(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）電極原板を準備する段階；
（Ｂ）前記電極原板を電極幅に合わせて切断して単位電極板を形成する段階；及び
（Ｃ）前記単位電極板の少なくとも一つの角部を除去する段階；
を含み、
前記電極原板の一側縁部が、活物質が形成されていない無地部でなり、
前記（Ａ）段階は、
（Ａ１）両側縁部が無地部でなる予備電極原板を準備する段階；及び
（Ａ２）前記予備電極原板をスリッティングして前記電極原板を準備する段階；
を含む電池用電極の製造方法。
【請求項２】
前記（Ａ２）段階において、前記予備電極原板の幅方向の中心に沿って前記予備電極原板をスリッティングする、請求項１に記載の電池用電極の製造方法。
【請求項３】
前記（Ｂ）段階において、前記電極原板をはさみ方式で切断する、請求項１に記載の電池用電極の製造方法。
【請求項４】
前記（Ｃ）段階において、既設定のパターンによって除去される角部に対応する形状の切断部材を利用して前記単位電極板の角部を除去する、請求項１に記載の電池用電極の製造方法。
【請求項５】
前記単位電極板の一側縁部が、活物質が形成されていない無地部でなり、
前記（Ｃ）段階において、前記無地部の両側に位置する第１角部と第２角部を除去する、請求項１に記載の電池用電極の製造方法。
【請求項６】
前記（Ｃ）段階において、前記第１角部と前記第２角部を順次除去する、請求項５に記載の電池用電極の製造方法。
【請求項７】
前記（Ｃ）段階は、
前記第１角部の上に金型が位置するようにする段階；
前記切断部材を利用して前記単位電極板の前記第１角部を除去する段階；
前記単位電極板を移動して前記第２角部の上にカッティング部材が位置するようにする段階；及び
前記切断部材を利用して前記単位電極板の前記第２角部を除去する段階；
を含む、請求項５に記載の電池用電極の製造方法。
【請求項８】
前記（Ｂ）段階と前記（Ｃ）段階は連続工程によって行われる、請求項１に記載の電池用電極の製造方法。
【請求項９】
前記電極はリチウム二次電池用電極である、請求項１に記載の電池用電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電極用電池の製造方法に係り、より詳しくは製造原価が低減され、多様なサイズや形態への製造が可能な二次電池用電極の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、化学電池とは、陽極、陰極及び電解質を含み、化学反応を利用して電気エネルギーを発生させる電池をいう。これは、使い捨ての一次電池と、充放電が可能で繰り返し使用が可能な二次電池とに区分することができる。充放電が可能な利点のため、二次電池の使用が漸次増えている。
【０００３】
二次電池の中でも、リチウム二次電池は単位重量当たりエネルギー密度が高いので、電子通信機器の電源として使用されるか高出力のハイブリッド自動車などに広く使用されている。
【０００４】
このようなリチウム二次電池は、セパレーターを介在して位置する陽極及び陰極を含む電極群、及びこの陽極及び陰極にそれぞれ接続される陽極タブ及び陰極タブを含む。一般に、この陽極及び陰極、つまり電極は電極原板を既設定の電極パターンに合わせて製作された金型で打ち抜くことで製造される。
【０００５】
しかし、電極を金型で製造する場合には、電極原板に各電極の上下左右に電極原板厚さの１０％以上に相当する公差が形成されなければならない。このような公差を確保するために、電極原板の一部が廃棄されなければならないので、原資材を浪費することになる。これにより、製造原価が上昇して電極製造の生産性が非常に低下することがある。
【０００６】
さらに、金型で電極を打ち抜いた後、金型に付いている粉などが電極または電極原板に落ちる粉落現象が起きることができ、これによって微細ショート（ｍｉｃｒｏ  ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃｕｉｔｓ）が発生することができる。よって、この電極を備えている電池の信頼性を低下させることができる。これを防止するためには、下部に別途の樹脂層またはフィルムなどをさらに備えなければならない問題点がある。
【０００７】
また、金型はサイズや形態が固定されているので、１種の金型によって１種のサイズや形態を持つ電極のみを製造することができる。したがって、顧客の要求の変化または市場状況の変化によって電極のサイズや形態が少しでも変わる場合には、設備そのものを取り換えなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明は前記問題点を解決するためになされたもので、本発明は、原資材の浪費を最小化することができ、粉落現象を防止することができるし、多様なサイズや形態の電極を製造することができる電極用電池の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記問題点を解決するために、本発明は、（Ａ）電極原板を準備する段階；（Ｂ）前記電極原板を電極幅に合わせて切断して単位電極板を形成する段階；及び（Ｃ）前記単位電極板の少なくとも一つの角部を除去する段階；を含む電池用電極の製造方法を提供する。
【００１０】
前記電極原板の一側縁部は、活物質が形成されていない無地部でなることができる。
【００１１】
前記（Ａ）段階は、（Ａ１）両側縁部が無地部でなる予備電極原板を準備する段階；及び（Ａ２）前記予備電極原板をスリッティング（Ｓｌｉｔｔｉｎｇ）して前記電極原板を準備する段階；を含むことができる。
【００１２】
前記（Ａ２）段階において、前記予備電極原板の幅方向の中心に沿って前記予備電極原板をスリッティングすることができる。
【００１３】
前記（Ｂ）段階において、前記電極原板をはさみ方式で切断することができる。
【００１４】
前記（Ｃ）段階において、既設定のパターンによって除去される角部に対応する形状の切断部材を利用して前記単位電極板の角部を除去することができる。
【００１５】
前記単位電極板の一側縁部は、活物質が形成されていない無地部でなり、前記（Ｃ）段階において、前記無地部の両側に位置する第１角部と第２角部を除去するができる。
【００１６】
前記（Ｃ）段階において、前記第１角部と前記第２角部を順次除去することができる。
【００１７】
前記（Ｃ）段階は、前記第１角部の上に金型が位置するようにする段階；前記切断部材を利用して前記単位電極板の前記第１角部を除去する段階；前記単位電極板を移動して前記第２角部の上にカッティング部材が位置するようにする段階；及び前記切断部材を利用して前記単位電極板の前記第２角部を除去する段階；を含むことができる。
【００１８】
前記（Ｂ）段階と前記（Ｃ）段階は連続工程によって行われることができる。
【００１９】
前記電極はリチウム二次電池用電極であるができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による電極用電池の製造方法においては、予備電極原板または電極原板を順次切断して電極を形成することにより、電極の製造原価を低減させ、製造された電極を備える電池の信頼性を向上させることができる。
【００２１】
すなわち、既設定の電極の縦幅及び横幅によって予備電極原板または電極原板を切断することにより、予備電極原板または電極原板の損失部分なしに切断することができる。これにより、原資材の浪費を最小化して電極の製造原価を大きく低減させることができる。
【００２２】
そして、スリッティングまたはシアリング（ｓｈｅａｒｉｎｇ）によって予備電極原板または電極原板を切断することで粉落現象を防止することができる。よって、微細ショートを防止することができ、これにより製造された電極を備える電池の信頼性を向上することができる。また、粉落現象を防止するために使用されてきた付加の樹脂層またはフィルムを除去することができる。
【００２３】
本発明によれば、はさみ方式の切断部材を利用して電極原板をシアリングすることにより、自動化設備によってなだらかにシアリングできるようにすることができる。そして、シアリングを行う第２段階と角部を除去する第３段階を自動化設備で連続的に遂行することで、工程をもう一層単純化して生産性を向上させることができる。
【００２４】
一方、本発明では、既設定の電極の縦幅及び横幅によって第１段階または第２段階でスリッティングまたはシアリングされる位置を容易に調節することができるので、多様なサイズの電極を自由に製造することができる。そして、第３段階で切断部材を利用して順次角部を除去することで、所望サイズのタブ接合部を所望位置に形成することができる。
【００２５】
すなわち、本実施例では、多様な位置及びサイズを持つタブ接合部が形成された多様な形状やサイズを持つ電極を自由に製造することができる。これにより、電極の形状やサイズなどが変わる場合に新設備を製造するか購入するなどの負担なしに、既存設備で切断される位置を調節することで既設定の電極を製造することができる。このように本発明の電極用電池の製造方法は、顧客の多様な要求及び市場の変化に適切に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例による電極製造方法によって製造された電極を備えたリチウム二次電池の斜視図である。
【図２】本発明の実施例による電極製造方法によって製造される電極の平面図である。
【図３】本発明の実施例による電極製造方法のフローチャートである。
【図４】本発明の実施例による電極製造方法の第１段階を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施例による電極製造方法の第２段階を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施例による電極製造方法の第３段階を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施例による電極製造方法の第３段階を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施例による電極製造方法の第３段階を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施例による電極製造方法の第３段階を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施例による電極製造方法の第３段階を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例による電池用電極製造方法を説明する。
【００２８】
図１は本発明の実施例による電極製造方法によって製造された電極を備えたリチウム二次電池の斜視図である。
【００２９】
図１に示すように、リチウム二次電池１０は、第１電極２２（カソード電極、以下“陽極”という）及び第２電極２４（アノード電極、以下“陰極”という）がセパレーター２６を介在して位置する電極群２０、前記陽極２２及び陰極２４にそれぞれ接続される第１電極タブ３２（以下“陽極タブ”という）及び第２電極タブ３４（以下“陰極タブ”という）、及び前記陽極タブ３２及び陰極タブ３４の端部を露出させるとともに前記電極群２０と陽極タブ３２及び陰極タブ３４を内部に収容する外装材４０を含む。
【００３０】
電池の種類によって、液状の電解質が外装材４０内部に充填されることもでき、セパレーターが電解質の役目をすることもできる。または、液状の電解質を外装材４０の内部に充填した後、ポリマー化することができる成分を添加し、最終にポリマー状態の電解質を形成することもできる。
【００３１】
そして、本実施例では、外装材４０が接着部４２によって接着されるポーチ（ｐｏｕｃｈ）で構成されたが、本発明がこれに限定されるものではなく、金属またはプラスチックでなる円形または角形のケースを外装材として使用することができ、これも本発明の範囲に属する。
【００３２】
図１の陽極２２及び陰極２４を図２に基づいてより詳細に説明すれば次のようである。陽極２２及び陰極２４は、タブ接合部（図２の５０ｃ）の位置と集電体及び活物質の構成物質を除けば、その基本的な構造が同一または非常に類似であるので、以下では陽極２２及び陰極２４を電極５０と総称して一緒に説明する。
【００３３】
図２は本発明の実施例による電極製造方法によって製造される電極５０の平面図である。
【００３４】
図２を参照すれば、本実施例において、電極５０は、伝導性物質で構成される集電体５０ａと、この集電体５０ａの少なくとも一面に形成された活物質５０ｂとを含んでなる。
【００３５】
ここで、電極５０が陽極の場合には、集電体５０ａが一例としてアルミニウムでなることができ、活物質５０ｂがリチウム系遷移金属酸化物でなることができる。そして、電極５０が陰極の場合には、集電体５０ａが一例として銅でなることができ、活物質５０ｂが炭素係物質でなることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、電極５０の集電体５０ａと活物質５０ｂがここで提示した物質の外の物質で構成されることも可能であり、これも本発明の範囲に属する。
【００３６】
そして、電極５０の一側には、外部に突出するタブ接合部５０ｃが形成される。このようなタブ接合部５０ｃは、多様な形状を持つとともに多様な位置に形成されることができる。タブ接合部５０ｃは陽極タブ（図１の３２、以下同一）または陰極タブ（図１の３４、以下同一）が接続される部分で、熔接によって陽極タブ３２または陰極タブ３４がなだらかに電極５０に接合できるように、活物質５０ｂが形成されていない無地部でなることが好ましい。
【００３７】
このような電極５０を製造する方法を図３〜図５、及び図６〜図１０に基づいてより詳細に説明する。
【００３８】
図３は本発明の実施例による電極製造方法のフローチャートである。
【００３９】
図３を参照すれば、本実施例による電池用電極製造方法は、電極原板を準備する段階である第１段階（ＳＴ１０）、電極原板を切断して単位電極板を形成する段階である第２段階（ＳＴ２０）、及び単位電極板の角部を除去する段階である第３段階（ＳＴ３０）を含む。
【００４０】
本実施例の製造方法の第１段階（ＳＴ１０）、第２段階（ＳＴ２０）、及び第３段階（ＳＴ３０）を図４、図５及び図６〜図１０に基づいてより詳細に説明すれば次のようである。
【００４１】
図４は本発明の実施例による電極製造方法の第１段階（ＳＴ１０）を示す斜視図、図５は本発明の実施例による電極製造方法の第２段階（ＳＴ２０）を示す斜視図である。そして、図６〜図１０は本発明の実施例による電極製造方法の第３段階（ＳＴ３０）を示す斜視図である。
【００４２】
図４に示すように、第１段階（ＳＴ１０）では、予備電極原板５２をスリッティングして電極原板（図５の５６、以下同一）を準備する。
【００４３】
すなわち、先に両側縁部に活物質が形成されていない無地部５２１が形成された予備電極原板５２を準備した後、この予備電極原板５２をスリッティング部材６０などでスリッティング（Ｓｌｉｔｔｉｎｇ）する。ここで、既設定の電極（図２の５０、以下同一）の縦幅（Ｔ１）に合わせて予備電極原板５２をスリッティングする。
【００４４】
一例として、既設定の電極の縦幅（Ｔ１）の二倍に相当する集電体（図２の５０ａ）に、無地部５２１として設定された両側縁部を除いた部分に活物質（図２の５０ｂ）を形成した予備電極原板５２を準備した後、この予備電極原板５２の幅方向（図面のｙ軸方向）への中心に沿ってスリッティングすることができる。
【００４５】
しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、電極原板５６が互いに異なる縦幅（Ｔ１）を持つように予備電極原板５２をスリッティングすることができ、これも本発明の範囲に属する。
【００４６】
本実施例では、既設定の電極５０の縦幅（Ｔ１）によって予備電極原板５２を電極原板５６にスリッティングするので、予備電極原板５２を損部分なしにすべて使用することができ、予備電極原板５２の浪費を最小化することができる。
【００４７】
ついで、図５に示すように、第２段階（ＳＴ２０）では、一側縁部が無地部５６１でなる電極原板５６をシアリング（ｓｈｅａｒｉｎｇ）部材６２で切断して、より詳しくはシアリングして単位電極板５８を形成する。ここで、電極原板５６を既設定の電極５０の横幅（Ｔ２）に合わせてシアリングする。
【００４８】
本実施例では、既設定の電極５０の横幅（Ｔ２）によって電極原板５６をシアリングするので、電極原板５６を損失部分なしにすべて使用することができ、電極原板５６の浪費を最小化することができる。
【００４９】
前記シアリング部材６２ははさみ方式で作動することができる。よって、電極原板５６が移送ベルト上で移動しながら順次シアリング部材６２によって切断されることができる。本実施例で、電極原板５６をはさみ方式でシアリングすることで、電極原板５６を自動化設備でなだらかにシアリングされるようにする。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、はさみ方式の外の方式で作動するシアリング部材を使用することもでき、これも本発明の範囲に属する。
【００５０】
ついで、図６〜図１０に示すように、第３段階（ＳＴ３０）で、カッティング部材６４を利用して単位電極板５８の角部５８ｃ、５８ｃ’を除去することにより、無地部５８１にタブ接合部５０ｃを形成する。
【００５１】
本実施例では、単位電極板５８の一側に形成される無地部５８１の両側に位置する第１角部５８ｃ及び第２角部５８ｃ’を除去する。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、単位電極板５８の少なくとも一つの角部を除去する場合であれば、いずれの場合にも適用されることができる。
【００５２】
図面には、明瞭な説明のために、直接的にカッティングに関与するカッティング部材６４のみを示した。カッティング部材６４は、一例として角部５８ｃ、５８ｃ’に対応する形状に形成されることができる。ここで、対応する形状に形成されるとは、角部５８ｃ、５８ｃ’を既設定のパターンに沿って除去することができる形状をいう。一例として、本発明では角部５８ｃ、５８ｃ’を四角形の平面形状に除去するために、カッティング部材６４も四角形の平面形状を持つ。
【００５３】
カッティング部材６４の内部には、角部５８ｃ、５８ｃ’を除去するために切断刃を備えることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、カッティング部材６４が金型などの多様な構成でなることができる。
【００５４】
より詳細に説明すれば、図６に示すように、単位電極板５８の第１角部５８ｃをカッティング部材６４の下部に位置させる。ついで、図７に示すように、第１角部５８ｃをカッティング部材６４で除去する。ついで、図８に示すように、単位電極板５８を移動して第２角部５８ｃ’をカッティング部材６４の下部に位置させる。ついで、図９に示すように、カッティング部材６４で単位電極板５８の第２角部５８ｃ’を除去する。これにより、図１０に示すように、タブ接合部５０ｃを備える電極５０の製造が完了する。
【００５５】
本実施例では、単位電極板５８を移動させながら一つのカッティング部材６４で第１及び第２角部５８ｃ、５８ｃ’を順次除去することで、タブ接合部５０ｃが第１及び第２角部５８ｃ、５８ｃ’の所望位置に形成される。すなわち、第１及び第２角部を除去する部分が共に形成された従来のカッティング部材６４においては、タブ接合部５０ｃのサイズなどが固定される。一方、本実施例のように一つのカッティング部材６４を利用して第１及び第２角部５８ｃ、５８ｃ’を順次形成すれば、カッティング部材６４と単位電極板５８の相対的な位置によってタブ接合部５０ｃを所望位置で所望サイズに形成することができる。
【００５６】
前述した本実施例の第２段階（ＳＴ２０）及び第３段階（ＳＴ３０）は、第２段階（ＳＴ２０）のシアリング部材６２と第３段階（ＳＴ３０）のカッティング部材６４が順次動作する自動化設備で連続的な工程によって実行されることができる。これによれば、工程を一層単純化させることができるので、本発明の製造方法の生産性を一層向上させることができる。
【００５７】
前述したように、本発明による電極用電池の製造方法においては、第１段階（ＳＴ１０）、第２段階（ＳＴ２０）及び第３段階（ＳＴ３０）を順次切断して既設定の電極５０を形成する。
【００５８】
第１段階（ＳＴ１０）及び第２段階（ＳＴ２０）においては、既設定の電極５０の縦幅（Ｔ１）と横幅（Ｔ２）によって予備電極原板５２または電極原板５６を切断することにより、予備電極原板５２または電極原板５６を損失部分なしに切断することができる。したがって、予備電極原板５２または電極原板５６の浪費を最小化することができる。
【００５９】
また、第１段階（ＳＴ１０）及び第２段階（ＳＴ２０）でスリッティングまたはシアリングなどのカッティング作業が行われるので、電極の一部が粉になって落ちる粉落現象を防止することができる。これにより、微細ショートを防止することができる。そして、粉落現象を防止するために下部に使用されてきた付加の樹脂層またはフィルムを除去することが可能である。
【００６０】
一方、本実施例においては、既設定の電極５０の縦幅（Ｔ１）及び横幅（Ｔ２）によって、スリッティングまたはシアリングされる位置を容易に調節することができるので、多様なサイズの電極５０を自由に製造することができる。そして、第３段階（ＳＴ３０）で、カッティング部材６４を利用して第１角部５８ｃ及び第２角部５８ｃ’を順次除去することにより、所望サイズのタブ接合部５０ｃを所望位置に形成することができる。
【００６１】
このように、本実施例では、多様な形状やサイズの電池に適用される電極を自由に製造することができる。
【００６２】
以上、陽極と陰極がそれぞれ複数積層される積層型電池用電極を製造することを例示的に説明し図示したが、本発明がこれに限定されるものではない。よって、一つの陽極電極と一つの陰極電極がセパレーターを介在して巻き付けられてなる巻回型電池の電極が突出タブ接合部を備える場合などには、巻回型電池も本発明によって製造することができ、これも本発明の範囲に属する。
【００６３】
また、以上では、本発明によって製造された電極がリチウム二次電池用電極である場合を説明し図示したが、本発明がこれに限定されるものではなく、多様な種類の電池用電極を製造するのに適用することができ、これも本発明の範囲に属する。
【００６４】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求範囲と発明の詳細な説明及び添付図面の範囲内でいろいろに変形または変更して実施することができ、これらも本発明の範囲に属するものである。
【符号の説明】
【００６５】
１０…リチウム二次電池、２０…電極群、２２…陽極、２４…陰極、２６…セパレーター、３２…陽極タブ、３４…陰極タブ、４０…外装材、４２…接着部、５０…電極、５０ａ…集電体、５０ｂ…活物質、５０ｃ…タブ接合部、５２１、５６１、５８１…無地部、５２…予備電極原板、５６…電極原板、５８…単位電極板、５８ｃ…第１角部、５８ｃ’…第２角部、６０…スリッティング部材、６２…シアリング部材、６４…カッティング部材。
【図１】
0005383502.tif 000002
【図２】
0005383502.tif 000003
【図３】
0005383502.tif 000004
【図４】
0005383502.tif 000005
【図５】
0005383502.tif 000006
【図６】
0005383502.tif 000007
【図７】
0005383502.tif 000008
【図８】
0005383502.tif 000009
【図９】
0005383502.tif 000010
【図１０】
0005383502.tif 000011