KR101613771B1 - 이차전지용 셀 구조물 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차전지용 셀 구조물에 관한 것으로, 필름 형태의 파우치가 3장 이상 적층되어 파우치와 파우치 사이에 탑재공간이 2개 이상 형성되는 파우치 조립체; 상기 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간에 각각 탑재되는 2개 이상의 전극조립체; 및 상기 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간에 주입되는 전해액을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물.
Description
본 발명은 이차전지용 셀 구조물 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개 이상의 특성을 가진 전극 설계가 가능한 이차전지용 셀 구조물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 리튬 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
이러한 이차 전지(셀)는 외장의 종류, 구조 등에 따라 파우치형, 캔형, 각형 등으로 분류될 수 있으며, 셀 어셈블리의 구조적 특성에 따라 젤리-롤형(권취형), 스택형, 스택-폴딩형 등으로 구분된다.
한편, 파우치형 이차전지에 대한 자세한 내용은 한국 특허공개번호 제10-2012-0061354호에 개시되어 있다.
즉, 종래기술에 따른 파우치형 이차전지(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 파우치 케이스(20) 및 전극조립체(30)를 포함한다.
전극조립체(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 양극판(3), 음극판(5) 및 상기 양극판(3)과 음극판(5) 사이에 개재되어 상기 양극판(3)과 음극판(5) 사이를 전기적으로 절연시키는 분리막(4)으로 구성된 단위 셀(A)이 반복적으로 적층된 구조를 가진다.
그리고 양극판(3)과 음극판(5)의 표면에는 각각 양극 활물질과 음극 활물질이 코팅되어 있으며, 인접하는 단위 셀(A)사이에는 각 셀의 전기적 절연을 위해 분리막(6)이 개재되고, 양극판(3)에는 양극 탭(32)이, 상기 음극판(5)에는 음극 탭(34)이 구비된다.
이와 같은 구성을 가지는 종래기술에 따른 파우치형 이차전지는 전극조립체를 파우치 케이스에 탑재한된 후, 전해액의 이 주입되고, 실링 ,및 후처리 공정을 거쳐 완성한다.
그러나 종래기술에 따른 파우치형 이차전지는 전극조립체에 맞는 하나의 전해액만 주입이 가능하며, 이에 사용의 효율성을 위해 다양한 특성을 가진 이차전지를 다수 보유해야 하는 문제가 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 2개 이상의 전극조립체를 각각 탑재하되, 이 2개 이상의 전극조립체에 서로 다른 전해액을 적용하여 전극조립체의 특성을 극대화하는 한편, 2개 이상의 다른 특성을 가진 전극조립체를 구현하는 이차전지용 셀 구조물 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 이차전지용 셀 구조물은 필름 형태의 파우치가 3장 이상 적층되어 파우치와 파우치 사이에 탑재공간이 2개 이상 형성되는 파우치 조립체; 상기 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간에 각각 탑재되는 2개 이상의 전극조립체; 및 상기 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간에 주입되는 전해액을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전해액은 상기 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간에 각각 주입되는 전해액 또는 2종 이상의 전해액이며, 상기 2종 이상의 전해액은 서로 다른 성질을 가지는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 2개 이상의 전해액은 적어도 저출력 고온특성을 가지는 전해액의 그룹과 고출력 저온특성을 가지는 전해액의 그룹으로 나눌 수 있으며, 상기 저출력 고온 특성을 가진 전해액은 리튬염이 용해된 에틸렌 카보네이트-디에틸 카보네이트(ethylene carbonate-diethyl carbonate; EC-DEC) 용액이고, 상기 고출력 저온특성을 가지는 전해액은 리튬염이 용해된 에틸렌 카보네이트-디메틸 카보네이트(ethylene carbonate-dimethyl carbonate; EC-DMC) 용액인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 2개 이상의 전극조립체는 서로 같은 방향으로 연장되어 상기 파우치 조립체의 외부로 인출되는 양극 단자와 음극 단자를 각각 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 2개 이상의 전극조립체 중 짝수 번째 전극 조립체의 양극 단자와 음극 단자는 제1 방향으로 연장되고, 홀수 번째 전극조립체의 양극 단자와 음극 단자는 상기 제1 방향과 서로 다른 제2 방향으로 연장되는 것을 특징으로 한다.
상기 파우치 조립체는 상기 전극조립체 보다 넓은 폭을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 파우치 조립체는 상기 전극조립체가 탑재되고 남은 부분이 상기 전극조립체가 탑재된 부분으로 접힌 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 파우치 조립체는 4개의 테두리를 가진 필름 형태의 파우치가 적층되어 형성되고, 상기 2개 이상의 전해액은 상기 파우치 조립체의 4개의 테두리 중에서 3개의 테두리가 실링된 상태에서 상기 파우치 조립체의 나머지 1개의 테두리 측을 통해 상기 탑재공간으로 각각 주입되는 것을 특징으로 한다.
상기 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간에는 서로 다른 적층구조를 가지는 전극 조립체가 탑재되는 것을 특징으로 한다.
상기 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간 중 하나의 탑재공간에 탑재되는 전극 조립체는 음극, 분리막, 양극 및 분리막이 상에서 하로 순차 적층되어 마련되는 기본 단위체가 1개 이상 적층되어 구비되는 단위체 스택, 상기 단위체 스택의 최상부에 배치되고, 양극 및 분리막이 상에서 하로 순차 적층되어 마련되는 최상위 단위체; 및 상기 단위체 스택의 최하부에 배치되고, 음극, 분리막 및 양극이 상에서 하로 순차 적층되어 마련되는 최하위 단위체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간 중 다른 하나의 탑재공간에 탑재되는 전극 조립체는 분리막, 음극, 분리막 및 양극이 상에서 하로 순차 적층되어 마련되는 기본 단위체가 1개 이상 적층되어 구비되는 단위체 스택, 상기 단위체 스택의 최상부에 배치되고, 양극을 구비하는 최상위 단위체, 및 상기 단위체 스택의 최하부에 배치되고, 분리막, 음극, 분리막 및 양극이 상에서 하로 순차 적층되어 마련되는 최하위 단위체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지용 셀 구조물의 제1 실시예에 따른 제조방법은 필름 형태의 파우치를 3장 이상 적층하여 파우치와 파우치 사이에 탑재공간을 2개 이상 마련한 파우치 조립체를 형성하는 단계; 상기 파우치 조립체의 테두리 중에서 일부를 제외하고 나머지를 모두 실링하는 단계; 상기 파우치 조립체의 테두리 중에서 실링되지 않은 일부를 통해 상기 탑재공간마다 전극조립체를 탑재하는 단계; 및 상기 파우치 조립체의 테두리 중에서 실링되지 않은 일부를 통해 상기 탑재공간마다 전해액을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지용 셀 구조물의 제2 실시예에 따른 제조방법은 필름 형태의 파우치를 3장 이상 적층하여 파우치와 파우치 사이에 탑재공간을 2개 이상 마련한 파우치 조립체를 형성하는 단계; 상기 파우치 조립체의 테두리 중에서 일부를 제외하고 나머지를 모두 실링하는 단계; 및 상기 파우치 조립체의 테두리 중에서 실링되지 않은 일부를 통해 상기 탑재공간마다 전해액을 주입하는 단계를 포함하며, 상기 파우치 조립체를 형성하는 단계는 파우치와 파우치 사이마다 전극조립체를 탑재하면서 파우치를 적층하는 것을 특징으로 한다.
제1 및 제2 실시예에 따른 제조방법에서 상기 탑재공간마다 주입되는 전해액은 서로 다른 성질을 가지는 전해액의 그룹으로 나눌 수 있는 것을 특징으로 한다.
제1 및 제2 실시예에 따른 제조방법은 상기 전해액을 주입하는 단계 이후에 상기 파우치 조립체의 테두리 중에서 실링되지 않은 일부를 실링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
제1 및 제2 실시예에 따른 제조방법은 상기 전극조립체가 탑재되고 남은 파우치 조립체의 부분을 상기 전극조립체가 탑재된 파우치 조립체의 부분으로 접는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
제1 및 제2 실시예에 따른 제조방법은 상기 파우치 조립체의 접는 단계 후, 파우치 조립체의 테두리를 다시 실링하는 것을 특징으로 한다.
제2 실시예에 따른 제조방법에서 상기 2개 이상의 전극조립체는 서로 같은 방향으로 연장되어 상기 파우치 조립체의 외부로 인출되는 양극 단자와 음극 단자를 각각 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 2개 이상의 전극조립체 중 짝수 번째 전극조립체의 양극 단자와 음극 단자는 제1 방향으로 연장되고, 상기 2개 이상의 전극조립체 중 홀수 번째 전극조립체의 양극 단자와 음극 단자는 상기 제1 방향과 서로 다른 제2 방향으로 연장되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 서로 다른 성질을 가진 전해액에 의해 전극조립체의 특성을 극대화시키는 한편, 서로 다른 특성을 가진 전극조립체를 구현할 수 있으며, 이에 전극 특성에 따라 이차전지용 셀을 다수 구비해야 하는 불편함을 해소하여 사용의 효율성을 증대하는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 이차전지용 셀을 도시한 사시도.
도 2는 종래기술에 따른 이차전지용 셀의 전극조립체를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 이차전지용 셀 구조물을 도시한 도면.
도 4는 도 3에 표시한 A-A선 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법을 나타낸 순서도.
도 6 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법을 나타낸 공정도로서, 도 6은 파우치 조립체를 형성하는 단계를 나타낸 도면이고, 도 7은 1차 실링단계를 나타낸 도면이며, 도 8은 전극조립체 탑재단계를 나타낸 도면이고, 도 9는 전해액 주입단계를 나타낸 도면이며, 도 10은 2차 실링단계를 나타낸 도면이고, 도 11은 파우치 조립체 접힘단계를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법을 나타낸 순서도.
도 13 내지 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법을 나타낸 공정도로서, 도 13은 파우치 조립체 형성 및 전극조립체 탑재단계를 나타낸 도면이고, 도 14는 1차 실링단계를 나타낸 도면이며, 도 15는 전해액 주입단계를 나타낸 도면이고, 도 16은 2차 실링단계를 나타낸 도면이며, 도 17은 전극조립체 접힘단계를 나타낸 도면이다.
도 18 및 도 19는 본 발명에 따른 전극 조립체의 서로 다른 적층 구조를 나타낸 도면.
도 2는 종래기술에 따른 이차전지용 셀의 전극조립체를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 이차전지용 셀 구조물을 도시한 도면.
도 4는 도 3에 표시한 A-A선 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법을 나타낸 순서도.
도 6 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법을 나타낸 공정도로서, 도 6은 파우치 조립체를 형성하는 단계를 나타낸 도면이고, 도 7은 1차 실링단계를 나타낸 도면이며, 도 8은 전극조립체 탑재단계를 나타낸 도면이고, 도 9는 전해액 주입단계를 나타낸 도면이며, 도 10은 2차 실링단계를 나타낸 도면이고, 도 11은 파우치 조립체 접힘단계를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법을 나타낸 순서도.
도 13 내지 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법을 나타낸 공정도로서, 도 13은 파우치 조립체 형성 및 전극조립체 탑재단계를 나타낸 도면이고, 도 14는 1차 실링단계를 나타낸 도면이며, 도 15는 전해액 주입단계를 나타낸 도면이고, 도 16은 2차 실링단계를 나타낸 도면이며, 도 17은 전극조립체 접힘단계를 나타낸 도면이다.
도 18 및 도 19는 본 발명에 따른 전극 조립체의 서로 다른 적층 구조를 나타낸 도면.
본 발명에 따른 이차전지용 셀 구조물은 2개 이상의 전극조립체를 각각 탑재하는 2개 이상의 탑재공간이 형성된 파우치 조립체를 마련하고, 이 2개 이상의 탑재공간에 전해액 또는 2종 이상의 서로 다른 성질을 가지는 전해액을 주입하며, 이에 서로 다른 성질을 가지는 전해액에 의해 전극조립체 각각의 특성을 극대화하는 한편, 같은 성질 또는 서로 다른 성질을 가지는 전극조립체를 구현할 수 있는 구성이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 셀 구조물]
본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 셀 구조물은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 2개 이상의 탑재공간을 형성한 파우치 조립체(100), 파우치 조립체(100)의 탑재공간에 각각 탑재하는 2개 이상의 전극조립체(200), 및 파우치 조립체(100)의 탑재공간에 각각 주입하는 전해액 또는 서로 다른 성질을 가진 2종 이상의 전해액(300)을 포함한다.
파우치 조립체(100)는 2개 이상의 전극조립체를 탑재하도록 독립된 2개 이상의 탑재공간을 가지는 것으로, 필름 형태의 파우치(110)를 3장 이상 적층하고, 적층된 3장 이상의 파우치(110) 테두리를 실링하며, 이에 파우치(110)와 파우치(110) 사이에 탑재공간(120)을 2개 이상 형성하고, 탑재공간(120)에는 전극조립체(200) 및 전해액(300)이 탑재 및 주입된다.
즉, 파우치 조립체(100)는 3장 이상의 파우치(110)를 적층하고 실링하여 2개 이상의 탑재공간(120)을 형성하면, 탑재공간(120)에 탑재 또는 주입되는 전극조립체(200) 또는 전해액에 따라 다양한 모드의 전극 설계가 가능하다.
한편, 파우치 조립체(100)의 길이 또는 폭은 전극조립체(200)의 길이 또는 폭 보다 길게, 바람직하게는 2배 이상 길게 형성하며, 이는 파우치 조립체(100)의 일측에 전극조립체(200)를 탑재한 후, 남은 부분을 전극조립체(200)가 탑재된 부분으로 접어서 이차전지의 면적을 최소화하는 한편, 전해액 주입량을 증대시켜 전극조립체(200)의 특성을 극대화한다(도 3 참조).
여기서 접혀진 파우치 조립체(100)는 테두리를 다시 실링하여 일체화하며, 이에 파우치 조립체(100)의 접혀진 부분이 펼쳐지지 않아 사용의 편의성과, 파우치 조립체(100)의 부피를 보다 최소화할 수 있다.
전극조립체(200)는 음극, 양극, 그 사이에 배치되는 분리막를 포함하며, 2개의 탑재공간(110)에 각각 탑재되게 2개 이상을 구비한다.
여기서 2개 이상의 전극조립체(200)는 서로 같은 방향으로 연장되어 상기 파우치 조립체(100)의 외부로 인출되는 양극 단자(210)와 음극 단자(220)를 각각 구비하며, 2개 이상의 전극조립체(200) 중 짝수 번째 전극조립체(200)의 양극 단자(210)와 음극 단자(220)는 제1 방향으로 연장되고, 2개 이상의 전극조립체 중 홀수 번째 전극조립체(200)의 양극 단자(210)와 음극 단자(220)는 제1 방향과 서로 다른 제2 방향으로 연장한다.
일 예로, 도 3을 참조하면 짝수 번째 전극조립체(200)의 양극 단자(210)와 음극 단자(220)는 도 3에서 보았을 때 하측방향으로 연장하고, 홀수 번째 전극조립체(200)의 양극 단자(210)와 음극 단자(220)는 도 3에서 보았을 때 상측방향으로 연장하며, 이에 2개 이상의 전극조립체(200)의 양극 단자(210)와 음극 단자(220)를 서로 다른 방향으로 연장함으로써 사용의 효율성을 증대시킨다.
전해액(300)은 전극조립체의 특성을 극대화하는 한편, 다른 성질을 가지도록 하기 위한 것으로, 파우치 조립체(100)의 2개 이상의 탑재공간(120)에 각각 주입한다.
즉, 전해액(300)은, 4개의 테두리를 가진 필름 형태의 파우치(110)가 적층되어 파우치 조립체(100)가 형성되고, 이 파우치 조립체(100)의 4개의 테두리 중에서 3개의 테두리가 실링된 상태에서 파우치 조립체(100)의 나머지 1개의 테두리 측을 통해 탑재공간(120)으로 각각 주입되며, 주입이 완료되면 나머지 1개의 테두리 측도 실링하여 유출되지 않게 밀봉한다.
한편, 전해액(300)은 유기용매 전해질은 리튬염이 용해된 에틸렌 카보네이트-디메틸 카보네이트(ethylene carbonate-dimethyl carbonate; 이하에서는 " EC-DMC" 라 칭함) 용액, 리튬염이 용해된 에틸렌 카보네이트-디에틸 카보네이트(ethylene carbonate-diethyl carbonate; 이하 " EC-DEC" 라 칭함) 용액 또는 리튬염이 용해된 에틸렌 카보네이트-에틸 메틸 카보네이트(ethylene carbonate-ethyl methyl carbonate; 이하에서는 " EC-EMC" 라 칭함) 용액과, 메틸 아세테이트(methyl acetate; MA), 메틸 프로피오네이트(methyl propionate; MP), 에틸 아세테이트(ethyl acetate, EA), 에틸 프로피오네이트(ethyl propionate; EP), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 아세토니트릴(acetonirile, AN), 부틸렌 카보네이트(butylene carbonate, BC), 부틸로락톤(butyrolactone, BL), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF), 디메톡시 에탄(1,2-dimethoxy ethane, DME) 등을 첨가한 용액으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 물질로 구성된다.
여기서 2개 이상의 탑재공간(120)에는 적어도 2개의 다른 성질을 가지는 전해액(300)을 주입하며, 이에 2개 이상의 전해액 그룹으로 파우치 조립체(100)를 나눌 수 있다.
즉, 하나의 탑재공간(120)에는 저출력 고온 특성을 가지는 전해액을 주입하여 고온에서 전극조립체(200)의 수명을 극대화시키는 전해액 그룹을 마련하고, 저출력 고온 특성의 전해액으로는 리튬염이 용해된 에틸렌 카보네이트-디에틸 카보네이트(ethylene carbonate-diethyl carbonate; 이하 " EC-DEC" 라 칭함) 용액을 사용한다.
또한 다른 하나의 탑재공간(120)에는 고출력 저온특성을 가지는 전해액을 주입하여 저온에서 전극조립체(200)의 수명을 극대화시키는 전해액 그룹을 마련하며, 고출력 저온 특성을 가진 전해액으로는 리튬염이 용해된 에틸렌 카보네이트-디메틸 카보네이트(ethylene carbonate-dimethyl carbonate; 이하에서는 " EC-DMC" 라 칭함) 용액을 사용한다.
참고로, 2개 이상의 탑재공간마다 서로 다른 전해액이 주입될 수도 있고, 특성에 따라 몇 개의 그룹, 예를 들어 2개나 3개의 그룹으로 나눌 수 있는 전해액들이 주입될 수도 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 셀 구조물은 2개 이상의 탑재공간(110)을 가지도록 파우치 조립체(100)를 마련하고, 이 2개 이상의 탑재공간(110)에 전극조립체(200)와 서로 다른 성질을 가지는 전해액(300)을 주입함으로써 다양한 특성을 가진 전극조립체를 포함한 이차전지를 설계할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 셀 구조물의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 이차전지용 셀 구조물의 제조방법은 2개 이상의 탑재공간이 마련되게 파우치 조립체를 형성하고, 파우치 조립체의 테두리를 일부만 제외하고 나머지를 실링하며, 실링되지 않은 파우치 조립체의 테두리를 통해 2개 이상의 탑재공간에 전극조립체를 각각 탑재하고, 다른 성질을 가진 전해액을 각각 주입하며, 실링되지 않은 파우치 조립체의 테두리를 완전히 실링하고, 파우치 조립체를 접으면 이차전지용 셀 구조물이 완성된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
[제1 실시예에 따른 이차전지용 셀 구조물의 제조방법]
제1 실시예에 따른 이차전지용 셀 구조물의 제조방법은 도 5에 도시한 바와 같이, 필름 형태의 파우치(110)를 3장 이상 적층하여 파우치(110)와 파우치(110) 사이에 탑재공간(120)을 2개 이상 마련한 파우치 조립체(100)를 형성하는 파우치 조립체 형성단계(S10), 파우치 조립체(100)의 테두리 중에서 일부를 제외하고 나머지를 모두 실링하는 1차 실링단계(S20), 파우치 조립체(10)의 테두리 중에서 실링되지 않은 일부를 통해 탑재공간(120)마다 전극조립체를 탑재하는 전극조립체 탑재단계(S30), 및 파우치 조립체(100)의 테두리 중에서 실링되지 않은 일부를 통해 상기 탑재공간(120)마다 전해액을 주입하는 전해액 주입단계(S40), 파우치 조립체(100)의 테두리 중에서 실링되지 않은 일부를 실링하는 2차 실링단계(S50), 및 전극조립체(200)가 탑재되고 남은 파우치 조립체(100)의 부분을 전극조립체(200)가 탑재된 파우치 조립체(100)의 부분으로 접는 접힘단계(S60)를 포함한다.
이하, 제1 실시예에 따른 이차전지용 셀 구조물의 제조방법을 도 6 내지 도 11에 도시한 공정도를 참조하여 자세히 설명한다.
파우치 조립체 형성단계(S10)는 도 6에 도시한 바와 같이, 동일한 크기를 가진 직사각형의 필름 파우치(110)를 (예를 들어,) 3다단으로 적층한다. 그러면 파우치(110)와 파우치(110) 사이에 독립된 탑재공간(120)이 2개 마련되며, 이 2개의 탑재공간(120)을 통해 후술하는 2개의 전극조립체(200)를 각각 분리되게 탑재하고, 서로 다른 성질의 전해액을 주입한다.
한편, 본 실시예에서는 3개의 파우치가 적층되는 것을 하나의 실시예로 설명하였으나, 4개 이상의 파우치를 적층하여 3개 이상의 탑재공간을 형성할 수도 있다.
S10 단계가 완료되면, 파우치 조립체(100)를 1차로 실링하는 1차 실링단계(S20)를 수행한다.
1차 실링 단계(S20)는 도 7에 도시한 바와 같이, 3장의 파우치(110)가 적층된 파우치 조립체(100)의 4개 테두리 중에서 3개의 테두리를 열 압착하여 실링하며, 이에 주머니 형태의 탑재공간(120)을 2개 가진 파우치 조립체(100)를 형성한다.
이때, 파우치 조립체(100)에서 실링되지 않은 테두리의 폭은 전극조립체(200)가 탑재 가능한 최소한의 폭으로 제한하며, 이는 탑재공간(120)에 전해액 주입 시 전해액의 유출을 방지한 상태로 최대한으로 주입하기 위함이다.
S20 단계가 완료되면, 주머니 형태의 탑재공간(120)에 전극조립체(200)를 탑재하는 전극조립체 탑재단계(S30)를 수행한다.
전극조립체 탑재단계(S30)는 도 8에 도시한 바와 같이, 파우치조립체(100)의 실링되지 않은 테두리를 통해 2개의 탑재공간(120)에 각각 전극조립체(200)를 삽입하여 탑재한다.
이때, 전극조립체(200)의 음극단자(210)와 양극단자(220)는 파우치조립체(100)의 외부에 인출되게 위치시킨다.
S30 단계가 완료되면, 2개의 탑재공간(120)에 전해액을 주입하는 전해액 주입단계(S40)를 수행한다.
전해액 주입단계(S40)는 도 9에 도시한 바와 같이, 전극조립체(200)가 탑재된 2개 이상의 탑재공간(120)에 각각 전해액(300)를 주입한다.
이때, 2개 이상의 탑재공간(120)에는 서로 다른 성질을 가진 전해액을 주입하며, 이에 2개의 서로 다른 성질을 가지는 전해액의 그룹으로 나눌 수 있는 서로 다른 특성을 가진 전극조립체(200)를 얻을 수 있다.
즉, 하나의 탑재공간(120)에는 저출력 고온 특성을 가지는 전해액을 주입하여 고온에서 전극조립체(200)의 수명을 극대화시키는 전해액 그룹을 마련하고, 다른 하나의 탑재공간(120)에는 고출력 저온특성을 가지는 전해액을 주입하여 저온에서 전극조립체(200)의 수명을 극대화시키는 전해액 그룹을 마련한다.
S40 단계가 완료되면, 실링되지 않은 파우치 조립체(100)의 테두리를 실링하는 2차 실링단계(S50)를 수행한다.
2차 실링단계(S50)는 도 10에 도시한 바와 같이, 실링되지 않은 나머지 파우치 조립체(100)의 테두리를 열 압착하여 실링하며, 이에 탑재공간(120)은 전극조립체(200)와 전해액(300)이 포함된 상태로 밀봉된다.
이때, 2차 실링단계(S50)는 전극조립체(200)의 음극단자(210)와 양극단자(220)가 외부로 노출된 상태로 파우치 조립체(100)의 테두리를 실링하는데, 음극단자(210) 및 양극단자(220)와 파우치(110) 사이에 틈새가 발생되지 않게 압착하여 실링하며, 접착제 등을 사용하여 실링력을 증대시킬 수도 있다.
S50 단계가 완료되면, 파우치 조립체(100)를 최소의 면적으로 접는 접힘단계(S60)를 수행한다.
접힘단계(S60)는 도 11에 도시한 바와 같이, 전극조립체(200) 보다 긴 파우치 조립체(100)가 마련된 상태에서 파우치 조립체(100)의 일측에 전극조립체(200)를 탑재하고, 파우치 조립체(100)의 타측을 전극조립체(200)가 탑재된 방향으로 접어서 파우치 조립체(100)의 크기를 최소화한다.
그리고 S60단계가 완료되면, 완성품인 이차전지용 셀 구조물을 얻을 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 이차전지용 셀 구조물의 제조방법은 2개 이상의 특성을 가진 전극조립체를 포함하는 이차전지용 셀 구조물을 용이하게 제조할 수 있으며, 이에 조립성 향상 및 전지가격을 크게 낮출 수 있고, 이차전지의 활용성을 극대화시킬 수 있다.
[제2 실시예에 따른 이차전지용 셀 구조물의 제조방법]
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 도 12에 도시한 바와 같이, 필름 형태의 파우치(110')를 3장 이상 적층하여 파우치(110')와 파우치(110') 사이에 탑재공간(120')을 2개 이상 마련한 파우치 조립체(100')를 형성함과 동시에 전극조립체(200')를 함께 적층하는 파우치 조립체 형성단계(S10'), 파우치 조립체(100')의 테두리 중에서 일부를 제외하고 나머지를 모두 실링하는 1차 실링단계(S20'), 파우치 조립체(100')의 테두리 중에서 실링되지 않은 일부를 통해 상기 탑재공간(120')마다 전해액(300')을 주입하는 전해액 주입단계(S40'), 파우치 조립체(100')의 테두리 중에서 실링되지 않은 일부를 실링하는 2차 실링단계(S50'), 및 전극조립체(200')가 탑재되고 남은 파우치 조립체(100)의 부분을 전극조립체(200')가 탑재된 파우치 조립체(100')의 부분으로 접는 접힘단계(S60')를 포함한다.
이하, 제2 실시예에 따른 이차전지용 셀 구조물의 제조방법을 도 13 내지 도 17에 도시한 공정도를 참조하여 자세히 설명한다.
파우치 조립체 제조단계(S10)는 필름 형태의 파우치(110')의 3장을은 다단으로 적층한다. 이때, 파우치(110')와 파우치(110') 사이에 전극조립체(200')를 삽입하여 전극조립체의 탑재를 동시에 수행한다.
즉, 도 13에 도시한 바와 같이, 1장의 파우치(110')를 배치한 상태로 상면에 전극조립체(200')를 적층한다. 다음으로 전극조립체(200')의 상면에 다른 1장의 파우치(110')를 적층한 상태로 다른 전극조립체(200')를 적층하고, 다른 전극조립체(200') 상면에 다른 1장의 파우치(110')를 적층한다.
이와 같이 3장의 파우치(110')와, 2개의 전극조립체(200')가 지그재그로 적층되게 배치되며, 이에 파우치(110')와 파우치(110') 사이의 탑재공간(120')에 전극조립체(200')가 탑재된 상태가 된다.
이때, 2개의 전극조립체(200')는 서로 같은 방향으로 연장되어 상기 파우치 조립체의 외부로 인출되는 양극 단자와 음극 단자를 각각 구비하는데, 이 2개의 전극조립체(200') 중 짝수 번째 전극조립체(200')(도 13에서 보았을 때 상부에 위치한 전극조립체)의 양극 단자(220')와 음극 단자(210')는 제1 방향(도 14에서 보았을 때 하측방향)으로 연장되어 외부로 인출되게 하고, 홀수 번째 전극조립체(200')(도 13에서 보았을 때 하부에 위치한 전극조립체)의 양극 단자(220')와 음극 단자(210')는 상기 제1 방향과 서로 다른 제2 방향(도 14에서 보았을 때 상측방향)으로 연장되어 외부로 인출되게 한다.
즉, 2개의 전극조립체(200')의 양극 단자(220')와 음극 단자(210')가 서로 다른 방향을 향함에 따라 사용의 효율성을 증대시킨다.
S10' 단계가 완료되면, 파우치 조립체(100')를 실링하는 1차 실링단계(S20')를 수행한다.
1차 실링단계(S20')는 도 14에 도시한 바와 같이, 2개의 전극조립체(200')가 탑재된 상태로 파우치 조립체(100')의 4개 테두리 중에서 3개의 테두리를 열 압착하여 실링하며, 이에 2개의 전극조립체(200')가 각각 탑재된 주머니 형태의 탑재공간(120)을 2개 가진 파우치 조립체(100')를 형성한다.
이때, 파우치 조립체(100')의 홀수 번째 전극조립체(200')의 양극 단자(220')와 음극 단자(210')를 노출한된 상태로 실링한다.
S20' 단계가 완료되면, 탑재공간(120')에 전해액을 주입하는 전해액 주입단계(S40')를 수행한다.
전해액 주입단계(S40')는 도 15에 도시한 바와 같이, 주머니 형태를 가진 2개의 탑재공간(120')에 서로 다른 성질의 전해액(300)을 각각 주입하며, 이에 각 탑재공간(120')에 탑재된 전극조립체(200')의 특성을 극대화시킨다.
S40' 단계가 완료되면, 실링되지 않은 파우치 조립체(100')의 테두리를 실링하는 2차 실링단계(S50')를 수행한다.
2차 실링단계(S50')는 도 16에 도시한 바와 같이, 실링되지 않은 나머지 파우치 조립체(100')의 테두리를 열 압착하여 실링하며, 이에 탑재공간(120')은 전극조립체(200')와 전해액(300')이 포함된 상태로 밀봉된다.
이때, 파우치 조립체(100')의 짝수 번째 전극조립체(200')의 양극 단자(220')와 음극 단자(210')를 노출된 상태로 실링한다.
S50' 단계가 완료되면, 파우치 조립체(100')를 최소의 면적으로 접는 접힘단계(S60')를 수행한다.
접힘단계(S60')는 도 17에 도시한 바와 같이, 전극조립체(200') 보다 긴 파우치 조립체(100')가 마련된 상태에서 파우치 조립체(100')의 일측에 전극조립체(200')를 탑재하고, 파우치 조립체(100')의 타측을 전극조립체(200')가 탑재된 방향으로 접어서 파우치 조립체(100')의 크기를 최소화한다.
그리고 S60'단계가 완료되면, 완성품인 이차전지용 셀 구조물을 얻을 수 있으며, 완성된 이차전지용 셀 구조물은는 홀수 번째의 전극조립체(200')의 양극 단자(220') 및 음극 단자(210')와, 짝수 번째의 전극조립체(200')의 양극 단자(220')및 음극 단자(210')를 서로 다른 방향을 향하기 때문에 활용성을 높일 수 있다.
따라서 본 발명의 이차전지용 셀 구조물의 제조방법은 전극조립체를 파우치 적층 후 탑재할 수도 있고, 파우치 적층 시 함께 탑재할 수도 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성과 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
도 18 및 도 19는 발명에 따른 전극 조립체의 서로 다른 적층 구조를 나타낸 도면이다.
본 실시예는 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간에 서로 다른 적층구조를 가지는 전극 조립체(200')(200”)를 탑재하며, 이에 다양한 적층 구조를 가지는 전극조립체(200')(200”)의 사용으로 자유도를 높일 수 있다.
즉, 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간 중 하나의 탑재공간에 탑재되는 전극 조립체(200')는 도 18에 도시한 바와 같이, 음극(211a), 분리막(211b), 양극(211c) 및 분리막(211b)이 상에서 하로 순차 적층되어 마련되는 기본 단위체(211)가 1개 이상 적층되어 구비되는 단위체 스택(210), 상기 단위체 스택(210)의 최상부에 배치되고, 양극(221) 및 분리막(222)이 상에서 하로 순차 적층되어 마련되는 최상위 단위체(220); 및 상기 단위체 스택(210)의 최하부에 배치되고, 음극(231), 분리막(232) 및 양극(233)이 상에서 하로 순차 적층되어 마련되는 최하위 단위체(230)를 포함한다.
또한, 상기 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간 중 나머지의 탑재공간에 탑재되는 전극 조립체(200”)는 분리막(211b”), 음극(211a"), 분리막(211”) 및 양극(211c")이 상에서 하로 순차 적층되어 마련되는 기본 단위체(211”)가 1개 이상 적층되어 구비되는 단위체 스택(210”), 상기 단위체 스택(210”)의 최상부에 배치되고, 양극으로 구비하는 최상위 단위체(220”), 및 상기 단위체 스택(210”)의 최하부에 배치되고, 분리막(232”), 음극(231"), 분리막(232”) 및 양극(233")이 상에서 하로 순차 적층되어 마련되는 최하위 단위체(230”)를 포함한다.
따라서 서로 다른 적층 구조를 가지는 전극 조립체(200')(200")를 2개 이상의 탑재공간에 각각 탑재함으로써 전극 조립체의 자유도를 높일 수 있고, 셀 구조물의 효율성을 극대화시킬 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 파우치 조립체 110: 파우치
120: 탑재공간 200: 전극조립체
300: 전해액
120: 탑재공간 200: 전극조립체
300: 전해액
Claims (22)
- 필름 형태의 파우치가 3장 이상 적층되어 파우치와 파우치 사이에 독립된 탑재공간이 2개 이상 형성되는 파우치 조립체;
상기 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간에 각각 탑재되는 2개 이상의 전극조립체; 및
상기 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간에 주입되는 전해액을 포함하며,
상기 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간에는 서로 다른 적층구조를 가지는 전극 조립체가 탑재되고,
상기 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간 중 하나의 탑재공간에 탑재되는 전극 조립체는 음극, 분리막, 양극 및 분리막이 상에서 하로 순차 적층되어 마련되는 기본 단위체가 1개 이상 적층되어 구비되는 단위체 스택, 상기 단위체 스택의 최상부에 배치되고, 양극 및 분리막이 상에서 하로 순차 적층되어 마련되는 최상위 단위체, 및 상기 단위체 스택의 최하부에 배치되고, 음극, 분리막 및 양극이 상에서 하로 순차 적층되어 마련되는 최하위 단위체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물. - 청구항 1에 있어서,
상기 전해액은 상기 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간에 각각 주입되는 전해액 또는 2종 이상의 전해액인 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물. - 청구항 2에 있어서,
상기 2종 이상의 전해액은 서로 다른 성질을 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물. - 청구항 2에 있어서,
상기 2개 이상의 전해액은 적어도 저출력 고온특성을 가지는 전해액의 그룹과 고출력 저온특성을 가지는 전해액의 그룹으로 나눌 수 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물. - 청구항 4에 있어서,
상기 저출력 고온 특성을 가진 전해액은 리튬염이 용해된 에틸렌 카보네이트-디에틸 카보네이트(ethylene carbonate-diethyl carbonate; EC-DEC) 용액인 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물. - 청구항 4에 있어서,
상기 고출력 저온특성을 가지는 전해액은 리튬염이 용해된 에틸렌 카보네이트-디메틸 카보네이트(ethylene carbonate-dimethyl carbonate; EC-DMC) 용액인 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물. - 청구항 1에 있어서,
상기 2개 이상의 전극조립체는 서로 같은 방향으로 연장되어 상기 파우치 조립체의 외부로 인출되는 양극 단자와 음극 단자를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물. - 청구항 7에 있어서,
상기 2개 이상의 전극조립체 중 짝수 번째 전극 조립체의 양극 단자와 음극 단자는 제1 방향으로 연장되고, 홀수 번째 전극조립체의 양극 단자와 음극 단자는 상기 제1 방향과 서로 다른 제2 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물. - 청구항 1에 있어서,
상기 파우치 조립체는 상기 전극조립체 보다 넓은 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물. - 청구항 9에 있어서,
상기 파우치 조립체는 상기 전극조립체가 탑재되고 남은 부분이 상기 전극조립체가 탑재된 부분으로 접힌 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물. - 청구항 2에 있어서,
상기 파우치 조립체는 4개의 테두리를 가진 필름 형태의 파우치가 적층되어 형성되고, 상기 2개 이상의 전해액은 상기 파우치 조립체의 4개의 테두리 중에서 3개의 테두리가 실링된 상태에서 상기 파우치 조립체의 나머지 1개의 테두리 측을 통해 상기 탑재공간으로 각각 주입되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 파우치 조립체의 2개 이상의 탑재공간 중 나머지의 탑재공간에 탑재되는 전극 조립체는 분리막, 음극, 분리막 및 양극이 상에서 하로 순차 적층되어 마련되는 기본 단위체가 1개 이상 적층되어 구비되는 단위체 스택, 상기 단위체 스택의 최상부에 배치되고, 양극을 구비하는 최상위 단위체, 및 상기 단위체 스택의 최하부에 배치되고, 분리막, 음극, 분리막 및 양극이 상에서 하로 순차 적층되어 마련되는 최하위 단위체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물. - 필름 형태의 파우치를 3장 이상 적층하여 파우치와 파우치 사이에 탑재공간을 2개 이상 마련한 파우치 조립체를 형성하는 단계;
상기 파우치 조립체의 테두리 중에서 일부를 제외하고 나머지를 모두 실링하는 단계;
상기 파우치 조립체의 테두리 중에서 실링되지 않은 일부를 통해 상기 탑재공간마다 전극조립체를 탑재하는 단계; 및
상기 파우치 조립체의 테두리 중에서 실링되지 않은 일부를 통해 상기 탑재공간마다 전해액을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물의 제조방법. - 필름 형태의 파우치를 3장 이상 적층하여 파우치와 파우치 사이에 탑재공간을 2개 이상 마련한 파우치 조립체를 형성하는 단계;
상기 파우치 조립체의 테두리 중에서 일부를 제외하고 나머지를 모두 실링하는 단계; 및
상기 파우치 조립체의 테두리 중에서 실링되지 않은 일부를 통해 상기 탑재공간마다 전해액을 주입하는 단계를 포함하며,
상기 파우치 조립체를 형성하는 단계는 파우치와 파우치 사이마다 전극조립체를 탑재하면서 파우치를 적층하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물의 제조방법. - 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서
상기 탑재공간마다 주입되는 전해액은 서로 다른 성질을 가지는 전해액의 그룹으로 나눌 수 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물의 제조방법. - 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서
상기 전해액을 주입하는 단계 이후에 상기 파우치 조립체의 테두리 중에서 실링되지 않은 일부를 실링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물의 제조방법. - 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서
상기 전극조립체가 탑재되고 남은 파우치 조립체의 부분을 상기 전극조립체가 탑재된 파우치 조립체의 부분으로 접는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물의 제조방법. - 청구항 19에 있어서
상기 파우치 조립체의 접는 단계 후, 파우치 조립체의 테두리를 다시 실링하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물의 제조방법. - 청구항 16에 있어서
상기 2개 이상의 전극조립체는 서로 같은 방향으로 연장되어 상기 파우치 조립체의 외부로 인출되는 양극 단자와 음극 단자를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물의 제조방법. - 청구항 21에 있어서
상기 2개 이상의 전극조립체 중 짝수 번째 전극조립체의 양극 단자와 음극 단자는 제1 방향으로 연장되고, 상기 2개 이상의 전극조립체 중 홀수 번째 전극조립체의 양극 단자와 음극 단자는 상기 제1 방향과 서로 다른 제2 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀 구조물의 제조방법.
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2013
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12002933B2 (en) | 2019-10-01 | 2024-06-04 | Lg Energy Solution, Ltd. | Electrode assembly for secondary battery including different shaped electrodes |
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