KR101400088B1 - Manufacturing of Battery Cell by Roll-Pressing Process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일측 단부가 곡률 반경(R)으로 휘어진 전지셀을 제조하는 방법으로서, (a) 가변적인 셀 케이스에 전극조립체를 장착하고 전해액을 주입한 상태에서 밀봉하여 전지셀을 제조하는 과정; (b) 상면의 일측에 상기 곡률 반경(R)에 대응하는 곡률 반경을 가진 굴곡부가 상단면의 일측에 형성되어 있는 다이, 및 다이의 굴곡부로부터 상향 이격되어 있고 곡률 반경(R)의 외면을 가진 회전 가압부재 사이에, 전지셀의 일측 단부를 도입하여 회전 및 가압하는 과정; 및 (c) 상기 과정(b)를 거친 전지셀을 다이 및 회전 가압부재로부터 취출하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing a battery cell having one end curved at a radius of curvature (R), comprising the steps of: (a) mounting an electrode assembly in a variable cell case and sealing the battery cell with an electrolyte injected thereinto; (b) a die on one side of the upper surface with a bend having a radius of curvature corresponding to the radius of curvature R formed on one side of the upper surface, and a die having an outer surface with a radius of curvature R spaced upward from the bend of the die Introducing one end of the battery cell between the rotation and pressing members, rotating and pressing the same; And (c) removing the battery cell having passed the step (b) from the die and the rotary pressing member.
Description
본 발명은 롤 프레스 법을 이용한 전지셀의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 일측 단부가 곡률 반경(R)으로 휘어진 전지셀을 제조하는 방법으로서, 가변적인 셀 케이스에 전극조립체를 장착하고 전해액을 주입한 상태에서 밀봉하여 전지셀을 제조하는 과정; 상면의 일측에 상기 곡률 반경(R)에 대응하는 곡률 반경을 가진 굴곡부가 상단면의 일측에 형성되어 있는 다이, 및 다이의 굴곡부로부터 상향 이격되어 있고 곡률 반경(R)의 외면을 가진 회전 가압부재 사이에, 전지셀의 일측 단부를 도입하여 회전 및 가압하는 과정; 및 상기 회전 및 가압 과정를 거친 전지셀을 다이 및 회전 가압부재로부터 취출하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a battery cell using a roll press method, and more particularly, to a method of manufacturing a battery cell in which one end portion is curved with a radius of curvature R, in which an electrode assembly is mounted in a variable cell case Forming a battery cell by sealing with an electrolyte injected therebetween; A die on one side of an upper surface of which a bent portion having a radius of curvature corresponding to the radius of curvature R is formed on one side of the upper surface and a die having a rotary urging member spaced upward from the bent portion of the die and having an outer surface with a radius of curvature R, Introducing one end of the battery cell to rotate and pressurize the battery cell; And extracting the battery cell having undergone the rotation and pressing process from the die and the rotary pressing member.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries as energy sources has been rapidly increasing. Many researches have been conducted on lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage among such secondary batteries. .
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, in view of the shape of the battery, there is a high demand for a prismatic secondary battery and a pouch-type secondary battery that can be applied to products such as mobile phones with a small thickness. In terms of materials, lithium ion batteries having high energy density, discharge voltage, There is a high demand for a lithium secondary battery such as a lithium ion polymer battery.
이러한 이차전지는, 소비자의 취향에 따라 전자 디바이스가 점점 소형화, 박형화 되어 가고 있는 추세이므로, 불필요한 공간 낭비를 최소화하기 위해서는 전지의 형상 역시 소형화, 박형화가 요구되고 있다. 따라서, 전지의 형상을 디바이스의 형상에 따라 다양하게 구현함과 동시에 디바이스의 내부 공간을 효율적으로 활용할 필요가 있다.In such a secondary battery, since electronic devices are becoming smaller and thinner depending on the taste of the consumer, the shape of the battery is also required to be reduced in size and thickness in order to minimize unnecessary space waste. Therefore, it is necessary to realize various shapes of the battery according to the shape of the device and efficiently utilize the inner space of the device.
특히, 최근에는 디바이스의 디자인 자체가 수요자의 제품 선택에 있어서 매우 중요한 요소로 작용하고 있으므로 종래 생산성 등을 고려한 평면형 디자인에서 탈피하여 다양한 형태의 디자인이 설계되고 있다. 예를 들어, 휴대폰, 노트북 등과 같은 디바이스는 인체공학적인 설계를 위해 소정의 곡면을 갖는 디자인으로 설계될 수 있다.In particular, in recent years, since the design of the device itself is a very important factor in the selection of the product of the consumer, various designs are being designed by avoiding the planar design considering the productivity and the like. For example, a device such as a mobile phone, a notebook, or the like can be designed with a predetermined curved surface for an ergonomic design.
이와 같이, 외면에 곡면이 형성되어 있는 형태의 디자인이 다수 개발되고 있어 실용화되고 있으나, 제품화되어 있는 전지는 거의 대부분이 평면 형태이므로 불필요한 공간 낭비가 초래되고, 이러한 공간으로 인하여 전지의 안정적인 장착이 어려워 외부 충격에 의해 유동됨으로써 전지가 손상될 수도 있는 문제가 발생한다.As described above, many designs having a curved surface formed on the outer surface have been developed and put into practical use. However, since most of the commercialized batteries are flat, unnecessary space is wasted and it is difficult to stably install the battery There is a problem that the battery may be damaged due to external impact.
따라서, 곡면이 형성되어 있는 형태의 디바이스에서 전지가 장착될 위치에 곡면이 형성되어 있는 경우에, 그러한 디바이스에 안정적으로 장착될 수 있도록 해당 부분이 휘어져 곡면을 갖는 전지에 대한 요청이 절실한 실정이다.Therefore, when a curved surface is formed at a position where a battery is to be mounted in a device in which a curved surface is formed, there is an urgent need for a battery having a curved portion so as to be stably mounted on such a device.
이와 관련하여, 종래 전극조립체에 곡면을 형성하는 기술이 일부 존재한다. 예를 들어, 미국 특허출원공개 제2007-0059595호는 젤리-롤형 전극조립체에 있어서, 권회축에 수직한 단면이 만곡 형상을 갖는 전지를 개시하고 있다. 상기 기술에 따르면, 만곡 형상은 오목형 히터와 볼록형 히터를 이용한 열압착 성형을 통해 달성됨을 기재하고 있다.In this regard, there are some techniques for forming a curved surface on a conventional electrode assembly. For example, U.S. Patent Application Publication 2007-0059595 discloses a jelly-roll type electrode assembly in which a cross section perpendicular to the winding axis has a curved shape. According to this technique, the curved shape is achieved through thermo compression molding using a concave heater and a convex heater.
그러나, 상기 기술은 모두 전극조립체 자체에 직접 열압착 성형을 수행함으로써, 전지의 열화가 발생하게 되는 심각한 문제가 있다. 또한, 상기 기술은 권취형 전극조립체(젤리-롤)을 대상으로 하는 바, 응력이 집중되어 있는 외주면 절곡 부위에 더욱 큰 응력을 유발하여 전극조립체의 뒤틀림 등 형태 변형이 크다는 문제점을 가지고 있다.However, all of the above technologies have a serious problem in that deterioration of the battery is caused by directly performing the thermo-compression molding on the electrode assembly itself. In addition, the above-described technique is directed to a winding type electrode assembly (jelly-roll), which causes a greater stress at the bent portion of the outer circumferential surface where stress is concentrated, and has a problem in that it is deformed such as twisting of the electrode assembly.
더욱이, 상기 기술은 전극조립체 상태에서 휘는 변형을 유발하는 공정을 수행하므로, 전지케이스도 그와 같이 변형하여야 하는 제조 공정상의 부담을 안고 있다. 또한, 휘어진 전극조립체를 전지케이스에 장착한 상태에서 전해액을 주입하고 충전하였을 때, 휘는 과정에서 전극조립체에 내재된 응력이 전해액의 가소 작용에 의해 회복되는 경향을 나타내며, 이로 인해 전극조립체의 단부가 전지케이스 내면에 의해 가압되면서 단락의 가능성이 높아지는 문제점도 존재한다.Furthermore, since the above-described technique causes a process to cause warping in the state of the electrode assembly, the battery case also has a burden on the manufacturing process to be deformed as described above. Also, when the electrolyte is injected and filled with the warped electrode assembly mounted on the battery case, the stress inherent in the electrode assembly during the warping tends to be recovered by the plasticizing action of the electrolyte. As a result, There is a problem that the possibility of a short circuit is increased by being pressed by the inner surface of the battery case.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 이차전지(전지셀)의 제조방법에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a method of manufacturing a secondary battery (battery cell) capable of solving the above problems.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 특정한 구조의 다이와 회전 가압부재를 사용하여 전지셀을 소정의 형태로 변형하는 방법을 개발하였고, 이러한 방법으로 제조된 전지셀은 종래기술의 다양한 문제점들을 모두 해결할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have developed a method of deforming a battery cell into a predetermined shape by using a die having a specific structure and a rotary pressing member. The present invention has been accomplished.
따라서, 본 발명은, 일측 단부가 소정의 곡률 반경(R)로 휘어진 전지셀을 제조하는 방법으로서,Accordingly, the present invention provides a method of manufacturing a battery cell having one end curved at a predetermined radius of curvature R,
(a) 가변적인 셀 케이스에 전극조립체를 장착하고 전해액을 주입한 상태에서 밀봉하여 전지셀을 제조하는 과정;(a) mounting the electrode assembly in a variable cell case and sealing the battery cell with the electrolyte injected therebetween;
(b) 상면의 일측에 상기 곡률 반경(R)에 대응하는 곡률 반경을 가진 굴곡부가 상단면의 일측에 형성되어 있는 다이, 및 다이의 굴곡부로부터 상향 이격되어 있고 곡률 반경(R)의 외면을 가진 회전 가압부재 사이에, 전지셀의 일측 단부를 도입하여 회전 및 가압하는 과정; 및(b) a die on one side of the upper surface with a bend having a radius of curvature corresponding to the radius of curvature R formed on one side of the upper surface, and a die having an outer surface with a radius of curvature R spaced upward from the bend of the die Introducing one end of the battery cell between the rotation and pressing members, rotating and pressing the same; And
(c) 상기 과정(b)를 거친 전지셀을 다이 및 회전 가압부재로부터 취출하는 과정;(c) taking out the battery cell after the step (b) from the die and the rotary pressing member;
을 포함하는 전지셀 제조방법을 제공한다.And a method for manufacturing a battery cell.
앞서 살펴본 바와 같이, 전극조립체 또는 전극판에 직접 변형을 가하는 종래 기술에서는, 전해액을 주입한 후 초기 충방전 과정에서 극판의 수축/팽창으로 인해 심한 형태 변형이 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 전지셀의 상태에서 다이를 사용하여 가열 가압에 의해 변형을 유도하는 종래 기술의 경우에서도, 변형 부위에 국부적인 응력이 집중되어 충방전 과정에서 변형이 복원되는 문제점이 있었다.As described above, in the prior art in which direct deformation is applied to the electrode assembly or the electrode plate, severe deformation occurs due to shrinkage / expansion of the electrode plate in the initial charge / discharge process after the electrolyte is injected. Also, in order to solve such a problem, even in the prior art in which deformation is induced by heating and pressing using a die in the state of a battery cell, local stress is concentrated at the deformation site, .
반면에, 본 발명의 제조방법에 따르면, 전지셀 상태에서 형태 변형을 유도하므로, 전극조립체 또는 전극판에 직접 변형을 유도하는 방식의 문제점을 해결할 수 있다. 더욱이, 특정한 다이와 회전 가압부재를 사용하여 전지셀에 가압과 함께 회전 작용을 인가하므로, 가압 과정에서 전극판들 사이의 계면 마찰력으로 인해 축적된 응력이 회전 과정에서 상당 부분 해소되도록, 휘어져 있는 전극조립체가 반복적인 충방전 과정에서 응력으로 인해 원상태로 복원되려는 경향을 크게 줄일 수 있다. 즉, 회전 과정에서 전극판들 사이에 전단력이 작용하여, 응력을 해소하는 방향으로 전극판들 상호간에 위치 조정이 초래되어, 결과적으로 휘어진 상태에서 최대한 안정적인 형태를 유지할 수 있다.On the other hand, according to the manufacturing method of the present invention, since the shape deformation is induced in the state of the battery cell, the problem of the direct deformation of the electrode assembly or the electrode plate can be solved. In addition, since the rotary action is applied to the battery cell together with the pressing using the specific die and the rotary urging member, the accumulated electrode assembly can be relieved of the stress caused by the interfacial frictional force between the electrode plates during the pressing process, Can be greatly reduced due to the stress in the repeated charging / discharging process. That is, a shearing force is applied between the electrode plates during the rotation process, and the position adjustment between the electrode plates in the direction of relieving the stress is caused. As a result, the stable shape can be maintained in the bent state as a result.
하나의 바람직한 예에서, 상기 전지셀은 양극/분리막/음극 적층 구조의 전극조립체가 전해액이 함침된 상태로 가변적인 셀 케이스에 내장되어 있으며, 상기 전극조립체와 셀 케이스는 축 방향의 수직 단면 상으로 일측 단부에 대해 곡면을 형성하는 구조일 수 있다.In one preferred embodiment, the battery cell has an electrode assembly with a positive electrode / separator / negative electrode laminated structure embedded in a cell case which is deformed with the electrolyte impregnated therein, and the electrode assembly and the cell case are formed in a vertical cross- It may be a structure that forms a curved surface with respect to one end.
따라서, 상기와 같은 특정한 형상의 곡면이 형성된 외형을 갖는 디바이스, 또는 외면은 평면 형상이지만 전지셀의 장착 부위의 형상이 특정한 형상의 곡면인 디바이스의 경우, 그에 대응하여 상기 구조의 전지셀을 장착하면, 장착 부위에서 밀착 구조를 갖게 되어 불필요한 공간 낭비를 최소화할 수 있고, 소비자의 취향에 따라 다양한 디자인을 갖는 디바이스의 개발이 가능하다.Therefore, in the case of a device having an external shape formed with a curved surface having a specific shape as described above, or a device in which the outer surface is a flat surface, but the shape of the mounting portion of the battery cell is a curved surface of a specific shape, , It is possible to minimize unnecessary space waste by having a close contact structure at the mounting site, and it is possible to develop a device having various designs according to consumer's taste.
본 발명에서 상기 전극조립체로는, 예를 들어, 스택형 또는 스택/폴딩형의 전극조립체가 사용될 수도 있다. 폴딩형 전극조립체의 경우, 폴딩 과정에서 응력이 집중되어 있는 외주면 부위에서 본 발명에서와 같이 재차 곡면 형성을 위한 변형을 유도하면, 지나친 응력 축적에 의해 전극조립체가 손상되거나 단락이 초래될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제조 방법에서는 가압과 동시에 인가되는 회전 작용에 의해 응력 해소를 위한 전극판들의 위치 조정이 초래되지만, 폴딩형 전극조립체에서는 그러한 위치 조정이 일어나지 못하고 오히려 응력 축적이 발생하기 때문이다.As the electrode assembly in the present invention, for example, a stacked or stacked / folded electrode assembly may be used. In the case of the folding type electrode assembly, when the deformation for forming the curved surface is induced again at the outer peripheral surface portion where the stress is concentrated in the folding process, the electrode assembly may be damaged or short-circuited due to excessive stress accumulation. As described above, in the manufacturing method of the present invention, the position adjustment of the electrode plates for relieving the stress is effected by the rotating action applied simultaneously with the pressing. However, in the folding type electrode assembly, such position adjustment does not occur, Because.
따라서, 하나의 바람직한 예에서, 상기 전극조립체는 단위 셀로서 스택형의 바이셀 또는 풀셀이 긴 분리막 시트에 의해 순차적으로 권취되어 있는 스택/폴딩형 전극조립체일 수 있다. 상기 스택/폴딩형 구조의 전극조립체에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호에 개시되어 있으며, 상기 출원의 내용은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다.Accordingly, in one preferred embodiment, the electrode assembly may be a stack / folding type electrode assembly in which a stacked bi-cell or pull cell as a unit cell is sequentially wound by a long separator sheet. Details of the electrode assembly of the stack / folding type structure are disclosed in Korean Patent Application Laid-Open Nos. 2001-0082058, 2001-0082059 and 2001-0082060, the contents of which are incorporated herein by reference Are incorporated into the present invention.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 전극조립체는 둘 이상의 양극과 둘 이상의 음극이 분리막이 개재된 상태로 순차적으로 적층되어 있는 스택형 전극조립체일 수 있다.In another preferred embodiment, the electrode assembly may be a stacked electrode assembly in which two or more positive electrodes and two or more negative electrodes are sequentially stacked with a separator interposed therebetween.
본 발명에서 상기 셀 케이스는, 앞서 정의한 바와 같이, 전극조립체를 내장한 상태에서 용이하게 휘어질 수 있도록 가변적인 특성을 갖는다. 즉, 가변적인 셀 케이스는 전극조립체가 내장된 상태에서 가해진 외력에 의해 변형이 가능하다. 이와 같이 가변적인 셀 케이스의 바람직한 예로는, 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 케이스를 들 수 있다. 따라서, 상기 전지셀은 바람직하게는 파우치형 케이스에 전극조립체가 장착된 상태에서 외주면을 열융착에 의해 밀봉한 구조일 수 있다.In the present invention, as described above, the cell case has variable characteristics so that it can be easily bent while the electrode assembly is embedded. That is, the variable cell case can be deformed by an external force applied when the electrode assembly is built in. A preferable example of such a variable cell case is a pouch-shaped case made of a laminate sheet including a metal layer and a resin layer. Therefore, the battery cell may preferably have a structure in which the outer circumferential surface is sealed by heat fusion in a state where the electrode assembly is mounted on the pouch type case.
상기 라미네이트 시트는, 바람직하게는 금속 차단층의 일면(외면)에 내구성이 우수한 수지 외곽층이 부가되어 있고, 타면(내면)에 열용융성의 수지 실란트층이 부가되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.The laminate sheet may preferably have a structure in which a resin outer layer having excellent durability is attached to one surface (outer surface) of the metal barrier layer and a thermally fusible resin sealant layer is added to the other surface (inner surface).
상기 수지 외곽층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 수지 외곽층의 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름이 바람직하게 사용될 수 있다.Since the resin outer layer has excellent resistance from the external environment, it is necessary to have a tensile strength and weather resistance of a predetermined level or higher. In this respect, polyethylene terephthalate (PET) and stretched nylon film can be preferably used as the polymer resin of the resin outer layer.
상기 금속 차단층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 바람직하게는 알루미늄이 사용될 수 있다.The metal barrier layer may preferably be made of aluminum so as to exhibit a function of improving the strength of the battery case, in addition to a function of preventing foreign matter such as gas or moisture from leaking or leaking.
상기 수지 실란트층의 고분자 수지로는 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 바람직하게 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 무연신 폴리프로필렌(CPP)이 사용될 수 있다.As the polymer resin of the resin sealant layer, a polyolefin resin having a low heat absorbing property (heat adhesion property) and low hygroscopicity in order to suppress penetration of an electrolyte solution and not being swollen or eroded by an electrolytic solution is preferably used And more preferably unleaded polypropylene (CPP) can be used.
일반적으로 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀계 수지는 금속과의 접착력이 낮으므로, 상기 금속 차단층과의 접착력을 향상시키기 위한 방안으로서, 바람직하게는 상기 금속층과 수지 실란트층 사이에 접착층을 추가로 포함하여 접착력 및 차단 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 접착층의 소재로는, 예를 들어, 우레탄(urethane)계 물질, 아크릴(acryl)계 물질, 열가소성 일래스토머(elastomer)를 함유하는 조성물 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.In general, a polyolefin resin such as polypropylene has a low adhesive force with a metal. Therefore, as an approach for improving the adhesion with the metal barrier layer, it is preferable to further include an adhesive layer between the metal layer and the resin sealant layer, And blocking characteristics can be improved. Examples of the material of the adhesive layer include a urethane-based material, an acryl-based material, a composition containing a thermoplastic elastomer, and the like, but are not limited thereto.
상기 곡률 반경(R)은, 예를 들어, 50 mm 내지 150 mm의 범위일 수 있다. 상기 만곡부의 곡률 반경(R)은 소망하는 형상에 따라 다양하게 조절할 수 있지만, 곡률 반경이 너무 작으면 전지셀의 변형 부위에 응력이 집중되게 되어 뒤틀림 등의 변형이 발생될 수 있고, 반대로 곡률 반경이 너무 크면 곡률 반경을 제어하기 어렵고 재차 원상태, 즉, 편평한 상태로 되돌아갈 수 있으므로 바람직하지 않다.The radius of curvature R may be in the range of, for example, 50 mm to 150 mm. If the radius of curvature is too small, stress may be concentrated on the deformation portion of the battery cell, and distortion such as distortion may be generated. On the contrary, if the radius of curvature R Is too large, it is difficult to control the radius of curvature and it can be returned to its original state, that is, flat state.
하나의 바람직한 예에서, 상기 다이는 상단면에 전지셀이 도입되는 평면부와, 상기 평면부와 연속하여 굴곡부가 형성되어 있는 구조로 이루어 질 수 있다. 따라서, 예를 들어 컨베이어 벨트를 사용하여 다이의 평면부로 전지셀을 도입하면, 회전 가압부재의 접촉력에 의해 전지셀이 굴곡부로 이동하면서 가압이 수행될 수 있다.In one preferred embodiment, the die may have a planar portion in which the battery cell is introduced into the top surface, and a structure in which a bent portion is formed continuously with the planar portion. Therefore, for example, when the battery cell is introduced into the flat portion of the die using the conveyor belt, the pressing can be performed while the battery cell moves to the bent portion by the contact force of the rotary pressing member.
회전 가압부재와 다이의 이격 거리는 상기 작용을 수행할 수 있는 범위라면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 적절한 회전 및 가압을 이룰 수 있도록, 회전 가압부재의 외면이 전지셀 두께의 70 내지 100%의 크기에 대응하는 거리로 다이의 굴곡부로부터 이격되어 있는 것이 바람직하다.The separation distance between the rotary pressing member and the die is not particularly limited as long as it can perform the above action, but the outer surface of the rotary pressing member corresponds to 70 to 100% of the thickness of the battery cell so as to achieve proper rotation and pressing. And is spaced from the bent portion of the die.
이러한 회전 가압부재는 예를 들어 롤 또는 롤-프레스 장치일 수 있으며, 상기 롤 또는 롤-프레스 장치를 사용함으로써 전지셀의 굴곡부를 형성하는데 제작 시간을 단축시킬 수 있다.Such a rotary pressing member may be, for example, a roll or a roll-press apparatus, and the production time can be shortened by forming the bent portion of the battery cell by using the roll or roll-press apparatus.
한편, 상기 과정(b)의 회전 및 가압 과정에서 가해지는 압력은, 전지셀에 손상을 유발하지 않으면서 적정한 변형을 유도할 수 있도록, 바람직하게는 150 ~ 500 kgF 범위의 압력일 수 있다. 상기 과정은 바람직하게는 상온에서 수행하는 바, 종래와 같이 가열을 하지 않더라도 변형을 유도할 수 있으므로, 전지셀에 대한 손상을 거의 초래하지 않는다.Meanwhile, the pressure applied during the rotation and pressurization of the process (b) may be a pressure ranging from 150 to 500 kgF, in order to induce proper deformation without causing damage to the battery cell. The above process is preferably carried out at room temperature. As a result, deformation can be induced even when the battery is not heated as in the prior art, so that the battery cell is hardly damaged.
본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 전지셀과, 이러한 전지셀을 전원으로 사용하는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a battery cell manufactured by the above method and a device using such a battery cell as a power source.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 제조 방법에서는 형태 변형에도 불구하고 내부에 응력 축적을 최소하므로, 그로부터 제조된 전지셀은 충방전 과정에서 원상태로 복원되려는 현상을 거의 겪지 않는 특성을 갖는다.As described above, the method of manufacturing a battery cell according to the present invention minimizes stress accumulation in spite of the shape deformation, so that the battery cell manufactured therefrom hardly undergoes a phenomenon of being restored to its original state in a charging / discharging process.
이러한 전지셀은 다양한 디바이스에 적용될 수 있는 바, 예를 들어, 휴대폰, 스마트 패드, 노트북 컴퓨터, 넷북, 태블릿 PC 등일 수 있다.Such a battery cell can be applied to various devices, for example, a cell phone, a smart pad, a notebook computer, a netbook, a tablet PC, and the like.
본 발명은 또한, 상기 제조 방법에 사용되는 전지셀 가압 장치를 제공하는 바, 구체적으로, 상면의 일측에 곡률 반경(R)에 대응하는 곡률 반경을 가진 굴곡부가 상단면의 일측에 형성되어 있는 다이; 및 상기 다이의 굴곡부로부터 상향 이격되어 있고 곡률 반경(R)의 외면을 가진 회전 가압부재;를 포함하는 구조로 이루어져 있다.The present invention also provides a battery cell pressurizing apparatus for use in the above manufacturing method, and more particularly, to a battery cell pressurizing apparatus for use in a manufacturing method of a battery cell pressurizing apparatus, which comprises a bending portion having a curvature radius corresponding to a radius of curvature R on one side of an upper surface, ; And a rotary pressing member spaced upward from the bent portion of the die and having an outer surface with a radius of curvature R.
이에 대한 보다 자세한 내용은 이후 도면 등을 통해 설명한다.More details on this will be described later in the drawings and the like.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 전지셀 제조 방법은, 전지셀 상태에서 형태 변형을 유도하므로, 전극조립체 또는 전극판에 직접 변형을 유도하는 방식의 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 특정한 다이와 회전 가압부재를 사용하여 전지셀에 가압과 함께 회전 작용을 인가하므로, 가압 과정에서 전극판들 사이의 계면 마찰력으로 인해 축적된 응력이 회전 과정에서 상당 부분 해소되도록, 휘어져 있는 전극조립체가 반복적인 충방전 과정에서 응력으로 인해 원상태로 복원되려는 경향을 크게 줄일 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the method of manufacturing a battery cell according to the present invention can prevent the problem of direct deformation of the electrode assembly or electrode plate by inducing shape deformation in the state of a battery cell. In addition, since the rotating action is applied to the battery cell together with the pressing by using the specific die and the rotary pressing member, the accumulated electrode assembly can be relieved in the rotating process, Can be greatly reduced due to the stress in the repeated charging / discharging process.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 회전 가압부재 및 다이를 사용하여 전지셀을 가압하는 과정의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 제조하는 과정의 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 곡면이 형성된 전지셀을 포함하는 전지팩의 사시도이다;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 곡면이 형성된 전지셀을 포함하는 전지팩의 사시도이다.1 is a schematic view of a process of pressing a battery cell using a rotary pressing member and a die according to an embodiment of the present invention;
2 is a schematic view illustrating a process of manufacturing a battery cell according to an embodiment of the present invention;
3 is a perspective view of a battery pack including a curved battery cell according to one embodiment of the present invention;
4 is a perspective view of a battery pack including a curved battery cell according to another embodiment of the present invention.
이하, 실시예를 참조하여 본 발명의 내용을 상세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 회전 가압부재 및 다이를 사용하여 전지셀을 가압하기 위한 과정이 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 제조하는 과정의 모식도가 도시되어 있다.FIG. 1 schematically illustrates a process for pressing a battery cell using a rotary pressing member and a die according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 illustrates a process of pressing a battery cell according to an embodiment of the present invention. A schematic diagram of a manufacturing process is shown.
이들 도면을 참조하면, 전지셀 가압 장치(10)는, 곡률 반경(R)을 가지는 회전 가압부재(200)와 그에 대응하는 곡률 반경(R)을 가지며 지지대 역할을 하는 다이(100)로 이루어져 있다. 이들 곡률 반경(R)은, 예를 들어, 50 mm 내지 150 mm의 범위에서 결정될 수 있다.Referring to these drawings, the battery
다이(100)의 상단면은 전지셀(300)이 도입되는 평면부(110)와 평면부(110)에 연속하여 굴곡부(120)가 형성되어 있는 구조로 이루어져 있다.The top surface of the
전지셀(300)은 전극조립체가 전해액과 함께 알루미늄 라미네이트 시트의 가변적인 셀 케이스에 내장되어 있어서, 다이(100), 회전 가압부재(200) 등에 의해 인가되는 압력에 의해 변경이 용이하다.The
전지셀(300)은 다이(100)에 연속된 컨베어 벨트(도시하지 않음)에 의해 다이(100)의 평면부(110)로 이동한 후, 회전 가압부재(200)에 의해 다이(100)의 굴곡부(120)로 이동하게 된다.The
다이(100)의 굴곡부(120)는 회전 가압부재(200)에 대해 전지셀(300)의 두께(t)를 기준으로 70 내지 100%의 크기(d)로 이격되어 있다.The
따라서, 전지셀(300)은 다이(100)의 굴곡부(120)와 회전 가압부재(200)에서 회전 가압되면서 형태 변형된다. 이러한 회전 가압 과정에서, 전지셀(300)의 전극조립체에서 전극판들 사이에 전단력이 작용하여, 응력을 해소하는 방향으로 전극판들 상호간에 위치 조정이 초래된다. 따라서, 변형된 상태, 즉, 휘어진 상태에서 최대한 안정적인 형태를 유지할 수 있어서, 추후 충방전 과정에서도 원상태로 복원되는 경향이 거의 나타나지 않는다.Accordingly, the
도 3 및 도 4에는 본 발명의 실시예들에 따른 곡면이 형성된 전지셀을 포함하는 전지팩들이 도시되어 있다.3 and 4 show battery packs including a curved battery cell according to embodiments of the present invention.
이들 도면을 참조하면, 전지팩(400, 401)의 팩 케이스는 전지셀과 동일한 형상으로 외면 일측 단부에 곡면을 형성하고 있는 팩 케이스 본체(410)와, 그것의 상단면에 장착되는 상단 캡(420), 및 그것의 하단면에 장착되는 하단 캡(도시하지 않음)으로 이루어져 있다. 상단 캡(420)에는 외부 입출력 단자가 돌출될 수 있도록 홈부(421)가 형성되어 있다. Referring to these drawings, the pack case of the battery packs 400 and 401 includes a
도 3의 전지팩(400)은 측면부(A)가 곡면을 형성하고 있고 도 4의 전지팩(401)은 측면부(B)가 곡면을 형성하고 있다는 점에서만 차이가 있을 뿐이고, 기타 구성은 실질적으로 동일하다.The
이와 같이 소정의 곡면이 형성되어 있는 전지팩(400)은 핸드폰 등과 같이 다양한 곡면이 형성된 디자인을 갖는 디바이스에 장착됨으로써 내부 공간을 효율적으로 사용할 수 있어서, 밀착 구조의 디바이스를 제조할 수 있다. 이에 따라, 소비자의 취향에 따라 다양한 디자인을 갖는 디바이스의 개발이 가능하므로 궁극적으로 제품의 다양화에 기여할 수 있다.
The
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.
Claims (17)
(a) 가변적인 셀 케이스에 전극조립체를 장착하고 전해액을 주입한 상태에서 밀봉하여 전지셀을 제조하는 과정;
(b) 상면의 일측에 상기 곡률 반경(R)에 대응하는 곡률 반경을 가진 굴곡부가 상단면의 일측에 형성되어 있는 다이, 및 다이의 굴곡부로부터 상향 이격되어 있고 곡률 반경(R)의 외면을 가진 회전 가압부재 사이에, 전지셀의 일측 단부를 도입하여 회전 및 가압하는 과정; 및
(c) 상기 과정(b)를 거친 전지셀을 다이 및 회전 가압부재로부터 취출하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.A method of manufacturing a battery cell in which one end portion is curved with a radius of curvature (R)
(a) mounting the electrode assembly in a variable cell case and sealing the battery cell with the electrolyte injected therebetween;
(b) a die on one side of the upper surface with a bend having a radius of curvature corresponding to the radius of curvature R formed on one side of the upper surface, and a die having an outer surface with a radius of curvature R spaced upward from the bend of the die Introducing one end of the battery cell between the rotation and pressing members, rotating and pressing the same; And
(c) taking out the battery cell after the step (b) from the die and the rotary pressing member;
And forming a battery cell.
상면의 일측에 곡률 반경(R)에 대응하는 곡률 반경을 가진 굴곡부가 상단면의 일측에 형성되어 있는 다이; 및
상기 다이의 굴곡부로부터 상향 이격되어 있고 곡률 반경(R)의 외면을 가진 회전 가압부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 가압 장치.An apparatus for pressurizing a battery cell,
A die having a curved portion having a radius of curvature corresponding to a radius of curvature R formed on one side of an upper surface of the upper surface; And
A rotary pressing member spaced upwardly from the bend of the die and having an outer surface with a radius of curvature R;
Wherein the battery cell is a battery cell.
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