KR101671414B1 - Device for Electrolyte Injection Comprising Unique Nozzle and Battery Cell Prepared by Using the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극조립체가 내장되어 있는 전지케이스가 장착된 상태에서, 상기 전지케이스의 전해액 주입구를 제외한 나머지 부위들이 외부로부터 밀폐되어 있는 주액 챔버; 전해액을 임시 저장하는 주액 탱크가 설치된 주액 호퍼와 상기 주액 호퍼의 상단 개구를 밀폐하는 덮개; 상기 주액 탱크의 하단에 형성되어 있는 주액구; 상기 주액구를 개폐하는 개폐 부재; 및 상단이 상기 주액구에 연통되어 있고 하단이 전지케이스의 전해액 주입구에 연통되며, 내경이 감소하는 구간이 형성되어 있는 주액 노즐;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해액 주액 장치 및 이를 사용하여 제조된 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium ion secondary battery comprising: a liquid chamber in which a battery case with an electrode assembly mounted therein is sealed with the remaining portions of the battery case except an electrolyte injection port; A liquid injection hopper provided with a liquid injection tank for temporarily storing the electrolytic solution; and a lid for sealing the upper opening of the liquid injection hopper; A main liquid port formed at the lower end of the liquid injection tank; An opening / closing member for opening / closing the main liquid port; And an injecting nozzle having an upper end communicating with the main liquid port and a lower end communicating with an electrolyte injection port of the battery case and having an inner diameter decreasing section formed therein, Cell.

Description

특정한 형태의 노즐을 포함하는 전해액 주액 장치 및 이를 사용하여 제조된 전지셀 {Device for Electrolyte Injection Comprising Unique Nozzle and Battery Cell Prepared by Using the Same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electrolyte injection device including a nozzle of a specific type, and a battery cell manufactured using the same.

본 발명은 특정한 형태의 노즐을 포함하는 전해액 주액 장치 및 이를 사용하여 제조된 전지셀에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전극조립체가 내장되어 있는 전지케이스가 장착된 상태에서, 상기 전지케이스의 전해액 주입구를 제외한 나머지 부위들이 외부로부터 밀폐되어 있는 주액 챔버; 전해액을 임시 저장하는 주액 탱크가 설치된 주액 호퍼와 상기 주액 호퍼의 상단 개구를 밀폐하는 덮개; 상기 주액 탱크의 하단에 형성되어 있는 주액구; 상기 주액구를 개폐하는 개폐 부재; 및 상단이 상기 주액구에 연통되어 있고 하단이 전지케이스의 전해액 주입구에 연통되며, 내경이 감소하는 구간이 형성되어 있는 주액 노즐;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해액 주액 장치, 및 이를 사용하여 제조된 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolyte injection device including a nozzle of a specific type and a battery cell manufactured using the same. More particularly, the present invention relates to an electrolyte injection device including a battery case having an electrode assembly, And the other parts are sealed from the outside; A liquid injection hopper provided with a liquid injection tank for temporarily storing the electrolytic solution; and a lid for sealing the upper opening of the liquid injection hopper; A main liquid port formed at the lower end of the liquid injection tank; An opening / closing member for opening / closing the main liquid port; And an injection nozzle having an upper end communicating with the main liquid port and a lower end communicating with an electrolyte injection port of the battery case and having an inner diameter decreasing section formed therein, and an electrolyte injection device To a battery cell.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.Due to the development of technology and demand for mobile devices, the demand for secondary batteries is also rapidly increasing. Among them, lithium secondary batteries, which have high energy density, high operating voltage and excellent storage and life characteristics, It is widely used as an energy source.

리튬 이차전지는 집전체 상에 각각 활물질이 도포되어 있는 양극과 음극 사이에 다공성의 분리막이 개재된 전극조립체에 리튬염을 포함하는 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다. 양극 활물질은 주로 리튬 코발트계 산화물, 리튬 망간계 산화물, 리튬 니켈계 산화물, 리튬 복합 산화물 등으로 이루어져 있으며, 음극 활물질은 주로 탄소계 물질로 이루어져 있다. 충전 시에는 양극 활물질의 리튬 이온이 방출되어 음극의 탄소층으로 삽입되고, 방전시에는 반대로 음극 탄소층의 리튬 이온이 방출되어 양극 활물질로 삽입되며, 이때 전해액은 음극과 양극 사이에서 리튬 이온을 이동시키는 매질 역할을 한다. The lithium secondary battery has a structure in which an electrolyte solution containing a lithium salt is impregnated in an electrode assembly having a porous separator interposed between a positive electrode and a negative electrode coated with an active material on a current collector. The cathode active material is mainly composed of a lithium cobalt oxide, a lithium manganese oxide, a lithium nickel oxide, a lithium composite oxide and the like, and the anode active material is mainly composed of a carbon-based material. During charging, lithium ions of the positive electrode active material are released and inserted into the carbon layer of the negative electrode. In discharging, lithium ions of the negative electrode carbon layer are released and inserted into the positive electrode active material. At this time, the electrolyte moves lithium ions between the negative electrode and the positive electrode It acts as a medium to make.

따라서, 상기와 같은 전극조립체들을 포함하는 이차전지가 고용량 및 고에너지 밀도를 갖고 긴 수명을 유지하기 위해서는 전지 내부에 개재된 전극조립체가 전해액에 완전히 함침되어 전극들 간의 전극반응이 활발히 일어날 수 있도록 하여야 하며, 전극조립체가 전해액에 불완전하게 함침되는 경우에는 전극간의 반응이 원활하지 못하여 저항이 높아지고 출력 특성 및 전지의 용량이 급격히 떨어지며, 이로 인하여 전지 성능 저하, 수명 단축 현상 등이 나타나는 것은 물론, 높은 저항의 발현으로 전지의 열화 또는 폭발 현상이 일어날 수 있는 위험에 노출되게 된다.Therefore, in order for the secondary battery including the above-mentioned electrode assemblies to have a high capacity and a high energy density and to maintain a long lifetime, the electrode assembly disposed inside the battery is completely impregnated with the electrolyte solution so that the electrode reaction between the electrodes can be actively performed When the electrode assembly is impregnated incompletely in the electrolyte solution, the reaction between the electrodes is not smooth, the resistance is increased, the output characteristics and the capacity of the battery are drastically lowered, thereby deteriorating the battery performance, shortening the life span, The battery is exposed to the risk of deterioration or explosion of the battery.

상기 전해액은 리튬 이차전지 제조의 마지막 단계에서 전지 내로 투입되는데, 일반적으로 전해액은 전해질 염을 효과적으로 용해시키고 해리시킬 수 있는 극성을 가진 극성 용매임과 동시에, 활성수소를 갖고 있지 않은 비양자성 용매이다. 이러한 전해액은 종종 전해액 내부의 광범위한 상호작용으로 인해 점성 및 표면장력이 높은 바, 고밀도로 적층되어 있거나 또는 적층 상태로 권취되어 있는 전극조립체에 침투시키기 어렵고, 따라서, 전해액을 함침시키기까지 긴 시간을 필요로 한다.The electrolyte solution is introduced into the battery at the final stage of the production of the lithium secondary battery. In general, the electrolyte solution is a polar solvent having a polarity capable of effectively dissolving and dissociating the electrolyte salt, and is an aprotic solvent having no active hydrogen. These electrolytic solutions often have a high viscosity and surface tension due to extensive interactions within the electrolyte and are difficult to penetrate into an electrode assembly that is laminated at high density or wound in a laminated state and therefore requires a long time to impregnate the electrolyte .

또한, 전지케이스의 주액구의 위치가 일반적으로 중심이 아닌 한쪽 측면에 편향되어 있어 함침성 측면에서 불균형을 일으킨다.Further, the position of the main liquid port of the battery case is generally deflected to one side rather than the center, which causes imbalance in terms of impregnation.

따라서, 이차전지의 성능을 개선하고 안전성을 향상시키기 위하여 전극조립체의 전해액 함침성을 높이기 위한 여러 방법에 대한 연구가 계속적으로 진행되고 있으며, 예를 들어, 높은 온도에서 전해액을 주입하거나, 또는 가압 또는 감압 상태에서 전해액을 주입하기 위해 전해액 주입 방법 또는 전해액 주액 장치에 대한 연구가 행해지고 있다.Therefore, in order to improve the performance of the secondary battery and improve safety, various methods for increasing the electrolyte impregnability of the electrode assembly have been continuously carried out. For example, an electrolyte is injected at a high temperature, Studies have been made on an electrolyte solution injection method or an electrolyte solution injection device for injecting an electrolyte solution in a reduced pressure state.

그러나, 이러한 종래의 주액 방법은 분리막이 열에 의해 수축되어 내부 단락을 일으키는 등의 문제점이 계속해서 발생하고, 주액 장치는 그 설비가 매우 복잡하고, 추가적인 부재의 필요로 인해 설비 비용이 증가되는 문제가 있다.However, such a conventional liquid infusion method is disadvantageous in that the separation membrane is shrunk by heat to cause an internal short circuit, and the liquid infusion apparatus is very complicated and the facility cost is increased due to the necessity of additional member have.

따라서, 설비 비용을 크게 증가시키지 않고 전해액 함침성을 향상시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, there is a high need for a technique capable of improving the electrolyte impregnation performance without significantly increasing facility cost.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 내경이 감소하는 구간이 형성되어 있는 주액 노즐을 포함하는 전해액 주액 장치를 사용하는 경우, 노즐의 구조 변경만으로 전해액 함침성을 향상시킬 수 있는 바, 각종 설비 비용을 줄일 수 있을 뿐 아니라 생산성이 향상되는 효과가 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have found that when an electrolyte solution injecting apparatus including an injecting nozzle having a section having a reduced inner diameter is used, The present invention has been accomplished on the basis of confirming that not only the cost of various equipments can be reduced but also the productivity is improved.

따라서, 본 발명에 따른 전해액 주액 장치는,Therefore, in the electrolyte solution injecting apparatus according to the present invention,

전극조립체가 내장되어 있는 전지케이스가 장착된 상태에서, 상기 전지케이스의 전해액 주입구를 제외한 나머지 부위들이 외부로부터 밀폐되어 있는 주액 챔버;A liquid chamber in which the battery case with the electrode assembly installed therein is sealed from the outside except for the electrolyte injection hole of the battery case;

전해액을 일시 저장하는 주액 탱크가 설치된 주액 호퍼와 상기 주액 호퍼의 상단 개구를 밀폐하는 덮개;A liquor hopper provided with a liquor tank for temporarily storing an electrolytic solution and a lid for sealing the upper opening of the liquor hopper;

상기 주액 탱크의 하단에 형성되어 있는 주액구;A main liquid port formed at the lower end of the liquid injection tank;

상기 주액구를 개폐하는 개폐 부재; 및 An opening / closing member for opening / closing the main liquid port; And

상단이 상기 주액구에 연통되어 있고 하단이 전지케이스의 전해액 주입구에 연통되며, 내경이 감소하는 구간이 형성되어 있는 주액 노즐;An injection nozzle having an upper end communicating with the main liquid port, a lower end communicating with an electrolyte injection port of the battery case, and an inner diameter decreasing section formed therein;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a control unit.

상기에서 설명한 바와 같이, 일반적으로 전지케이스의 주액구의 위치는 중심이 아닌 한쪽 측면에 편향되어 있는데, 도 1에서 볼 수 있듯이, 종래 주액 장치(100)는 주액 노즐(110)의 형태가 일자형이므로 전지 케이스(120)를 기준으로 주입구(121) 방향으로부터 전해액이 확산되는 바, 주입구로부터 먼쪽의 전극조립체 부위의 함침이 어려워 함침성 측면에서 불균형을 일으키게 되며, 결국 함침성을 향상시키기 위해 추가적인 공정이 필요하거나, 추가적인 장치가 필요하는 등 설비 비용을 낭비할 뿐 아니라, 대기시간도 길어지게 되어 생산성이 저하되는 문제가 있다.As described above, generally, the position of the main liquid port of the battery case is biased to one side rather than the center. As shown in FIG. 1, in the conventional liquid injection device 100, since the shape of the injection liquid nozzle 110 is straight The electrolytic solution diffuses from the direction of the injection port 121 with respect to the battery case 120. As a result, it is difficult to impregnate the electrode assembly portion far from the injection port, thereby causing imbalance in terms of impregnation. There is a problem in that not only a facility cost such as necessity or an additional device is required but also a waiting time is lengthened and productivity is lowered.

이에 본 출원의 발명자들은 심도있는 연구를 거듭한 끝에, 추가적인 공정 또는 장치의 필요 없이 노즐의 구조를 일자형이 아닌 내경이 감소하는 구간을 포함하도록 구성함으로써, 고압의 전해액을 분출시킬 때, 분출 단면적을 작게 함에 따라 압력 에너지가 속도 에너지로 바뀌는 원리를 이용하여 전해액 함침성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.Accordingly, the inventors of the present application have conducted intensive research and have found that the structure of the nozzle is structured such that the internal diameter of the nozzle is reduced rather than the straight shape, so that when the high-pressure electrolyte is ejected, It is confirmed that the impregnability of the electrolyte solution can be improved by using the principle that the pressure energy is changed into the velocity energy as the pressure is reduced.

따라서, 본 발명에 따른 주액 노즐은 내경이 감소하는 구간이 형성되어 있는 바, 그 구간의 개수는 한정되지 않고, 하나일 수도, 그 이상일 수도 있다.Accordingly, the injection nozzle according to the present invention has a section with a reduced inner diameter, and the number of sections is not limited, and may be one or more.

하나의 구체적인 예에서, 상기 주액 노즐의 내경이 감소하는 구간은 주액 노즐 전체 길이를 기준으로 주액 노즐의 상단으로부터 80% 범위 내에 형성되어 있을 수 있으며, 더욱 상세하게는 20 내지 60% 범위 내에 형성되어 있을 수 있다.In one specific example, the section where the inner diameter of the injection liquid nozzle is decreased may be formed within a range of 80% from the upper end of the injection liquid nozzle, more specifically, within a range of 20 to 60% from the upper end of the injection liquid nozzle Can be.

80% 범위를 넘어서는 부위에 감소 구간이 형성되는 경우에는, 주액 노즐의 하단에서 그 내경이 전해액 함침성을 향상시키기 위해 전해액을 발산시킬만한 소정의 크기로 형성되지 못할 수 있으므로, 바람직하지 않다. If the reduction section is formed in a region exceeding the range of 80%, the inner diameter at the lower end of the injection liquid nozzle may not be formed to a predetermined size to dissipate the electrolyte solution to improve the electrolyte impregnability.

한편, 상기와 같이 내경이 작은 구간이 존재하게 되면, 전해액의 주액 속도가 압력 에너지에 의해 향상될 뿐 아니라, 전해액의 입자가 작아지고, 그에 따라, 고밀도로 적층되어 있거나 또는 적층 상태로 권취되어 있는 전극조립체의 작은 틈새로의 전해액 확산이 용이한 바, 전해액 함침성을 더욱 향상시킬 수 있다.On the other hand, if a section having a small inner diameter is present as described above, not only the napping rate of the electrolyte is improved by the pressure energy but also the particles of the electrolyte are reduced, and accordingly, they are stacked at high density or wound in a laminated state The electrolyte solution can be easily diffused into a small gap of the electrode assembly, so that the electrolyte impregnability can be further improved.

이와 관련하여, 상기 압력 에너지가 속도 에너지로 바뀌는 원리를 이용하여 효과적으로 전극조립체에의 전해액 함침성을 향상시키기 위해서는, 주액 노즐의 내경이 감소하는 구간의 최소 내경은 주액 노즐 상단의 내경 대비 20 내지 90%의 크기인 것이 바람직하고, 더욱 상세하게는 20 내지 70%의 크기일 수 있다.In this regard, in order to effectively improve the impregnating ability of the electrolyte solution into the electrode assembly by using the principle that the pressure energy is converted into the velocity energy, the minimum inner diameter of the section in which the inner diameter of the injection liquid nozzle decreases is 20 to 90 %, And more particularly, a size of 20 to 70%.

상기 최소 내경이 주액 노즐 상단의 내경 대비 20 % 미만인 경우에는 전해액이 주액 노즐을 통과하는 자체가 어려워 오히려 전해액 주입 시간이 증가할 수 있고, 90%를 초과하는 경우에는 충분한 압력 에너지를 얻을 수 없어, 기존 일자형의 주액 노즐을 사용하는 것과 크게 차이가 없는 바 바람직하지 않다.When the minimum inner diameter is less than 20% of the inner diameter of the upper portion of the injection nozzle, the electrolyte solution itself may be difficult to pass through the injection nozzle, and the electrolyte injection time may be increased. It is not preferable because there is not much difference from using the existing straight-type injection liquid nozzle.

본 발명에 따른 상기 주액 노즐의 내경이 감소하는 구간은 크게 세 부분으로 나뉠 수 있는데, 구체적으로, 내경이 감소하는 구간의 시점에서 기울기(a)로 내경이 감소하는 부분, 주액 노즐 전체에서 최소 내경을 갖는 부분, 최소 내경을 갖는 부분으로부터 기울기(b)로 내경이 증가하는 부분으로 나뉠 수 있다.The section where the inner diameter of the injection liquid nozzle according to the present invention decreases can be largely divided into three parts. Specifically, a portion where the inner diameter decreases at the slope (a) at the time of the section where the inner diameter decreases, , A portion having a minimum inner diameter, and a portion having an inner diameter increasing at a slope (b) from the portion having the minimum inner diameter.

여기서, 기울기(a) 또는 기울기(b)란, 주액 노즐의 내경이 감소 또는 증가하는 형태가 한정되지 아니하고, 점점 가파르게 감소할 수도, 점점 완만하게 감소할 수도, 또는 일정하게 감소할 수도 있는 등 다양한 형태가 가능하므로 그 구간의 평균 기울기를 의미하는 것이다.Here, the inclination (a) or the inclination (b) is not limited to the shape in which the inner diameter of the injection liquid nozzle is reduced or increased, and may be gradually decreased, gradually decreased, It means the mean slope of the interval.

하나의 구체적인 예에서, 상기 기울기(a)와 기울기(b)는 10도 내지 70도의 범위 내에서, 기울기가 동일할 수도, 기울기(a)가 클 수도, 기울기(a)가 작을 수도 있다.In one specific example, the slope (a) and the slope (b) may be the same, the slope (a) may be large, and the slope (a) may be small within a range of 10 degrees to 70 degrees.

기울기(a)가 큰 경우에, 기울기(a)는 기울기(b)의 105% 내지 300%일 수 있고, 기울기(a)가 작은 경우에는, 기울기(a)는 기울기(b)의 30% 내지 98%일 수 있다.If the slope a is large, the slope a may be 105% to 300% of the slope b, and if the slope a is small, the slope a may be 30% 98%.

즉, 기울기(a)와 기울기(b)는 그 기울기 차이가 일정 범위 내라면 어떤 부분의 기울기가 큰지 여부에 대해서는 한정이 없다.That is, the slope (a) and the slope (b) are not limited as long as the slope difference is within a certain range.

또한, 전극조립체의 폭이 매우 큰 광폭 셀에 더욱 바람직하게, 전지 케이스 주입구가 위치하는 한쪽 측면에 반대 방향으로 노즐의 기울기(b)를 크게 함으로써 주입구와 먼 쪽의 전극조립체에 전해액을 확산을 용이하게 할 수 있는 바, 상기 기울기(b)는 주액 노즐의 중심축을 기준으로 좌우가 다를 수 있다. 여기에서 주액 노즐의 중심축은 주액 노즐의 폭의 중점을 지나는 축을 의미한다.Further, in the wide-width cell having a very large width of the electrode assembly, the inclination (b) of the nozzle is increased in the opposite direction to the one side where the battery case inlet is located, thereby facilitating the diffusion of the electrolyte solution into the electrode assembly The inclination (b) may be different on the left and right with respect to the central axis of the injection liquid nozzle. Here, the central axis of the injection nozzle means an axis passing through the center of the width of the injection nozzle.

한편, 상기 주액 노즐의 형상은 한정되지 아니하고 다양할 수 있으며, 하나의 구체적인 예에서, 상기 주액 노즐의 내경이 감소하는 구간의 수평 단면 형상은 원 또는 다각형일 수 있고, 상기 최소 내경을 갖는 부분은 길이를 갖지 않고 국부적으로 형성될 수도, 일정한 길이를 가질 수도 있다.The shape of the injection nozzle is not limited and may vary. In one specific example, the horizontal cross-sectional shape of the section where the inner diameter of the injection nozzle decreases may be a circle or a polygon, It may be formed locally without having a length, or may have a constant length.

상기 최소 내경을 갖는 부분이 길이를 갖지 않고 국부적으로 형성될 수도, 일정한 길이를 가질 수도 있는 것은, 구체적으로, 상기 최소 내경을 갖는 구간을 따로 떼어놓고 보았을 때, 길이를 갖지 아니하는 경우에는 그 형태가 원 또는 다각형이고, 일정한 길이를 갖는 경우에는 원통형 또는 다각형의 수평 단면 형상을 갖는 기둥형태일 수 있다는 의미이다.The portion having the minimum inner diameter may be locally formed or may have a constant length. Specifically, when the section having the minimum inner diameter is separately taken and the portion having the minimum inner diameter is not separated, Means a circular or polygonal shape and may have a cylindrical or polygonal horizontal cross-sectional shape when it has a certain length.

이와 같이 본 발명에 따른 전해액 주입 장치를 사용하는 경우에는, 주액 노즐의 구조를 발산 노즐 형태로 변경하는 것만으로 전해액 함침성을 향상시킬 수 있는 바, 상기 전해액 주액 장치를 사용하여 제조되는 전지셀의 출력 특성, 수명 특성 및 전지 용량 등의 전지 성능이 우수하다.When the electrolyte injector according to the present invention is used, the impregnability of the electrolyte solution can be improved by merely changing the structure of the injection nozzle into the shape of a diverging nozzle. In this case, Battery characteristics such as output characteristics, life characteristics, and battery capacity are excellent.

따라서, 본 발명은 또한, 상기 전해액 주액 장치를 사용하여 제조되는 전지셀을 제공한다.Accordingly, the present invention also provides a battery cell manufactured using the electrolyte solution injecting apparatus.

상기 전지셀은 다양한 종류가 가능하며, 상세하게는, 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 각형 또는 원통형 금속 캔에 내장되어 있는 각형 또는 원통형 전지셀일 수 있고, 또는 상기 전극조립체가 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 밀봉되어 있는 얇은 두께와 낮은 중량의 파우치형 전지셀일 수 있다.The battery cell may be of various types, and in particular, the electrode assembly of the anode / separator / cathode structure may be a prismatic or cylindrical battery cell embedded in a square or cylindrical metal can, or the electrode assembly may include a metal layer and a resin layer A pouch-shaped battery cell of a thin thickness and a low weight which is sealed in a battery case of a laminate sheet including the pouch type battery cell.

상기 양극, 분리막, 음극의 구성은 한정됨 없이, 종래 개시된 구성들을 모두 포함할 수 있는 바, 본 명세서에서 자세한 설명은 생략한다.The configurations of the anode, the separator, and the cathode are not limited, and may include all the configurations disclosed in the prior art, and a detailed description thereof will be omitted herein.

더 나아가 본 발명은, 상기 전지셀을 포함하는 디바이스를 제공하고, 상기 디바이스는, 예를 들어, 휴대폰, MP3(MPEG Audio Layer-3), 태블릿 PC, 또는 스마트 패드 등의 소형 디바이스일 수도 있고, 전기 자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력 저장장치 등의 중대형 디바이스일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Further, the present invention provides a device including the battery cell, wherein the device may be a small device such as, for example, a mobile phone, MPEG Audio Layer-3 (MP3), a tablet PC, or a smart pad, But is not limited to, a mid-sized device such as an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a power storage device.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전해액 주액 장치는, 내경이 감소하는 구간이 형성되어 있는 주액 노즐을 포함함으로써, 노즐의 구조 변경만으로 전해액 분출 속도를 높이고, 전해액 입자의 크기를 감소시켜 전극조립체에의 전해액 함침성을 향상시킬 수 있는 바, 전해액 함침 시간뿐 아니라, 전지 활성화(prismatic Pre Formation: PPF)의 대기시간도 줄일 수 있어 이들을 위한 각종 설비 비용의 추가 없이 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the electrolyte injection device according to the present invention includes the injection nozzle having a section having a reduced inner diameter, thereby increasing the ejection speed of the electrolyte solution by merely changing the structure of the nozzle and reducing the size of the electrolyte particle, It is possible to reduce not only the electrolyte impregnation time but also the waiting time of the prismatic preformation (PPF), so that the productivity can be improved without adding various equipment costs for them have.

또한, 상기 전해액 주액 장치를 사용하여 전지셀을 제조하는 경우, 전해액 함침성을 향상시킬 수 있으므로 전지셀의 출력 특성, 수명 특성 및 전지 용량 등의 전지 성능이 향상되는 효과가 있다.In addition, when the battery cell is manufactured by using the electrolyte solution injecting apparatus, the electrolyte impregnability can be improved, so that battery performance such as output characteristics, life characteristics, and battery capacity of the battery cell can be improved.

도 1은 종래 전해액 주액 장치의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전해액 주액 장치의 모식도이다;
도 3은 도 2의 주액 장치 중 주액 노즐 부분의 확대도이다;
도 4은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전해액 주액 장치의 모식도이다;
도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전해액 주액 장치의 모식도이다.1 is a schematic view of a conventional electrolyte solution instilling apparatus;
2 is a schematic view of an electrolyte injection device according to one embodiment of the present invention;
Fig. 3 is an enlarged view of the injection liquid nozzle portion of the liquid injection device of Fig. 2;
4 is a schematic view of an electrolyte injection device according to another embodiment of the present invention;
5 is a schematic diagram of an electrolyte injection device according to another embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 구체적인 실시예에 대해 상술하지만, 이는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not intended to be limited by the scope of the present invention.

도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 전해액 주액 장치의 다양한 실시예들을 모식적으로 도시한 것이고, 그 중, 도 3은 본 발명의 주액 노즐의 구성을 더욱 구체적으로 설명하기 위해 도 2의 전해액 주액 장치 중 주액 노즐과 그 인근 부위만을 확대한 모식도이다.2 to 5 are schematic diagrams of various embodiments of the electrolyte injection apparatus according to the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating the structure of the injection nozzle of the present invention, Only the sucking nozzle and its vicinity are enlarged.

먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전해액 주액 장치(200)는 크게 전극조립체(도시하지 않음)가 내장되어 있는 전지케이스(220)가 장착되고 외부로부터 밀폐되어 있는 주액 챔버(210), 전해액을 일시 저장하는 주액 탱크(250)가 설치된 주액 호퍼(230)와 주액 호퍼(230)의 상단 개구를 밀폐하는 덮개(240)로 이루어져 있으며, 더 구체적으로는, 주액 탱크(250)의 하단에 주액구(251)가 형성되어 있고, 주액구(251)를 통하여 전해액이 흘러나가는 것을 조절하기 위해 주액구의 개폐를 담당하는 개폐 부재(252) 및 상단이 주액구(251)에 연통되어 있고 하단이 전지케이스(220)의 전해액 주입구(221)에 연통되는 주액 노즐(260)을 더 포함하고 있다.Referring to FIG. 2, the electrolyte injection device 200 according to the present invention includes a fluid chamber 210 mounted with a battery case 220 having an electrode assembly (not shown) therein and sealed from the outside, And a lid 240 for sealing the upper opening of the liquid injecting hopper 230. More specifically, the liquid immersion tank 250 is provided at the lower end of the liquid immersion tank 250 An opening and closing member 252 for opening and closing the main liquid port and an upper end communicating with the main liquid port 251 to control the flow of the electrolyte through the main liquid port 251, And an injecting nozzle 260 communicating with the electrolyte injection port 221 of the battery case 220.

본 발명에 따른 주액 노즐(260)을 형상에 대해 더욱 구체적으로 살펴보기 위해 도 3을 참조하면, 주액 노즐(260)의 상단부는 W의 내경을 가지고 주액 탱크(250)의 주액구(도 2의 251)와 연통되어 있고, 주액 노즐(260) 전체 길이를 L로 보았을 때, L’ 지점에서 최소 내경 W’’을 가지며, 주액 노즐(260)의 하단부는 W’의 내경을 가지고 전지케이스(220)의 전해액 주입구(221)에 연통되어 있다.3, the upper end of the injection liquid nozzle 260 has an inner diameter of W and is connected to the main liquid supply port (see FIG. 2) of the liquid injection tank 250. As shown in FIG. 3, And the lower end of the injection liquid nozzle 260 has an inner diameter of W 'so as to have a minimum inner diameter W' at the L 'point when the entire length of the injection liquid nozzle 260 is viewed as L, (Not shown).

이 때, W’’는 최소 내경으로 W의 20 내지 90%의 크기일 수 있고, W와 W’는 그 크기가 같을 수도 다를 수도 있다.In this case, W "may be 20 to 90% of W by the minimum inner diameter, and W and W 'may be the same or different in size.

한편, L’는 L을 100%로 할 때, 20 내지 100%의 크기를 가지므로 최소 내경 W’’를 갖는 부분은 주액 노즐(260)의 상단으로부터 20 내지 100% 범위내에 형성됨을 의미한다.On the other hand, L 'has a size of 20 to 100% when L is 100%, which means that the portion having the minimum inner diameter W' 'is formed within the range of 20 to 100% from the upper end of the injection liquid nozzle 260.

다시 도 3을 참조하면, 주액 노즐(260)은 내경이 감소하는 부분(L’ 부분), 최소 내경 W’’을 갖는 부분, 최소 내경 W’’을 갖는 부분으로부터 내경이 증가하는 부분(L-L’ 부분)으로 나뉜다.Referring again to FIG. 3, the injection nozzle 260 includes a portion having an inner diameter decreasing (L 'portion), a portion having a minimum inner diameter W' ', a portion having an inner diameter increasing from a portion having a minimum inner diameter W' L 'portion).

이 때, 내경이 감소하는 부분(L’ 부분)은 평균적으로 기울기(a)를 갖고, 내경이 증가하는 부분(L-L’ 부분)은 평균적으로 기울기(b)를 갖는다. At this time, the portion where the inner diameter decreases (L 'portion) has an inclination a on average and the portion where the inner diameter increases (L-L' portion) has an inclination b on average.

기울기(a)와 기울기(b)는 10도 내지 70도의 범위를 가지며, 기울기가 동일할 수도, 기울기(a)가 기울기(b)의 105% 내지 300%일 수도, 기울기(a)가 기울기(b)의 30% 내지 98%일 수도 있다.The slope a and the slope b have a range of 10 degrees to 70 degrees and the slope may be the same or the slope a may be 105 to 300 percent of the slope b, or from 30% to 98% of b).

이와 같은 구조를 갖는 주액 노즐(260)을 포함하는 전해액 주액 장치(200)는, 주액 노즐(260)의 일부분에서 내경을 작게 함에 따라, 압력 에너지가 속도 에너지로 바뀌는 원리를 이용하여, 전해액을 전지케이스 내 전극조립체에 주입하게 된다. 따라서, 전해액 분출 속도가 종래 일자형의 주액 노즐을 갖는 전해액 주입 장치(도 1을 참조)를 사용하는 경우에 비해 증가하므로, 더 멀리 신속하게 함침될 수 있으며, 그 방향성 또한 내경이 증가하는 부분의 기울기와 비슷한 방향(화살표 참조)으로의 분사도 가능하게 되어 전지케이스의 주입구(221)로부터 먼곳까지 전해액의 함침이 용이한 효과가 있다.The electrolyte injection device 200 including the injection liquid nozzle 260 having such a structure is configured such that the inner diameter of the injection liquid nozzle 260 is reduced at a portion of the injection liquid nozzle 260 so that the pressure energy is converted into a velocity energy, And is injected into the case-inside electrode assembly. Therefore, since the electrolytic solution ejecting speed is increased as compared with the case of using the electrolytic solution injecting apparatus (see FIG. 1) having a conventional needle-shaped injecting nozzle, the electrolytic solution can be impregnated farther and farther, (See arrows), so that it is easy to impregnate the electrolyte solution from the injection port 221 of the battery case to the far side.

한편, 도 4 및 도 5에는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전해액 주액 장치들(300, 400)이 도시되어 있다.4 and 5 illustrate electrolyte injection devices 300 and 400 according to another embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5에 도시된 전해액 주액 장치들(300, 400) 역시 도 2의 전해액 주액 장치(200)와 마찬가지로, 전지케이스(320, 420)가 장착되고 외부로부터 밀폐되어 있는 주액 챔버(310, 410), 전해액을 일시 저장하는 주액 탱크(350, 450)가 설치된 주액 호퍼(330, 430)와 주액 호퍼(330, 430)의 상단 개구를 밀폐하는 덮개(340, 440), 주액 탱크(350, 450)의 하단에 형성된 주액구(351, 451), 주액구(351, 451)를 통하여 전해액이 흘러나가는 것을 조절하기 위해 주액구의 개폐를 담당하는 개폐 부재(352, 452) 및 상단이 주액구(351, 451)에 연통되어 있고 하단이 전지케이스(320, 420)의 전해액 주입구(321, 421)에 연통되는 주액 노즐(360, 460)로 구성되어 있다.4 and 5 are similar to the electrolyte solution injector 200 of FIG. 2 except that the electrolyte chambers 310 and 310 are mounted and sealed from the outside, 410, lyophobic chambers 330 and 430 in which liquid-injection tanks 350 and 450 for temporarily storing electrolytic liquid are disposed, lids 340 and 440 for sealing the upper openings of the liquid-liquid hoppers 330 and 430, liquor tanks 350 and 450, Closing members 352 and 452 for opening and closing the main liquid port to control the flow of electrolyte through the main liquid ports 351 and 451 and the main liquid ports 351 and 451 formed at the lower ends of the main liquid ports 450 and 450, And liquid injection nozzles 360 and 460 communicating with the electrolyte injection ports 351 and 451 and the lower ends communicating with the electrolyte injection ports 321 and 421 of the battery cases 320 and 420.

본 발명에 따른 전해액 주액 장치의 주액 노즐은 내경이 감소하는 구간이 형성되어 있으면 되고, 그 형상에는 특별한 한정이 없는 바, 하나의 예로서, 도 4를 참조하면, 주액 노즐(360)은 최소 내경을 갖는 부분이 일정길이를 가질 수 있고, 도 5를 참조하면, 주액 노즐(460)은 내경이 증가하는 부분의 기울기(b)가 주액 노즐의 중심축(점선)을 기준으로 좌우가 다를 수 있다.As an example, referring to FIG. 4, the injecting nozzle 360 has a minimum inner diameter < RTI ID = 0.0 > Referring to FIG. 5, the inclination b of the portion of the injection liquid 460 where the inner diameter increases may be different between the left and right sides with respect to the central axis (dotted line) of the injection liquid nozzle .

더욱 구체적으로, 도 5에서 볼 수 있듯이, 전지 케이스 주입구(421)가 위치하는 한쪽 측면에 반대 방향으로 노즐의 기울기(b)를 크게 할 수 있고, 이 경우, 전해액 주입구(421)와 먼 쪽의 전극조립체에 전해액을 확산을 용이하게 할 수 있어 전지셀의 폭이 매우 큰 광폭 셀에서 더욱 바람직하다.
More specifically, as can be seen from FIG. 5, the inclination b of the nozzle can be increased in a direction opposite to the one side where the battery case inlet 421 is located. In this case, the electrolyte injection hole 421, It is possible to facilitate the diffusion of the electrolyte solution into the electrode assembly, which is more preferable for a wide cell having a very large width of the battery cell.

본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the scope of the present invention.

Claims (15)

전극조립체가 내장되어 있는 전지케이스가 장착된 상태에서, 상기 전지케이스의 전해액 주입구를 제외한 나머지 부위들이 외부로부터 밀폐되어 있는 주액 챔버;
전해액을 일시 저장하는 주액 탱크가 설치된 주액 호퍼와 상기 주액 호퍼의 상단 개구를 밀폐하는 덮개;
상기 주액 탱크의 하단에 형성되어 있는 주액구;
상기 주액구에 밀착 대면하여 상기 주액구를 개폐하는 개폐 부재; 및
상단이 상기 주액구에 연통되어 있고 하단이 전지케이스의 전해액 주입구에 연통되는 주액 노즐; 을 포함하며,
상기 주액 노즐은, 주액구가 위치한 주액 노즐의 상단부터 전해액 주입구가 위치한 주액 노즐의 하단까지는, 기울기(a)로 내경이 감소하는 구간, 최소 내경을 갖는 부분, 및 최소 내경을 갖는 부분으로부터 기울기(b)로 내경이 증가하는 구간으로 이루어져 있으며,
상기 기울기(a)는 기울기(b)보다 작은 것을 특징으로 하는 전해액 주액 장치.A liquid chamber in which the battery case with the electrode assembly installed therein is sealed from the outside except for the electrolyte injection port of the battery case;
A liquor hopper provided with a liquor tank for temporarily storing an electrolytic solution and a lid for sealing the upper opening of the liquor hopper;
A main liquid port formed at the lower end of the liquid injection tank;
An opening / closing member for opening / closing the main liquid port so as to face the main liquid port; And
A liquid injection nozzle having an upper end communicating with the main liquid port and a lower end communicating with an electrolyte injection port of the battery case; / RTI >
The injection nozzle has a slope (a) ranging from the upper end of the injection liquid nozzle in which the main liquid injection port is located to the lower end of the injection liquid nozzle in which the electrolyte injection hole is located, b), where the inner diameter increases,
Wherein the slope (a) is smaller than the slope (b). 제 1 항에 있어서, 상기 주액 노즐의 내경이 감소하는 구간은 주액 노즐 전체 길이를 기준으로 주액 노즐의 상단으로부터 80% 범위 내에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전해액 주액 장치.2. The electrolyte solution injecting apparatus according to claim 1, wherein a section where the inner diameter of the injection nozzle is reduced is formed within a range of 80% from the upper end of the injection nozzle based on the total length of the injection nozzle. 제 1 항에 있어서, 상기 주액 노즐의 내경이 감소하는 구간의 최소 내경은 주액 노즐 상단의 내경 대비 20 내지 90%의 크기인 것을 특징으로 하는 전해액 주액 장치.2. The electrolyte solution injecting apparatus according to claim 1, wherein the minimum inner diameter of the region where the inner diameter of the injection solution nozzle decreases is 20 to 90% of the inner diameter of the upper end of the injection solution nozzle. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 기울기(a)와 기울기(b)는 10도 내지 70도의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전해액 주액 장치.The electrolyte solution injecting apparatus according to claim 1, wherein the slope (a) and the slope (b) are in a range of 10 degrees to 70 degrees. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 기울기(a)는 기울기(b)의 30% 내지 95%인 것을 특징으로 하는 전해액 주액 장치.2. The electrolyte solution injecting apparatus according to claim 1, wherein the slope (a) is 30% to 95% of the slope (b). 제 1 항에 있어서, 상기 기울기(b)는 주액 노즐의 중심축을 기준으로 좌우가 다른 것을 특징으로 하는 전해액 주액 장치.2. The electrolyte solution injecting apparatus according to claim 1, wherein the inclination (b) is different on the left and right sides with respect to the central axis of the injection liquid nozzle. 제 1 항에 있어서, 상기 최소 내경을 갖는 부분이 일정길이를 갖는 것을 특징으로 하는 전해액 주액 장치. The electrolyte solution injecting apparatus according to claim 1, wherein the portion having the minimum inner diameter has a predetermined length. 제 1 항에 있어서, 상기 주액 노즐의 내경이 감소하는 구간의 수평 단면 형상은 원 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 전해액 주액 장치.2. The electrolyte solution injecting apparatus according to claim 1, wherein the horizontal cross-sectional shape of the section where the inner diameter of the injection nozzle decreases is a circular or polygonal shape. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항 및 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 따른 전해액 주액 장치를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 전지셀.A battery cell manufactured by using the electrolyte solution injecting apparatus according to any one of claims 1 to 3, 5 and 10 to 13. 제 14 항에 따른 전지셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device comprising a battery cell according to claim 14.
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