CN114747062A - 制造二次电池的方法及制造二次电池的预脱气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造二次电池的方法及制造二次电池的预脱气装置。制造二次电池的方法包括：容纳工序，将电极组件容纳在形成于电池壳体内部的容纳部中，以形成电池单元；电解质注入工序，将电解质注入到电池壳体的容纳部中；初次老化(aging)工序，经过预定时间，以使得电极组件被电解质浸渍；初次充电工序，将电池单元初次充电和放电；预脱气(Pre‑Degas)工序，按压电池壳体，以将电极组件内部的气体排出到电极组件的外部；以及二次老化工序，经过预定时间，以使得电极组件被电解质浸渍，其中，在预脱气工序中，在对电池壳体施加热量的同时按压电池壳体。

Description

制造二次电池的方法及制造二次电池的预脱气装置
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年12月12日提交的韩国专利申请第10-2019-0166056号的优先权的权益，通过引用将上述专利申请整体结合在此。
本发明涉及一种制造二次电池的方法及制造二次电池的预脱气装置。
背景技术
与一次电池不同，二次电池是可再充电的，而且紧凑尺寸和高容量的可能性也较高。因而，近来正在对二次电池进行诸多研究。随着技术发展和对移动装置需求的增加，对作为能源的二次电池的需求正迅速增加。
根据电池壳体的形状，可再充电电池分为硬币型电池、圆柱型电池、棱柱型电池和袋型电池。二次电池容纳有电极组件和电解质。在这样的二次电池中，安装在电池壳体中的电极组件是具有其中电极和隔膜进行堆叠的结构的可充电和放电的电力产生装置。
电极组件可大致分为果冻卷型(Jelly-roll)电极组件、堆叠型电极组件、和堆叠/折叠型电极组件，在果冻卷型电极组件中，隔膜插置在正极与负极之间，正极和负极的每一个都设置为涂覆有活性材料的片的形式，然后正极、隔膜和负极进行卷绕，在堆叠型电极组件中，多个正极和负极在它们之间具有隔膜的情况下顺序地堆叠，在堆叠/折叠型电极组件中，堆叠型单元电池与具有较长长度的隔离膜一起卷绕。
为了增加电池容量并改善循环(Cycle)，正在朝着增加负载(Loading)量和电解质添加剂的量的方向设计二次电池。
为了改善循环特性而增加负载量和添加剂的量导致在初次充电期间产生的气体(Gas)的量增加。
由于气体(Gas)的量增加，在随后的脱气(De-gas)工序中不能有效地去除气体。此外，当增加真空度、时间、推动件(Pusher)压力等来去除气体时，存在由于电池单元内部排出的电解质的量增加而很可能导致循环劣化的问题。
[现有技术文献](专利文献)韩国专利公开第10-2014-0015647号
发明内容
技术问题
本发明的一个方面是提供一种当制造二次电池时通过额外执行预脱气(Pre-Degas)工序而能够去除电极组件的内部气体的制造二次电池的方法及制造二次电池的预脱气装置。
技术方案
根据本发明实施方式的制造二次电池的方法包括：容纳工序，将电极组件容纳在形成于电池壳体内部的容纳部中，以形成电池单元；电解质注入工序，将电解质注入到所述电池壳体的所述容纳部中；初次老化(aging)工序，经过预定时间，以使得所述电极组件被所述电解质浸渍；初次充电工序，将所述电池单元初次充电和放电；预脱气(Pre-Degas)工序，按压所述电池壳体，以将所述电极组件内部的气体排出到所述电极组件的外部；以及二次老化工序，经过预定时间，以使得所述电极组件被所述电解质浸渍，其中，在所述预脱气工序中，在对所述电池壳体施加热量的同时按压所述电池壳体。
根据本发明实施方式的制造二次电池的脱气装置包括：压辊，所述压辊配置为当制造二次电池时，在初次老化工序和初次充电工序之后且在二次老化工序之前，在对其中在电池壳体中容纳有电极组件和电解质的电池单元施加热量的同时按压所述电池单元；和配置为支撑所述压辊的支撑主体，其中通过所述压辊按压所述电池单元的所述电池壳体，以将所述电极组件内部的气体排出到所述电极组件的外部。
有益效果
根据本发明，当制造二次电池时，可在初次充电之后额外执行预脱气(Pre-Degas)工序来去除电极组件的内部气体。因此，电极组件内部排出的电解质的量不会增加，从而防止循环劣化。
附图说明
图1是图解根据本发明实施方式的制造二次电池的方法的流程图。
图2是图解根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的容纳工序的平面图。
图3是图解根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的电解质注入工序的前视图。
图4是图解根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的初次密封工序的平面图。
图5是图解根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的预脱气工序的前视图。
图6是图解执行根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的预脱气工序的预脱气装置的一部分的前方透视图。
图7是图解执行根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的预脱气工序的预脱气装置的侧视图。
图8是图解在根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中应用预脱气工序的压辊的前方剖面图和侧方剖面图。
图9是图解根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的脱气工序的前视图。
图10是图解根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的二次密封工序的前视图。
图11是图解在根据相关技术和根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的脱气工序期间排出的电解质的量的图表。
图12是图解当根据相关技术和根据本发明实施方式制造二次电池时二次化成(Formation)容量的图表。
图13是图解在根据相关技术和根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中，当在初次充电之后完全脱嵌时，由于反应气体而导致的在负极的表面上的未反应区域的照片。
图14是图解在根据相关技术和根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中，当在初次充电之后完全脱嵌时，由于反应气体而导致的在负极的表面上的析Li(Li-plating)的照片。
具体实施方式
通过下面结合附图的详细描述，本发明的目的、具体优点和新颖特征将变得更加明显。应当注意，尽可能用相同的标号来给本申请的附图中的部件添加参考标号，即使这些部件在其他附图中示出。此外，本发明可以以不同的形式实施，不应被解释为限于在此阐述的实施方式。在本发明的以下描述中，将省略可能会不必要地模糊本发明的主旨的相关技术的详细描述。
制造二次电池的方法
图1是图解根据本发明实施方式的制造二次电池的方法的流程图，图2是图解根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的容纳工序的平面图，图3是图解根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的电解质注入工序的前视图。
图4是图解根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的初次密封工序的平面图，图5是图解根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的预脱气工序的前视图。
参照图1至图5，根据本发明实施方式的制造二次电池的方法包括：将电极组件110容纳在电池壳体120中的容纳工序(S10)；注入电解质的电解质注入工序(S20)；经过预定时间的初次老化(aging)工序；执行初次充电和放电的初次充电工序(S50)；按压电池壳体120的预脱气(Pre-Degas)工序(S60)；以及经过预定时间的二次老化工序(S70)，从而制造二次电池。
此外，根据本发明实施方式的制造二次电池的方法在电解质注入工序(S20)之后进一步包括密封电池壳体120的初次密封工序(S30)。
参照图2，电池单元100包括电池壳体120和容纳在电池壳体120的容纳部121中的电极组件110。在此，电极组件110可包括与电极电连接的电极引线111和112。
电极组件110可以是可充电和放电的电力产生元件，并且可通过交替堆叠电极和隔膜形成电极组件110。
电极可由正极和负极组成。此时，电极组件110可具有其中正极/隔膜/负极交替堆叠的结构。此外，电极引线111和112可包括与正极连接的正极引线111和与负极连接的负极引线112。
正极可包括正极集流体和堆叠在正极集流体上的正极活性材料。
正极集流体可由铝箔(Foil)制成。
正极活性材料可包括锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物、磷酸铁锂、或者包含上述材料中的至少一种的化合物或混合物。
负极可包括负极集流体和堆叠在负极集流体上的负极活性材料。
负极集流体例如可由铜(Cu)材料制成的箔(foil)制成。
负极活性材料可以是包含石墨基材料的化合物或混合物。
隔膜由绝缘材料制成，以将正极和负极彼此电绝缘。在此，隔膜可由诸如具有微孔性的聚乙烯或聚丙烯之类的聚烯烃类树脂膜制成。
参照图1和图2，在容纳工序(S10)中，可将电极组件110容纳在形成于电池壳体120内部的容纳部121中，以形成电池单元100。
在此，参照图2和图3，电池壳体120可包括：容纳电极组件110的容纳部121；和与容纳部121连接以收集在容纳部121中产生的气体的气袋部122。
参照图1和图3，在电解质注入工序(S20)中，可将电解质注入到电池壳体120的容纳部121中。
此时，在电解质注入工序(S20)中，可通过电解质供应管P将电解质注入到电池壳体120中。
在此，电解质可包括盐(Salt)、溶剂和添加剂。
参照图1和图4，在初次密封工序(S30)中，可在电解质注入工序(S20)之后密封电池壳体120。
在此，在初次密封工序(S30)中，在电解质注入工序(S20)之后且在初次老化工序(S40)之前，可密封电池壳体120的开放部分，以形成密封部S1。
此时，可通过将电池壳体120中的气袋部122的端部热密封来密封开放部分。
在初次老化(aging)工序(S40)中，可经过预定时间，以使得电极组件被电解质浸渍。
因而，电极组件可被电解质浸渍，使得锂离子平稳地移动。
在初次充电工序(S50)中，可将电池单元100初次充电和放电。
在初次充电工序(S50)中，可通过将电力连接至电池单元100的电极引线111和112将电池单元100充电。
图6是图解执行根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的预脱气工序的预脱气装置的一部分的前方透视图，图7是图解执行根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的预脱气工序的预脱气装置的侧视图，图8是图解在根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中应用预脱气工序的压辊的前方剖面图和侧方剖面图。
参照图1和图6至图8，在预脱气工序(S60)中，可按压电池单元100的电池壳体120，以将电极组件110内部的气体(Gas)排出到电极组件110的外部。在此，在预脱气工序(S60)中，电池壳体120中的电极组件110内部的气体可排出到电极组件110的外部而无需在电池壳体120中形成孔。然后，排出到电极组件110的外部的气体可被排出到电池壳体120的外部。因而，可通过预脱气去除电极组件110的内部气体，从而因为电极组件110内部排出的电解质的量没有增加，所以减小了负极上的未反应区域，并且还防止循环劣化。
此外，可通过预脱气装置200对通过作为传送部件的传送带C传送的电池单元100顺序执行预脱气工序(S60)。
此外，在预脱气工序(S60)中，可在对电池单元100的电池壳体120施加热量的同时按压电池单元100的电池壳体120。因而，由于电池单元100的温度升高，可提高容纳在电池单元100中的电极组件110的内部气体的去除能力，并且因为同时施加温度和压力，所以可防止电池单元100的外观褶皱，从而提高刚度(Stiffness)。在此，在预脱气工序(S60)中，可在施加具有20℃至100℃的温度的热量的同时按压电池单元100的电池壳体120。在此，在预脱气工序(S60)中，可通过设置为感应加热辊的压辊230对电池壳体110施加热量。
此外，压辊230可包括上辊210和下辊220，以按压电池单元100的上部和下部。在此，上辊210或者上辊210和下辊220的每一个可设置为感应加热辊。
此时，参照图8，上辊210可包括设置在中心的轴212、缠绕在轴212的外周表面上的感应线圈(Induction coil)213、以及设置在外周表面上的外筒211。当对感应线圈213供电时，产生穿过上辊210的外筒211的磁通量(magnetic flux)214。结果，磁通量(magneticflux)214可在外筒211中产生涡电流，如图7(a)中所示，可产生如同等效电路那样的电流流动，从而加热外筒211。此时，外筒211的初始发热部分215的发热可开始加热整个外筒211。
此外，参照图1和图5至图7，在预脱气工序(S60)中，可通过压辊230以碾压(RollPress)方式按压电池壳体120的外表面。在此，在预脱气工序(S60)中，可通过压辊碾压(Rolling)电池壳体120的外表面，以按压电池单元100。
此外，在预脱气工序(S60)中，可根据电池单元100的结构和厚度调节施加至电池壳体120的按压力。在此，可在100kgf至400kgf的压力范围内调节按压力。此时，在预脱气工序(S60)中，致动器270可连接至支撑压辊230的支撑主体240，以通过致动器270调节施加至电池单元100的电池壳体120的按压力。在此，支撑主体240可旋转地支撑上辊210，并且可通过致动器270调节施加至上辊210的按压力来调节施加至电池单元100的按压力。
此外，在预脱气工序(S60)中，可根据电池单元100的厚度调节上辊210与下辊220之间的距离。在此，在预脱气工序(S60)中，可通过距离调节部件280调节上辊210与下辊220之间的距离。
距离调节部件280可包括电机281和由电机281旋转的螺杆282。
当螺杆282由电机281旋转时，结合至螺杆的移动框架260上下移动。此时，支撑设置在移动框架260下方的上辊210的支撑主体240可上下移动，以调节上辊210与下辊220之间的距离。
电机281可设置为伺服电机(Servo motor)。
可通过支撑部250可旋转地支撑下辊220。
在二次老化工序(S70)中，可经过预定时间，以使得电极组件110被电解质浸渍。
在二次老化工序(S70)中，电池单元100可在室温和高温下经过预定时间。
图9是图解根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的脱气工序的前视图，图10是图解根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的二次密封工序的前视图。
参照图1、图9和图10，根据本发明实施方式的制造二次电池的方法在二次老化工序(S70)之后进一步包括脱气工序(S80)、二次密封工序(S90)和二次充电和放电工序(S100)。
参照图1和图9，在执行二次老化工序(S70)之后，在脱气(Degas)工序中，可在二次充电和放电工序(S100)之前将电池壳体120的内部气体排出到电池壳体120的外部。
此时，可通过使用切割器(Cutter)进行切割来去除电池壳体120中的形成在气袋部122的端部处的密封部S1，以通过气袋部122的被切割部分排出电池壳体120的内部气体。
参照图1和图10，在二次密封工序(S90)中，可在执行脱气工序(S80)之后密封电池壳体120。
此外，在二次密封工序(S90)中，可切割并去除气袋部，然后被去除的部分可通过热熔合形成被密封部S2，以密封电池壳体120。
在二次充电和放电工序(S100)中，在执行二次老化工序(S70)之后，可将电池单元100二次充电和放电，从而制造二次电池。在此，在二次充电和放电工序(S100)中，在执行二次老化工序(S70)和二次密封工序(S90)之后，可将电池单元100二次充电和放电(见图1)。
此外，在二次充电工序中，可通过将电力连接至电池单元100的电极引线111和112将电池单元100充电。
图11是图解在根据相关技术和根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中的脱气工序期间排出的电解质的量的图表。
如图11的图表中所示，当将在根据相关技术的制造二次电池的工序中制造的电池单元A脱气时，电极组件内部排出的电解质的量为0.416g。另一方面，当将在根据本发明实施方式的制造二次电池的工序中制造的电池单元B脱气时，电极组件内部排出的电解质的量为0.05g。
更详细地说，在根据相关技术的制造二次电池的工序中制造的电池单元A中，当执行其中在电池壳体中形成孔以将电池壳体内部的气体排出到外部的脱气工序时，在经过电极组件的外部将气体排出到电池壳体的外部期间，电池壳体内部的气体连同电解质一起被排出。此时，电极组件内部的气体推移电解质，从而增加了排出的电解质的量。
然而，当将在根据本发明实施方式的制造二次电池的工序中制造的电池单元B脱气时，通过预脱气工序将电极组件内部的气体排出到电极组件的外部。然后，排出的气体设置在电解质上方，从而仅排出设置在电解质上方的气体，并且在电池壳体中形成孔来仅排出设置在电解质上方的气体。因而，排出的电解质的量显著减少。
结果，与在根据相关技术的制造二次电池的工序中制造的电池单元A相比，在执行预脱气工序的根据本发明实施方式的制造二次电池的工序中制造的电池单元B中，电极组件内部排出的电解质的量会相当低，因而可预期不会发生循环劣化。
图12是图解当根据相关技术和根据本发明实施方式制造二次电池时二次化成(Formation)容量的图表。
如图12的图表中所示，在根据相关技术的制造二次电池的工序中制造的电池单元A的二次化成(Formation)的平均容量为62.1199(Ah)。另一方面，可以看出，在根据本发明实施方式的制造二次电池的工序中制造的电池单元B的二次化成(Formation)的平均容量为62.6369(Ah)。
因此，与在根据相关技术的制造二次电池的工序中制造的电池单元A相比，在执行预脱气工序的根据本发明实施方式的制造二次电池的工序中制造的电池单元B中，可以看出，由于负极上的未反应区域减少，二次化成(Formation)容量提高。
图13是图解在根据相关技术和根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中，当在初次充电之后完全脱嵌时，由于反应气体而导致的在负极的表面上的未反应区域的照片。
如图13(a)中所示，当在根据相关技术的制造二次电池的工序中电池单元在初次充电之后完全脱嵌时，可以看出，由于反应气体而导致的在负极的表面上的未反应区域占据较宽阔的区域。
然而，如图13(b)中所示，当在根据本发明实施方式的制造二次电池的工序中电池单元在初次充电之后完全脱嵌时，可以看出，由于反应气体而导致的在负极的表面上的未反应区域显著减小。
因此，可以看出，与在根据相关技术的制造二次电池的方法中制造的电池单元相比，在执行预脱气工序的根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中制造的电池单元中，由于负极上未反应区域的减小，电池容量显著提高。
图14是图解在根据相关技术和根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中，当在初次充电之后完全脱嵌时，由于反应气体而导致的在负极的表面上的析Li(Li-plating)的照片。
如图14(a)中所示，当在根据相关技术的制造二次电池的工序中电池单元在初次充电之后完全脱嵌时，可以看出，由于反应气体而导致的析Li(Li-plating)占据较宽阔的区域。
然而，如图14(b)中所示，当在根据本发明实施方式的制造二次电池的工序中充满电解质的电池单元在电池单元的初次充电之后脱嵌时，可以看出，在电极组件的负极上由于反应气体而导致的析Li(Li-plating)部分显著减小。
因此，可以看出，与在根据相关技术的制造二次电池的方法中制造的电池单元相比，在执行预脱气工序的根据本发明实施方式的制造二次电池的方法中制造的电池单元中，由于其中锂离子被固化的析Li(Li-plating)部分的显著减小，电池容量提高。
制造二次电池的预脱气装置
下文中，将描述根据本发明实施方式的制造二次电池的设备。
参照图2、图5至图8，根据本发明实施方式的制造二次电池的设备包括：压辊230，压辊230在对其中在电池壳体120中容纳有电极组件110和电解质的电池单元100施加热量的同时按压电池单元100；和支撑压辊230的支撑主体240。此外，根据本发明实施方式的制造二次电池的设备可进一步包括距离调节部件280和致动器270。
根据本发明实施方式的制造二次电池的预脱气装置200是应用于根据本发明实施方式的制造二次电池的方法的、制造二次电池的预脱气装置200。因而，在根据本发明该实施方式的制造二次电池的预脱气装置200的描述中，将省略或简要描述与根据本发明前述实施方式的制造二次电池的方法重复的内容，将主要描述它们之间的不同。
更详细地说，在根据本发明实施方式的制造二次电池的预脱气装置200中，当制造二次电池时，在初次老化工序(S40)和初次充电工序(S50)之后且在二次老化工序(S70)之前，通过压辊230按压电池单元100的电池壳体120，以将电极组件110内部的气体排出到电极组件110的外部(见图1)。
压辊230可在对其中在电池壳体120中容纳有电极组件110和电解质的电池单元100施加热量的同时按压电池单元100。在此，压辊230可以以碾压(Roll Press)方式按压电池壳体120的外表面。就是说，可通过压辊230碾压(Rolling)电池壳体120的外表面，以按压电池单元100。
此外，压辊230可包括上辊210和下辊220，以按压电池单元100的上部和下部。
此外，可在施加具有20℃至100℃的温度的热量的同时按压电池单元100的电池壳体120。
此外，压辊230可设置为感应加热辊，以对电池壳体120施加热量。上辊210或者上辊210和下辊220的每一个可设置为感应加热辊。
此时，参照图7，上辊210可包括设置在中心的轴212、缠绕在轴212的外周表面上的感应线圈(Induction coil)213、以及设置在外周表面上的外筒211。当对感应线圈213供电时，产生穿过上辊210的外筒211的磁通量(magnetic flux)。结果，磁通量(magnetic flux)可在外筒211中产生涡电流，如图7(a)中所示，可产生如同等效电路那样的电流流动，从而加热外筒211。此时，外筒211的初始发热部分215的发热可开始加热整个外筒211。
参照图5至图7，支撑主体240可支撑压辊230。此时，支撑主体240可支撑上辊210。在此，上辊210可旋转地安装在支撑主体240上。
距离调节部件280可通过移动支撑主体240来调节上辊210与下辊220之间的距离。此时，距离调节部件280可通过移动框架260上下移动支撑主体240，以在上下方向上移动上辊210。
距离调节部件280可包括电机281和由电机281旋转的螺杆282。
当螺杆282由电机281旋转时，结合至螺杆的移动框架260上下移动。此时，支撑设置在移动框架260下方的上辊210的支撑主体240可上下移动，以调节上辊210与下辊220之间的距离。在此，可在螺杆282的外周表面上形成螺纹部分，并且可在移动框架260中形成与螺杆282的螺纹部分对应的螺旋槽。
电机281可设置为伺服电机(Servo motor)。
可通过支撑部250可旋转地支撑下辊220。
致动器270(actuator)可连接至其上安装有上辊210的支撑主体240。在此，致动器可调节施加至电池壳体120的按压力。此时，致动器270可通过调节经由支撑主体240施加至上辊210的按压力来调节施加至电池单元100的按压力。
此外，致动器270根据电池单元100的结构和厚度调节施加至电池壳体120的按压力。在此，可在100kgf至400kgf的压力范围内调节按压力。
此外，致动器270可设置为气动致动器或液压致动器。
参照图1、图2和图5，如上所述，在根据本发明实施方式的制造二次电池的预脱气装置200中，当制造二次电池时，可在初次老化工序(S40)和初次充电工序(S50)之后且在二次老化工序(S70)之前，可在对其中在电池壳体120中容纳有电极组件110和电解质的电池单元100施加热量的同时按压电池单元100，从而将电极组件110内部的气体排出到电极组件110的外部。
因此，可显著减小负极的表面上的未反应区域而不会增加电极组件110内部排出的电解质的量，并且可显著减小负极的表面上的析Li(Li-plating)。
结果，可增加电池容量，并且可防止循环劣化。
虽然已经参照本发明的具体实施方式具体示出并描述了本发明，但根据本发明的制造二次电池的方法及制造二次电池的预脱气装置不限于此。本领域普通技术人员将理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可对形式和细节做出各种改变。
此外，本发明的保护范围将由所附权利要求书来阐明。
[标号说明]
100：电池单元
110：电极组件
111：正极引线
112：负极引线
120：电池壳体
121：容纳部
122：气袋部
200：预脱气装置
210：上辊
220：下辊
230：压辊
240：支撑主体
250：支撑部
260：移动框架
270：致动器
280：距离调节部件
281：电机
282：螺杆
P：电解质供应管
S1：密封部
S2：被密封部。

Claims (15)

1.一种制造二次电池的方法，所述方法包括：
容纳工序，将电极组件容纳在形成于电池壳体内部的容纳部中，以形成电池单元；
电解质注入工序，将电解质注入到所述电池壳体的所述容纳部中；
初次老化(aging)工序，经过预定时间，以使得所述电极组件被所述电解质浸渍；
初次充电工序，将所述电池单元初次充电和放电；
预脱气(Pre-Degas)工序，按压所述电池壳体，以将所述电极组件内部的气体排出到所述电极组件的外部；以及
二次老化工序，经过预定时间，以使得所述电极组件被所述电解质浸渍，
其中，在所述预脱气工序中，在对所述电池壳体施加热量的同时按压所述电池壳体。
2.根据权利要求1所述的方法，在所述二次老化工序之后进一步包括将所述电池单元二次充电和放电的二次充电和放电工序。
3.根据权利要求2所述的方法，在所述二次老化工序之后且在所述二次充电和放电工序之前进一步包括脱气工序，将所述电池壳体的内部气体排出到所述电池壳体的外部。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述二次老化工序中，所述电池单元在室温和高温下经过所述预定时间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述预脱气工序中，通过压辊(Roll)以碾压(Roll Press)方式按压所述电池壳体的外表面。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述预脱气工序中，在施加具有20℃至100℃的温度的热量的同时按压所述电池壳体。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述预脱气工序中，根据所述电池单元的结构和厚度调节施加至所述电池壳体的按压力，
其中在100kgf至400kgf的压力范围内调节所述按压力。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述预脱气工序中，致动器连接至支撑所述压辊的支撑主体，以通过所述致动器调节施加至所述电池壳体的按压力。
9.根据权利要求5所述的方法，其中所述压辊包括分别按压所述电池单元的上部和下部的上辊和下辊，并且
在所述预脱气工序中，根据所述电池单元的厚度调节所述上辊与所述下辊之间的距离。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述预脱气工序中，通过设置为感应加热辊的压辊对所述电池壳体施加热量。
11.一种制造二次电池的脱气装置，所述脱气装置包括：
压辊，所述压辊配置为当制造二次电池时，在初次老化工序和初次充电工序之后且在二次老化工序之前，在对其中在电池壳体中容纳有电极组件和电解质的电池单元施加热量的同时按压所述电池单元；和
配置为支撑所述压辊的支撑主体，
其中通过所述压辊按压所述电池单元的所述电池壳体，以将所述电极组件内部的气体排出到所述电极组件的外部。
12.根据权利要求11所述的脱气装置，其中所述压辊包括分别按压所述电池单元的上部和下部的上辊和下辊。
13.根据权利要求12所述的脱气装置，其中所述支撑主体支撑所述上辊，并且
所述脱气装置进一步包括距离调节部件，所述距离调节部件配置为移动所述支撑主体，从而调节所述上辊与所述下辊之间的距离。
14.根据权利要求13所述的脱气装置，进一步包括连接至所述支撑主体的致动器，
其中所述致动器调节施加至所述电池壳体的按压力。
15.根据权利要求14所述的脱气装置，其中所述压辊设置为感应加热辊，以对所述电池壳体施加热量。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230024157A (ko) * 2021-08-11 2023-02-20 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지용 셀 및 이의 제조 방법
KR20240013600A (ko) * 2022-07-22 2024-01-30 에스케이온 주식회사 전지 케이스, 전지 및 전지의 제조방법
WO2024043636A1 (ko) * 2022-08-23 2024-02-29 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지의 활성화 방법
KR20240053465A (ko) * 2022-10-17 2024-04-24 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지 디가싱 장치

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004207181A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Sumiden Asahi Industries Ltd 電池用の電極材製造装置およびその製造方法
CN1525591A (zh) * 2003-02-26 2004-09-01 三洋电机株式会社 非水电解质二次电池及其所使用的电极的制造方法
KR20140139356A (ko) * 2013-05-27 2014-12-05 주식회사 엘지화학 이차전지의 제조방법
JP2015005350A (ja) * 2013-06-19 2015-01-08 日産自動車株式会社 非水電解質二次電池の製造方法
KR20150062849A (ko) * 2013-11-29 2015-06-08 주식회사 엘지화학 폴리머 전지의 제조 방법
KR20150107115A (ko) * 2014-03-13 2015-09-23 주식회사 엘지화학 활성화된 전지셀의 가스 제거 장치 및 전지셀 제조방법
CN105409046A (zh) * 2013-07-18 2016-03-16 汽车能源供应公司 电池的制造方法
KR20180080921A (ko) * 2017-01-05 2018-07-13 주식회사 엘지화학 배터리 제조 장치 및 방법
CN109478674A (zh) * 2016-12-01 2019-03-15 株式会社Lg化学 电池单元除气设备
CN110226254A (zh) * 2017-11-15 2019-09-10 株式会社Lg化学 二次电池及其制造方法以及二次电池的袋及其制造方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1127163C (zh) * 1999-04-05 2003-11-05 深圳市比亚迪股份有限公司 高温镍氢电池及其制造方法
JP5070754B2 (ja) 2006-07-21 2012-11-14 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池の製造法
JP5151755B2 (ja) 2008-07-14 2013-02-27 トヨタ自動車株式会社 二次電池の製造方法
KR101528001B1 (ko) 2012-06-22 2015-06-10 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극조립체, 그 제조방법 및 이를 이용한 이차전지
KR101692795B1 (ko) 2013-07-31 2017-01-05 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 리튬 이차전지
US20150155588A1 (en) * 2013-12-03 2015-06-04 Muxin LU Lithium battery assembly method, assembly system and positive and negative homopolar explosion-proof lithium battery
CN105794036B (zh) 2013-12-11 2018-08-28 日产自动车株式会社 二次电池的排气孔形成工艺及排气孔形成装置
KR102195734B1 (ko) 2014-01-27 2020-12-28 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 배터리셀의 제조방법
WO2015145852A1 (ja) 2014-03-25 2015-10-01 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 二次電池の製造方法
FR3020181B1 (fr) 2014-04-17 2016-04-01 Renault Sas Procede de formation d'une cellule de batterie li-ion comprenant un materiau pour cathode a base de lnmo
US10263288B2 (en) 2015-02-16 2019-04-16 Nissan Motor Co., Ltd. Lithium ion secondary battery production method
KR101830286B1 (ko) 2015-05-11 2018-02-20 주식회사 엘지화학 활성화 과정 중 전극조립체를 가압하는 전지셀 제조방법
KR102045246B1 (ko) 2015-09-17 2019-11-15 주식회사 엘지화학 탈기 과정의 공정성이 향상된 이차전지의 제조 방법
KR102095969B1 (ko) 2015-09-23 2020-04-01 주식회사 엘지화학 프리웨팅 과정을 포함하는 이차전지의 제조 방법
CN106711507A (zh) 2015-11-16 2017-05-24 襄阳博富能电子实业有限公司 一种圆柱钢壳钛酸锂电池的化成及产气清除方法
KR101748362B1 (ko) 2016-02-02 2017-06-19 (주)엔에스 파우치형 이차 전지 제조 방법
KR102177819B1 (ko) 2016-02-11 2020-11-11 주식회사 엘지화학 각형 이차전지의 제조 방법 및 제조 장치
US10497982B2 (en) 2016-05-12 2019-12-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device and manufacturing method thereof
KR102518992B1 (ko) 2017-02-03 2023-04-07 주식회사 엘지에너지솔루션 고온 저장 특성이 향상된 리튬 이차전지의 제조 방법
KR102268399B1 (ko) 2017-04-07 2021-06-24 주식회사 엘지에너지솔루션 전지셀 제조방법 및 제조장치
KR101980226B1 (ko) 2017-11-27 2019-05-20 (주)피엔티 이차전지 전극 롤 프레스 장치
US10651453B2 (en) * 2018-09-21 2020-05-12 Custom Electronics, Inc. Electrode assembly with projecting tab for battery and methods of forming same

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004207181A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Sumiden Asahi Industries Ltd 電池用の電極材製造装置およびその製造方法
CN1525591A (zh) * 2003-02-26 2004-09-01 三洋电机株式会社 非水电解质二次电池及其所使用的电极的制造方法
KR20140139356A (ko) * 2013-05-27 2014-12-05 주식회사 엘지화학 이차전지의 제조방법
JP2015005350A (ja) * 2013-06-19 2015-01-08 日産自動車株式会社 非水電解質二次電池の製造方法
CN105409046A (zh) * 2013-07-18 2016-03-16 汽车能源供应公司 电池的制造方法
KR20150062849A (ko) * 2013-11-29 2015-06-08 주식회사 엘지화학 폴리머 전지의 제조 방법
KR20150107115A (ko) * 2014-03-13 2015-09-23 주식회사 엘지화학 활성화된 전지셀의 가스 제거 장치 및 전지셀 제조방법
CN109478674A (zh) * 2016-12-01 2019-03-15 株式会社Lg化学 电池单元除气设备
KR20180080921A (ko) * 2017-01-05 2018-07-13 주식회사 엘지화학 배터리 제조 장치 및 방법
CN110226254A (zh) * 2017-11-15 2019-09-10 株式会社Lg化学 二次电池及其制造方法以及二次电池的袋及其制造方法

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Publication number Publication date
US11978870B2 (en) 2024-05-07
US20230028907A1 (en) 2023-01-26
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