체에 전원을 인가하여 상기 전극 조립체의 절연 상태를 검사하는 검사 유닛
    을 포함하는 스택-폴딩형 전극 조립체 제조 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 검사 유닛은,
    상기 전극 조립체에 전원을 인가하기 위한 전원 인가 단자;
    상기 전극 조립체를 상부에서 하부로 가압하는 가압 지그; 및
    상기 가압 지그의 하면에 형성되어 상기 전극 조립체의 상부를 가열하는 제2히팅 플레이트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체 제조 장치.
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