(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッド形態の巻芯と、
第１電極部材を連続的に供給する第１電極ボビン、分離膜リボンを連続的に供給する分離膜ボビン、及び第２電極部材を連続的に供給する第２電極ボビンを含む電池要素供給手段と、を含み、
前記巻芯及び前記電池要素供給手段のうち少なくともいずれか一つを回転して、前記巻芯の長手方向に沿って前記巻芯の周りに前記第１電極部材、分離膜リボン及び第２電極部材を順次捻線することを特徴とするケーブル型二次電池の製造装置。
【請求項２】
前記巻芯の軸と一致する軸を中心に回転可能に設けられた支持台を備え、
前記第１電極ボビンが、前記巻芯を囲むように複数個が一定間隔に配置され、前記支持台に各々回転可能に装着されたことを特徴とする請求項１に記載のケーブル型二次電池の製造装置。
【請求項３】
前記分離膜ボビン及び前記第２電極ボビンが、前記巻芯の軸と一致する軸を中心に回転可能に設けられた共通回転フレームに装着され、一体で回転することを特徴とする請求項２に記載のケーブル型二次電池の製造装置。
【請求項４】
前記分離膜ボビン及び前記第２電極ボビンは、各々前記巻芯に対して巻取角度が調節可能に設けられたことを特徴とする請求項３に記載のケーブル型二次電池の製造装置。
【請求項５】
前記分離膜ボビンを支持する第１支持棒及び前記第２電極ボビンを支持する第２支持棒を備え、
前記第１支持棒及び前記第２支持棒は、各々ピボット部を中心に角度調節のための回動が可能となるように前記共通回転フレームに設けられることを特徴とする請求項４に記載のケーブル型二次電池の製造装置。
【請求項６】
前記分離膜ボビン及び前記第２電極ボビンが、前記巻芯の軸と一致する軸を中心に回転可能に設けられた第１回転ロッド及び第２回転ロッドに各々装着され、相互独立的に回転することを特徴とする請求項２に記載のケーブル型二次電池の製造装置。
【請求項７】
前記第１電極部材が、ワイヤに二次電池用負極活物質がコーティングされた構造を有することを特徴とする請求項１に記載のケーブル型二次電池の製造装置。
【請求項８】
前記第２電極部材が、ストリップ構造からなることを特徴とする請求項７に記載のケーブル型二次電池の製造装置。
【請求項９】
前記第１電極部材の幅及び前記第２電極部材の幅が各々巻取長さよりも小さく、
前記分離膜リボンの幅が、巻取長さよりも大きいことを特徴とする請求項８に記載のケーブル型二次電池の製造装置。
【請求項１０】
前記巻芯は、断面が円形であり、
前記第１電極部材及び前記第２電極部材の幅Ｗが各々、数式
Ｗ＜Ｄ×π（Ｄ：巻取内径、π：円周率）
を満たすことを特徴とする請求項９に記載のケーブル型二次電池の製造装置。
【請求項１１】
前記巻芯は、断面が楕円形であり、
前記第１電極部材及び前記第２電極部材の幅Ｗが各々、数式
Ｗ＜Ｌ（Ｌ：巻取長さ）
を満たすことを特徴とする請求項９に記載のケーブル型二次電池の製造装置。
【請求項１２】
前記分離膜リボンの幅Ｗが、二層として重なるように巻き取られる場合、数式
Ｗ＞２Ｄ×π（Ｄ：巻取内径、π：円周率）
を満たすことを特徴とする請求項９に記載のケーブル型二次電池の製造装置。
【請求項１３】
前記第１電極部材の幅が０．４〜０．５ｍｍであり、前記分離膜リボンの幅が７ｍｍ以下であり、前記第２電極部材の幅が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のケーブル型二次電池の製造装置。
【請求項１４】
前記分離膜リボンは、全体幅の５０％以下が重なるように捻線されたことを特徴とする請求項１３に記載のケーブル型二次電池の製造装置。
【請求項１５】
（ａ）ロッド形態の巻芯の周りに、第１電極部材を連続的に供給できる第１電極ボビンと、分離膜リボンを連続的に供給できる分離膜ボビンと、第２電極部材を連続的に供給できる第２電極ボビンと、を配置する段階と、
（ｂ）前記巻芯の軸と一致する軸を中心に前記第１電極ボビンを回転して前記巻芯の外部にストリップ構造の第１電極部材を捻線する段階と、
（ｃ）前記巻芯の軸と一致する軸を中心に前記分離膜ボビンを回転して前記第１電極部材の外部に分離膜リボンを捻線する段階と、
（ｄ）前記巻芯の軸と一致する軸を中心に前記第２電極ボビンを回転して前記分離膜リボンの外部にストリップ構造の第２電極部材を捻線する段階と、を含み、
前記第１電極部材の幅及び前記第２電極部材の幅が各々巻取長さよりも小さく、前記分離膜リボンの幅が巻取長さよりも大きいことを特徴とするケーブル型二次電池の製造方法。
【請求項１６】
前記段階（ａ）において、
断面が円形である巻芯を配置し、
前記第１電極部材及び前記第２電極部材の幅Ｗは各々、数式
Ｗ＜Ｄ×π（Ｄ：巻取内径、π：円周率）
を満たすことを特徴とする請求項１５に記載のケーブル型二次電池の製造方法。
【請求項１７】
前記段階（ａ）において、
断面が楕円形である巻芯を配置し、
前記第１電極部材及び前記第２電極部材の幅Ｗは各々、数式
Ｗ＜Ｌ（Ｌ：巻取長さ）
を満たすことを特徴とする請求項１５に記載のケーブル型二次電池の製造方法。
【請求項１８】
前記分離膜リボンの幅Ｗが、二層として重なるように巻き取られる場合、数式
Ｗ＞２Ｄ×π（Ｄ：巻取内径、π：円周率）
を満たすことを特徴とする請求項１５に記載のケーブル型二次電池の製造方法。
【請求項１９】
前記第１電極部材の幅が０．４〜０．５ｍｍであり、前記分離膜リボンの幅が７ｍｍ以下であり、前記第２電極部材の幅が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１５に記載のケーブル型二次電池の製造方法。
【請求項２０】
前記段階（ｃ）において、
前記分離膜リボンは、全体幅の５０％以下が重なるように捻線することを特徴とする請求項１９に記載のケーブル型二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブル型二次電池に関し、より詳しくは、ケーブル型二次電池を自動で製造する構造を有するケーブル型二次電池の製造装置及び方法、並びにそれによって製造されたケーブル型二次電池に関する。
【０００２】
本出願は、２０１６年１月７日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−０００２２５２号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
リチウム二次電池は、エネルギー密度が高く、作動電圧が高いだけでなく優れた保存及び寿命特性を示すなど、多くの長所を有することから、パソコン、カムコーダー、携帯電話、携帯用ＣＤプレーヤー、ＰＤＡなどの各種携帯用電子機器に広く用いられている。
【０００４】
通常、リチウム二次電池は、円筒状または角形のケース、及び電解質とともに前記ケースに収容される電極組立体を含む。ここで、電極組立体は、正極、分離膜（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）及び負極が積層されたものであって、ゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ−Ｒｏｌｌ）形態の巻取り構造または積層構造を有する。
【０００５】
また、近来は、形態の変形が自由で多様な分野に適用可能なケーブル型二次電池が提案されている。ケーブル型二次電池は、直径に対して長さの比が非常に大きい電池であって、中空のアノード層と、前記アノード層を囲むセパレータと、前記セパレータを囲むカソード層と、を備える。
【０００６】
ケーブル型二次電池に関する技術は、韓国公開特許公報第２０１３−００４０１６０号に載せられている。
【０００７】
韓国公開特許公報第２０１３−００４０１６０号は、電解質を含むリチウムイオン供給コア部と、前記リチウムイオン供給コア部の外面を囲んで形成され、内部電極活物質が外面にコーティングされた二つ以上のワイヤ状の集電体が螺旋状に捻り合った螺旋電極を含む内部電極と、前記内部電極の外面を囲んで形成された電極の短絡を防止する分離層と、前記分離層の外面を囲んで形成され、外部電極活物質及び外部集電体を備える外部電極と、を含む、所定形状の断面を有して長手方向に延びたケーブル型二次電池を開示している。
【０００８】
しかし、ケーブル型二次電池は、内部電極、分離膜及び外部電極を自動で組立可能な技術的手段が不在していることから、量産が困難であり、これに対する対策が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のような技術的背景でなされたものであり、ケーブル型二次電池を成す内部電極、分離膜及び外部電極を連続的に捻線してケーブル型二次電池の組立工程を自動化できるケーブル型二次電池の製造装置及び方法、並びにそれによって製造されたケーブル型二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を達成するため、本発明は、ロッド形態の巻芯と、第１電極部材を連続的に供給する第１電極ボビン、分離膜リボンを連続的に供給する分離膜ボビン、及び第２電極部材を連続的に供給する第２電極ボビンを含む電池要素供給手段と、を含み、前記巻芯及び前記電池要素供給手段のうち少なくともいずれか一つを回転して、前記巻芯の長手方向に沿って前記巻芯の周りに前記第１電極部材、分離膜リボン及び第２電極部材を順次捻線することを特徴とするケーブル型二次電池の製造装置を提供する。
【００１１】
本発明によるケーブル型二次電池の製造装置は、前記巻芯の軸と一致する軸を中心に回転可能に設けられた支持台を備え、前記第１電極ボビンは、前記巻芯を囲むように複数個が一定間隔に配置され、前記支持台に各々回転可能に装着され得る。
【００１２】
前記分離膜ボビン及び前記第２電極ボビンは、前記巻芯の軸と一致する軸を中心に回転可能に設けられた共通回転フレームに装着され、一体で回転できる。
【００１３】
前記分離膜ボビン及び前記第２電極ボビンは、各々前記巻芯に対して巻取角度が調節可能に設けられ得る。
【００１４】
本発明によるケーブル型二次電池の製造装置は、前記分離膜ボビンを支持する第１支持棒及び前記第２電極ボビンを支持する第２支持棒を備え、前記第１支持棒及び前記第２支持棒は、各々ピボット部を中心に角度調節のための回動が可能となるように前記共通回転フレームに設けられ得る。
【００１５】
前記分離膜ボビン及び前記第２電極ボビンは、前記巻芯の軸と一致する軸を中心に回転可能に設けられた第１回転ロッド及び第２回転ロッドに各々装着され、相互独立的に回転できる。
【００１６】
前記第１電極部材は、ワイヤに二次電池用負極活物質がコーティングされた構造を有することが望ましい。
【００１７】
前記第２電極部材は、ストリップ構造からなり得る。
【００１８】
前記第１電極部材の幅及び前記第２電極部材の幅は各々巻取長さがよりも小さく、前記分離膜リボンの幅が、巻取長さよりも大きいことが望ましい。
【００１９】
前記巻芯の断面が円形である場合、前記第１電極部材及び前記第２電極部材の幅Ｗは各々、数式
Ｗ＜Ｄ×π（Ｄ：巻取内径、π：円周率）
を満たすことが望ましい。
【００２０】
前記巻芯が断面が楕円形である場合、前記第１電極部材及び前記第２電極部材の幅Ｗは各々、数式
Ｗ＜Ｌ（Ｌ：巻取長さ）
を満たすことが望ましい。
【００２１】
前記分離膜リボンの幅Ｗは、二層として重なるように巻き取られる場合、数式
Ｗ＞２Ｄ×π（Ｄ：巻取内径、π：円周率）
を満たすことが望ましい。
【００２２】
前記第１電極部材の幅が０．４〜０．５ｍｍであり、前記分離膜リボンの幅が７ｍｍ以下であり、前記第２電極部材の幅が３ｍｍ以下であることが望ましい。
【００２３】
前記分離膜リボンは、全体幅の５０％以下が重なるように捻線され得る。
【００２４】
本発明の他面によれば、（ａ）ロッド形態の巻芯の周りに、第１電極部材を連続的に供給できる第１電極ボビンと、分離膜リボンを連続的に供給できる分離膜ボビンと、第２電極部材を連続的に供給できる第２電極ボビンと、を配置する段階と、（ｂ）前記巻芯の軸と一致する軸を中心に前記第１電極ボビンを回転して前記巻芯の外部にストリップ構造の第１電極部材を捻線する段階と、（ｃ）前記巻芯の軸と一致する軸を中心に前記分離膜ボビンを回転して前記第１電極部材の外部に分離膜リボンを捻線する段階と、（ｄ）前記巻芯の軸と一致する軸を中心に前記第２電極ボビンを回転して前記分離膜リボンの外部にストリップ構造の第２電極部材を捻線する段階と、を含み、前記第１電極部材の幅及び前記第２電極部材の幅が各々巻取長さよりも小さく、前記分離膜リボンの幅が巻取長さよりも大きいことを特徴とするケーブル型二次電池の製造方法が提供される。
【００２５】
本発明のさらなる他面によれば、前記製造方法によって製造されたケーブル型二次電池が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ケーブル型二次電池を形成する負極線材、分離膜リボン及び正極線材を連続的に供給しながらケーブル型二次電池の組立工程を自動で行うことができる自動化システムが構築されることから、ケーブル型二次電池の生産性を向上させることができる。
【００２７】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるケーブル型二次電池の製造装置の主要構成例を概略的に示した斜視図である。
【図２】本発明の一実施例によるケーブル型二次電池の製造装置の構成を示した斜視図である。
【図３】本発明の他の実施例によるケーブル型二次電池の製造装置の構成を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、本発明によるケーブル型二次電池の製造装置の主要構成例を概略的に示した斜視図である。
【００３０】
図１を参照すれば、ケーブル型二次電池の製造装置は、ロッド形態の巻芯１００と、巻芯１００に、第１電極部材１、分離膜リボン２及び第２電極部材３を供給する電池要素供給手段と、を含む。電池要素供給手段は、第１電極部材１を連続的に供給する第１電極ボビン１１０と、分離膜リボン２を連続的に供給する分離膜ボビン１２０と、第２電極部材３を連続的に供給する第２電極ボビン１３０と、を含む。
【００３１】
巻芯１００は、決められた長さと直径を有する棒状ロッドによって具現され得る。巻芯１００は、例えば、０．５ｍｍの小さい直径を有するロッドによって構成されるので、捻線工程中において線材の張力（Ｔｅｎｓｉｏｎ）によって撓う現象を防止するために、ポリマーがコーティングされた所定の支持構造物に接触して支持されることが望ましい。
【００３２】
第１電極ボビン１１０は、ケーブル型二次電池の内部電極の形成に用いられる第１電極部材１が巻き取られるボビンである。第１電極部材１は、銅ワイヤに通常のリチウム二次電池用負極活物質がコーティングされている構造からなる。望ましくは、第１電極部材１は、螺旋状に捻線されてケーブル型二次電池の負極を提供する。
【００３３】
第１電極ボビン１１０は、巻芯１００を囲むように複数個が所定の支持台１１１に一定間隔に配置され、第１電極部材１の巻出が可能となるように支持台１１１に各々回転可能に装着される。このために、支持台１１１には各々の第１電極ボビン１１０を支持するための支持アーム１１１ａが放射状に備えられ得る。
【００３４】
分離膜ボビン１２０は、ケーブル型二次電池の分離膜の形成に使用される分離膜リボン２が巻線されるボビンである。分離膜リボン２には、リボン形態で加工された通常のリチウム二次電池用分離膜フィルムが採用可能である。
【００３５】
第２電極ボビン１３０は、ケーブル型二次電池の外部電極の形成に使用される第２電極部材３が巻線されるボビンである。第２電極部材３は、導体ストリップに通常のリチウム二次電池用正極活物質がコーティングされている構造からなる。望ましくは、第２電極部材３は、螺旋状に捻線されてケーブル型二次電池の正極を提供する。
【００３６】
ケーブル型二次電池の製造装置は、巻芯１００の長手方向に沿って巻芯１００の周りに、第１電極部材１、分離膜リボン２及び第２電極部材３を順次捻線するように動作する。このために、第１電極ボビン１１０、分離膜ボビン１２０及び第２電極ボビン１３０は、巻芯１００の軸方向に沿って順次配列されることが望ましい。
【００３７】
ケーブル型二次電池の製造装置は、巻芯１００及び前記電池要素供給手段のうち少なくともいずれか一つを回転し、巻芯１００の長手方向に沿って巻芯１００の周りに、第１電極部材１、分離膜リボン２及び第２電極部材３を順次捻線する。以下では、巻芯１００は回転せず電池要素供給手段が回転してケーブル型二次電池を製造する方式を中心に本発明の構成を説明する。
【００３８】
本発明の一実施例によれば、図２に示したように、巻芯１００と一致する軸を中心に回転可能に設けられ、第１電極ボビン１１０を支持する支持台１１１と、分離膜ボビン１２０及び第２電極ボビン１３０を共に支持する共通回転フレーム１４０を備えたケーブル型二次電池の製造装置が提供される。本実施例において、巻芯１００は軸方向へ前進移動可能に設けられる。
【００３９】
支持台１１１は、実質的に円盤形状の本体を有するように構成され、第１電極ボビン１１０を支持するとともに巻芯１００の周りに沿って前記第１電極ボビン１１０を回転することで第１電極部材１を巻芯１００の周りに捻線する役割を果たす。ここで、巻芯１００は、支持台１１１の中心を貫通するように配置することが望ましい。
【００４０】
共通回転フレーム１４０は、分離膜ボビン１２０及び第２電極ボビン１３０を支持するとともに巻芯１００の周りに沿って分離膜ボビン１２０と第２電極ボビン１３０とを一体で回転することで分離膜リボン２及び第２電極部材３を巻芯１００の周りに捻線する役割を果たす。この際、分離膜ボビン１２０及び第２電極ボビン１３０は、分離膜リボン２及び第２電極部材３が巻出可能となるよう共通回転フレーム１４０に各々回転可能に装着される。
【００４１】
共通回転フレーム１４０の上で分離膜ボビン１２０及び第２電極ボビン１３０は、巻芯１００の軸方向で相互一定距離に離隔するように配置される。また、分離膜ボビン１２０及び第２電極ボビン１３０は、巻芯１００を基準で相互反対する両側に位置するように共通回転フレーム１４０に設けられる。このために、共通回転フレーム１４０の両側には、各々所定形状の第１フレーム１４１及び第２フレーム１４２が備えられ、分離膜ボビン１２０及び第２電極ボビン１３０を支持する。
【００４２】
分離膜ボビン１２０及び第２電極ボビン１３０は、共通回転フレーム１４０によって巻芯１００の周りに沿って一体で回転することから、巻芯１００の周りに巻き取られる角度、即ち、巻取角度の調節が各々独立的に行われることが望ましい。このために、分離膜ボビン１２０を支持する第１支持棒１２０ａ及び第２電極ボビン１３０を支持する第２支持棒１３０ａは、相異なるピボット部１２１、１３１によって角度調節のための回動が可能となるように第１フレーム１４１及び第２フレーム１４２に各々設けられる。
【００４３】
前記のような構成を有するケーブル型二次電池の製造装置は、支持台１１１及び共通回転フレーム１４０が回転することによって、第１電極ボビン１１０、分離膜ボビン１２０及び第２電極ボビン１３０が巻芯１００の周りに沿って回転しながら軸方向へ移動する巻芯１００の周りに、第１電極部材１、分離膜リボン２及び第２電極部材３を順次捻線する動作を行う。これによって巻芯１００の周りには、前記電池要素が長手方向に沿って捻線するとともに直径方向に積層されたワインディングセル（Ｗｉｎｄｉｎｇ  ｃｅｌｌ）が形成される。このように製造されたワインディングセルは、決められた長さ単位で切られた後、巻芯１００から軸方向に分離して取り出される。
【００４４】
本発明の他の実施例によれば、図３に示したように巻芯１００の軸と一致する軸を中心に回転可能に設えられ、第１電極ボビン１１０を支持する支持台１１１と、分離膜ボビン１２０及び第２電極ボビン１３０を各々支持する第１回転ロッド１２３及び第２回転ロッド１３３を備えるケーブル型二次電池の製造装置が提供される。本実施例において、巻芯１００は、軸方向に移動しないように固定された状態を維持する。
【００４５】
分離膜ボビン１２０及び第２電極ボビン１３０は、巻芯１００の軸と一致する回転軸を中心に個別的に回転可能に設えられた第１回転ロッド１２３及び第２回転ロッド１３３の端部に装着され、相互独立的に回転する。
【００４６】
前記のような構成を有するケーブル型二次電池の製造装置は、支持台１１１及び第１回転ロッド１２３及び第２回転ロッド１３３が回転することによって、第１電極ボビン１１０、分離膜ボビン１２０及び第２電極ボビン１３０が巻芯１００の周りを回転しながら巻芯１００の周りに第１電極部材１、分離膜リボン２及び第２電極部材３を順次捻線する動作を行う。これによって、巻芯１００の周りには、前記電池要素が長手方向に沿って捻線するとともに直径方向に積層されたワインディングセル（Ｗｉｎｄｉｎｇ  ｃｅｌｌ）が形成される。ワインディングセルが形成された後は、巻芯１００がワインディングセルから抜けられることでケーブル型二次電池が得られる。
【００４７】
巻芯１００に螺旋状に巻き取られる電池要素のうち、第１電極部材１の幅及び第２電極部材３の幅は、各々該当の電池要素の巻取長さよりも小さく、分離膜リボン２の幅は、その巻取長さよりも大きく設計される。ここで、前記「幅」とは、各電池要素をその長手方向へ垂直に横切る最大距離をいう。前記「巻取長さ」とは、該当の電池要素が巻芯１００の外部に螺旋状に巻き取られた状態で巻芯１００の長手方向に対して垂直を成す方向に測定した周りの長さをいう。
【００４８】
巻芯１００の断面が円形であるとき、第１電極部材１及び第２電極部材３各々は、関係式Ｗ＜Ｄ×πを満たすように設計される。ここで、Ｗは、各電池要素の幅を示し、Ｄは、各電池要素の巻取内径を示し、πは、円周率を示す。より具体的に、図３を参照すれば、第１電極部材１の幅Ｗ１は、関係式Ｗ１＜Ｄ×πを満たし、第２電極部材３の幅Ｗ３は、関係式Ｗ３＜Ｄ×πを満たす。このような構成によれば、第１電極部材１及び第２電極部材３は各々、重なることなく巻芯１００の周りに効率的に螺旋状に巻き取られる。
【００４９】
例えば、巻芯１００の直径が０．５ｍｍである場合、巻芯１００のすぐ外部に巻き取られる第１電極部材１の巻取内径は０．５ｍｍになるため、第１電極部材１の幅Ｗ１は１．５７ｍｍ（＝０．５ｍｍ×３．１４）以下に設計される。
【００５０】
第１電極部材１の厚さを０．４ｍｍであると仮定するとき、分離膜リボン２の巻取内径は１．３ｍｍ（＝２×０．４ｍｍ＋０．５ｍｍ）であるため、分離膜リボン２の幅Ｗ２を４．０８２ｍｍ（＝１．３ｍｍ×３．１４）以下に設計すれば、分離膜リボン２は重なることなく単一層として巻き取られる。
【００５１】
第１電極部材１と第２電極部材３との短絡発生の防止のために、分離膜リボン２は、少なくとも一部が二層として重なるように巻き取られることが最も望ましい。分離膜リボン２の幅Ｗ２は、二層として重なるように巻き取られる場合、算式Ｗ＞２Ｄ×πを満たすように設計される。ここで、Ｄは、巻取内径を示し、πは円周率を示す。
【００５２】
例えば、分離膜リボン２の幅Ｗ２を８．１６４ｍｍ（＝２×１．３ｍｍ×３．１４）よりも大きい値に設計すれば、分離膜リボン２は二層として重なるように巻き取られる。
【００５３】
巻芯１００の断面が楕円形であるときは、巻芯１００に螺旋状に巻き取られる電池要素のうち、第１電極部材１及び第２電極部材３各々の幅は、関係式Ｗ＜Ｌを満たすように設計される。ここで、Ｗは各電池要素の幅を示し、Ｌは各電池要素の巻取長さを示す。より具体的に、図３を参照すれば、第１電極部材１の幅Ｗ１は、関係式Ｗ１＜Ｌを満たし、第２電極部材３の幅Ｗ３は関係式Ｗ３＜Ｌを満たす。
【００５４】
ケーブル型二次電池の製造装置の作動時、電極部材１、３及び分離膜リボン２の効率的な供給及び巻取処理が行われるよう、第１電極部材１の幅Ｗ１は０．４〜０．５ｍｍ、分離膜リボン２の幅Ｗ２は７ｍｍ以下、第２電極部材３の幅Ｗ３は３ｍｍ以下に限定することが望ましい。
【００５５】
分離膜リボン２が巻芯１００の周りに隙間なく巻き取られるためには、全体幅の５０％以下が重なるように捻線することが望ましい。この際、分離膜リボン２の巻取角度は２１°〜２４°とし、前記第２電極部材３の巻取角度は２５°〜２８°に限定することが望ましい。
【００５６】
上述のように本発明によるケーブル型二次電池の製造装置は、ケーブル型二次電池をなす第１電極部材１、分離膜リボン２及び第２電極部材３を連続的に供給し、巻芯１００の周りに、内部電極、分離膜及び外部電極が順次捻線されたワインディングセルを形成する組立工程を自動で行うことでケーブル型二次電池を量産することができる。
【００５７】
本発明の他面によれば、ロッド形態の巻芯の周りに電池要素供給手段としてボビンを配置する工程と、電池要素の供給とともに各々のボビンを回転して巻芯１００の周りに、第１電極部材１、分離膜リボン２、第２電極部材３を順次巻取して捻線する工程を行うケーブル型二次電池の製造方法が提供される。
【００５８】
ボビンの配置工程においては、第１電極ボビン１１０、分離膜ボビン１２０及び第２電極ボビン１３０を各々決められた角度に配置する。即ち、ストリップ構造の第１電極部材１を連続的に供給できる第１電極ボビン１１０と、分離膜リボン２を連続的に供給できる分離膜ボビン１２０と、ストリップ構造の第２電極部材３を連続的に供給できる第２電極ボビン１３０と、を巻芯１００の周辺に配置する。
【００５９】
第１電極ボビン１１０、分離膜ボビン１２０及び第２電極ボビン１３０には各々第１電極部材１、分離膜リボン２、第２電極部材３が電池要素として巻き取られている。ここで、第１電極部材１の幅及び第２電極部材３の幅は、捻線工程によって巻芯１００の周りに螺旋状に捻線されたときに重畳が発生しないよう、各々の巻取長さよりも小さい値を有するように設定される。また、分離膜リボン２の幅は、捻線工程によって巻芯１００の周りに螺旋状に捻線されたときに重畳が発生するよう、巻取長さよりも大きい値を有するように設定される。
【００６０】
捻線工程においては、巻芯１００の軸と一致する軸を中心に第１電極ボビン１１０を回転して巻芯１００の周りにストリップ構造の第１電極部材１を螺旋状に巻き取って捻線する処理と、巻芯１００の軸と一致する軸を中心に分離膜ボビン１２０を回転して第１電極部材１の外部に分離膜リボン２を螺旋状に巻き取って捻線する処理と、巻芯１００の軸と一致する軸を中心に第２電極ボビン１３０を回転して分離膜リボン２の外部にストリップ構造の第２電極部材３を螺旋状に巻き取って捻線する処理と、を順次に自動で行う。
【００６１】
本発明によるケーブル型二次電池の製造方法を行うことにおいて、第１電極部材１、分離膜リボン２及び第２電極部材３の効率的な供給及び巻取処理のための各電池要素の幅についての数値範囲の構成は、上述と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００６２】
本発明のさらなる他面によれば、前記製造方法によって製造され、第１電極部材１、分離膜リボン２及び第２電極部材３が順次捻線されて直径方向に前記電池要素が積層され、各電池要素の幅についての数値範囲の構成が上述のような構造を有したケーブル型二次電池が提供される。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明を適用する場合、ケーブル型二次電池の組立工程を自動化してケーブル型二次電池の生産性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１…第１電極部材（電極部材）、２…分離膜リボン、３…第２電極部材（電極部材）、１００…巻芯、１１０…第１電極ボビン、１１１…支持台、１２０…分離膜ボビン、１２０ａ…第１支持棒、１２１…ピボット部、１２３…第１回転ロッド、１３０…第２電極ボビン、１３０ａ…第２支持棒、１３３…第２回転ロッド、１４０…共通回転フレーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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