KR101517062B1 - 이차전지의 제조방법 - Google Patents

이차전지의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101517062B1
KR101517062B1 KR1020120099073A KR20120099073A KR101517062B1 KR 101517062 B1 KR101517062 B1 KR 101517062B1 KR 1020120099073 A KR1020120099073 A KR 1020120099073A KR 20120099073 A KR20120099073 A KR 20120099073A KR 101517062 B1 KR101517062 B1 KR 101517062B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
battery case
electrode assembly
secondary battery
gas collecting
Prior art date
Application number
KR1020120099073A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140032623A (ko
Inventor
조상은
하현철
채종현
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020120099073A priority Critical patent/KR101517062B1/ko
Publication of KR20140032623A publication Critical patent/KR20140032623A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101517062B1 publication Critical patent/KR101517062B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

본 발명은 이차전지의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체를 전해액과 함께 파우치형 전지케이스의 내부에 밀봉한 구조의 이차전지를 제조하는 방법으로서, (a) 파우치형 전지케이스의 수납부에 전극조립체를 장착하는 과정; (b) 상기 전극조립체를 장착한 상태에서 가스 포집용 포켓을 포함하여 전지케이스의 외주면을 실링하는 과정; (c) 상기 실링된 전지케이스의 외면을 가압부재를 사용하여 가압한 상태에서 전지 활성화를 위한 충방전을 수행하는 과정; (d) 상기 충방전 과정에서 발생한 가스가 포집된 가스 포집용 포켓을 천공하거나 가스 포집용 포켓의 일부를 절취하여 가스를 제거하는 과정; 및 (e) 상기 가스 포집용 포켓을 제거하고 대응하는 수납부의 외주면을 실링하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법을 제공한다.

Description

이차전지의 제조방법 {Process for Preparation of Secondary Battery}
본 발명은 이차전지의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전극조립체를 전해액과 함께 파우치형 전지케이스의 내부에 밀봉한 구조의 이차전지를 제조하는 방법으로서, 파우치형 전지케이스의 수납부에 전극조립체를 장착하는 과정, 상기 전극조립체를 장착한 상태에서 가스 포집용 포켓을 포함하여 전지케이스의 외주면을 실링하는 과정, 상기 실링된 전지케이스의 외면을 가압부재를 사용하여 가압한 상태에서 전지 활성화를 위한 충방전을 수행하는 과정, 상기 충방전 과정에서 발생한 가스가 포집된 가스 포집용 포켓을 천공하거나 가스 포집용 포켓의 일부를 절취하여 가스를 제거하는 과정, 및 상기 가스 포집용 포켓을 제거하고 대응하는 수납부의 외주면을 실링하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
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 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리필름으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 전극조립체(30), 전극조립체(30)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(40, 50), 전극 탭들(40, 50)에 용접되어 있는 전극리드(60, 70), 및 전극조립체(30)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전극조립체(30)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(40, 50)은 전극조립체(30)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(60, 70)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(40, 50)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(20)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드(60, 70)의 상하면 일부에는 전지케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(80)이 부착되어 있다.
전지케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(30)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(30)의 경우, 다수의 양극 탭들(40)과 다수의 음극 탭들(50)이 전극리드(60, 70)에 함께 결합될 수 있도록, 전지케이스(20) 내부 상단은 전극조립체(30)로부터 이격되어 있다.
일반적으로, 리튬 이차전지는 전지의 제조과정에서 활성화 과정을 거치는 바, 상기 활성화 과정은 전해액이 함침되어 있는 전극조립체에 소정의 전압까지 전류를 인가하는 과정을 포함한다. 이러한 활성화를 위한 초기 충방전 과정에서, 전극의 표면에 보호 피막이 형성되고, 일부 전해액이 분해되어 다량의 가스가 발생한다. 따라서, 상기 발생 가스를 제거한 상태에서 전지 조립을 완성하여 완제품을 생산하게 된다.
도 1에서와 같은 파우치형 전지 역시 초기 충방전의 활성화 과정에서 가스를 제거한 후 밀봉하는 과정을 거치는데, 일반적으로는 파우치 케이스의 일측에 상당한 크기의 잉여부를 형성하여 가스를 포집한 후 이를 제거하여 밀봉하는 과정을 거친다.
그러나, 상기와 같은 종래 방법은 가스 포켓과 전지셀 내부의 압력차에 기인한 자연적인 이동에 의해 전지셀 내부의 가스 배출을 시도하는 것으로서, 이와 같은 방법으로는 전지셀 내부에 일정 공간을 차지하고 있는 가스를 효과적으로 제거하는데 한계가 있다. 전지셀 내부의 잔존 가스는, 전지의 용량이 충방전 횟수가 늘어남에 따라 급격하게 저하되는 현상을 야기시킨다.
따라서, 초기 충방전 과정에서 발생하는 가스를 효율적으로 제거하여 균일한 활성화가 이루어지도록 하고, 전지의 성능, 용량 및 수명을 향상시킬 수 있는 파우치형 이차전지의 제조방법에 관한 기술의 개발이 절실하다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명의 목적은 가스 포집용 포켓을 포함하는 전지케이스의 외면을 가압부재를 사용하여 가압한 상태에서 전지 활성화를 위한 충방전 과정을 수행하고 충방전 과정에서 발생한 가스가 포집된 가스 포집용 포켓을 제거함으로써, 전지 활성화를 위한 충방전 과정에서 발생하는 가스를 효율적으로 제거하여 균일한 활성화가 이루어지도록 하고, 전지의 성능, 용량 및 수명을 향상시킬 수 있는 이차전지의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 수율 향상 및 높은 양품률을 확보하면서 제조공정이 용이한 이차전지의 제조방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은,
양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체를 전해액과 함께 파우치형 전지케이스의 내부에 밀봉한 구조의 이차전지를 제조하는 방법으로서,
(a) 파우치형 전지케이스의 수납부에 전극조립체를 장착하는 과정;
(b) 상기 전극조립체를 장착한 상태에서 가스 포집용 포켓을 포함하여 전지케이스의 외주면을 실링하는 과정;
(c) 상기 실링된 전지케이스의 외면을 가압부재를 사용하여 가압한 상태에서 전지 활성화를 위한 충방전을 수행하는 과정;
(d) 상기 충방전 과정에서 발생한 가스가 포집된 가스 포집용 포켓을 천공하거나 가스 포집용 포켓의 일부를 절취하여 가스를 제거하는 과정; 및
(e) 상기 가스 포집용 포켓을 제거하고 대응하는 수납부의 외주면을 실링하는 과정;
을 포함하고 있는 구조로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은, 가스 포집용 포켓을 포함하는 전지케이스의 외면을 가압부재를 사용하여 가압한 상태에서 전지 활성화를 위한 충방전 과정을 수행하고 충방전 과정에서 발생한 가스가 포집된 가스 포집용 포켓을 제거함으로써, 전지 활성화를 위한 충방전 과정에서 발생하는 가스를 효율적으로 제거하여 균일한 활성화가 이루어지도록 하고, 전지의 성능, 용량 및 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 전극조립체는 다수의 전극 탭들을 연결하여 양극과 음극을 구성하는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 권취형 구조, 스택형 구조와 스택/폴딩형 구조를 들 수 있다. 스택/폴딩형 구조의 전극조립체에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 본 발명의 내용에 참조로서 합체된다.
본 발명에 따른 이차전지는 특히 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트, 하나의 구체적인 예에서 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스의 수납부에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 이차전지에 바람직하게 적용될 수 있다.
일반적으로 파우치형 이차전지는, 예를 들어, 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스의 수납부에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다. 즉, 파우치형 이차전지는 라미네이트 시트에 전극조립체의 장착을 위한 수납부를 형성하고, 상기 수납부에 전극조립체를 장착한 상태에서 상기 시트와 분리되어 있는 별도의 시트 또는 그로부터 연장되어 있는 시트를 열융착하여 밀봉하는 것으로 제조된다.
따라서, 상기 라미네이트 시트는 전극조립체 수납부가 상부 및 하부 라미네이트 시트의 일측 또는 양측에 형성되어 있는 구조일 수 있다. 즉, 상호 분리된 별도의 상부 및 하부 라미네이트 시트를 사용하거나 또는 상부 및 하부 라미네이트 시트의 일측이 연결되어 있는 하나의 시트를 사용하는 것이 가능하다. 이러한 파우치 케이스는 수십 내지 수백 ㎛ 두께의 라미네이트 시트를 다이와 펀치를 사용하여 드로잉 공정으로 부분 압축함으로써 수납부를 형성한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 라미네이트 시트는 상부 및 하부 라미네이트 시트의 일측 단부가 상호 결합되어 있는 구조로 이루어져 있다.
또한, 상기 전극조립체가 수납부에 장착된 상태에서 외주면을 실링할 수 있도록 전지케이스의 외주면에는 실링부가 형성되어 있으며, 상기 외주면 실링부의 하나에 가스 포집용 포켓이 외측방향으로 돌출된 형태로 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 가스 포집용 포켓은 그것의 돌출된 폭이 수납부 폭의 30 내지 100%의 크기로 이루어져 전지 활성화를 위한 충방전 과정에서 발생한 가스를 충분히 포집할 수 있는 구조로 이루어져 있다.
더욱이, 발생 가스의 포집을 위한 가스 포집용 포켓이 실질적으로 전극조립체 수납부 상에 위치하지 않으므로, 수납부를 필요 이상으로 크게 제작할 필요가 없어서, 수납부에 대한 전극조립체의 장착 과정이 용이하다.
본 발명에 따른 이차전지는 바람직하게는 리튬 이차전지일 수 있으며, 특히, 리튬 함유 전해액이 겔의 형태로 전극조립체에 함침되어 있는, 이른바, 리튬이온 폴리머 전지에 바람직하게 적용될 수 있다.
한편, 상기 이차전지는 양극 활물질로서 리튬 티타늄 산화물을 포함하고 음극 활물질로서 리튬 리튬 티타늄 산화물을 포함할 수 있다.
상기 리튬 티타늄 산화물을 양극 또는 음극으로 사용할 경우, 리튬 티타늄 산화물의 높은 수분 함량으로 인하여 표면에서의 수분 환원반응과 리튬 티타늄 산화물의 촉매작용으로 인한 전해액 분해반응에 의해 전지 활성화를 위한 충방전시 다량의 가스가 발생할 수 있다.
반면에, 본 발명에 따른 이차전지 제조방법의 경우, 가스 포집용 포켓을 포함하는 전지케이스의 외면을 가압부재를 사용하여 가압한 상태에서 전지 활성화를 위한 충방전 과정을 수행하고 충방전 과정에서 발생한 가스가 포집된 가스 포집용 포켓을 제거함으로써, 전지 활성화를 위한 충방전시 발생한 다량의 가스를 효과적으로 제거할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 단계(c)에서 상기 가압부재는 가스 포집용 포켓을 제외한 전지케이스의 양면을 가압하는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 가압부재는, 예를 들어, 적어도 전지케이스의 수납부에 대응하는 크기를 가진 둘 이상의 판상부재들을 포함할 수 있으며, 둘 이상의 판상형 전지셀들을 동시에 가압할 수 있도록 상호간의 간격 조절이 가능한 구조로 장착되어 있는 셋 이상의 판상부재들을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 판상부재들에는 상호 연통되는 개구들이 천공되어 있고, 상기 개구들을 관통하는 연결축에 의해 판상부재들이 상호 연결되어 있으며, 상기 판상부재들 사이에 전지셀들이 장착된 상태에서 판상부재들을 가압하는 구조로 이루어져 있다.
또한, 다량의 가스를 효율적으로 배출하기 위해 상기 과정(d)에서 가스의 제거를 위해 감압을 인가하는 과정을 추가로 포함할 수 있고, 상기 과정(e)의 이전 또는 이후에 가압부재로부터 전지케이스의 외면에 인가한 가압력을 제거하는 과정을 포함할 수 있음은 물론이다.
본 발명은 또한, 상기의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.
상기와 같은 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 고온 안정성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 다수의 전지셀들을 포함하는 전지팩에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 전지 기반 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은, 가스 포집용 포켓을 포함하는 전지케이스의 외면을 가압부재를 사용하여 가압한 상태에서 전지 활성화를 위한 충방전 과정을 수행하고 충방전 과정에서 발생한 가스가 포집된 가스 포집용 포켓을 제거함으로써, 전지 활성화를 위한 충방전 과정에서 발생하는 가스를 효율적으로 제거하여 균일한 활성화가 이루어지도록 하고, 전지의 성능, 용량 및 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 파우치형 전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2 내지 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지 제조방법의 순서를 나타내는 모식도들이다;
도 9은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가압부재의 모식도이다;
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가압부재의 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2 내지 8에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조방법의 순서를 나타내는 모식도들이 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하여 이차전지 제조방법을 설명하면, 파우치형 전지케이스(130)의 수납부에 전극조립체(110)를 장착하는 과정, 전극조립체(110)를 장착한 상태에서 가스 포집용 포켓(150)을 포함하여 전지케이스의 외주면(162)을 실링하는 과정, 실링된 전지케이스(130)의 외면을 가압부재(171, 172)를 사용하여 가압한 상태에서 전지 활성화를 위한 충방전을 수행하는 과정, 상기 충방전 과정에서 발생한 가스가 포집된 가스 포집용 포켓(150)을 천공하거나 가스 포집용 포켓(150)의 일부를 절취하여 가스를 제거하는 과정. 및 가스 포집용 포켓(150)을 제거하고 대응하는 수납부의 외주면(164)을 실링하는 과정을 거친다.
먼저 도 2 및 3을 참조하면, 전극조립체(110)를 전지케이스(130)의 수납부(120)에 장착한 후 전지케이스(130)를 반으로 접고, 전지케이스(130)의 수납부(120)에 전극조립체(110)를 장착한 상태에서 가스 포집용 포켓(150)을 포함하여 전지케이스의 외주면(162)을 열융착시켜 실링한다.
구체적으로 도 3과 같이 전극조립체(110)가 수납부(120)에 장착된 상태에서 외주면(162)을 실링할 수 있도록 전지케이스(130)의 외주면(162)에는 외주면 실링부가 형성되어 있으며, 외주면 실링부의 하나에 가스 포집용 포켓(150)이 외측방향으로 돌출된 형태로 형성되어 있다.
다음으로, 도 4 및 5를 참조하면, 도 4와 같이 실링된 전지케이스(130)의 외면을 가압부재들(171, 172)을 사용하여 가압한 상태에서 전지 활성화를 위한 충방전을 수행한다.
구체적으로, 도 5와 같이 가압부재들들(171, 172)이 가스 포집용 포켓(150)을 제외한 전지케이스(130)의 양면을 가압하는 구조로 이루어져 있으며, 더욱 구체적으로 가압부재들(171, 172)은 적어도 전지케이스(130)의 수납부(120)에 대응하는 크기를 가진 판상부재들로 구성되어 있다.
다음으로, 도 6과 같이 가압부재들(171, 172)을 사용하여 가압한 상태에서 충방전 과정에서 발생한 가스가 모여 가스 포집용 포켓(150)으로 포집되고, 전지케이스(130)의 내부와 통하는 관통부(163)를 형성하기 위해 가스 포집용 포켓(150)의 일부를 절취하여 활성화 과정에서 발생한 가스를 제거한다.
마지막으로, 도 7 및 8과 같이 전지케이스(130)의 양면에 가압부재들(171, 172)을 사용하여 인가한 가압력을 제거하고 전극조립체(110)와 인접한 미실링 부위의 내측(164)을 열융착하여 실링한 후, 나머지 외측 부위를 절취하여 전지셀(100)을 완성한다.
한편, 도 9 및 10에는 본 발명의 실시예에 따른 가압부재들의 모식도가 도시되어 있다.
도 9를 참조하면, 상기 활성화 과정에서 발생한 가스를 효과적으로 제거하기 위해 전지케이스(130)의 외면을 가압한 상태를 유지시키거나 감압하기 위한 가압부재(200)는 둘 이상의 판상형 전지셀들(231, 232)을 동시에 가압할 수 있도록 상호간의 간격 조절이 가능한 구조로 장착되어 있는 3개의 판상부재들(271, 272, 273)을 포함하는 구조로 이루어져 있다.
또한, 도 10을 참조하면, 가압부재(300)의 판상부재들(371, 372, 373, 374, 375)에는 상호 연통되는 개구들이 천공되어 있고, 상기 개구들을 관통하는 연결축(380)에 의해 판상부재들이 상호 연결되어 있으며, 상기 판상부재들(371, 372, 373, 374, 375) 사이에 전지셀들이 장착된 상태에서 판상부재들(371, 372, 373, 374, 375)을 가압하는 구조로 이루어져 있다.
도 9 및 10에 도시된 가압부재들은 판상형 전지셀들을 가압하기 위하여 판상형 부재들로 구성되어 있는 것으로 설명되어 있지만, 가압부재의 크기 및 형태는 적용되는 전지셀에 따라 그 크기나 형태가 다양하게 구성되는 것도 가능하다.
본 발명이 속한 분양에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체를 전해액과 함께 파우치형 전지케이스의 내부에 밀봉한 구조의 이차전지를 제조하는 방법으로서,
    (a) 파우치형 전지케이스의 수납부에 전극조립체를 장착하는 과정;
    (b) 상기 전극조립체를 장착한 상태에서 가스 포집용 포켓을 포함하여 전지케이스의 외주면을 실링하는 과정;
    (c) 상기 실링된 전지케이스의 외면을 가압부재를 사용하여 가압한 상태에서 전지 활성화를 위한 충방전을 수행하는 과정;
    (d) 상기 충방전 과정에서 발생한 가스가 포집된 가스 포집용 포켓을 천공하거나 가스 포집용 포켓의 일부를 절취하여 가스를 제거하는 과정; 및
    (e) 상기 가스 포집용 포켓을 제거하고 대응하는 수납부의 외주면을 실링하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 이차전지는 판상형 전지셀이고, 상기 과정(c)에서 가압부재는 가스 포집용 포켓을 제외한 전지케이스의 양면을 압축하는 구조이며,
    상기 가압부재는 둘 이상의 판상형 전지셀들을 동시에 가압할 수 있도록 상호간의 간격 조절이 가능한 구조로 장착되는 적어도 전지케이스의 수납부에 대응하는 크기를 가진 셋 이상의 판상부재들을 포함하고 있으며,
    상기 판상부재들에는 상호 연통되는 개구들이 천공되어 있고, 상기 개구들을 관통하는 연결축에 의해 판상부재들이 상호 연결되어 있으며, 상기 판상부재들 사이에 전지셀들이 장착된 상태에서 판상부재들을 가압하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 권취형, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트는 알루미늄 라미네이트 시트인 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트는 상부 및 하부 라미네이트 시트의 일측 단부가 상호 결합되어 있는 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체가 수납부에 장착된 상태에서 외주면을 실링할 수 있도록 전지케이스의 외주면에는 실링부(“외주면 실링부”)가 형성되어 있으며,상기 외주면 실링부의 하나에 가스 포집용 포켓이 외측방향으로 돌출된 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 포집용 포켓은 그것의 돌출된 폭이 수납부 폭의 30 내지 100%의 크기인 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 양극은 양극 활물질로서 리튬 티타늄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 음극은 음극 활물질로서 리튬 티타늄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 이차전지는 리튬이온 폴리머 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 실링은 열융착에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(d)에서 가스의 제거를 위해 감압을 인가하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(e) 이전 또는 이후에 가압부재로부터 전지케이스의 외면에 인가된 가압력을 제거하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
  18. 제 1 항 내지 제 11 항 및 제 16 항 내지 제 17 항 중 하나에 따른 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  19. 제 18 항에 따른 이차전지를 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
KR1020120099073A 2012-09-07 2012-09-07 이차전지의 제조방법 KR101517062B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120099073A KR101517062B1 (ko) 2012-09-07 2012-09-07 이차전지의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120099073A KR101517062B1 (ko) 2012-09-07 2012-09-07 이차전지의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140032623A KR20140032623A (ko) 2014-03-17
KR101517062B1 true KR101517062B1 (ko) 2015-05-04

Family

ID=50644062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120099073A KR101517062B1 (ko) 2012-09-07 2012-09-07 이차전지의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101517062B1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180071799A (ko) * 2016-12-20 2018-06-28 주식회사 엘지화학 파우치형 전지의 전해액 주액방법
US11539068B2 (en) 2017-12-15 2022-12-27 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing secondary battery
WO2023068615A1 (ko) * 2021-10-22 2023-04-27 주식회사 엘지에너지솔루션 간격 조정장치 및 그를 포함하는 이차전지용 실링설비
US11870082B2 (en) 2017-12-15 2024-01-09 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing secondary battery
KR102624753B1 (ko) 2023-05-16 2024-01-12 주식회사티엠프라자 파우치셀 충전 중 디가싱 기능을 위한 저진공 제어시스템
KR102646912B1 (ko) 2023-06-21 2024-03-12 주식회사티엠프라자 전해액 감지센서를 활용한 진공 제어시스템

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102088272B1 (ko) * 2016-02-26 2020-03-12 주식회사 엘지화학 전지셀 가압 장치, 이를 이용한 전지셀 충방전 가압 시스템, 및 전지셀 초기 충방전 방법
KR102217443B1 (ko) * 2016-11-30 2021-02-22 주식회사 엘지화학 이차전지 가스제거장치 및 가스제거방법
KR102180946B1 (ko) * 2016-12-27 2020-11-19 주식회사 엘지화학 균일한 sei 형성을 위한 버퍼 플레이트 및 이를 이용한 전지 제조방법
KR20240034016A (ko) * 2022-09-06 2024-03-13 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 전지셀의 포메이션 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003157903A (ja) 2001-11-20 2003-05-30 Toshiba Battery Co Ltd 非水二次電池の製造方法
JP2010021104A (ja) * 2008-07-14 2010-01-28 Toyota Motor Corp 二次電池の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003157903A (ja) 2001-11-20 2003-05-30 Toshiba Battery Co Ltd 非水二次電池の製造方法
JP2010021104A (ja) * 2008-07-14 2010-01-28 Toyota Motor Corp 二次電池の製造方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180071799A (ko) * 2016-12-20 2018-06-28 주식회사 엘지화학 파우치형 전지의 전해액 주액방법
KR102106111B1 (ko) * 2016-12-20 2020-04-29 주식회사 엘지화학 파우치형 전지의 전해액 주액방법
US10741823B2 (en) 2016-12-20 2020-08-11 Lg Chem, Ltd. System and method for injecting electrolyte of pouch type battery
US11539068B2 (en) 2017-12-15 2022-12-27 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing secondary battery
US11870082B2 (en) 2017-12-15 2024-01-09 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing secondary battery
WO2023068615A1 (ko) * 2021-10-22 2023-04-27 주식회사 엘지에너지솔루션 간격 조정장치 및 그를 포함하는 이차전지용 실링설비
KR102624753B1 (ko) 2023-05-16 2024-01-12 주식회사티엠프라자 파우치셀 충전 중 디가싱 기능을 위한 저진공 제어시스템
KR102646912B1 (ko) 2023-06-21 2024-03-12 주식회사티엠프라자 전해액 감지센서를 활용한 진공 제어시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140032623A (ko) 2014-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101517062B1 (ko) 이차전지의 제조방법
EP2869387B1 (en) Electrode assembly and method for manufacturing same
EP3285327B1 (en) Battery module
JP5246268B2 (ja) リチウムイオン二次電池、車両及び電池搭載機器
JP6086240B2 (ja) 非水電解液電池およびその製造方法
KR102411957B1 (ko) 배터리 셀용 전극 스택의 제조 방법, 그리고 배터리 셀
KR101898295B1 (ko) 전지모듈 어셈블리 및 그 제조방법
EP2731163B1 (en) Quasi-bipolar battery cells and arrangements
KR20190042800A (ko) 균열 방지 구조를 포함하는 파우치형 전지케이스 및 이의 제조방법
JP2009545849A (ja) 非密封残留部分を有する小袋形二次バッテリー
KR102256599B1 (ko) 가압 지그 및 이를 이용한 이차전지 제조 방법
KR20130133639A (ko) 전극 조립체, 전지셀, 전극 조립체의 제조방법 및 전지셀의 제조 방법
KR101453126B1 (ko) 파우치형 리튬이차전지의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 파우치형 리튬이차전지
KR101159099B1 (ko) 가스 포집용 잉여부를 포함하고 있는 파우치형 전지케이스
KR20130097881A (ko) 이차전지의 제조방법 및 이를 이용하여 생산되는 이차전지
KR101108447B1 (ko) 밀봉성이 우수한 파우치형 이차전지의 제조방법
EP3446346A1 (en) Multicavity battery module
KR102117076B1 (ko) 전지모듈의 어셈블리
KR102108208B1 (ko) 원형 전극을 포함하는 원통형 이차전지
JP2018107125A (ja) 電池セルのための電極スタックを製造する方法、及び、電池セル
KR101527256B1 (ko) 이차전지
KR101867650B1 (ko) 만입형 단차가 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀
JP2002373633A (ja) 組電池
KR102282481B1 (ko) 가압 지그 및 이를 이용한 이차전지 제조 방법
KR100573100B1 (ko) 리튬 이온 폴리머전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180418

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 5