KR100686817B1 - Pouch type Li Secondary Battery and Method of fabrcating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 별도의 팩 케이스를 이용하지 않고, 파우치 외장재의 일부를 이용하여 팩 공정을 수행함으로써, 팩 공정이 단순화된 파우치형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 파우치형 리튬 이차 전지는 제 1 전극 탭이 부착된 제 1 전극판, 제 2 전극 탭이 부착된 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판 사이에 위치하는 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체와; 제 1 파우치 외장재 및 제 2 파우치 외장재가 맞닿아 융착되어 이루어지며, 전극 조립체 수용부 및 상기 전극 조립체 수용부의 일측면에서 연장되는 날개부를 구비하며, 상기 날개부가 상기 전극 조립체 수용부의 측면을 전체적으로 한바퀴 감고 있는 형상으로 이루어지는 파우치 외장재를 구비하여 이루어진다. The present invention relates to a pouch type lithium secondary battery and a manufacturing method thereof having a simplified pack process by performing a pack process using a part of a pouch packaging material without using a separate pack case, and the pouch type lithium secondary of the present invention. The battery includes an electrode assembly including a first electrode plate having a first electrode tab, a second electrode plate having a second electrode tab, and a separator positioned between the first electrode plate and the second electrode plate; The first pouch sheath and the second pouch sheath are brought into contact with each other and are fusion-bonded, and each includes an electrode assembly accommodating part and a wing extending from one side of the electrode assembly accommodating part, and the wing part winds up the side of the electrode assembly accommodating part as a whole. It is made with a pouch case made of a shape.
파우치형 리튬 이차 전지, 튜빙, 핫 멜트 Pouch Type Lithium Secondary Battery, Tubing, Hot Melt
Description
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지를 설명하기 위한 사시도. Figure 1a is a perspective view for explaining a pouch-type lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 1b는 도 1a의 A-A 라인에 따른 단면도. FIG. 1B is a cross sectional view along line A-A in FIG. 1A;
도 1c는 도 1a의 B-B 라인에 따른 단면도. 1C is a cross sectional view along line B-B in FIG. 1A;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도. 2 is a process flowchart illustrating a method of manufacturing a pouch-type lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면. 3A to 3D are views for explaining a method of manufacturing a pouch-type lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도. 4 is a process flowchart illustrating a method of manufacturing a pouch-type lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면. 5A to 5E are views for explaining a method of manufacturing a pouch-type lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention.
(도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for main parts of drawing)
100; 파우치형 리튬 이차 전지 200; 전극 조립체100; Pouch type lithium
210; 제 1 전극판 215; 제 1 전극 탭210;
220; 제 2 전극판 225; 제 2 전극 탭220;
230; 세퍼레이터 240; 절연 테이프230;
251, 255; 절연 플레이트 300; 파우치 외장재251, 255;
310; 제 1 파우치 외장재 310a; 심부310;
310b; 열융착층 310c; 절연막310b;
313; 전극 조립체 수용 공간 313A, 315A; 전극 조립체 수용부313; Electrode
314; 가스 포집 공간 315; 제 1 공간314; Gas collection space 315; 1st space
317; 제 2 공간 320; 제 2 파우치 외장재317;
320a; 기재 320b; 코팅막320a;
330; 접철부 340; 제 1 통공330;
350; 제 2 통공 360; 제 1 이동로350; Second through
370; 제 2 이동로 400; 보호 회로 모듈370;
410; 입ㆍ출력 단자 510, 520; 몰딩부410; Input and
본 발명은 파우치형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 팩 케이스를 이용하지 않고, 파우치 외장재의 일부를 이용하여 팩 공정을 수행함으로써, 팩 공정이 단순화된 파우치형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a pouch-type lithium secondary battery and a method for manufacturing the same. More specifically, a pouch-type lithium is simplified by performing a pack process using a part of the pouch exterior material without using a separate pack case. A secondary battery and a method for manufacturing the same.
최근에는 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화된 전기/전자장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 이러한 휴대용 전기/전자장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있다. 내장된 전지 팩은 휴대용 전기/전자장치를 일정기간동안 구동시키기 위해 일정 레벨의 전압을 출력시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 전지를 구비하고 있다. Recently, compact and lightweight electric / electronic devices such as cellular phones, notebook computers, camcorders, etc. have been actively developed and produced. These portable electric / electronic devices have a battery pack that can be operated in a place where no separate power source is provided. The built-in battery pack includes at least one battery therein for outputting a predetermined level of voltage for driving the portable electric / electronic device for a period of time.
상기 전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 이차전지에는 대표적으로, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지와 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 전지 등의 리튬 이차 전지 등이 있다. In view of economical aspects, the battery pack employs a secondary battery capable of charging and discharging. Representative secondary batteries include lithium secondary batteries such as nickel-cadmium (Ni-Cd) batteries, nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries, lithium (Li) batteries, and lithium ion (Li-ion) batteries.
특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서, 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다. In particular, the lithium secondary battery has an operating voltage of 3.6 V, which is three times higher than that of a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery, which is widely used as a power source for portable electronic equipment, and is rapidly increasing in terms of high energy density per unit weight. to be.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다. Such lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides as positive electrode active materials and carbon materials as negative electrode active materials. In general, a battery is classified into a liquid electrolyte battery and a polymer electrolyte battery according to the type of electrolyte, and a battery using a liquid electrolyte is called a lithium ion battery, and a battery using a polymer electrolyte is called a lithium polymer battery. Moreover, although a lithium secondary battery is manufactured in various shapes, typical shapes include cylindrical shape, square shape, and pouch type.
통상적으로 상기 리튬 이차 전지 중 상기 파우치형 리튬 이차 전지는 파우치 외장재가 통상 금속 포일층과 이를 덮는 합성 수지층의 다층막으로 구성되는데 이 를 사용할 경우에는 금속 캔을 사용하는 원통형 또는 각형 리튬 이차 전지보다 전지의 무게를 현저히 줄일 수 있어, 리튬 이차 전지의 경량화는 파우치형 리튬 이차 전지 방향으로 발전하여 왔다. Typically, the pouch-type lithium secondary battery of the lithium secondary battery is a pouch packaging material is usually composed of a multilayer layer of a metal foil layer and a synthetic resin layer covering the same, when using the battery than a cylindrical or square lithium secondary battery using a metal can The weight of the battery can be remarkably reduced, and the weight reduction of the lithium secondary battery has been developed toward the pouch type lithium secondary battery.
통상적으로, 상기한 파우치형 리튬 이차 전지는 전극 조립체를 수용하는 공간을 구비하는 파우치 외장재의 하면에 전극 조립체를 수용한 후, 파우치 외장재의 상면을 이용하여 상기 하면을 덮은 후, 밀봉하여 파우치 베어 셀(bare cell)을 형성하고, 상기 파우치 베어 셀에 보호 회로 모듈과 같은 부속품을 부착하여 파우치 코어 팩(core pack)을 형성하고, 그런 다음, 상기 파우치 코어 팩을 전지 팩 케이스에 내장하여 형성된다. In general, the pouch-type lithium secondary battery accommodates the electrode assembly on the bottom surface of the pouch case having a space for accommodating the electrode assembly, covers the bottom surface by using the top surface of the pouch case, and seals the pouch bare cell. forming a bare cell, attaching an accessory, such as a protection circuit module, to the pouch bare cell to form a pouch core pack, and then forming the pouch core pack in a battery pack case.
그러나, 상기한 바와 같은 파우치형 리튬 이차 전지의 별도의 전지 팩 케이스를 이용하여 형성됨으로 인하여 공정이 길어지며, 이로 인하여 파우치형 리튬 이차 전지의 단위 시간당 생산량의 향상에 제약이 있어 왔다. However, the process is lengthened because it is formed by using a separate battery pack case of the pouch-type lithium secondary battery as described above, and thus there has been a limitation in improving the yield per unit time of the pouch-type lithium secondary battery.
또한, 별도의 전지 팩 케이스를 사용함으로써, 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 단가를 낮추는 데에 제약이 있다. In addition, there is a limitation in lowering the manufacturing cost of the pouch-type lithium secondary battery by using a separate battery pack case.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 별도의 팩 케이스를 이용하지 않고, 파우치 외장재를 이용하여 팩 공정을 수행함으로써, 팩 공정이 단순화된 파우치형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다. An object of the present invention is to solve the above problems of the prior art, the present invention does not use a separate pack case, by performing a pack process using a pouch packaging material, the pouch-type lithium secondary battery simplified the pack process And a method for producing the same.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파우치형 리튬 이차 전지는 제 1 전극 탭이 부착된 제 1 전극판, 제 2 전극 탭이 부착된 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판 사이에 위치하는 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체와; 제 1 파우치 외장재 및 제 2 파우치 외장재가 맞닿아 융착되어 이루어지며, 전극 조립체 수용부 및 상기 전극 조립체 수용부의 일측면에서 연장되는 날개부를 구비하며, 상기 날개부가 상기 전극 조립체 수용부의 측면을 전체적으로 한바퀴 감고 있는 형상으로 이루어지는 파우치 외장재를 구비하여 이루어진다. Pouch-type lithium secondary battery of the present invention for achieving the above object is a first electrode plate with a first electrode tab, a second electrode plate with a second electrode tab and the first electrode plate and the second electrode plate An electrode assembly having a separator positioned therebetween; The first pouch sheath and the second pouch sheath are brought into contact with each other and are fusion-bonded, and each includes an electrode assembly accommodating part and a wing extending from one side of the electrode assembly accommodating part, and the wing part winds up the side of the electrode assembly accommodating part as a whole. It is made with a pouch case made of a shape.
상기 파우치 외장재 상측에서 상기 제 1 전극 탭 및 제 2 전극 탭과 전기적으로 연결되며, 충ㆍ방전을 위한 입ㆍ출력 단자를 상면에 구비하며, 상기 전극 조립체의 충ㆍ방전 및 오작동을 제어하는 보호 회로 모듈을 더 포함하는 것이 바람직하다. A protective circuit electrically connected to the first electrode tab and the second electrode tab on the upper side of the pouch case and having an input / output terminal for charging and discharging on the upper surface, and controlling charging, discharging and malfunction of the electrode assembly. It is preferable to further include a module.
상기 보호 회로 모듈의 상부를 커버하며, 상기 상면에 형성된 입ㆍ출력 단자를 노출시키는 상기 외장재 상부의 상부 몰딩부를 더 포함할 수도 있다. An upper molding part covering the upper portion of the protective circuit module and exposing an input / output terminal formed on the upper surface may be further included.
상기 파우치 외장재의 하부를 보호하기 위한 하부 몰딩부를 더 포함할 수도 있다. A lower molding part may be further included to protect the lower portion of the pouch case.
상기 몰딩부는 핫 멜트(hot melt)를 이용하여 형성되는 것이 바람직하다. The molding part is preferably formed using hot melt.
상기 핫 멜트는 열용융형 접착제인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 핫 멜트는 EVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer) 계열 물질, 폴리아미드(polyamide) 계열, 폴리에스테르(polyester) 계열 물질, 고무(rubber) 계열 물질 및 폴리우레탄(polyurethane) 계열 물질로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 인 것이 바람직하다. The hot melt is preferably a hot melt adhesive, more preferably the hot melt is EVA (Ethylene-Vinyl Acetate copolymer) material, polyamide (polyamide), polyester (polyester) material, rubber (rubber) ) Is preferably any one selected from the group consisting of a material and a polyurethane-based material.
상기 전극 조립체의 상ㆍ하부에 상ㆍ하부 절연 플레이트를 더 구비할 수도 있다. Upper and lower insulating plates may be further provided on the upper and lower portions of the electrode assembly.
상기 제 1 파우치 외장재는 심부와, 상기 심부의 상부면 상에 형성된 열융착층과; 상기 심부의 하부면 상에 형성된 절연막으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때, 상기 심부는 알루미늄(Al)으로 이루어지며, 상기 열융착층은 변성 폴리프로필렌으로 이루어지며, 상기 절연막은 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. The first pouch packaging material and the core portion, the heat-sealed layer formed on the upper surface of the core portion; It is preferable that the insulating film is formed on the lower surface of the core portion. At this time, the core portion is made of aluminum (Al), the heat-sealing layer is made of modified polypropylene, the insulating film is preferably made of any one of nylon or polyethylene terephthalate.
상기 제 2 파우치 외장재는 기재와, 상기 기재의 일면에 코팅된 코팅막을 구비하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 기재는 SUS(steel use stainless)로 이루어지며, 상기 코팅막은 PP(Polypropylene) 및 PE(polyethylene) 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. The second pouch packaging material preferably includes a substrate and a coating film coated on one surface of the substrate. At this time, the substrate is made of SUS (steel use stainless), the coating film is preferably made of any one of PP (polypropylene) and PE (polyethylene).
또한, 본 발명의 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 방법은 제 1 파우치 외장재 및 제 2 파우치 외장재를 구비하며, 상기 제 1 파우치 외장재 및 제 2 파우치 외장재 중 어느 하나는 전극 조립체 수용 공간을 구비하는 파우치 외장재를 준비하는 단계와; 상기 전극 조립체 수용 공간에 제 1 전극 탭이 부착된 제 1 전극판, 제 2 전극 탭이 부착된 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판 사이에 위치하는 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체를 수용하는 단계와; 상기 파우치 외장재를 밀봉하여 파우치 베어 셀을 형성하는 단계와; 상기 파우치 외장재의 일부를 이용하여 상기 전극 조립체가 수용된 공간을 전체적으로 한바퀴 감아 튜빙하는 단계 를 포함하여 이루어진다. In addition, the manufacturing method of the pouch-type lithium secondary battery of the present invention includes a first pouch packaging material and a second pouch packaging material, wherein any one of the first pouch packaging material and the second pouch packaging material has an electrode assembly accommodating space. Preparing a; An electrode assembly including a first electrode plate with a first electrode tab, a second electrode plate with a second electrode tab, and a separator positioned between the first electrode plate and the second electrode plate in the electrode assembly accommodation space; Accommodating; Sealing the pouch sheath to form a pouch bare cell; And winding the tubing around the space in which the electrode assembly is accommodated by using a portion of the pouch sheath.
전극 조립체 수용 공간은 상기 제 1 파우치 외장재의 좌측 또는 우측에 치우쳐 위치하는 것이 바람직하다. The electrode assembly accommodating space is preferably located to the left or right side of the first pouch case.
상기 파우치 외장재의 상부에서 상면에 입ㆍ출력 단자를 구비하는 보호 회로 모듈을 상기 제 1 전극 탭 및 제 2 전극 탭과 전기적으로 연결시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. The method may further include electrically connecting a protective circuit module having an input / output terminal on an upper surface of the pouch case to the first electrode tab and the second electrode tab.
핫 멜트를 이용하여 상기 보호 회로 모듈의 상부를 커버하며, 상기 상면에 형성된 입ㆍ출력 단자를 노출시키는 상기 외장재 상부의 상부 상부 몰딩부를 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. The method may further include forming an upper upper molding part on an upper portion of the outer cover to cover an upper portion of the protective circuit module by using hot melt and to expose an input / output terminal formed on the upper surface.
핫 멜트를 이용하여 형성되는 하부 몰딩부를 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. The method may further include forming a lower molding part formed using hot melt.
상기 파우치 외장재를 열융착하여 파우치 베어 셀을 형성하는 단계는 제 2 파우치 외장재를 이용하여 제 1 파우치 외장재를 커버하여 맞닿도록 하고, 제 1 통공, 제 2 통공 및 제 1 통공과 제 2 통공 사이의 가스 포집 공간을 형성하는 제 1 열융착 단계와; 상기 제 1 통공을 통하여 전해액을 주입하여 함침시키는 단계와; 상기 제 1 통공을 열융착하는 제 2 열융착 단계와; 초기 충ㆍ방전하여 상기 가스 포집 공간에 가스를 포집하는 단계와; 상기 제 2 통공 및 가스 포집 공간을 열융착하는 제 3 열융착 단계를 포함하는 것이 바람직하다. Forming a pouch bare cell by heat-sealing the pouch sheathing material is to cover and contact the first pouch sheathing material using a second pouch sheathing material, and to contact the first and second pores and between the first and second pores. A first heat fusion step of forming a gas collection space; Injecting and impregnating an electrolyte through the first through hole; A second heat fusion step of heat fusion bonding the first through hole; Collecting gas into the gas collecting space by initial charging and discharging; It is preferable to include a third heat fusion step of heat-sealing the second through-hole and the gas collecting space.
상기 제 1 통공은 상기 가스 포집 공간의 가장자리 중 상기 전극 조립체 수용 공간의 반대편에 위치하여 외부와 연결되며, 상기 제 2 통공은 상기 전극 조립 체 수용 공간 및 가스 포집 공간 사이에 위치하는 것이 바람직하다. The first through hole is located on the opposite side of the electrode assembly receiving space of the edge of the gas collecting space and connected to the outside, the second through hole is preferably located between the electrode assembly receiving space and the gas collecting space.
또한, 본 발명의 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 방법은 제 1 파우치 외장재 및 제 2 파우치 외장재를 구비하며, 상기 제 1 파우치 외장재 및 제 2 파우치 외장재 중 어느 하나는 제 1 공간 및 제 2 공간을 구비하는 파우치 외장재를 준비하는 단계와; 상기 제 1 공간 및 제 2 공간 중 어느 하나의 공간에 전극 조립체를 수용하는 단계와; 상기 제 1 파우치 외장재 및 제 2 파우치 외장재를 맞닿도록 하여 열융착하는 단계와; 초기 충ㆍ방전하고 상기 제 1 공간 및 제 2 공간 중 다른 하나의 공간에 가스를 포집하는 단계와; 상기 제 1 공간과 제 2 공간 사이를 절단하여 상기 제1 공간 및 제 2 공간 중 상기 가스가 포집된 다른 하나의 공간을 제거하는 단계와; 상기 파우치 외장재의 일부를 이용하여 상기 전극 조립체가 수용된 공간을 전체적으로 한바퀴 감아 튜빙하는 단계를 포함하여 이루어진다. In addition, the manufacturing method of the pouch-type lithium secondary battery of the present invention includes a first pouch packaging material and a second pouch packaging material, wherein any one of the first pouch packaging material and the second pouch packaging material is provided with a first space and a second space. Preparing a pouch case; Accommodating an electrode assembly in any one of the first space and the second space; Thermally fusion bonding the first pouch case and the second pouch case together; Initially charging and discharging and collecting gas into one of the first space and the second space; Cutting between the first space and the second space to remove another space in which the gas is collected among the first space and the second space; And tubing the entirety of the space in which the electrode assembly is accommodated using a portion of the pouch sheathing material.
상기 전극 조립체는 상기 제 1 공간에 수용되는 것이 바람직하다. Preferably, the electrode assembly is accommodated in the first space.
상기 제 1 파우치 외장재 및 제 2 파우치 외장재를 맞닿도록 하여 열융착하는 단계는 상기 제 1 파우치 외장재 및 제 2 파우치 외장재가 맞닿은 부분을 열융착하여 상기 제 2 공간과 외부를 연결하는 제 1 이동로와, 상기 제 1 공간 및 제 2 공간 사이의 제 2 이동로를 형성하는 것이 바람직하다. The step of thermally fusion by contacting the first pouch case and the second pouch case may include: a first moving path connecting the first space and the outside of the second pouch case by connecting the second space and the outside; It is preferable to form a second moving path between the first space and the second space.
상기 제 1 이동로는 상기 제 2 공간 가장자리 중 상기 제 1 공간의 반대편에 위치하여 외부와 연결되는 것이 바람직하다. The first moving path may be located at an opposite side of the first space of the second space edge and connected to the outside.
상기 제 2 이동로를 통하여 전해액을 주입하는 단계를 더 포함할 수도 있다. The method may further include injecting an electrolyte through the second moving path.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도면의 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지를 설명하기 위한 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 A-A 라인에 따른 단면도이며, 도 1c는 도 1a의 B-B 라인에 따른 단면도이다. 1A is a perspective view illustrating a pouch-type lithium secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 1A, and FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line B-B of FIG. 1A.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지(100)는 전극 조립체(200)와, 상기 전극 조립체(200)를 수용하는 파우치 외장재(300)와, 상기 전극 조립체(200)의 충ㆍ방전을 제어하기 위한 보호 회로 모듈(400)과, 핫 멜팅(hot melting)을 통하여 형성되는 상ㆍ하부의 몰딩부(510, 520)를 구비하는 구조로 이루어진다. 1A and 1B, a pouch-type lithium
상기 전극 조립체(200)는 양극 활물질 및 음극 활물질 중 어느 하나, 예를 들면, 양극 활물질이 코팅된 제 1 전극판(210), 양극 활물질 및 음극 활물질 중 다른 하나, 예를 들면, 음극 활물질이 코팅된 제 2 전극판(220), 상기 제 1 전극판(210) 및 제 2 전극판(220) 사이에 위치하여 상기 제 1 전극판(210)과 제 2 전극판(220)의 쇼트(short)를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(230)로 이루어진다. 또한, 상기 제 1 전극판(210)에는 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 이루어지며, 일정 길이 돌출되어 양극 탭으로 작용하는 제 1 전극 탭(215)이 접합되어 있다. 상기 제 2 전극판(220)에는 일반적으로 니켈(Ni) 재질로 이루어지며, 일정 길이 돌출되어 음극 탭으로 작용하는 제 2 전극 탭(225)이 접합되어 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225)과 상기 파우치 외장재(300) 사이의 단락을 방지하기 위한 절연 테이프(240)를 더 구비할 수도 있다. 또한, 상기 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225)은 상기 파우치 외장재(300)의 어느 일측면을 통하여 외부로 인출되며, 이러한, 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225)은 상기 보호 회로 모듈(400)과 전기적으로 연결된다. 더불어 상기 전극 조립체(200)의 상ㆍ하부에는 상기 전극 조립체(200)가 상기 파우치 외장재(300)와의 접촉하는 것을 방지하기 위해 상ㆍ하부 절연 플레이트(251, 255)가 더 부착될 수도 있다. The
또한, 상기 양극 활물질로는 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물이 사용되고 있으며, 그 예로 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합 금속 산화물들이 사용되고 있다. 음극 활물질는 탄소(C) 계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드, 틴 합금 복합체(composite tin alloys), 전이 금속 산화물, 리튬 금속 나이트라이드 또는 리튬 금속 산화물 등이 사용되고 있다. 또한, 일반적으로 상기 양극 전극판은 알루미늄(Al) 재질, 음극 전극판은 구리(Cu) 재질을 사용하며, 상기 세퍼레이터는 일반적으로 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)을 사용하지만, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다. In addition, a chalcogenide compound is used as the cathode active material, and complex metal oxides such as
한편, 본 발명에서는 상기 파우치형 리튬 이차 전지(100)의 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225)이 인출되는 방향을 "상부" 방향으로 가정한다. Meanwhile, in the present invention, the direction in which the
상기 파우치 외장재(300)는 상기 전극 조립체(200)를 수용하며, 상기 파우치 외장재(300)의 일부가 상기 전극 조립체(200)가 수용된 공간을 전체적으로 한 바퀴를 감고 있는 형상으로 이루어진다. The
또한, 상기 파우치 외장재(300)는 제 1 파우치 외장재(310) 및 제 2 파우치 외장재(320)로 이루어지는 것이 바람직하다. In addition, the
이때, 상기 제 1 상기 파우치 외장재(310)는 그 재질이 알루미늄(Al)과 같은 금속재로 이루어진 심부와, 상기 심부의 상부면 상에 형성된 열융착층과, 상기 심부의 하부면 상에 형성된 절연막으로 이루어진다. 상기 열융착층은 폴리머 수지인 변성 폴리프로필렌, 예컨대 CPP(Casted Polypropylene)를 사용하여 접착층으로 작용하며, 상기 절연막은 나일론(nylon)이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 수지재가 형성되어 있을 수 있으나, 여기서 상기 파우치 외장재(300)의 구조 및 재질을 한정하는 것은 아니다. In this case, the
또한, 상기 제 2 파우치 외장재(320)는 SUS(steel use stainless)와 같이 알루미늄(Al)보다 강도가 큰 재질로 이루어지는 기재와, 상기 기재의 어느 일면에 코팅되는 코팅막을 구비하는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 제 2 파우치 외장재(320)의 코팅막은 PP(Polypropylene), PE(polyethylene) 및 이의 등가물인 폴리머 재질인 것이 바람직하나, 본 발명에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. In addition, the second
상기 보호 회로 모듈(400)은 상기 파우치 외장재(300)의 상부에서 상기 전극 조립체(200)의 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225)과 전기적으로 연결되어, 상기 전극 조립체(200)의 충ㆍ방전 및 오작동을 제어하기 위한 것으로, 예를 들면, 상기 전극 조립체(200)로부터 과전류가 흘렀을 때, 상기 과전류를 차단하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 보호 회로 모듈(400)은 상면에 상기 파우치형 리튬 이차 전지(100)의 충ㆍ방전을 위한 입ㆍ출력 단자(410)를 구비한다. 또한, 상기 보호 회로 모듈(400)은 도면 상에는 도시하지 않았으나, 일반적으로 다양한 보호 회로를 구비 하는 구조로 이루어진다. The
상기 상ㆍ하부 몰딩부(510, 520)는 상기 핫 멜트(hot melt)를 이용하는 핫 멜팅 방법을 통하여 몰딩된 부분이다. 상기 상ㆍ하부 몰딩부(510, 520)는 상기 파우치 외장재(300)가 튜브 형태를 유지하도록 하는 역할을 수행한다. The upper and
또한, 상기 상ㆍ하부 몰딩부(510, 520)에 사용되는 핫 멜트(hot melt)는 열용융형 접착제로써, 물이나 용제를 전혀 사용하지 않고, 상온에서 100% 고체인 불휘발성, 불연성, 열가소성 수지(themoplastic-resin)를 이용하여 고온에서 액상으로 피착제에 도포, 압착 후, 수초 내에 냉각 고화되면서 접착력을 발휘하는 것이 바람직하다. In addition, hot melt used for the upper and
상기 상ㆍ하부 몰딩부(510, 520)에 사용되는 핫 멜트(hot melt)는 EVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer) 계열 물질, 폴리아미드(polyamide) 계열, 폴리에스테르(polyester) 계열 물질, 고무(rubber) 계열 물질 및 폴리우레탄(polyurethane) 계열 물질로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다. The hot melt used for the upper and
또한, 상기 상부 몰딩부(510)는 상기 파우치 외장재(300) 상부의 보호 회로 모듈(400)이 안착되는 부분을 핫 멜트(hot melt)를 이용하는 핫 멜팅(hot melting) 방법을 통하여 몰딩된 부분으로, 상기 보호 회로 모듈(400)의 입ㆍ출력 단자(410)가 노출되도록 형성되어 있다. In addition, the
또한, 상기 하부 몰딩부(520)는 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지(100)가 상기 파우치 외장재(300)를 이용하여 팩 공정을 수행하므로, 상기 파우치형 리튬 이차 전지(100)의 하부가 상대적으로 여타의 부분보다 찌르기 등의 외부 환경에 취약할 수 있기 때문에 핫 멜팅을 이용하여 몰딩된 부분이다. In addition, the
한편, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a pouch-type lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 공정은, 전극 조립체 수용 공간을 구비하는 제 1 파우치 외장재와 제 2 파우치 외장재를 준비하는 단계(S1), 상기 제 1 파우치 외장재에 전극 조립체를 수납하는 단계(S2), 상기 제 1 및 제 2 파우치 외장재를 제 1 열융착하는 단계(S3), 전해액을 주입하고 전극 조립체에 함침시키는 단계(S4), 상기 제 1 및 제 2 파우치 외장재를 제 2 열융착하는 단계(S5), 초기 충ㆍ방전을 실시하여 가스를 포집하는 단계(S6), 상기 제 1 및 제 2 파우치 외장재를 제 3 열융착하는 단계(S7), 보호 회로 모듈을 부착하는 단계(S8), 상기 파우치 외장재를 이용하여 튜빙하는 단계(S9) 및 상ㆍ하부를 핫멜팅하는 단계(S10)를 진행함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지를 제조한다. 2, in the manufacturing process of the pouch-type lithium secondary battery according to the preferred embodiment of the present invention, preparing a first pouch exterior material and a second pouch exterior material including an electrode assembly accommodating space (S1), Accommodating an electrode assembly and impregnating an electrode assembly (S4), accommodating an electrode assembly in a first pouch sheathing material (S2), and first heat-sealing the first and second pouch sheathing material (S3). And performing a second heat fusion of the second pouch sheathing material (S5), performing initial charging and discharging to collect a gas (S6), and performing a third heat fusion bonding of the first and second pouch sheathing material (S7). By attaching the protective circuit module (S8), the step of tubing using the pouch case (S9) and the hot-melting step (S10) of the upper and lower, by the pouch type according to an embodiment of the present invention A lithium secondary battery is manufactured.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 상기 도 2와 함께 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명한다. 3A to 3D are views for explaining a method of manufacturing a pouch-type lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing a pouch-type lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention together with FIG. 2 will be described.
우선, 전극 조립체 수용 공간을 구비하는 제 1 파우치 외장재와 제 2 파우치 외장재를 준비하는 단계(S1)에서는 도 3a에 도시된 바와 같이, 제 1 파우치 외장재(310)와 제 2 파우치 외장재(320)로 이루어지는 파우치 외장재(300)를 준비한다. First, in the step (S1) of preparing the first pouch packaging material and the second pouch packaging material having the electrode assembly accommodating space, the first
상기 제 1 파우치 외장재(310) 및 제 2 파우치 외장재(320) 중 적어도 어느 하나, 예를 들면, 제 1 파우치 외장재(310)는 전극 조립체 수용 공간(313)을 구비하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 전극 조립체 수용 공간(313)은 상기 제 1 파우치 외장재(310)의 좌측 또는 우측 중 어느 하나에 치우쳐 위치하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 파우치 외장재(310) 및 제 2 파우치 외장재(320)로 이루어지는 파우치 외장재(300)는 상기 전극 조립체(200)를 수용한 후, 한 바퀴 더 감을 수 있을 정도로 충분히 긴 것이 바람직하다. At least one of the
상기 제 1 상기 파우치 외장재(310)는 그 재질이 알루미늄(Al)과 같은 금속재로 이루어진 심부(310a)와, 상기 심부(310a)의 상부면 상에 형성된 열융착층(310b)과, 상기 심부(310a)의 하부면 상에 형성된 절연막(310c)으로 이루어진다. 상기 열융착층(310b)은 폴리머 수지인 변성 폴리프로필렌, 예컨대 CPP(Casted Polypropylene)를 사용하여 접착층으로 작용하며, 상기 절연막(310c)은 나일론(nylon)이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 수지재가 형성되어 있을 수 있으나, 여기서 상기 파우치 외장재(300)의 구조 및 재질을 한정하는 것은 아니다. The first
또한, 상기 제 2 파우치 외장재(320)는 SUS(steel use stainless)와 같이 알루미늄(Al)보다 강도가 큰 재질로 이루어지는 기재(320a)와, 상기 기재(320a)의 어느 일면에 코팅되는 코팅막(320b)을 구비하는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 제 2 파우치 외장재(320)의 코팅막(320b)은 PP(Polypropylene), PE(polyethylene) 및 이의 등가물인 폴리머 재질인 것이 바람직하나, 본 발명에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. In addition, the
또한, 상기 제 2 파우치 외장재(320)의 코팅막(320b)은 상기 제 1 파우치 외장재(310)의 열융착층(310b)과 대향되도록 배치된다. In addition, the
상기 제 1 파우치 외장재에 전극 조립체를 수납하는 단계(S2)에서는 도 3a에서와 같이, 전극 조립체(200)를 준비하고, 상기 전극 조립체(200)를 상기 제 1 파우치 외장재(300)의 전극 조립체 수용 공간(313)에 수납한다. 이때, 상기 전극 조립체(200)의 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225)은 소정 길이 외부로 돌출된다. 이때, 상기 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225)이 돌출된 방향을 파우치형 리튬 이차 전지의 "상부 방향"이라 가정한다. In the receiving of the electrode assembly in the first pouch sheathing material (S2), as shown in FIG. 3A, the
한편, 상기 전극 조립체(200) 및 파우치 외장재(300)를 준비하는 순서는 반드시 이에 한정되지는 않으며, 상기 전극 조립체(200)를 먼저 준비한 후, 파우치 외장재(300)를 준비할 수도 있다. On the other hand, the order of preparing the
또한, 도면 상에는 도시하지 않았으나, 상기 전극 조립체(200)의 상ㆍ하부에는 상기 전극 조립체(200)가 상기 파우치 외장재(300)와의 접촉하는 것을 방지하기 위해 상ㆍ하부 절연 플레이트가 더 부착될 수도 있다. Although not shown in the drawings, upper and lower insulating plates may be further attached to upper and lower portions of the
상기 제 1 및 제 2 파우치 외장재를 제 1 열융착하는 단계(S3)에서는 도 3b에서와 같이, 상기 제 1 파우치 외장재(310)의 전극 조립체 수용 공간(313)에 상기 전극 조립체(200)를 수용한 후, 상기 제 2 파우치 외장재(320)를 이용하여 제 1 파우치 외장재(310)를 커버하고, 상기 제 1 파우치 외장재(310) 및 제 2 파우치 외장 재(320)가 맞닿은 부분을 열융착한다. In the first heat fusion bonding of the first and second pouch sheaths (S3), as shown in FIG. 3B, the
이때, 상기 제 1 열융착은 상기 파우치 외장재(300)의 가장자리와 상기 전극 조립체 수용 공간(313)의 가장자리 대부분을 열융착하는 것으로, 상기 전극 조립체 수용 공간(313)의 측면에는 가스 포집 공간(314)이 형성된다. 또한, 상기 가스 포집 공간(314)의 가장자리에는 일부분이 개구되어 상기 가스 포집 공간(314)과 외부와 연결되는 제 1 통공(340)이 위치하게 되며, 상기 전극 조립체 수용 공간(313) 및 가스를 포집하기 위한 공간(314)의 사이는 일부분이 개구된 제 2 통공(350)이 위치하게 된다. 즉, 제 2 통공(350)은 상기 전극 조립체 수용 공간(313)과 상기 가스 포집 공간(314)의 연결 통로가 된다. In this case, the first heat fusion is heat fusion between the edge of the
또한, 상기 전극 조립체 수용 공간(313)은 상기 전극 조립체(200)를 수용한 후, 상기 제 1 파우치 외장재(310) 및 제 2 파우치 외장재(320)를 접합시키는 제 1 열융착을 통하여 전극 조립체 수용부(313A)로 작용한다. In addition, the electrode
상기 전해액을 주입하여 전극 조립체에 함침시키는 단계(S4)에서는 상기 가스 포집 공간(314)을 상부로 하여, 상기 제 1 통공(340)을 통하여 전해액을 주입하고, 진공 분위기에 노출시켜 상기 전해액을 상기 전극 조립체(200)에 함침시킨다. Injecting the electrolyte solution and impregnating the electrode assembly (S4), the electrolyte is injected through the first through
상기 제 1 및 제 2 파우치 외장재를 제 2 열융착하는 단계(S5)에서는 도 3c에서와 같이, 상기 전해액을 주입하고 전극 조립체(200)에 함침시킨 후, 상기 파우치 외장재(300)의 제 1 통공(340)을 열융착하여 밀봉하는 단계이다. In the second heat fusion bonding of the first and second pouch sheaths (S5), as shown in FIG. 3C, after injecting the electrolyte solution and impregnating the
상기 초기 충ㆍ방전을 실시하여 가스를 포집하는 단계(S6)에서는 도 3c에서와 같이, 상기 제 1 통공(340)을 열융착한 후, 상기 가스 포집 공간(314)을 상부로 하여 초기 충ㆍ방전을 실시한다. 이때, 상기 초기 충ㆍ방전 공정 중에 상기 전극 조립체(200)에서 가스가 발생하게 되는데, 이 가스는 상기 제 2 통공(350)을 통하여 상기 가스 포집 공간(314)으로 포집된다. In the step (S6) of performing the initial charging and discharging to collect the gas, as shown in FIG. 3C, after the first through
상기 제 1 및 제 2 파우치 외장재를 제 3 열융착하는 단계(S7)에서는 도 3d에서와 같이, 상기 초기 충ㆍ방전 공정을 통하여 가스를 가스 포집 공간(314)에 포집한 후, 상기 제 2 통공(350)을 열 융착하여 접합하고, 상기 가스 포집 공간(314) 또한, 가스를 배출한 후, 열융착하여 접합함으로써, 파우치 베어 셀을 형성한다. In the third thermal fusion bonding of the first and second pouch sheaths (S7), as shown in FIG. 3D, the gas is collected in the
상기 보호 회로 모듈을 부착하는 단계(S8)에서는 상기 제 3 열융착을 수행한 후, 상기 파우치 베어 셀의 상부 방향으로 돌출된 상기 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225)에 보호 회로 모듈(400)을 전기적으로 부착한다. In the attaching the protection circuit module (S8), after performing the third heat fusion, the protection circuit module protects the
이때, 상기 보호 회로 모듈(400)은 다양한 보호 회로를 구비하여 상기 전극 조립체(200)의 충ㆍ방전 및 오작동을 제어하며, 상기 전극 조립체(200)의 충ㆍ방전을 위한 입ㆍ출력 단자(410)를 구비한다. In this case, the
상기 파우치 외장재를 이용하여 튜빙하는 단계(S9)에서는 상기 보호 회로 모듈(400)을 부착한 후, 상기 파우치 외장재(300)를 이용하여 상기 전극 조립체(200)를 수용하는 공간을 튜브(tube) 형태로 한바퀴 휘감는다. In the step of tubing using the pouch sheathing material (S9), after attaching the
이때, 상기 보호 회로 모듈을 부착하는 단계(S8) 및 파우치 외장재를 이용하여 튜빙하는 단계(S9)의 순서는 반드시 이에 한정되지는 않으며, 상기 파우치 외장재를 이용하여 튜빙하는 단계(S9)를 먼저 수행한 후, 상기 보호 회로를 부착하는 단계(S8)를 수행할 수도 있다. In this case, the order of attaching the protection circuit module (S8) and the tubing using the pouch sheathing material (S9) is not necessarily limited thereto, and the step (S9) of tubing using the pouch sheathing material is performed first. After that, the step of attaching the protection circuit (S8) may be performed.
상기 상ㆍ하부를 핫 멜팅하는 단계(S10)에서는 상기 파우치 외장재(300)를 이용하여 상기 전극 조립체를 수용하는 공간을 한바퀴 휘감은 후, 상기 파우치 베어 셀의 보호 회로 모듈(400)이 부착된 상부와, 그 반대편인 파우치 베어 셀의 하부를 핫 멜트(hot melt)를 이용하여 핫 멜팅(hot melting)하여 상ㆍ하부의 몰딩부(510, 520)를 형성하여 파우치형 리튬 이차 전지(100)를 제조한다. In the hot-melting step (S10) of the upper and lower parts, the upper and lower parts of the pouch bare cell are attached to the
이때, 상기 보호 회로 모듈(400)의 입ㆍ출력 단자(410)는 외부로 노출되도록 핫멜팅하는 것이 바람직하다. In this case, the input and
또한, 상기 파우치 외장재(300)의 상ㆍ하부를 핫 멜팅함으로써, 상기 파우치 외장재(300)의 일부분을 이용하여 튜빙(tubing)한 형태가 유지된다. In addition, by hot-melting the upper and lower portions of the
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a pouch-type lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 공정은, 제 1 공간 및 제 2 공간을 구비하는 제 1 파우치 외장재와 제 2 파우치 외장재를 준비하는 단계(S11), 상기 제 1 공간에 전극 조립체를 수납하는 단계(S12), 제 1 이동로 및 제 2 이동로를 제외하고 제 1 및 제 2 파우치 외장재를 열융착하는 단계(S13), 전해액을 주입하여 전극 조립체에 함침시키는 단계(S14), 상기 제 1 이동로를 열융착하는 단계(S15), 초기 충ㆍ방전을 실시하고 상기 제 2 공간에 가스를 포집하는 단계(S16), 상기 제 2 이동로를 열 융착하고 제 2 공간을 제거하는 단계(S17), 보호 회로 모듈을 부착하는 단계(S18), 파우치 외장재를 이용하 여 튜빙하는 단계(S19) 및 상ㆍ하부를 핫 멜팅하는 단계(S20)를 진행함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지를 제조한다. Referring to FIG. 4, in the manufacturing process of the pouch type lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention, preparing a first pouch exterior material and a second pouch exterior material including a first space and a second space (S11) And storing the electrode assembly in the first space (S12), heat-sealing the first and second pouch sheaths except for the first moving path and the second moving path (S13), and injecting an electrolyte solution to inject the electrode assembly. Impregnating (S14), heat-sealing the first moving path (S15), performing initial charging and discharging, collecting gas into the second space (S16), and opening the second moving path. Fusion and removal of the second space (S17), attaching the protection circuit module (S18), tubing using a pouch case (S19) and hot-melting the upper and lower parts (S20) by proceeding , Pouch-type lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention Makes paper.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 상기 도 2와 함께 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명한다. 5A to 5E are views for explaining a method of manufacturing a pouch-type lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing a pouch-type lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention together with FIG. 2 will be described.
우선, 제 1 공간 및 제 2 공간을 구비하는 제 1 파우치 외장재와 제 2 파우치 외장재를 준비하는 단계(S11)에서는 도 5a에 도시된 바와 같이, 제 1 파우치 외장재(310)와 제 2 파우치 외장재(320)로 이루어지는 파우치 외장재(300)를 준비한다. First, in the step (S11) of preparing a first pouch packaging material and a second pouch packaging material having a first space and a second space, as shown in Figure 5a, the first
이때, 상기 제 1 파우치 외장재(310) 및 제 2 파우치 외장재(320) 중 적어도 어느 하나, 예를 들면, 제 1 파우치 외장재(310)는 제 1 공간(315) 및 제 2 공간(317)을 구비하는 것이 바람직하다. In this case, at least one of the
상기 제 1 상기 파우치 외장재(310)는 그 재질이 알루미늄(Al)과 같은 금속재로 이루어진 심부(310a)와, 상기 심부(310a)의 상부면 상에 형성된 열융착층(310b)과, 상기 심부(310a)의 하부면 상에 형성된 절연막(310c)으로 이루어진다. 상기 열융착층(310b)은 폴리머 수지인 변성 폴리프로필렌, 예컨대 CPP(Casted Polypropylene)를 사용하여 접착층으로 작용하며, 상기 절연막(310c)은 나일론(nylon)이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 수지재가 형성되어 있을 수 있으나, 여기서 상기 파우치 외장재(300)의 구조 및 재질을 한정하는 것은 아니다. The first
또한, 상기 제 2 파우치 외장재(320)는 SUS(steel use stainless)와 같이 알 루미늄(Al)보다 강도가 큰 재질로 이루어지는 기재(320a)와, 상기 기재(320a)의 어느 일면에 코팅되는 코팅막(320b)을 구비하는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 제 2 파우치 외장재(320)의 코팅막(320b)은 PP(Polypropylene), PE(polyethylene) 및 이의 등가물인 폴리머 재질인 것이 바람직하나, 본 발명에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. In addition, the second
또한, 상기 제 2 파우치 외장재(320)의 코팅막(320b)은 상기 제 1 파우치 외장재(310)의 열융착층(310b)과 대향되도록 배치된다. In addition, the
상기 제 1 공간에 전극 조립체를 수납하는 단계(S12)에서는 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 파우치 외장재(310)의 제 1 공간(315)과 제 2 공간(317) 중 어느 하나의 공간, 예를 들면, 제 1 공간(310)에 전극 조립체(200)를 수납한다. 이때, 상기 전극 조립체(200)의 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225)은 소정길이 외부로 돌출된다. In the receiving of the electrode assembly in the first space (S12), as shown in Figure 5a, the space of any one of the first space 315 and the
한편, 상기 전극 조립체(200) 및 파우치 외장재(300)를 준비하는 순서는 반드시 이에 한정되지는 않으며, 상기 전극 조립체(200)를 먼저 준비한 후, 파우치 외장재(300)를 준비할 수도 있다. On the other hand, the order of preparing the
제 1 이동로 및 제 2 이동로를 제외하고 제 1 및 제 2 파우치 외장재를 열융착하는 단계(S13)에서는 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 파우치 외장재(310)의 제 1 공간(315) 및 제 2 공간(317) 중 어느 하나, 예를 들면, 제 1 공간에 상기 전극 조립체(200)를 수용한 후, 상기 제 2 파우치 외장재(320)를 이용하여 제 1 파우치 외장재(310)를 커버하고, 상기 제 1 파우치 외장재(310) 및 제 2 파우치 외장 재(320)가 맞닿은 부분을 열융착한다. In the step (S13) of thermally bonding the first and second pouch sheaths except for the first movement path and the second movement path, as illustrated in FIG. 3B, the first space 315 of the first
보다 상세히 설명하면, 우선, 상기 전극 조립체(200)를 상기 제 1 파우치 외장재(310)의 제 1 공간(315)에 수납한 후, 상기 제 2 파우치 외장재(300)를 이용하여 상기 제 1 파우치 외장재(310)를 커버하여 서로 맞닿도록 한다. 그런 다음, 상기 제 1 파우치 외장재(310) 및 제 2 파우치 외장재(320)이 맞닿은 부분을 열융착하여 접합하며, 상기 제 2 공간(317)과 외부를 연결하는 제 1 이동로(360)와, 상기 제 1 공간(315) 및 제 2 공간(317) 사이의 제 2 이동로(370)를 형성한다. 즉, 상기 제 1 파우치 외장재(310) 및 제 2 파우치 외장재(320)를 열융착하여, 상기 제 2 공간(317)과 외부를 연결하는 제 1 이동로(360)와, 상기 제 1 공간(315) 및 제 2 공간(317)을 연결하는 제 2 이동로(370)를 형성하는 것이다. 이때, 상기 제 1 공간(315)은 전극 조립체 수용부(315A)로 작용한다. In more detail, first, the
전해액을 주입하여 전극 조립체에 함침시키는 단계(S14)에서는 제 2 공간(317)을 상부로 하여, 상기 제 1 이동로(360)를 통하여 전해액을 주입하고, 진공 분위기에 노출시켜 상기 전해액을 상기 전극 조립체(200)에 함침시킨다. Injecting an electrolyte solution and impregnating the electrode assembly (S14), the electrolyte is injected through the
상기 제 1 이동로를 열융착하는 단계(S15)에서는 상기 전해액을 주입하여 상기 전극 조립체(200)에 함침시킨 후, 상기 제 1 이동로(360)를 열융착하여 접합한다. In the step of heat fusion of the first moving path (S15), the electrolyte is injected and impregnated in the
초기 충ㆍ방전을 실시하고 상기 제 2 공간에 가스를 포집하는 단계(S16)에서는 상기 제 2 공간(317)을 상부로 하여 초기 충ㆍ방전을 실시한다. 이때, 상기 초기 충ㆍ방전 공정 중에 상기 전극 조립체(200)에서 가스가 발생하게 되는데, 이 가 스는 상기 제 2 이동로(370)를 통하여 상기 제 2 공간(340)으로 포집된다. Initial charging / discharging is performed, and in step S16 of collecting gas into the second space, initial charging / discharging is performed with the
상기 제 2 이동로를 열 융착하고 제 2 공간을 제거하는 단계(S17)에서는 도 5d에서와 같이, 상기 초기 충ㆍ방전 공정을 통하여 가스를 상기 제 2 공간(317)에 포집한 후, 상기 제 1 공간(315) 및 제 2 공간(317) 사이의 제 2 이동로(370)를 열융착하여 접합한다. 그런 다음, 상기 제 1 공간(315) 및 제 2 공간(317) 사이를 절단하여, 상기 초기 충ㆍ방전 공정 중 발생한 가스가 포집된 상기 제 2 공간(317)을 제거한다. In the step (S17) of thermally fusion-bonding the second moving path and removing the second space, as shown in FIG. 5D, the gas is collected in the
상기 보호 회로 모듈을 부착하는 단계(S18)에서는 상기 제 2 공간(317)을 절단하여 제거한 후, 상기 전극 조립체(200)의 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225)에 보호 회로 모듈(400)을 전기적으로 부착한다. 이때, 상기 보호 회로 모듈(400)은 다양한 보호 회로를 구비하여 상기 전극 조립체(200)의 충ㆍ방전 및 오작동을 제어하며, 상기 전극 조립체(200)의 충ㆍ방전을 위한 입ㆍ출력 단자(410)를 구비한다. In the attaching the protection circuit module (S18), the
상기 파우치 외장재를 이용하여 튜빙하는 단계(S19)에서는 상기 보호 회로 모듈(400)을 부착한 후, 상기 파우치 외장재(300)의 일부를 이용하여 상기 전극 조립체(200)를 수용하는 공간을 튜브(tube) 형태로 한바퀴 휘감는다. In the step of tubing using the pouch sheathing material (S19), after attaching the
이때, 상기 보호 회로 모듈을 부착하는 단계(S18) 및 파우치 외장재를 이용하여 튜빙하는 단계(S19)의 순서는 반드시 이에 한정되지는 않으며, 상기 파우치 외장재를 이용하여 튜빙하는 단계(S19)를 먼저 수행한 후, 상기 보호 회로를 부착하는 단계(S18)를 수행할 수도 있다. At this time, the order of attaching the protective circuit module (S18) and the step of tubing using the pouch sheathing material (S19) is not necessarily limited to this, and the step of tubing using the pouch sheathing material (S19) first After that, the step of attaching the protection circuit (S18) may be performed.
상기 상ㆍ하부를 핫 멜팅하는 단계(S20)에서는 상기 파우치 외장재(300)를 이용하여 상기 전극 조립체를 수용하는 수용부(315A)를 한바퀴 휘감은 후, 상기 파우치 베어 셀의 보호 회로 모듈(400)이 부착된 상부와, 그 반대편인 파우치 베어 셀의 하부를 핫 멜트(hot melt)를 이용하여 핫 멜팅(hot melting)하여 상ㆍ하부의 몰딩부(510, 520)를 형성하여 파우치형 리튬 이차 전지(100)를 제조한다. In the hot-melting step (S20) of the upper and lower parts, after wrapping the
이때, 상기 보호 회로 모듈(400)의 입ㆍ출력 단자(410)는 외부로 노출되도록 핫멜팅하는 것이 바람직하다. In this case, the input and
또한, 상기 파우치 외장재(300)의 상ㆍ하부를 핫 멜팅함으로써, 상기 파우치 외장재(300)의 일부분을 이용하여 튜빙(tubing)한 형태가 유지된다. In addition, by hot-melting the upper and lower portions of the
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지는 별도의 팩 케이스를 이용하지 않고, 파우치 외장재의 일부가 상기 전극 조립체 수용부(313A, 315A)를 한바퀴 둘러싸도록 하여 튜브(tube) 형태로 팩 공정을 수행함으로써, 팩 공정을 단순화할 수 있다. As described above, the pouch-type lithium secondary battery according to the exemplary embodiment of the present invention does not use a separate pack case, and a portion of the pouch exterior material surrounds the electrode
또한, 별도의 팩 케이스를 이용하지 않음으로써, 파우치형 리튬 이차 전지의 제조 단가의 저하를 꾀할 수 있다. In addition, the manufacturing cost of the pouch type lithium secondary battery can be reduced by not using a separate pack case.
또한, 도 2 및 도 3a 내지 도 3e에 도시된 바와 같은 공정을 이용하여 본 발명의 파우치형 리튬 이차 전지(100)를 형성하는 경우, 파우치 외장재(300)의 손실을 최소화할 수 있다. In addition, when the pouch-type lithium
또한, 상기 제 2 파우치 외장재(320)를 제 1 파우치 외장재(310)보다 강도가 높은 재질을 사용함으로써, 본 발명의 파우치형 리튬 이차 전지(100)의 외부 압력 등에 대한 저항성이 향상된다. In addition, by using a material having a higher strength than that of the
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명은 별도의 팩 케이스를 이용하지 않고, 파우치 외장재를 이용하여 팩 공정을 수행함으로써, 팩 공정이 단순화된 파우치형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다. According to the present invention as described above, the present invention can provide a pouch-type lithium secondary battery and a method of manufacturing the same by simplifying the pack process by performing a pack process using a pouch case without using a separate pack case. have.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
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Legal Events
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GRNT | Written decision to grant | ||
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