KR101551999B1 - Secondary battery and fabricating method of the same, and cell moudle with the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파우치 구조의 안정적인 성형이 가능한 기술에 관한 것으로, 특히 이차전지의 파우치의 성형 공정에서 가열압착과 냉각 공정을 연속적으로 구현하여 성형성의 확보와 공정성을 확보할 수 있도록 하는 펄스형(pluse) 공정을 구현하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a technique capable of stably molding a pouch structure, and more particularly, to a pouch type molding machine for continuously forming a pouch in a pouch of a secondary battery to secure moldability and fairness, Process. ≪ / RTI >

Description

이차전지 및 그 제조방법, 이를 포함하는 중대형 전지모듈{SECONDARY BATTERY AND FABRICATING METHOD OF THE SAME, AND CELL MOUDLE WITH THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a secondary battery and a method of manufacturing the same, and a middle- or large-sized battery module including the secondary battery.

본 발명은 파우치 구조의 안정적인 성형이 가능한 기술 및 이에 따라 제조되는 이차전지에 대한 것이다.The present invention relates to a technique capable of stable molding of a pouch structure and a secondary battery produced thereby.

최근, 충방전이 가능하고 가벼우면서도 에너지 밀도 및 출력 밀도가 높은 리튬이차전지가 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 기존 내연 기관 자동차의 대기오염 및 온실가스 문제를 해결하기 위한 대체방안으로 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(PHEV), 배터리 전기자동차(BEV), 전기자동차(EV) 등이 제시되고 있는데, 리튬이차전지는 이러한 내연기관 대체 자동차의 동력원으로서도 주목받고 있다.In recent years, lithium secondary batteries, which are chargeable and dischargeable and light in weight and have high energy density and high output density, are widely used as energy sources for wireless mobile devices. In addition, Hybrid Electric Vehicle (HEV), Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV), Battery Electric Vehicle (BEV), and Electric Vehicle ), And electric vehicles (EVs). Lithium secondary batteries are attracting attention as power sources for such internal combustion engine alternatives.

리튬이차전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬이온전지와 고분자 전해질을 사용하는 리튬폴리머전지로 분류되며, 전극조립체가 수용되는 외장재의 형상에 따라 원통형, 각형 또는 파우치형으로 분류된다.The lithium secondary battery is classified into a lithium ion battery using a liquid electrolyte and a lithium polymer battery using a polymer electrolyte depending on the type of the electrolyte. The lithium secondary battery is classified into a cylindrical type, a square type, or a pouch type depending on the shape of the outer case accommodating the electrode assembly.

이 중, 파우치형은 금속층(포일)과 상기 금속층의 상면과 하면에 코팅되는 합성수지층의 다층막으로 구성되는 파우치 외장재를 사용하여 외관을 구성하기 때문에, 금속 캔을 사용하는 원통형 또는 각형보다 전지의 무게를 현저히 줄일 수 있어 전지의 경량화가 가능하며, 다양한 형태로의 변화가 가능하다는 장점이 있다.Among them, the pouch type is composed of a metal layer (foil) and a multi-layered film composed of a synthetic resin layer coated on the upper and lower surfaces of the metal layer. Thus, It is possible to reduce the weight of the battery and it is possible to change to various forms.

이러한 파우치 외장재는 직방형 외장재를 한 변의 길이 방향을 기준으로 중간을 접철하여 형성된 상부 외장재와 하부 외장재로 이루어지는데, 하부 외장재에는 프레스(press) 가공 등을 통해 전극조립체를 수용하기 위한 공간 부가 형성된다. 하부 외장재의 공간부에는 주로 판형의 양극, 분리막 및 음극이 적층된 구조의 다양한 전극조립체가 수용된다. 그 다음 전해액을 주입하게 되고 상기 하부 외장재 공간부 주위의 가장자리부와 이에 대응되는 상부 외장재의 가장자리를 밀착시키고 밀착된 부분을 열융착 하면 밀봉된 형태의 파우치형 이차전지가 형성된다.The pouch exterior member is composed of an upper casing member and a lower casing member which are formed by folding a middle portion of the rectangular casing member with respect to the longitudinal direction of one side thereof. The lower casing member is formed with a space portion for receiving the electrode assembly through press working . A variety of electrode assemblies having a structure in which a plate-like anode, a separator, and a cathode are laminated are accommodated in the space portion of the lower casing. Then, an electrolyte is injected into the pouch-shaped secondary battery, and the pouch-shaped secondary battery is formed in a sealed form when the rim of the peripheral portion of the lower casing member is closely contacted with the edge of the corresponding upper casing member.

도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 1 schematically shows a general structure of a typical conventional pouch-type secondary battery as an exploded perspective view.

도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(1)는, 전극조립체(10), 전극조립체(10)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(31, 32), 전극 탭들(31, 32)에 용접되어 있는 전극 리드(51, 52), 및 전극조립체(1)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.1, the pouch type secondary battery 1 includes an electrode assembly 10, electrode taps 31 and 32 extending from the electrode assembly 10, electrodes 32 and 33 welded to the electrode taps 31 and 32, Leads 51 and 52, and a battery case 20 for housing the electrode assembly 1. [

전극조립체(10)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(31, 32)은 전극조립체(10)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(51, 52)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(31, 32)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(20)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극 리드(51, 52)의 상하면 일부에는 전지 케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(53)이 부착되어 있다.The electrode assembly 10 is a power generation element in which an anode and a cathode are sequentially stacked with a separation membrane interposed therebetween, and has a stacked or stacked / folded structure. The electrode tabs 31 and 32 extend from the respective electrode plates of the electrode assembly 10 and the electrode leads 51 and 52 are formed by a plurality of electrode tabs 31 and 32 extending from each electrode plate, Respectively, and a part of the battery case 20 is exposed to the outside. An insulating film 53 is attached to portions of the upper and lower surfaces of the electrode leads 51 and 52 in order to increase the degree of sealing with the battery case 20 and at the same time to ensure an electrically insulated state.

또한, 다수의 양극, 음극 탭들(31, 32)이 일체로 결합되어 용착부를 형성함으로 인해, 전지케이스(20)의 내부 상단은 전극조립체(10)의 상단 면으로부터 일정한 거리만큼 이격되어 있고, 용착부의 탭들(31, 32)은 대략 V자 형상으로 절곡되어 있다(전극 탭들과 전극 리드의 결합부위를 V-포밍(V-forming; 41, 42) 부위로 칭하기도 한다). 전지 케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(10)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 이차전지는, 전지 케이스(20)의 수납부에 전극조립체(10)를 내장하고 전해액(도시하지 않음)을 주입한 후, 전지 케이스(20)의 상부 라미네이트 시트와 하부 라미네이트 시트가 접하는 외주 면을 열융착시키는 과정을 통해 제조된다.In addition, since a plurality of anode and cathode taps 31 and 32 are integrally combined to form a welded portion, the inner upper end of the battery case 20 is spaced apart from the upper end surface of the electrode assembly 10 by a predetermined distance, The negative taps 31 and 32 are bent in a substantially V shape (the joint between the electrode taps and the electrode lead is also referred to as V-forming 41 and 42). The battery case 20 is made of an aluminum laminate sheet, provides a space for accommodating the electrode assembly 10, and has a pouch shape as a whole. The secondary battery has a structure in which the electrode assembly 10 is housed in the housing portion of the battery case 20 and an electrolyte (not shown) is injected into the battery case 20 and then the outer periphery of the battery case 20 contacting the upper and lower laminate sheets And then heat-sealed.

그러나 상술한 공정에서 알루미늄라미네이스 시트로 구성되는 전지케이스의 경우, 상부와 하부로 나누어지는 시트 상에 전극조립체(10)가 배치되고, 이후 최종 외각형상을 구현하기 위해 일정한 형상을 주는 성형을 하게 되는데, 일반적으로는 상온의 몰드로 눌러 형상(forming cup)을 만들어 주게 된다. 하지만 이러한 과정에서 성형되는 형상(forming cup)의 에지부위에 많은 스트레스가 가해지게 되며, 이 부분의 변형율이 다른 부위에 비해 크게 나타나게 된다. 특히, 셀의 용량을 늘리기 위해 전극조립체의 두께를 상승시키면, 형상(forming cup)의 깊이(depth)가 깊어져야 하는바, 이러한 과도한 변형은 파우치의 에지부위에 고분자필름이 파괴되는 크랙(crack)을 발생하게 된다. 이러한 크랙의 발생은 국부적인 부분에 과도한 스트레스가 집중되어 생기는 문제로, 특히 파우치를 형성하는 상하부 시트의 고분자층의 파괴는 알루미늄 시트의 부식을 유발하여 최종 셀의 수명을 단축시키는 문제로 이어지게 된다.However, in the case of the battery case made of the aluminum laminate sheet in the above-described process, the electrode assembly 10 is disposed on the sheet divided into the upper and lower portions, and then, In general, a mold at room temperature forms a forming cup. However, in this process, the edge of the forming cup is subjected to a lot of stress, and the strain of this part is larger than that of the other parts. Particularly, when the thickness of the electrode assembly is increased to increase the capacity of the cell, the depth of the forming cup must be deepened. Such an excessive deformation may cause a crack in which the polymer film is broken at the edge portion of the pouch, . The generation of such cracks is caused by excessive stress concentrated on the local part. Particularly, destruction of the polymer layer of the upper and lower sheets forming the pouch leads to corrosion of the aluminum sheet, shortening the life of the final cell.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 파우치형 이차전지를 제조하는 공정에서 포장재를 형성하는 상하부 시트를 성형하는 성형공정에서 성형몰드를 가열하여 성형 후 연속적으로 상온에서 냉각하는 공정을 도입함으로써, 시트재의 변형으로 인한 크랙의 발생을 제거하여 신뢰성 있는 이차전지를 구현할 수 있도록 하는 데 있다.The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a pouch type secondary battery which is capable of forming a packaging material by molding the upper and lower sheets, The present invention provides a reliable secondary battery by eliminating the occurrence of cracks due to deformation of the sheet member.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 이차전지의 파우치의 성형 공정에서 가열압착과 냉각 공정을 연속적으로 구현하여 성형성의 확보와 공정성을 확보할 수 있도록 하는 펄스형(pluse) 공정을 구현한다.As a means for solving the above-mentioned problems, the present invention implements a pulse process for ensuring moldability and fairness by continuously implementing a heat pressing and cooling process in a pouch forming process of a secondary battery do.

구체적으로는, 본 발명은 상호 대향하는 제1시트 및 제2시트 사이에 전극조립체를 수용시키는 어라인 공정과 가열조건 및 냉각조건을 인가하여 상기 제1시트 및 제2시트를 성형하는 펄스형 성형공정를 포함하는 이차전지의 제조방법을 제공할 수 있도록 한다. 이 경우 상기 펄스형 성형 공정은, 상기 가열조건을 몰드의 온도를 60℃ ~200 ℃ 로 가열하여 상기 제1시트 및 제2시트를 성형하고, 상기 가열조건이 수행된 이후에, 상기 제1시트 및 제2시트에 상온의 냉각조건을 인가하여 냉각(cooling)하는 공정으로 구현될 수 있다.More specifically, the present invention relates to a process for forming an electrode assembly in which an electrode assembly is accommodated between mutually opposing first and second sheets, and a pulse-type forming process for forming the first and second sheets by applying a heating condition and a cooling condition And a process for producing the secondary battery including the process. In this case, in the pulse forming step, the heating conditions are heated to a temperature of 60 to 200 DEG C to mold the first sheet and the second sheet, and after the heating condition is performed, And cooling the sheet by applying a cooling condition at room temperature to the second sheet.

이러한 본 발명에 따른 제조공정으로 제조되는 이차전지는 제1시트 및 제2시트의 사이에 삽입되는 구조로 배치되는 전극조립체의 수용부와 상기 수용부의 외각인 상기 제1시트 및 제2시트의 융착영역인 실링부를 구비하되, 상기 수용부의 측면을 형성하는 고분자층의 밀도가 실링부의 밀도의 0.7~0.9의 범위를 만족하는 구조로 구현될 수 있다.The secondary battery manufactured by the manufacturing process according to the present invention is characterized in that the accommodating portion of the electrode assembly disposed in a structure interposed between the first sheet and the second sheet, and the fusion of the first sheet and the second sheet, And the density of the polymer layer forming the side surface of the receiving portion is in the range of 0.7 to 0.9 of the density of the sealing portion.

이 경우, 상술한 이차전지에서의 상기 제1시트 및 제2시트는, 금속층의 일면 또는 상기 일면에 대향하는 타면에 적어도 2 이상의 고분자층이 구비되는 구조가 적용될 수 있으며, 특히 상기 고분자층 중 금속층과 접촉하는 고분자층은, 다른 고분자층보다 보다 높은 녹는점을 가지는 물질로서 구성될 수 있다.
In this case, the first sheet and the second sheet in the above-described secondary battery may have a structure in which at least two polymer layers are provided on one surface of the metal layer or on the other surface opposite to the one surface. May be configured as a material having a higher melting point than other polymer layers.

본 발명에 따르면, 파우치형 이차전지를 제조하는 공정에서 포장재를 형성하는 상하부 시트를 성형하는 성형공정에서 성형몰드를 가열하여 성형 후 연속적으로 상온에서 냉각하는 공정을 도입함으로써, 시트재의 변형으로 인한 크랙의 발생을 제거하여 신뢰성 있는 이차전지를 구현할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the present invention, by introducing a step of heating the molding die and cooling the molding die continuously at a normal temperature in the molding step of molding the upper and lower sheets forming the packaging material in the step of manufacturing the pouch type secondary battery, It is possible to realize a reliable secondary battery.

특히, 가열로 인한 성형으로 성형성을 향상시키고, 이어서 냉각공정을 거쳐 플렉시블(flexible)한 상태의 시트를 구성하는 고분자층의 상태를 회복하여 마찰로 인한 공정성 하락을 방지할 수 있는 장점도 구현된다.
Particularly, it is possible to improve the moldability by molding due to heating, and then to recover the state of the polymer layer constituting the flexible sheet through the cooling process, thereby preventing a decline in the fairness due to friction .

도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 구조를 도시한 요부 사사도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지의 제조공정을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 이차전지의 구조를 도시한 요부 단면개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 파우치를 구성하는 시트의 구성을 도시한 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 이차전지의 구조를 도시한 요부 단면개념도 및 분리사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 제조공정을 적용한 파우치의 에지부의 실제 이미지를 도시한 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a conventional pouch type secondary battery. FIG.
2 is a block diagram showing a manufacturing process of a secondary battery according to the present invention.
3 is a conceptual diagram of a main part showing a structure of a secondary battery according to the present invention.
Fig. 4 shows the structure of a sheet constituting the pouch according to the present invention.
5 and 6 are a schematic sectional view and an exploded perspective view showing the structure of a secondary battery according to the present invention.
7 shows an actual image of an edge portion of a pouch to which the manufacturing process according to the present invention is applied.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
Hereinafter, the configuration and operation according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals denote the same elements regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

도 2는 본 발명에 따른 이차전지의 제조공정을 도시한 공정블럭도이다.FIG. 2 is a process block diagram showing a manufacturing process of a secondary battery according to the present invention.

도시된 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지의 제조공정은 상호 대향하는 제1시트 및 제2시트 사이에 전극조립체를 수용시키는 어라인 공정과 가열조건 및 냉각조건을 인가하여 상기 제1시트 및 제2시트를 성형하는 펄스형 성형공정을 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서, 펄스형 성형공정이란, 가열과 냉각을 반복하는 공정으로 정의하며, 특히 본 발명에서는 공정 초기 상온에서 성형 가공을 위한 특정 온도까지 몰드의 온도를 상승시키며, 이후 파우치의 성형 후, 다시 상온으로 냉각을 수행하도록 하는 연속의 공정으로 구현하여 이후 공정성을 높일 수 있도록 한다.Referring to the drawings, the manufacturing process of a secondary battery according to the present invention includes a process of receiving an electrode assembly between first and second sheets facing each other, and applying a heating condition and a cooling condition, And a pulsed forming step of forming the second sheet. Herein, the pulse type molding step is defined as a step of repeating heating and cooling. Specifically, in the present invention, the temperature of the mold is raised from a normal temperature at the initial stage of the process to a specific temperature for molding, So that the subsequent process can be enhanced.

구체적으로는, 우선 이차전지의 파우치를 형성하는 제1시트 및 제2시트를 로딩하고, 그 사이에 전극조립체를 어라인하여 삽입하는 공정(어라인공정)이 수행된다. 이 경우 상기 제1시트 및 제2시트는, 금속층 상에 고분자이 적층된 구조를 적용할 수 있다. 상기 금속층은 적정 두께를 유지하고 외부로부터 내부로 수증기, 가스가 침투하는 것을 방지하며, 전해액의 누수를 방지하는 역할을 한다. 이러한 금속층을 구성하는 재료로는 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)의 합금, 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)의 합금, 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 그 등가물 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나, 상기 금속층을 철이 함유된 재질로 할 경우에는 기계적 강도가 강해지고, 알루미늄이 함유된 재질로 할 경우에는 유연성이 좋아진다. 통상, 알루미늄 금속시트가 바람직하게 사용된다. 상기 고분자층은 PE, 우레탄, PET, PI, NY, PP, CPP, 불소계수지 중 선택되는 어느 하나 또는 2 이상의 물질의 혼합물로 이루어지는 것을 적용할 수 있다. Specifically, a process (an in-line process) of loading the first sheet and the second sheet forming the pouch of the secondary battery and inserting the electrode assembly therebetween is performed first. In this case, the first sheet and the second sheet may have a structure in which a polymer is laminated on a metal layer. The metal layer maintains a proper thickness, prevents water vapor and gas from penetrating from the outside to the inside, and prevents leakage of the electrolytic solution. Examples of the material constituting the metal layer include alloys of iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr) and manganese (Mn), iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr) and nickel Alloy, aluminum (Al), copper (Cu), or an equivalent thereof may be used, but is not limited thereto. However, when the metal layer is made of a material containing iron, the mechanical strength is strengthened, and when the material is made of aluminum, flexibility is improved. Normally, an aluminum metal sheet is preferably used. The polymer layer may be formed of a mixture of any one selected from among PE, urethane, PET, PI, NY, PP, CPP, and fluorine resins, or a mixture of two or more materials.

다음으로, 상기 제1시트 및 제2시트의 외각부분, 즉 전극조립체가 수용되는 영역의 외각부분에 대하여 몰드를 이용하여 본 발명에 따른 성형공정을 수행한다. 이 경우 본 발명에 따른 성형 공정은 펄스형 성형공정, 즉 몰드에 열원을 공급하여 몰드의 온도를 상승시킨 후 압착을 하는 가열압착공정으로 수행됨이 바람직하다. 이 경우, 몰드를 가열시키는 가열조건은 몰드의 온도를 60℃ ~200 ℃ 로 가열하여 상기 제1시트 및 제2시트에 대한 성형을 수행함이 바람직하다. 이는 60℃ 보다 낮은 온도로 형성하여 가열압착을 수행하는 경우에는 성형공정시 가열에 의한 효과를 얻을 수 없으며, 200 ℃ 보다 높은 온도로 가열조건을 인가하는 경우에는 시트 자체에 형성되어 있는 고분자층이 녹아서 성형성을 유지할 수 없게 되기 때문이다.Next, the molding process according to the present invention is carried out using a mold with respect to the outer portion of the first sheet and the second sheet, that is, the outer portion of the region where the electrode assembly is received. In this case, the forming process according to the present invention is preferably performed in a pulse-type forming process, that is, a heat-pressing process in which the temperature of the mold is raised by supplying a heat source to the mold, followed by pressing. In this case, the heating condition for heating the mold is preferably performed by heating the mold at a temperature of 60 ° C to 200 ° C to mold the first and second sheets. If the heating is performed at a temperature higher than 200 deg. C, the polymer layer formed on the sheet itself may not be heated. So that the moldability can not be maintained.

특히, 본 발명에 따른 펄스형 성형공정은, 상술한 가열조건의 인가와 동시에 성형을 완료하고, 이후 상온에서 냉각을 수행하는 공정이 연속적으로 이어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. 이 경우 냉각에 따른 냉각조건은 성형된 제1시트 및 제2시트를 15℃ ~25℃의 환경에서 냉각(cooling)하는 공정으로 수행되거나, 몰드 자체의 온도를 15℃ ~25℃로 낮추어 냉각압착하는 공정으로 수행될 수 있다.Particularly, the pulse-type forming process according to the present invention is characterized in that the process of completing the molding at the same time as the application of the heating condition described above and then performing the cooling process at the normal temperature can be continued. In this case, the cooling condition for cooling may be performed by cooling the formed first and second sheets in an environment of 15 ° C to 25 ° C, or by cooling the mold itself to 15 ° C to 25 ° C, . ≪ / RTI >

전체적으로 본 발명에 따른 펄스형 성형공정은 상기 제1시트 및 제2시트 사이에 전극조립체를 어라인한 이후에, 상기 전극조립체가 수용된 영역 외각부에 몰드를 이용해 가열 및 냉각을 수행하여 전극조립체의 수용공간부(forming depth)를 형성하는 공정으로 압축할 수 있다. 이를 통해 각 시트를 형성하는 고분자층의 유연성(flexibility)이 증가하여 변형을 용이하게 하여, 성형의 한계점을 늘릴 수 있도록 한다. 이를 통해 파우치를 구성하는 국부영역에 가해지는 스트레스를 줄여 파우치가 파괴되는 현상을 방지할 수 있게 된다. 일반적으로, 가열을 한 상태에서 연성을 확보하여 공정을 진행해게 되면, 가열 상태의 고분자층의 연신되기는 하나, 파우치의 고분자층의 마찰력이 증가하게 되며, 이렇게 증가된 마찰력은 공정상 성형후, 다름 공정으로 이송시 미끄러지지 않아 이후 공정을 진행할 수 없게 되는 문제가 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해 다시 온도를 낮추어 파우치에 대한 이송성 등의 공정성을 높일 수 있도록 한다.
In general, in the pulse forming process according to the present invention, heating and cooling are performed on the outer periphery of the region where the electrode assembly is accommodated by using the mold after the electrode assembly is disposed between the first sheet and the second sheet, Can be compressed into a process of forming a forming depth. Thus, the flexibility of the polymer layer forming each sheet is increased, thereby facilitating the deformation and increasing the limit of the molding. Thus, the stress applied to the local area constituting the pouch can be reduced, thereby preventing the pouch from being destroyed. Generally, if the process is carried out while securing ductility in the heated state, the polymer layer in the heated state is stretched, but the frictional force of the polymer layer of the pouch is increased. There is a problem that it is impossible to proceed with the subsequent process because it does not slip when it is transferred to the process. In order to solve this problem, it is necessary to lower the temperature again so as to improve the fairness such as transferability to the pouch.

도 3은 본 발명에 따른 제조공정으로 제조되는 성형 공정 후의 이차전지의 개략적인 구성을 도시한 요부 단면개념도이다.Fig. 3 is a conceptual sectional view showing a schematic structure of a secondary battery after a molding process which is manufactured by the manufacturing process according to the present invention.

도시된 것과 같이, 상술한 본 발명에 따라 제조되는 이차전지는, 제1시트(110) 및 제2시트(120)의 사이에 삽입되는 구조로 배치되는 전극조립체(130)의 수용부(X)와 상기 수용부의 외각인 상기 제1시트 및 제2시트의 융착영역인 실링부(Y)를 구비하되, 상기 수용부의 측면을 형성하는 고분자층의 밀도가 실링부의 밀도의 0.7~0.9배의 범위를 만족하는 구조로 구현할 수 있다. 특히, 상기 측면을 형성하는 부분 중 절곡부(edge 부분: a1, a2)를 형성하는 부분의 고분자층 밀도가 상술한 것과 같이, 실링부(Y)의 고분자층 밀도에 0.7~0.9배의 범위를 만족하는 구조로 구현됨이 더욱 바람직하다. 성형으로 인해 발생하는 크랙은 상술한 절곡부에 국부적으로 많이 발생하게 되는데, 본 발명에 따른 가공방식에 따르면 이러한 문제를 일소할 수 있게 된다.As shown in the drawing, the secondary battery manufactured according to the present invention has the receiving portion X of the electrode assembly 130, which is disposed between the first sheet 110 and the second sheet 120, And a sealing portion (Y) which is a fusion region of the first sheet and the second sheet, which is an outer periphery of the accommodation portion, wherein the density of the polymer layer forming the side surface of the accommodation portion is in the range of 0.7 to 0.9 times the density of the sealing portion It can be implemented with a satisfactory structure. Particularly, as described above, the density of the polymer layer in the portion forming the side portions (edge portions a1 and a2) is in the range of 0.7 to 0.9 times the density of the polymer layer in the sealing portion Y It is more preferable to be implemented with a satisfactory structure. The cracks generated due to the molding occur locally in the above-mentioned bending portion. According to the processing method according to the present invention, such a problem can be solved.

즉, 파우치에 대한 성형시 종래의 몰딩 기술로는 국부적인 부분에 가해지는 힘이 매우 강하여 연신되는 부분의 강도나 밀도가 다른 부위에 비해 현저하게 낮아져 파우치 내부의 금속층이 노출되는 크랙이 발생하게 되나, 본 발명에 따른 공정에 의하면, 전극조립체가 수용되는 수용부(X)의 측면부(A,B)가 연신되는 경우라도, 일정한 고분자층의 두께와 강도, 밀도를 유지할 수 있게 되며, 이후 연속된 냉각공정으로 연신 후에 외부의 공정에도 영향을 받지 않고 일정한 두께 및 강도를 구비할 수 있게 된다.That is, in the molding process for the pouch, the force applied to the local portion is very strong in the conventional molding technique, so that the strength and density of the stretched portion are remarkably lower than those of the other portions, so that a crack occurs in which the metal layer in the pouch is exposed , The process according to the present invention makes it possible to maintain the thickness, strength and density of a certain polymer layer even when the side portions A and B of the accommodating portion X in which the electrode assembly is accommodated are elongated, It is possible to provide a constant thickness and strength without being influenced by an external process after stretching in the cooling process.

본 발명에 따른 제1시트 또는 제2시트는 금속층에 고분자층이 형성되는 구조를 활용할 수 있음은 상술한바 있으며, 더욱 구체적으로는 제1시트 또는 제2시트를 구성하는 금속층의 일면 또는 상기 일면에 대향하는 타면에 코팅되는 다수의 코팅층으로 구성될 수 있다.The first sheet or the second sheet according to the present invention can utilize a structure in which a polymer layer is formed on a metal layer. More specifically, the first sheet or the second sheet has a structure in which a metal layer And may be composed of a plurality of coating layers coated on opposite sides.

도 4는 이러한 본 발명에 따른 제1시트 또는 제2시트의 단면 구조를 도시한 것으로, 일반적으로는 금속층(122)의 일면에 형성되는 외부 수지층(121)과, 타면에 내부 수지층(123)을 구비하는 구조로 구현할 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 각 수지층은 다수의 층으로 구현될 수도 있다.4 shows a sectional structure of a first sheet or a second sheet according to the present invention. In general, an outer resin layer 121 formed on one surface of a metal layer 122 and an inner resin layer 123 ). However, the present invention is not limited thereto, and each resin layer may be formed of a plurality of layers.

특히, 외부수지층(121) 또는 내부수지층(123)과 같이 금속층(122)와 대면하여 직접 접촉하는 수지층 상에 추가되는 보조수지층(124)와 같은 구조에서는 상기 금속층과 직접 대면되는 층은, 나머지 보조수지층의 보다 높은 녹는점을 가지는 물질로서 구성될 수 있도록 구현할 수 있다. 도시된 도면에서는 내부수지층(123)에 적층되는 구조를 들어 설명하기로 한다.Particularly, in a structure similar to the auxiliary resin layer 124 added to the resin layer in direct contact with the metal layer 122 such as the external resin layer 121 or the internal resin layer 123, May be implemented as a material having a higher melting point of the remaining auxiliary resin layer. In the drawing, a structure in which the internal resin layer 123 is laminated will be described.

즉, 금속층(122)와 접촉하는 수지층의 경우, 다른 보조수지층 보다 서브층의 보다 20 ~ 30℃ 높은 녹는점을 가지는 물질로서 구성할 수 있다. 이렇게 하면, 본 발명에 따른 가열압착 공정에서 녹는 점이 상대적으로 더 낮은 층이 먼저 녹아 실링성을 높혀줄 뿐만 아니라, 금속층과 직접 대면되는 층은 녹지 않아, 금속층 상호 간에 직접적으로 접촉되는 일이 발생하지 않게 된다. 즉, 금속층 상호 간 접촉을 억제하여 절연특성을 향상시킬 수 있다.That is, in the case of the resin layer contacting the metal layer 122, it can be constituted as a material having a melting point 20 to 30 ° C higher than that of the other sub resin layer. In this case, the layer having a relatively lower melting point is melted first to increase the sealing property in the hot pressing process according to the present invention, and the layer directly facing the metal layer does not melt and the metal layer is directly contacted with each other . That is, it is possible to suppress the contact between the metal layers and improve the insulation characteristic.

특히, 이 경우, 금속층의 내측에 형성되는 상기 내부 수지층은 총 두께가 20 ~ 100 ㎛ 범위 이내인 것이 바람직하다. 상기 내부 수지층이 20㎛ 보다 얇을 경우, 실링시 수지층이 밀려나와 두께가 감소함에 따른 실링 강도의 저하나 절연특성의 저하를 가져오는 치명적인 결함이 발생하게 된다. 나아가, 상기 내부 수지층이 100㎛ 보다 두꺼울 경우에는 내부 수지층에 의핸 수분침투 면적의 증가로 인해 전지성능을 저하하게 되는 문제가 발생하게 된다. 상기 내부 수지층은 폴리올레핀 수지, 폴리우레탄 수지, 및 폴리이미드 수지에서 선택되어지는 1 종 이상의 물질인이나, PET(polyethylene terephthalate), Ny(nylon), PAN(peroxyacetyl nitrate), PP(PolyPropylene), 불소계수지 중에서 선택되는 어느 하나의 물질을 이용할 수 있다.Particularly, in this case, it is preferable that the total internal thickness of the inner resin layer formed on the inner side of the metal layer is within a range of 20 to 100 mu m. When the internal resin layer is thinner than 20 탆, a fatal defect occurs which causes a decrease in the sealing strength and a deterioration of the insulation characteristic as the resin layer is pushed and the thickness is reduced at the time of sealing. Further, when the internal resin layer is thicker than 100 탆, there arises a problem that battery performance is deteriorated due to an increase in the moisture permeation area with respect to the internal resin layer. The inner resin layer may be at least one material selected from a polyolefin resin, a polyurethane resin and a polyimide resin, but may be at least one selected from the group consisting of PET (polyethylene terephthalate), Ny (nylon), PAN (peroxyacetyl nitrate) Resin may be used.

도 5 및 도 6은 도 4에서 설명한 제2시트만을 성형하는 구조(single cup)가 아닌 중대형 모듈에 적용되는 제1시트 및 제2시트를 동시에 성형하는 구조(double cup)의 예를 설명한 것이다. 즉, 제1시트(110)과 제2시트(120)을 성형하는 경우, 상술한 본 발명에 따른 공정을 그대로 적용할 수 있게 된다. 즉, 제1시트(110)과 제2시트(120)를 어라인 한 후, 몰드에 열원을 공급하여 몰드의 온도를 60℃ ~200 ℃ 로 가열하여 상기 제1시트 및 제2시트에 대한 성형을 수행하고, 상술한 가열조건의 인가와 동시에 성형을 완료하고, 이후 성형된 제1시트 및 제2시트를 15℃ ~25℃의 환경에서 냉각(cooling)하는 공정으로 수행되거나, 몰드 자체의 온도를 15℃ ~25℃로 낮추어 냉각압착하는 공정으로 수행될 수 있다.Figs. 5 and 6 illustrate examples of a structure (double cup) for simultaneously molding a first sheet and a second sheet applied to a middle- or large-sized module other than a structure for molding only the second sheet described in Fig. That is, when the first sheet 110 and the second sheet 120 are formed, the above-described process according to the present invention can be directly applied. That is, after arranging the first sheet 110 and the second sheet 120, a heat source is supplied to the mold, and the temperature of the mold is heated to 60 ° C to 200 ° C to form the first and second sheets , Cooling the first sheet and the second sheet in an environment at 15 ° C to 25 ° C, or performing a cooling process in which the temperature of the mold itself To 15 [deg.] C to 25 [deg.] C, followed by cold pressing.

이상의 구조(double cup)에서도 도 3에서 상술한 구조의 성형에서 구현될 수 있는 본 발명의 유리한 효과가 구현될 수 있음은 물론이다.It goes without saying that the advantageous effect of the present invention, which can be realized in the molding of the above-described structure in Fig. 3, can also be realized in the double cup.

즉, 상기 전극조립체(130)을 수용하는 수용부의 측면(C, D)은 제1시트 및 제2 시트에 모두 구현되는 점에서 도 3의 구조와 차이가 있으나, 각 수용부(X)의 측면에서의 에지부(b1, b2)를 형성하는 고분자층의 밀도가 실링부(Y)의 밀도의 0.7~0.9배의 범위를 만족하는 구조로 구현할 수 있으며, 이는 성형으로 인해 발생하는 에지부의 크랙을 현저하게 줄일 수 있게 된다. 이는 후술하는 도 7의 실제 가공 사진을 통해 확인이 가능하다.3 is different from the structure of FIG. 3 in that the sides C and D of the housing portion for housing the electrode assembly 130 are both formed in the first sheet and the second sheet, The density of the polymer layer forming the edge portions (b1, b2) in the sealing portion (Y) may be 0.7 to 0.9 times the density of the sealing portion (Y) Can be significantly reduced. This can be confirmed through an actual processed photograph of FIG. 7 to be described later.

이후, 성형된 제1시트(110)과 제2시트(120)의 내부에 전극조립체(130)을 배치하고, 이후 성형된 제1시트(110)과 제2시트(120)의 사이의 수용홈에 전해액을 주입하고, 실링공정을 거치게 된다.Thereafter, the electrode assembly 130 is disposed in the formed first sheet 110 and the second sheet 120, and then the receiving sheet 130 between the first sheet 110 and the second sheet 120, And a sealing process is performed.

도 7은 본 발명에 따른 제1시트(110)과 제2시트(120)에 펄스형 성형 공정을 인가하여 성형을 수행한 경우, 성형 깊이를 3mm, 4mm, 4.5mm, 5mm로 순차적으로 증가시켜 가공을 하는 경우에라도, 상술한 절곡부 부분(에지부분)에 크랙이 발생하지 않고 에지부분의 내부(inner side) 및 외부(outer side)의 표면이 매끄럽게 형성되는 실제 공정 후 제품 사진을 도시한 것이다.FIG. 7 is a graph showing the relationship between the thickness of the first sheet 110 and the thickness of the second sheet 120 according to the present invention when the pulsed forming process is applied to the first sheet 110 and the second sheet 120 according to the present invention and the forming depth is sequentially increased to 3 mm, 4 mm, 4.5 mm, There is shown a photograph of a product after an actual process in which cracks are not generated in the bent portion (edge portion) and the surfaces of the inner side and the outer side of the edge portion are smoothly formed .

이상, 도면을 참조하여 본 발명의 일구현예를 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 particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited thereto.

실시예Example

두께 40㎛의 CPP 필름으로 이루어진 내부 층에 알루미늄 호일 금속박층을 형성시킨 다음, 상기 알루미늄 금속층에 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자를 이용하여 20㎛ 두께의 내부 수지 제 1 층을 형성시켰다. 그 다음, 상기 내부 수지 제 1 층 상에 CPP(무연신 폴리프로필렌)로 20㎛ 두께의 내부 수지 제 2 층을 형성시켰다. 그 다음, 내부 수지 제 1 층이 형성된 상기 알루미늄 금속층의 반대면에 외부층으로 작용하는 나일론층(Nylon Layer)을 적층시켜 파우치 외장재를 제조하였다.
An aluminum foil metal foil layer was formed on an inner layer made of a CPP film having a thickness of 40 mu m and a polyethylene terephthalate polymer was used for the aluminum metal layer to form a first resin layer having a thickness of 20 mu m. Next, a 20 mu m-thick internal resin second layer made of CPP (unleaded polypropylene) was formed on the internal resin first layer. Next, a nylon layer serving as an outer layer was laminated on the opposite surface of the aluminum metal layer on which the first resin layer was formed to produce a pouch exterior member.

비교예Comparative Example

상기 실시예에서 금속산화막을 포함하지 않는 통상의 내부층/금속층/외부층으로 이루어진 파우치 외장재를 제조하고, 일반적인 몰드를 이용하여 성형공정을 진행하였다.
In the above embodiment, a pouch outer cover made of a conventional inner layer / metal layer / outer layer not including a metal oxide film was manufactured and a molding process was performed using a general mold.

실험예Experimental Example

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 파우치 외장재를 사용하여 그 내부에 통상의 전극조립체를 위치시키고, 100℃ 범위에서 가열하여 성형한 후, 이후 상온에서 냉각시켰다. 그 다음, 이들의 절연특성 및 파우치재의 크랙 발생으로 인한 불량율을 다음과 같이 평가하였으며, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.A conventional electrode assembly was placed in the pouch exterior member manufactured in the above examples and comparative examples, and the electrode assembly was heated and molded at a temperature of 100 캜, followed by cooling at room temperature. Then, the insulating properties and the defective ratio due to cracking of the pouch material were evaluated as follows. The results are shown in Table 1 below.

총 제조된 전지수Total manufactured index 절연불량전지Insulated battery 크랙발생수Number of cracks 양품전지Good battery 실시예Example 100100 33 33 9494 비교예Comparative Example 100100 2525 2020 5555

절연특성 : 완성된 전지의 포장재 금속층인 알루미늄과 전지의 음극 간의 저항을 메가오옴미터(Megaohmmeter)를 이용하여 측정하였으며 그 저항값이 10Mohm 이하인 경우를 불량으로 평가하였다.Insulation characteristics: The resistance between the aluminum, which is the metal layer of the packaging material of the finished battery, and the negative electrode of the battery was measured using a mega- ohmmeter. The resistance was evaluated as poor when the resistance was less than 10Mohm.

크랙 발생: 육안검사를 통해 발생되는 미세크랙의 존재 여부로 불량을 평가하였다.Cracking: The defect was evaluated by the presence of micro cracks generated through visual inspection.

상기 표 1의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 경우에 크랙의 발생 및 절연 불량의 발생이 개선됨을 알 수 있다.
As can be seen from the results of Table 1, it can be seen that the generation of cracks and the occurrence of insulation defects are improved in the case of the present invention.

본 발명에서 적용되는 전극조립체는 긴 시트 형의 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) 전극조립체로 구분된다. 바람직하게는 스택형 구조와 스택/폴딩형 구조를 들 수 있다. 상기 스택형 구조는 당업계에 널리 공지되어 있으므로, 본 명세서에서 그에 대한 설명은 생략한다. 상기 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.The electrode assembly according to the present invention includes a jelly-roll (wound type) electrode assembly having a long sheet-like anode and a cathode wound with a separator interposed therebetween, a plurality of positive electrodes and cathodes And a stacked (laminated) electrode assembly in which a separator is interposed therebetween. The stacked structure and the stacked / folded structure are preferable. Since the stacked structure is well known in the art, a description thereof will be omitted herein. Details of the stack / folding structure of the electrode assembly are disclosed in Korean Patent Application Publication Nos. 2001-0082058, 2001-0082059 and 2001-0082060, the contents of which are incorporated herein by reference. Lt; / RTI >

이하에서는 상술한 본 발명에 따른 실시예에 적용되는 전극조립체를 구성하는 구성요소의 구체적인 재료 및 구성상의 특징을 설명하기로 한다.Hereinafter, specific materials and constitutional characteristics of the constituent elements of the electrode assembly applied to the embodiments of the present invention will be described.

양극구조Anode structure

본 발명에서 상기 단위 전극은 양극 또는 음극으로 구별되고, 상기 풀셀과 바이셀은 상기 양극 및 음극을 그 사이에 분리막을 개재시킨 상태에서 상호 결합시켜 제조된다. 양극은 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진재를 더 첨가하기도 한다.In the present invention, the unit electrode is divided into a positive electrode and a negative electrode, and the pull cell and the bi-cell are manufactured by mutually coupling the positive electrode and the negative electrode with a separator interposed therebetween. The anode is prepared, for example, by applying a mixture of a cathode active material, a conductive material and a binder on a cathode current collector, followed by drying and pressing. If necessary, a filler may be further added to the mixture.

[양극집전체][Anode collector]

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, aluminum or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.

[양극활물질][Cathode active material]

상기 양극 활물질은 리튬 이차전지인 경우 예를 들어, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2 - xO4 (여기서, x는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4,V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 - xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x= 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물;Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a lithium secondary battery, for example, a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 - x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 and LiMnO 2 ; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; Formula LiNi 1 - x M x O 2 ( where, the M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, x = 0.01 ~ 0.3 Im) Ni site type lithium nickel oxide which is represented by; Formula LiMn 2 - x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds, Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like, but are not limited thereto.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 50 wt% based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

음극 구조Cathode structure

음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.The negative electrode is prepared by applying, drying and pressing an anode active material on an anode current collector, and may optionally further include a conductive material, a binder, a filler, and the like as described above.

[음극 집전체][Cathode collector]

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples of the anode current collector include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, a surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.

[음극활물질][Negative electrode active material]

상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1 - xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐;0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1 - x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

[분리막][Separation membrane]

상기 풀셀들은 긴 길이의 분리막 시트 상에 위치시킨 후 중첩부에는 분리막 시트가 개재되는 구조로 권취하는 바, 각 풀셀들은 분리막 필름이 개재된 상태에서 양극과 음극이 서로 대면하도록 적층하여야 한다. 상기 분리막 시트는 권취 후 전극조립체를 한차례 감싸는 연장된 길이를 가질 수 있고, 분리막 시트의 최 외각 말단은 열융착되거나 테이프가 붙여져 고정될 수 있다. 예를 들어, 열용접기 또는 열판 등을 마무리되는 분리막 시트에 접촉시켜 분리막 시트 자체가 열에 의해 용융되어 접착 고정되도록 하는 것이다. 이에 따라, 압력이 계속 유지되게 하는바 전극과 분리막 시트 사이의 안정적인 계면 접촉을 가능케 한다.The pull cells are placed on a separator sheet having a long length, and then the separator sheet is wound on the overlapped portion. The pull cells are stacked so that the positive and negative electrodes face each other with the separator film interposed therebetween. The separator sheet may have an extended length to wrap the electrode assembly once after winding, and the outermost end of the separator sheet may be heat-sealed or tape-fixed. For example, a heat welding machine or a hot plate is brought into contact with a separator sheet to be finished, so that the separator sheet itself is melted and fixed by heat. This ensures stable interfacial contact between the bar electrode and the separator sheet to keep the pressure constant.

상기 분리막 시트 또는 셀의 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막은 절연성을 나타내고 이온의 이동이 가능한 다공성 구조라면, 그것의 소재가 특별히 제한되는 것은 아니며, 상기 분리막과 분리막 시트는 동일한 소재일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.The separation membrane interposed between the anode and the cathode of the separator sheet or cell is not particularly limited as long as it exhibits insulation and has a porous structure capable of moving ions, and the separation membrane and the separation membrane sheet may be the same material or not It is possible.

상기 분리막 또는 분리막 시트는, 예를 들어, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용될 수 있고, 분리막 또는 분리막 시트의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막 또는 분리막 시트로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다. 바람직하게는, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 또는 이들 필름의 조합에 의해서 제조되는 다층 필름이나 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 또는 폴리비닐리덴 플로라이드 헥사플루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene) 공중합체 등의 고분자 전해질용 또는 겔형 고분자 전해질용 고분자 필름일 수 있다.The separator or separator sheet may be a thin insulating film having high ion permeability and mechanical strength. The separator or separator sheet generally has a pore diameter of 0.01 to 10 mu m, 300 mu m. Examples of the separator or separator sheet include olefin polymers such as polypropylene, which is resistant to chemicals and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane. Preferably, a multilayer film produced by a polyethylene film, a polypropylene film, or a combination of these films, or a film made of polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polyacrylonitrile, or poly A polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene copolymer or the like, or a polymer film for a gel-type polymer electrolyte.

상기 분리막은 풀셀 또는 바이셀을 구성하기 위해서 열융착에 의한 접착 기능을 가지고 있는 것이 바람직하고, 상기 분리막 시트는 반드시 그러한 기능을 가질 필요는 없으나 권취 공정을 용이하게 수행하기 위해서는 접착 기능을 가지는 것을 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable that the separation membrane has an adhesive function by heat fusion to form a pull cell or a bi-cell, and the separator sheet does not necessarily have such a function. However, in order to facilitate the winding process, .

또한, 본 발명에서는 풀셀 또는 바이셀을 구성하기 위해 하나의 분리막에 전극을 배치하고 이를 한 방향으로 권취하거나, 지그재그 방향으로 권취한 형태 등의 구조를 들어 예시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다수의 전극 사이에 별도의 분리막을 개재하여 적층한 형태로 라미네이션 하는 구조도 적용될 수 있음은 물론이다.In addition, in the present invention, in order to construct a pull cell or a bi-cell, an electrode is disposed in one separator, and the electrode is wound in one direction or wound in a zigzag direction. However, the present invention is not limited thereto. It is also possible to adopt a structure in which a lamination is performed in the form of a stacked layer with a separate separation film interposed between the electrodes.

본 발명에 따른 이차전지는, 이를 단위 전지로 하는 중대형 전지모듈에 적용될 수 있음은 물론, 전지 모듈을 포함하는 전지 팩에 적용되는 경우, 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)로 이루어진 군에서 선택된 전기차; 이-바이크(E-bike); 이-스쿠터(E-scooter); 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 및 전기 상용차로 이루어진 중대형 디바이스 군에서 선택된 하나 이상의 전원으로 사용될 수 있다.The secondary battery according to the present invention can be applied not only to a middle- or large-sized battery module having a unit battery, but also to a battery pack including a battery module, including a power tool; An electric vehicle selected from the group consisting of Electric Vehicle (EV), Hybrid Electric Vehicle (HEV), and Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV); E-bike; An e-scooter; Electric golf cart; Electric truck; And an electric commercial vehicle.

중대형 전지모듈은 다수의 단위전지들을 직렬 방식 또는 직렬/병렬 방식으로 연결하여 고출력 대용량을 제공하도록 구성되어 있으며, 그에 대해서는 당업계에 공지되어 있으므로 본 명세서에는 관련 설명을 생략한다.The middle- or large-sized battery module is configured to provide a large-capacity large-capacity battery by connecting a plurality of unit cells in a serial manner or a serial / parallel manner, which is well known in the art and thus will not be described herein.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
In the foregoing detailed description of the present invention, specific examples have been described. However, various modifications are possible within the scope of the present invention. The technical idea of the present invention should not be limited to the embodiments of the present invention but should be determined by the equivalents of the claims and the claims.

110: 제1시트
120: 제2시트
121: 외부수지층
122: 금속층
123: 내부수지층
124: 보조수지층
130: 전극조립체
X: 수용부
Y: 실링부
A, B: 측면부
110: first sheet
120: second sheet
121: outer resin layer
122: metal layer
123: internal resin layer
124: auxiliary resin layer
130: electrode assembly
X: receptacle
Y: sealing part
A, B:

Claims (16)

금속층, 및 고분자층을 포함하는 제1 시트 및 제2 시트와, 상호 대향하는 상기 제1시트 및 제2시트 사이에 전극조립체를 수용시키는 어라인 공정;
가열조건 및 냉각조건을 인가하여 상기 제1시트 또는 상기 제2시트의 전극 조립체가 수용된 영역 외각부를 성형하여 수용공간부를 형성하는 펄스형 성형공정; 및
상기 수용공간부 내에 전해액을 주입하고, 상기 제1 시트 및 제2 시트의 외각에 실링부를 형성하는 실링 공정을 포함하고,
상기 수용공간부의 측면을 형성하는 고분자층의 밀도가 상기 실링부 밀도의 0.7~0.9의 범위인 것인 이차전지의 제조방법.
A first sheet and a second sheet including a metal layer and a polymer layer and an electrode assembly between the first sheet and the second sheet facing each other;
A pulse type molding step of forming an accommodation space by molding an outer periphery of the region where the electrode assembly of the first sheet or the second sheet is accommodated by applying a heating condition and a cooling condition; And
And a sealing step of injecting an electrolytic solution into the accommodation space and forming a sealing part on an outer periphery of the first sheet and the second sheet,
Wherein the density of the polymer layer forming the side surface of the accommodation space portion is in the range of 0.7 to 0.9 of the sealing density.
청구항 1에 있어서,
상기 펄스형 성형 공정은,
상기 가열조건을 몰드의 온도를 60℃ ~200 ℃ 로 가열하여 상기 제1시트 또는 상기 제2시트를 성형하는 공정인 이차전지의 제조방법.
The method according to claim 1,
In the pulse-type molding step,
Wherein the heating condition is a step of forming the first sheet or the second sheet by heating the temperature of the mold to 60 to 200 占 폚.
청구항 2에 있어서,
상기 펄스형 성형 공정은,
상기 가열조건이 수행된 이후에,
상기 제1시트 또는 상기 제2시트에 상온의 냉각조건을 인가하여 냉각(cooling)하는 공정인 이차전지의 제조방법.
The method of claim 2,
In the pulse-type molding step,
After the heating condition is performed,
And cooling the first sheet or the second sheet by applying a cooling condition at room temperature to the first sheet or the second sheet.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 고분자층은,
PE, 우레탄, PET, PI, NY, PP, CPP, 불소계수지 중 선택되는 어느 하나 또는 2 이상의 물질의 혼합물로 이루어지는 것을 적용하는 이차전지의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the polymer layer
And a mixture of at least one selected from the group consisting of PE, urethane, PET, PI, NY, PP, CPP and fluorine resin.
청구항 3에 있어서,
상기 냉각조건을 인가하는 공정은,
상기 몰드의 온도를 15℃ ~25℃으로 낮추어 냉각 압착하는 공정인 이차전지의 제조방법.
The method of claim 3,
In the step of applying the cooling condition,
Wherein the temperature of the mold is lowered to 15 ° C to 25 ° C, followed by cooling and compression.
삭제delete 청구항 1 내지 3, 및 5 내지 6항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 이차전지.
A secondary battery produced by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, and 5 to 6.
삭제delete 청구항 8에 있어서,
상기 제1시트 및 제2시트는,
금속층의 일면 또는 상기 일면에 대향하는 타면에 적어도 2 이상의 고분자층이 구비되는 구조의 이차전지.
The method of claim 8,
Wherein the first sheet and the second sheet are stacked,
Wherein at least two polymer layers are provided on one surface of the metal layer or on the other surface opposite to the one surface.
청구항 10에 있어서,
상기 고분자층 중 금속층과 접촉하는 고분자층은,
다른 고분자층보다 보다 높은 녹는점을 가지는 물질로서 구성되는 이차전지.
The method of claim 10,
The polymer layer, which is in contact with the metal layer of the polymer layer,
Wherein the second polymer layer is formed of a material having a higher melting point than the other polymer layers.
청구항 11에 있어서,
상기 고분자층 중 금속층과 접촉하는 고분자층은,
다른 고분자층보다 보다 20℃ ~ 30℃ 높은 녹는점을 가지는 물질로서 구성되는 이차전지.
The method of claim 11,
The polymer layer, which is in contact with the metal layer of the polymer layer,
And a melting point higher than that of the other polymer layer by 20 占 폚 to 30 占 폚.
청구항 10에 있어서,
상기 고분자층은 총 두께가 20 ~ 100 ㎛ 범위 이내인 이차전지.
The method of claim 10,
Wherein the polymer layer has a total thickness within a range of 20 to 100 mu m.
청구항 8에 있어서,
상기 전극조립체는 권취형, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조 중 어느 하나로 이루어지는 이차전지.
The method of claim 8,
Wherein the electrode assembly comprises one of a winding type, a stack type, and a stack / folding type structure.
청구항 10에 있어서,
상기 금속층은,
철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)의 합금, 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)의 합금, 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 그 등가물 중 선택된 어느 하나인 이차전지.
The method of claim 10,
The metal layer may include,
An alloy of iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr) and manganese (Mn), an alloy of iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr) and nickel (Ni) (Cu) or an equivalent thereof.
청구항 8에 따른 이차전지를 단위전지로 포함하는 중대형 전지모듈.A middle- or large-sized battery module comprising a secondary battery according to claim 8 as a unit battery.
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