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特表2023-551236電極組立体製造装置およびこれによる製造方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-07

(54)【発明の名称】電極組立体製造装置およびこれによる製造方法

(51)【国際特許分類】

H01M 10/04 20060101AFI20231130BHJP

H01M 50/46 20210101ALI20231130BHJP

H01M 50/466 20210101ALI20231130BHJP

H01M 10/0583 20100101ALN20231130BHJP

【ＦＩ】

H01M10/04 Z

H01M50/46

H01M50/466

H01M10/0583

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023531506

(86)(22)【出願日】2022-10-18

(85)【翻訳文提出日】2023-05-29

(86)【国際出願番号】 KR2022015894

(87)【国際公開番号】W WO2023068775

(87)【国際公開日】2023-04-27

(31)【優先権主張番号】10-2021-0138335

(32)【優先日】2021-10-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジーエナジーソリューションリミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】キム、ホヨウン

(72)【発明者】

【氏名】ジュン、ヒュンチュル

【テーマコード（参考）】

5H021

5H028

5H029

【Ｆターム（参考）】

5H021AA06

5H021BB02

5H021BB04

5H021CC18

5H021CC19

5H028AA05

5H028BB04

5H028BB19

5H028CC08

5H028CC15

5H029AJ14

5H029BJ15

5H029CJ03

5H029CJ30

(57)【要約】

本発明の一実施形態による電極組立体の製造装置は電極を供給する電極供給ユニット、両方向に分離膜を供給する分離膜供給ユニット、前記分離膜の提供方向を転換し、前記分離膜と前記電極が接着されるように前記分離膜を加圧するガイドローラを含み、前記電極供給ユニットから提供された電極の一面は前記分離膜供給ユニットから提供された分離膜の一面と垂直であり、前記分離膜は前記電極または前記電極を含む積層体の移動により加圧されることによって折り曲げられ、折り曲げられた分離膜は前記電極の一面を覆う。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極を供給する電極供給ユニット、
両方向に分離膜を供給する分離膜供給ユニット、
前記分離膜の提供方向を転換し、前記分離膜と前記電極が接着されるように前記分離膜を加圧するガイドローラを含み、
前記電極供給ユニットから提供された電極の一面は前記分離膜供給ユニットから提供された前記分離膜の一面と垂直であり、
前記分離膜は前記電極または前記電極を含む積層体の移動により加圧されることによって折り曲げられ、折り曲げられた前記分離膜は前記電極の一面を覆う、電極組立体の製造装置。

【請求項2】

前記電極または前記積層体は、前記分離膜の一側から他側に移動するか、前記分離膜の他側から一側に移動することによって前記分離膜を加圧する、請求項１に記載の電極組立体の製造装置。

【請求項3】

前記電極または前記積層体が移動する時、前記ガイドローラは定位置で回転することによって前記分離膜の提供方向を転換する、請求項１に記載の電極組立体の製造装置。

【請求項4】

前記ガイドローラは前記分離膜の一側に位置する第１ローラおよび第２ローラを含み、
前記電極または前記積層体は第３方向に移動することによって前記分離膜を加圧し、前記第１ローラおよび前記第２ローラは前記分離膜が前記第３方向に提供されるように方向を転換し、
前記第３方向は前記分離膜供給ユニットが前記分離膜を供給する方向と垂直である、請求項１に記載の電極組立体の製造装置。

【請求項5】

前記第１ローラと前記第２ローラは離隔して位置し、
前記電極または前記積層体は前記第１ローラと前記第２ローラの間を通過する、請求項４に記載の電極組立体の製造装置。

【請求項6】

前記第１ローラと前記第２ローラの離隔距離は、
前記第１ローラと前記第２ローラの間を通過する前記電極または前記積層体の厚さ、および前記分離膜の厚さによって決定される、請求項５に記載の電極組立体の製造装置。

【請求項7】

前記ガイドローラは前記分離膜の他側に位置する第３ローラおよび第４ローラを含み、
前記第２電極が前記分離膜を第４方向に加圧すると、前記第３ローラおよび前記第４ローラは前記分離膜が前記第４方向に提供されるように方向を転換する、請求項１に記載の電極組立体の製造装置。

【請求項8】

前記ガイドローラは前記分離膜の一側に位置する第１ローラおよび第２ローラと前記分離膜の他側に位置する第３ローラおよび第４ローラを含み、
前記電極が前記分離膜の他側から前記分離膜の一側に向かって移動する時、前記第３ローラおよび前記第４ローラの間の離隔距離は前記第１ローラおよび前記第２ローラの間の離隔距離より大きい、請求項１に記載の電極組立体の製造装置。

【請求項9】

前記ガイドローラは、ヒーティングローラである、請求項１に記載の電極組立体の製造装置。

【請求項10】

前記分離膜供給ユニットは前記分離膜を第１方向に提供する第１供給ユニットおよび前記分離膜を第２方向に提供する第２供給ユニットを含み、
前記第１方向と前記第２方向は互いに反対になる方向であり、
前記第１供給ユニットから提供される前記分離膜と前記第２供給ユニットから提供される前記分離膜は一直線上に配置される、請求項１に記載の電極組立体の製造装置。

【請求項11】

（ａ）第１方向および第２方向に提供される分離膜の一面と垂直に配置されるように第１電極を供給する段階、
（ｂ）前記第１電極または前記第１電極を含む第１積層体が第３方向に沿って移動し、前記分離膜の提供方向が第１ローラおよび第２ローラによって転換されることによって前記分離膜が前記第１電極を覆うようにフォールディングされる段階、
（ｃ）第１方向および第２方向に提供される前記分離膜の一面と垂直に配置されるように第２電極を供給する段階、
（ｄ）前記第２電極を含む第２積層体が第４方向に沿って移動し、前記分離膜の提供方向が第３ローラおよび第４ローラによって転換されることによって前記分離膜が前記第２電極を覆うようにフォールディングされる段階、
（ｅ）前記（ａ）段階～（ｄ）段階を繰り返すことによって形成された積層体に最外殻電極を供給する段階を含む電極組立体の製造方法。

【請求項12】

前記（ｅ）段階後に、プレス工程を通じてラミネーションする段階をさらに含む、請求項１１に記載の電極組立体の製造方法。

【請求項13】

前記（ａ）段階で、予め提供された電極がなければ、一つの前記第１電極を供給し、予め提供された電極があれば、二つの前記第１電極を供給する、請求項１１に記載の電極組立体の製造方法。

【請求項14】

前記（ａ）段階以前に、前記第１ローラおよび前記第２ローラの離隔距離を調節する段階を含む、請求項１１に記載の電極組立体の製造方法。

【請求項15】

前記（ａ）段階以前に、前記第３ローラおよび前記第４ローラの離隔距離が前記第１ローラおよび前記第２ローラの離隔距離より大きいように調節する段階を含む、請求項１１に記載の電極組立体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願との相互引用
本出願は２０２１年１０月１８日付韓国特許出願第１０－２０２１－０１３８３３５号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。

【0002】

本発明は電極組立体製造装置およびこれによる製造方法に関するものであって、より具体的に、電極組立体の製造工程を単純化した電極組立体製造装置およびこれによる製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0003】

現代社会では携帯電話機、ノートパソコン、キャムコーダー、デジタルカメラなどの携帯型機器の使用が日常化するにつれて、前記のようなモバイル機器関連分野の技術に対する開発が活発になっている。また、充放電の可能な二次電池は化石燃料を使用する既存のガソリン車両などの大気汚染などを解決するための方案であって、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐ－ＨＥＶ）などの動力源として用いられているところ、二次電池に対する開発の必要性が高まっている。

【0004】

現在商用化された二次電池としてはニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあり、このうちのリチウム二次電池は充放電が自由であり、自己放電率が非常に低くエネルギー密度が高いという長所を有していて最も多くの注目を集めている。

【0005】

二次電池は、電池ケースの形状によって、電極組立体が円筒型または角型の金属缶に内装されている円筒型電池および角型電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースに内装されているパウチ型電池に分類される。

【0006】

また、二次電池は、正極、負極、および正極と負極の間に介される分離膜が積層された構造の電極組立体がいかなる構造からなっているかによって分類されることもある。代表的には、長いシート型の正極と負極を分離膜が介された状態で巻き取った構造のゼリーロール型（巻取り型）電極組立体、所定の大きさの単位で切り取った複数の正極と負極を分離膜が介された状態で順次に積層したスタック型（積層型）電極組立体などが挙げられる。最近は、前記ゼリーロール型電極組立体およびスタック型電極組立体が有する問題点を解決するために、前記ゼリーロール型とスタック型の混合形態であるスタック／フォールディング型電極組立体が開発されたこともある。

【0007】

図１は、従来の電極組立体の製造過程を示した図である。図１は、ジグザグスタッキングを用いた電極組立体の製造過程を示している。

【0008】

図１を参照すれば、ジグザグスタッキングは、巻取られたロールからアンワインディングされる分離膜１３が一側から他側、他側から一側に移動する過程中に第１電極１１および第２電極１２を投入する電極組立体積層方法である。第１電極１１と第２電極１２は分離膜１３の移動方向と垂直な方向に積層され、分離膜１３は投入された第１電極１１および第２電極１２の上面を覆うことによって第１電極１１および第２電極１２が相互離隔するようにする。ここで、第１電極１１が正極であれば第２電極１２は負極であり、第１電極１１が負極であれば第２電極１２は正極であり得る。

【0009】

所望の個数の第１電極１１および第２電極１２積層が完了すると、分離膜１３は切断され、積層体はプリプレス工程を通じて一次的にラミネーションされる。その後、最外殻第１電極１１ａが積層体上部および下部に投入され、積層体および最外殻第１電極１１ａがメインプレス工程によって最終ラミネーションされることによって電極組立体が製造される。

【0010】

しかし、図１のような方法で電極組立体が製造されれば、積層体上部および下部に最外殻電極を別途に投入しなければならない煩わしさのため、全体的な製造時間が増加する問題がある。また、プレス工程が１次および２次で二回行われなければならず、ジグザグスタッキング工程後に投入される最外殻電極の大きさが小さく設計されなければならないので、その容量が制限されることがある。

【0011】

したがって、電極組立体のジグザグスタッキング工程において、最外殻電極の別途積層過程を省略することができる新たな製造装置が必要であるのが実情である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明が解決しようとする課題は、既存のジグザグスタッキング工程段階を縮小することによって製造時間を短縮し、電極容量を極大化することができる電極組立体製造装置およびこれによる製造方法を提供することである。

【0013】

しかし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は上述の課題に限定されず、本発明に含まれている技術的な思想の範囲で多様に拡張できる。

【課題を解決するための手段】

【0014】

【0015】

前記電極または前記積層体は、前記分離膜の一側から他側に移動するか、前記分離膜の他側から一側に移動することによって前記分離膜を加圧することができる。

【0016】

前記電極または前記積層体が移動する時、前記ガイドローラは定位置で回転することによって前記分離膜の提供方向を転換することができる。

【0017】

前記ガイドローラは前記分離膜の一側に位置する第１ローラおよび第２ローラを含み、前記電極または前記積層体は第３方向に移動することによって前記分離膜を加圧し、前記第１ローラおよび前記第２ローラは前記分離膜が前記第３方向に提供されるように方向を転換し、前記第３方向は前記分離膜供給ユニットが分離膜を供給する方向と垂直であってもよい。

【0018】

前記第１ローラと前記第２ローラは離隔して位置し、前記電極または前記積層体は前記第１ローラと前記第２ローラの間を通過することができる。

【0019】

前記第１ローラと前記第２ローラの離隔距離は、前記第１ローラと前記第２ローラの間を通過する前記電極または積層体の厚さ、および前記分離膜の厚さによって決定できる。

【0020】

前記ガイドローラは前記分離膜の他側に位置する第３ローラおよび第４ローラを含み、前記第２電極が前記分離膜を第４方向に加圧すると、前記第３ローラおよび前記第４ローラは前記分離膜が前記第４方向に提供されるように方向を転換することができる。

【0021】

前記ガイドローラは前記分離膜の一側に位置する第１ローラおよび第２ローラと前記分離膜の他側に位置する第３ローラおよび第４ローラを含み、前記電極が前記分離膜の他側から前記分離膜の一側に向かって移動する時、前記第３ローラおよび第４ローラの間の離隔距離は前記第１ローラおよび第２ローラの間の離隔距離より大きくてもよい。

【0022】

前記ガイドローラは、ヒーティングローラであってもよい。

【0023】

前記分離膜供給ユニットは前記分離膜を第１方向に提供する第１供給ユニットおよび前記分離膜を第２方向に提供する第２供給ユニットを含み、前記第１方向と前記第２方向は互いに反対になる方向であり、前記第１供給ユニットから提供される分離膜と前記第２供給ユニットから提供される分離膜は一直線上に配置できる。

【0024】

本発明の他の実施形態による電極組立体の製造方法は、（ａ）第１方向および第２方向に提供される分離膜の一面と垂直に配置されるように第１電極を供給する段階、（ｂ）前記第１電極または前記第１電極を含む第１積層体が第３方向に沿って移動し、前記分離膜の提供方向が第１ローラおよび第２ローラによって転換されることによって前記分離膜が前記第１電極を覆うようにフォールディングされる段階、（ｃ）第１方向および第２方向に提供される分離膜の一面と垂直に配置されるように第２電極を供給する段階、（ｄ）前記第２電極を含む前記第２積層体が第４方向に沿って移動し、前記分離膜の提供方向が第３ローラおよび第４ローラによって転換されることによって前記分離膜が前記第２電極を覆うようにフォールディングされる段階、（ｅ）前記（ａ）段階～（ｄ）段階を繰り返すことによって形成された積層体に最外殻電極を供給する段階を含む。

【0025】

前記（ｅ）段階後に、プレス工程を通じてラミネーションする段階をさらに含むことができる。

【0026】

前記（ａ）段階で、予め提供された電極がなければ、一つの第１電極を供給し、予め提供された電極があれば、二つの第１電極を供給することができる。

【0027】

前記（ａ）段階以前に、前記第１ローラおよび前記第２ローラの離隔距離を調節する段階を含むことができる。

【0028】

前記（ａ）段階以前に、前記第３ローラおよび前記第４ローラの離隔距離が前記第１ローラおよび前記第２ローラの離隔距離より大きいように調節する段階を含むことができる。

【発明の効果】

【0029】

実施形態によれば、本発明の電極組立体製造装置およびこれによる製造方法は、既存のジグザグスタッキング工程段階を縮小することによって電極組立体の製造時間を短縮し、電極容量を極大化することができる。

【0030】

本発明の効果は以上で言及した効果に制限されず、言及されていないまた他の効果は請求範囲の記載から当業者に明確に理解されるはずである。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】従来の電極組立体の製造過程を示した図である。

【図2】本発明の一実施形態による電極組立体の製造装置を単純化したブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態による電極組立体の製造過程を示した図である。

【図4】本発明の一実施形態による電極組立体の製造過程を示した図である。

【図5】図３および図４による製造過程のうちの積層体の積層過程を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、添付した図面を参照して本発明の様々な実施形態について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。本発明は以下で説明したもの以外に様々の異なる形態に実現でき、本発明の範囲はここで説明する実施形態によって限定されない。

【0033】

本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一な参照符号を付けるようにする。

【0034】

また、図面に示された各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜のために任意に拡大するか縮小して示したものであるので、本発明の内容が図示されたところに限定されないのは自明である。以下の図面においては様々の層および領域を明確に表現するために各層の厚さを拡大して示した。そして以下の図面においては、説明の便宜のために、一部層および領域の厚さを誇張して示した。

【0035】

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分"の上に"または"上に"あると説明する時、これは該当する層、膜、領域、板などの部分が他の部分"の直上に"ある場合だけでなく、その間にまた他の部分がある場合も含むと解釈されなければならない。これと反対に、該当する層、膜、領域、板などの部分が他の部分"の直上に"あると説明する時にはその間に他の部分がないのを意味することができる。また、基準となる部分"の上に"または"上に"あるというのは基準となる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力反対方向に向かって"の上に"または"上に"位置することを意味するのではない。一方、他の部分"の上に"または"上に"あると説明することと同様に、他の部分"の下に"または"下に"あると説明することも前述の内容を参照して理解されるはずである。

【0036】

また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を"含む"という時、これは特に反対になる記載がない限り他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含むことができるのを意味する。

【0037】

また、明細書全体で、"平面上"という時、これは対象部分を上から見た時を意味し、"断面上"という時、これは対象部分を垂直に切断した断面を横から見た時を意味する。

【0038】

以下、本発明の一実施形態による電極組立体製造装置に関して説明する。以下で説明される電極組立体製造装置は、ジグザグスタッキング工程に用いられるものであって、従来の装置と比較してプリプレス段階および／または最外殻電極提供段階を省略することができる。また、電極組立体に提供される最外殻電極の大きさを小さく制限する必要がない。

【0039】

図２は、本発明の一実施形態による電極組立体の製造装置を単純化したブロック図である。図３および図４は、本発明の一実施形態による電極組立体の製造過程を示した図である。図５は、図３および図４による製造過程のうちの積層体の積層過程を示した図である。

【0040】

図２～図５を参照すれば、本実施形態の電極組立体製造装置１００は電極組立体を製造するためのものであって、電極供給ユニット１１０、分離膜供給ユニット１３０、およびガイドローラ１５０を含むことができる。

【0041】

電極供給ユニット１１０は積層空間ａ１に第１電極１１または第２電極１２を提供し、分離膜供給ユニット１３０は積層空間ａ１に分離膜１３を提供し、ガイドローラ１５０は電極１１、１２の一面と分離膜１３が接触するように分離膜１３を折り曲げることができる。各ユニットによって電極１１、１２が提供され分離膜１３が折り曲げられる過程が繰り返されることによって電極１１、１２および分離膜１３が交互に積層された電極組立体が形成できる。ここで、積層空間ａ１とは、第１電極１１、第２電極１２、および分離膜１３が相互積層される空間を意味するものであり得る。図３に示されているように、積層空間ａ１は、第１供給ユニット１３２および第２供給ユニット１３４と同一距離だけ離隔した空間であり得る。

【0042】

説明の便宜のために、電極１１、１２および分離膜１３が交互に積層された電極組立体は以下で積層体２０と称することにし、第１電極１１が最外殻面に位置する積層体２０は第１積層体２１と、第２電極１２が最外殻面に位置する積層体２０は第２積層体２２と説明する。

【0043】

電極供給ユニット１１０は第１電極１１または第２電極１２を提供することができる。電極供給ユニット１１０の構造および形態は第１電極１１および第２電極１２を分離膜１３上に位置させることができるものであればいかなるものでも関係なく、その一例としてはグリッパまたはサクションなどであってもよい。この時、提供される第１電極１１および第２電極１２は予め定められた大きさに合うように切断された状態であってもよい。

【0044】

分離膜供給ユニット１３０は分離膜１３を提供することができる。分離膜１３は巻取られたロールの形態でアンワインディングされて提供できる。分離膜供給ユニット１３０は、第１供給ユニット１３２および第２供給ユニット１３４を含むことができる。第１供給ユニット１３２および第２供給ユニット１３４を通じて分離膜１３は積層空間ａ１に連続的に提供できる。

【0045】

第１供給ユニット１３２は分離膜１３を第１方向ｐ１に提供し、第２供給ユニット１３４は分離膜１３を第２方向ｐ２に提供することができる。第１供給ユニット１３２および第２供給ユニット１３４によって分離膜１３が両方向から供給されることによって、分離膜１３の一面は第１方向ｐ１または第２方向ｐ２と平行に配置できる。ここで、第１方向ｐ１と第２方向ｐ２は互いに平行で、互いに反対になる方向であってもよい。

【0046】

第１供給ユニット１３２および第２供給ユニット１３４が提供する各分離膜１３の両端は連結できる。これは後述の図４に示されているように、最外殻１１ａの積層が完了した後、第１供給ユニット１３２および第２供給ユニット１３４が提供する各分離膜１３が互いに付着され、付着された状態で切断されるためであり得る。切断された後の第１供給ユニット１３２および第２供給ユニット１３４が提供する各分離膜１３は互いに付着された状態であるので、以後工程で電極１１、１２は連結された分離膜１３が位置する積層空間ａ１に投入できる。

【0047】

第１供給ユニット１３２および第２供給ユニット１３４から提供される分離膜１３の連結された末端から、分離膜１３はジグザグ形態に折りたたまれる。分離膜１３の連結された末端は、積層が完了した電極組立体において中央部分に配置できる。

【0048】

ガイドローラ１５０は、分離膜１３の提供方向を転換し、分離膜１３が折りたたまれる位置を調節するためのものであり得る。ガイドローラ１５０はヒーティングローラであってもよい。ヒーティング機能を伴うガイドローラ１５０は分離膜１３に熱を加えることによって分離膜１３と電極１１、１２がよく付着されるようにすることができる。

【0049】

図３に示されているように、電極１１、１２または積層体２０はガイドローラ１５０の間を通過することができる。電極１１、１２または積層体２０は分離膜１３の一面／他面に向かって移動することによって分離膜１３を加圧し、分離膜１３の他面／一面に位置するガイドローラ１５０は固定されるが、回転することによって分離膜１３が電極１１、１２または積層体２０の移動方向に沿って移動するようにすることができる。ここで、積層体２０は、第１電極１１または第２電極１２が最外殻面に位置する第１積層体２１または第２積層体２２であってもよい。

【0050】

この時、ガイドローラ１５０の間の間隔は分離膜１３と電極１１、１２が接触しやすいように狭く調節することもでき、電極１１、１２または積層体２０の移動が容易なように広く調節することもできる。例えば、電極１１、１２または積層体が分離膜１３の一面を加圧する場合には、分離膜１３の一面に位置する二つのガイドローラ１５０の間の間隔は電極１１、１２または積層体の移動を妨害しないように多少広く調節することができ、分離膜１３の他面に位置する二つのガイドローラ１５０の間の間隔は分離膜１３が電極１１、１２とよく接触するように狭く調節することができる。これに関する詳しい内容は'電極組立体製造方法'などを通じて後述することにする。

【0051】

ガイドローラ１５０は、第１ローラ１５２、第２ローラ１５４、第３ローラ１５６、および第４ローラ１５８を含むことができる。第１ローラ１５２および第２ローラ１５４は分離膜１３の一面を基準にして、分離膜１３の一側に並んで位置し、第３ローラ１５６および第４ローラ１５８は分離膜１３の他側に並んで配置できる。第１ローラ１５２および第２ローラ１５４は分離膜１３の第３方向ｐ３上に位置し、第３ローラ１５６および第４ローラ１５８は分離膜１３の第４方向ｐ４上に配置できる。

【0052】

この時、第３方向ｐ３と第４方向ｐ４は、互いに平行で、互いに反対になる方向であってもよい。第３方向ｐ３は分離膜１３の他側から一側に向かう方向であり、第４方向ｐ４は分離膜１３の一側から他側に向かう方向であってもよい。第３方向ｐ３は第１方向ｐ１または第２方向ｐ２と垂直な方向であってもよい。

【0053】

第１ローラ１５２および第２ローラ１５４は、第３方向ｐ３に沿って投入される電極１１、１２または積層体２０と、分離膜供給ユニット１３０から供給される分離膜１３を密着させることができる。第３ローラ１５６および第４ローラ１５８は、第４方向ｐ４に沿って投入される電極１１、１２または積層体２０と分離膜供給ユニット１３０から供給される分離膜１３を密着させることができる。ここで、積層体２０は第１方向ｐ１または第２方向ｐ２に沿って交互に積層された電極１１、１２および分離膜１３を含むものであって、第１積層体２１または第２積層体２２であってもよい。一方、図３では第１電極１１または第１積層体２１が第３方向ｐ３に沿って移動し、第２積層体２２が第４方向ｐ４に沿って移動することと示されたが、必ずしもそうであるのではなく、それと反対に移動することも可能である。

【0054】

第１ローラ１５２は、第１方向ｐ１に沿って提供される分離膜１３を第３方向ｐ３に案内することによって分離膜１３の方向を転換することができる。分離膜１３は、第１ローラ１５２を通じて折り曲げられることによって、第３方向ｐ３に沿って移動する積層体２０の最外殻面に位置する電極１１、１２の第１面を覆うことができる。ここで、第１面は電極１１、１２において第１方向に向かう面であってもよく、説明の便宜のために第１面は上面と説明することもできる。

【0055】

第２ローラ１５４は、第２方向ｐ２に沿って提供される分離膜１３を第３方向ｐ３に案内することによって分離膜１３の方向を転換することができる。分離膜１３は、第２ローラ１５４を通じて折り曲げられることによって第３方向ｐ３に沿って移動する積層体２０の最外殻面に位置する電極１１、１２の第２面を覆うことができる。ここで、第２面は電極１１、１２において第２方向に向かう面であってもよく、説明の便宜のために第２面は下面と説明することもできる。

【0056】

第３ローラ１５６は第１方向ｐ１に沿って提供される分離膜１３を第４方向ｐ４に案内することによって分離膜１３の方向を転換することができる。分離膜１３は第３ローラ１５６を通じて折り曲げられることによって第４方向ｐ４に沿って移動する積層体２０の最外殻面に位置する電極１１、１２の第１面を覆うことができる。

【0057】

第４ローラ１５８は第２方向ｐ２に沿って提供される分離膜１３を第４方向ｐ４に案内することによって分離膜１３の方向を転換することができる。分離膜１３は第４ローラ１５８を通じて折り曲げられることによって第４方向ｐ４に沿って移動する積層体２０の最外殻面に位置する電極１１、１２の第２面を覆うことができる。

【0058】

このように、電極１１、１２の移動およびガイドローラ１５０の加圧を通じて分離膜１３は第３方向ｐ３と第４方向ｐ４に折り曲げられてもよく、これを反復的に行うことによって交互に折り曲げられ、ジグザグ形態に形成できる。ジグザグ形態に折り曲げられた分離膜１３は第１電極１１および第２電極１２の間に介されることによって、電極１１、１２を相互絶縁させることができる。

【0059】

一方、本実施形態による電極組立体製造装置１００は前述の構成以外に他の構成を追加的に含むこともできる。例えば、電極組立体製造装置１００は、電極１１、１２または積層体を第３方向ｐ３または第４方向ｐ４に移動させる移動ユニットをさらに含むことができる。他の例を挙げれば、電極組立体製造装置１００は、電極組立体のラミネーションのためのプレス装置をさらに含むことができる。

【0060】

以下、本発明の一実施形態による電極組立体の製造方法に関して説明する。以下で説明される製造方法は前述の電極組立体製造装置１００を用いた電極組立体の製造方法である。

【0061】

以下で括弧内に表示されるＳ１０００～Ｓ１７００の数字は、図面に表示されているのではないが、各段階を区分しやすいように表示したものであるのを予め明らかにしておく。

【0062】

再び図３～図５を参照すれば、本実施形態による電極組立体の製造方法（Ｓ１０００）は、
第１電極１１を供給する段階（Ｓ１１００）、
第１電極１１または第１積層体２１が二つのガイドローラ１５０の間を通過することによって、分離膜１３が第１電極１１を覆うようにフォールディングされる段階（Ｓ１２００）、
第２電極１２を供給する段階（Ｓ１３００）、
第２積層体２２が二つのガイドローラ１５０の間を通過することによって、分離膜１３が第２電極１２を覆うようにフォールディングされる段階（Ｓ１４００）、
前記段階を繰り返すことによって形成された積層体２０に最外殻電極１１ａを供給する段階（Ｓ１５００）、
プレス工程を用いて前記積層体２０および最外殻電極１１ａをラミネーションする段階（Ｓ１６００）、および
分離膜１３を切断する段階（Ｓ１７００）を含むことができる。

【0063】

以下、各段階についてより詳細に説明する。

【0064】

第１電極１１は、積層空間ａ１に提供できる（Ｓ１１００）。

【0065】

第１電極１１は、その一面がアンワインディングされた分離膜１３の一面と垂直であるように積層空間ａ１に提供できる（Ｓ１１００）。この時、第１電極１１は、第１ローラ１５２および第２ローラ１５４と分離膜１３を挟んで配置できる。第１ローラ１５２および第２ローラ１５４は分離膜１３の一側に位置し、第１電極１１は分離膜１３の他側に配置できる。

【0066】

一方、積層空間ａ１に予め提供された電極１１、１２がない場合、提供された第１電極１１は一つであってもよい。しかし、積層空間ａ１に予め提供された電極１１、１２が存在する場合、即ち、積層体２０が形成された場合には、提供された第１電極１１は二つであってもよい。ここで、提供された二つの第１電極１１は積層体２０の最外殻面に位置する分離膜１３と接触するように配置できる。即ち、二つの第１電極１１は積層体２０の第１面および第２面に配置できる。これによって、第１積層体２１が形成できる。

【0067】

第１電極１１または第１積層体２１は二つのガイドローラ１５０の間を通過することができ、分離膜１３は第１電極１１を覆うようにフォールディングされる（Ｓ１２００）。

【0068】

第１電極１１または第１積層体２１は、第３方向ｐ３に沿って移動することによって分離膜１３を加圧することができる。この時、第１ローラ１５２および第２ローラ１５４は離隔して配置できる。第１電極１１は、第１ローラ１５２と第２ローラ１５４の間に投入されることによって第１ローラ１５２および第２ローラ１５４の間に位置した分離膜１３を加圧することができる。第１ローラ１５２および第２ローラ１５４は、定位置に固定されることによって分離膜１３の一側で分離膜１３を局部的に加圧し、定位置で回転することによって分離膜１３の進行方向を転換させることができる。第１電極１１または第１積層体２１の移動を通じて分離膜１３は第１ローラ１５２および第２ローラ１５４の間に押されて入ることになり、分離膜１３は第１ローラ１５２および第２ローラ１５４に沿って折りたたまれることによって第１電極１１上に積層できる。

【0069】

第１電極１１が一つである場合、分離膜１３は、第１電極１１の両面を覆うように折りたたまれることによって第１電極１１の一面および他面上に積層できる。また、第１電極１１が二つである場合、即ち、第１積層体２１が形成された場合、分離膜１３は第１電極１１の一面、即ち、第１積層体２１の露出された外側面を覆うように折りたたまれることによってそれぞれの第１電極１１の一面上に積層できる。

【0070】

したがって、前記（Ｓ１２００）段階は、第１電極１１または第１積層体２１が移動することによって第１ローラ１５２および第２ローラ１５４の間の分離膜１３を加圧する段階（Ｓ１２１０）、第１ローラ１５２および第２ローラ１５４が分離膜１３の進行方向を転換する段階（Ｓ１２２０）、分離膜１３が第１電極１１の一面を覆うようにフォールディングされる段階（Ｓ１２３０）、および第１電極１１および分離膜１３が密着することによって積層体２０を形成する段階（Ｓ１２４０）を含むことができる。（Ｓ１２３０）段階で、第１電極１１は、第１電極１１それ自体であるか、第１積層体２１の最外殻面に位置するものであってもよい。

【0071】

前記（Ｓ１２００）段階で、第１ローラ１５２および第２ローラ１５４の間の離隔距離は第１値であり得る。第１値は、第１ローラ１５２および第２ローラ１５４によって加圧される積層体２０の厚さによって決定できる。第１電極１１が一つ提供される場合、即ち、積層空間ａ１に提供された第１電極１１が一番目の電極である場合、第１値は分離膜１３厚さの二倍および第１電極１１の厚さの合計と対応できる。また、第１電極１１が二つ提供される場合、即ち、積層空間ａ１に既に形成された積層体２０と第１電極１１が結合して第１積層体２１を形成した場合に、第１値は分離膜１３厚さの二倍および第１積層体２１の厚さの合計と対応できる。

【0072】

また、第１電極１１が第３方向ｐ３に沿って移動する時、分離膜１３の他側に位置する第３ローラ１５６および第４ローラ１５８は第１電極１１の移動を妨害することがある。したがって、第３方向ｐ３への第１電極１１の移動が完了するまで、第３ローラ１５６および第４ローラ１５８の間の離隔距離は第１値より大きく設定できる。

【0073】

このような点を考慮する時、前記（Ｓ１２００）段階は第１電極１１または第１積層体２１が第１ローラ１５２および第２ローラ１５４の間の分離膜１３を加圧する段階（Ｓ１２１０）以前に、第３ローラ１５６および第４ローラ１５８の離隔距離を第１値より大きく調節する段階、または第１ローラ１５２および第２ローラ１５４の離隔距離を第１値と対応するように調節する段階などを含むことができる。

【0074】

第２電極１２は、積層空間ａ１に提供できる（Ｓ１３００）。

【0075】

第２電極１２は、その一面がアンワインディングされた分離膜１３の一面と垂直であるように積層空間ａ１に提供できる。この時、第２電極１２は、第３ローラ１５６および第４ローラ１５８と分離膜１３を挟んで配置できる。第３ローラ１５６および第４ローラ１５８は分離膜１３の他側に位置し、第２電極１２は分離膜１３の一側に配置できる。

【0076】

積層空間ａ１に提供された第２電極１２は二つであってもよい。ここで、提供された二つの第２電極１２は、（Ｓ１２００）段階を通じて形成された積層体２０の最外殻面に位置する分離膜１３と接触するようにそれぞれ配置できる。即ち、二つの第２電極１２は、積層体２０の第１面および第２面に配置できる。これによって、第２積層体２２が形成できる。

【0077】

第２積層体２２は二つのガイドローラ１５０の間を通過することができ、分離膜１３は第２電極１２を覆うようにフォールディングされる（Ｓ１４００）。

【0078】

第２積層体２２は、第４方向ｐ４に沿って移動することによって分離膜１３を加圧することができる。この時、第３ローラ１５６および第４ローラ１５８は離隔して配置できる。第２積層体２２は、第３ローラ１５６および第４ローラ１５８の間に投入されることによって第３ローラ１５６および第４ローラ１５８の間に位置する分離膜１３を加圧することができる。第３ローラ１５６および第４ローラ１５８は定位置に固定されることによって分離膜１３の一側で分離膜１３を局部的に加圧し、定位置で回転することによって分離膜１３の進行方向を転換させることができる。第２積層体２２の移動を通じて分離膜１３は第３ローラ１５６および第４ローラ１５８の間に押されて入ることになり、分離膜１３は第３ローラ１５６および第４ローラ１５８に沿って折りたたまれることによって第２電極１２上に積層できる。

【0079】

ここで、分離膜１３は第２積層体２２の外側に位置する第２電極１２の一面、即ち、露出された面を覆うように折りたたまれることによってそれぞれの第２電極１２の一面上に積層できる。

【0080】

したがって、前記（Ｓ１４００）段階は、第２積層体２２が第３ローラ１５６および第４ローラ１５８の間の分離膜１３を加圧する段階（Ｓ１４１０）、第３ローラ１５６および第４ローラ１５８が分離膜１３の進行方向を転換する段階（Ｓ１４２０）、分離膜１３が第２電極１２の一面を覆うようにフォールディングされる段階（Ｓ１４３０）、および第２電極１２および分離膜１３が密着することによって積層体２０を形成する段階（Ｓ１４４０）を含むことができる。（Ｓ１４３０）段階で、第２電極１２は第２積層体２２の最外殻面に位置するものであってもよい。

【0081】

ここで、一番目の積層体が形成された積層空間ａ１に第２電極１２が最初に提供される場合、前記段階を通じて形成された積層体は'二番目の積層体'と称することができる。また、積層空間ａ１に既に形成されたＮ番目の積層体が存在する場合、前記段階を通じて形成された積層体は'Ｎ＋１番目積層体'と称することができる。Ｎは１以上の自然数であり得る。Ｎは電極１１、１２または積層体がガイドローラ１５０の間を通過した回数と対応できる。

【0082】

前記（Ｓ１４００）段階で、第３ローラ１５６および第４ローラ１５８の間の離隔距離は第３値であり得る。第３値は第３ローラ１５６および第４ローラ１５８によって加圧される積層体２０の厚さによって決定できる。具体的に、第３値は分離膜１３厚さの二倍および第２積層体２２の厚さの合計と対応できる。

【0083】

また、前述のように、第２積層体２２が第４方向ｐ４に沿って移動する時、分離膜１３の一側に位置する第１ローラ１５２および第２ローラ１５４は第２電極１２の移動を妨害しないように離隔距離を調節することができる。第４方向ｐ４への第２積層体２２の移動が完了するまで、第３ローラ１５６および第４ローラ１５８の間の離隔距離は第３値より大きく設定できる。

【0084】

このような点を考慮する時、前記（Ｓ１４００）段階は、第２積層体２２が第３ローラ１５６および第４ローラ１５８の間の分離膜１３を加圧する段階（Ｓ１４１０）以前に、第１ローラ１５２および第２ローラ１５４の離隔距離を第３値より大きく調節する段階、または第３ローラ１５６および第４ローラ１５８の離隔距離を第３値と対応するように調節する段階などを含むことができる。

【0085】

前記段階を繰り返すことによって予め設定された形態に形成された積層体２０には最外殻電極１１ａが提供できる（Ｓ１５００）。

【0086】

前記（Ｓ１５００）段階は、前記（Ｓ１１００）段階～（Ｓ１４００）段階を繰り返すことによってＮ番目の積層体を形成する段階を含むことができる。ここで、Ｎは３以上の自然数であって、電極１１、１２または積層体２０がガイドローラ１５０の間を通過した回数と対応できる。即ち、Ｎ番目の積層体は、前述の段階を通じて形成された積層体２０を称するものであり得る。Ｎ番目の積層体を形成することにおいて、１番目の積層体を形成する時に提供される電極１１、１２の数は一つであるが、２番目以上の積層体を形成する時に提供される電極１１、１２の数は二つであってもよい。

【0087】

Ｎ番目の積層体において、後で投入された電極１１、１２であるほどＮ番目の積層体の外郭に配置できる。即ち、Ｎ番目の積層体において最も先に投入された第１電極１１はＮ番目の積層体の最内電極であって、中央に配置できる。

【0088】

前記（Ｓ１５００）段階は、Ｎ番目の積層体に最外殻電極１１ａを提供する段階を含むことができる。最外殻電極１１ａは積層空間ａ１に提供できる。最外殻電極１１ａは二つであってもよい。提供された二つの最外殻電極１１ａは既に形成されたＮ番目の積層体の最外殻面に位置する分離膜１３と接触するようにそれぞれ配置できる。

【0089】

最外殻電極１１ａは正極または負極であり得る。より具体的に、Ｎ番目の積層体の最外殻に位置する電極１１、１２が負極であれば、最外殻電極１１ａは正極であり、Ｎ番目の積層体の最外殻に位置する電極１１、１２が正極であれば、最外殻電極１１ａは負極であり得る。また、最外殻電極１１ａは一番先に投入された第１電極１１と同一な極性を有するものであってもよい。

【0090】

前記積層体２０および最外殻電極１１ａはプレス工程を通じてラミネーションされる（Ｓ１６００）。

【0091】

本段階のプレス工程に用いられるプレス装置は積層体２０の一面を均一に加圧することができるものであればいかなる装置を使用しても関係なく、その一例としてはジグ、空圧機またはロールプレスなどが挙げられる。また、プレス装置は圧力以外に熱を同時に加えることができ、これによって電極１１、１２と分離膜１３の間が熱融着されるようにすることができる。

【0092】

プレス装置は最外殻電極１１ａと結合されたＮ番目の積層体を面方向に加圧することができる。最外殻電極１１ａと結合されたＮ番目の積層体はＮ＋１番目の積層体と称することができ、プレス装置はＮ＋１番目の積層体の一面を加圧することによって各電極１１、１２と分離膜１３の間がよく接触し、結合されるようにすることができる。

【0093】

最外殻電極１１ａのラミネーションが完了すると、分離膜１３を切断することによって積層体が製造できる（Ｓ１７００）。

【0094】

積層体２０と最外殻電極１１ａのラミネーションが完了すると、ガイドローラ１５０は分離膜供給ユニット１３０から供給される分離膜１３を加圧して接触するようにすることができる。第１ローラ１５２および第２ローラ１５４は互いに向かって近く近づけることができ、第１ローラ１５２および第２ローラ１５４の間の離隔距離が減ることによって第１供給ユニット１３２および第２供給ユニット１３４から供給される分離膜１３が互いに接触できる。互いに接触した分離膜１３は第１ローラ１５２および第２ローラ１５４から加えられる熱によって接合できる。分離膜１３の接合後、分離膜１３は切断され、完成された積層体２０は後続工程に移動できる。

【0095】

したがって、前記（Ｓ１７００）段階は、第１ローラ１５２および第２ローラ１５４が互いに向かって移動する段階（Ｓ１７１０）、第１供給ユニット１３２および第２供給ユニット１３４から供給される分離膜１３が互いに接触する段階（Ｓ１７２０）、および分離膜１３が切断される段階（Ｓ１７３０）を含むことができる。

【0096】

以上で本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の色々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属するのである。

【符号の説明】

【0097】

１１：第１電極
１２：第２電極
１３：分離膜
２０：積層体
２１：第１積層体
２２：第２積層体
１００：電極組立体製造装置
１１０：電極供給ユニット
１３０：分離膜供給ユニット
１５０：ガイドローラ

【図1】