KR101889675B1 - 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법 - Google Patents

리튬 이온 이차 전지의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101889675B1
KR101889675B1 KR1020177025300A KR20177025300A KR101889675B1 KR 101889675 B1 KR101889675 B1 KR 101889675B1 KR 1020177025300 A KR1020177025300 A KR 1020177025300A KR 20177025300 A KR20177025300 A KR 20177025300A KR 101889675 B1 KR101889675 B1 KR 101889675B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithium ion
ion secondary
secondary battery
charging
manufacturing
Prior art date
Application number
KR1020177025300A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170110150A (ko
Inventor
겐타 우와이
가즈키 미야타케
이쿠마 마츠자키
마사노부 사토
유스케 사사키
Original Assignee
닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 filed Critical 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Publication of KR20170110150A publication Critical patent/KR20170110150A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101889675B1 publication Critical patent/KR101889675B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0438—Processes of manufacture in general by electrochemical processing
    • H01M4/044—Activating, forming or electrochemical attack of the supporting material
    • H01M4/0445—Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling
    • H01M4/0447—Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling of complete cells or cells stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481—Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/049—Processes for forming or storing electrodes in the battery container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/446—Initial charging measures
    • H01M2/0275—
    • H01M2/12—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

리튬 이온 이차 전지를 만충전 상태까지 충전하는 첫 충전 공정에 있어서, 부극의 표면에 리튬 금속이 석출되는 것을 방지하고, 전지 용량을 향상시킬 수 있는 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법을 제공한다. 정극과 부극이 세퍼레이터를 통해 적층된 발전 요소를 전해액과 함께 외장체의 내부에 봉입하여 이루어지는 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법이며, 리튬 이온 이차 전지의 셀 전압이 4.0V 이하인 범위에서 리튬 이온 이차 전지를 충전하는 공정(S14)과, 4.0V 이하인 범위에서 충전된 리튬 이온 이차 전지의 외장체를 개봉하고, 리튬 이온 이차 전지의 내부의 가스를 외부로 배출하고, 그 후, 다시 밀봉하는 공정(S16)과, 가스가 배출된 리튬 이온 이차 전지를, 셀 전압이 4.0V보다도 커질 때까지 충전하는 공정(S18)을 갖는다.

Description

리튬 이온 이차 전지의 제조 방법
본 발명은 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
전기 자동차(EV) 및 하이브리드 전기 자동차(HEV)의 모터 구동용 전원으로서, 반복 충방전 가능한 리튬 이온 이차 전지가 주목받고 있다. 리튬 이온 이차 전지(셀)는, 정극과 부극이 세퍼레이터를 통해 적층된 발전 요소가 전해액과 함께 외장체의 내부에 봉입되어 구성된다.
리튬 이온 이차 전지의 제조 공정에서는, 리튬 이온 이차 전지를 만충전 상태까지 충전하는 첫 충전 공정을 행한 후, 리튬 이온 이차 전지의 내부에 존재하는 가스를 제거하는 가스 빼기 공정을 행한다(예를 들어, 특허문헌 1). 가스 빼기 공정에 의하면, 리튬 이온 이차 전지 내부의 가스가 전지 특성을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.
일본 특허 공개 제2013-149521호 공보
그러나, 상기 제조 공정에서는, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지의 부극에 수계 바인더가 사용되는 경우, 리튬 이온 이차 전지를 충전하는 과정에서 발생되는 가스에 의해, 첫 충전 공정에서 부극의 표면에 리튬 금속이 석출되어 버리는 문제가 있다. 부극의 표면에 대한 리튬 금속의 석출은, 전지 용량을 감소시킬 가능성이 있어서, 바람직하지 않다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은, 리튬 이온 이차 전지를 만충전 상태까지 충전하는 첫 충전 공정에 서, 부극의 표면에 리튬 금속이 석출되는 것을 방지하여, 전지 용량을 향상시킬 수 있는 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
삭제
본 발명의 상기 목적은, 하기의 수단에 의해 달성된다.
본 발명의 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법은, 정극과 부극이 세퍼레이터를 통해 적층된 발전 요소를 전해액과 함께 외장체의 내부에 봉입하여 이루어지는 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법이며, 셀 전압이 4.0V 이하인 범위에서 리튬 이온 이차 전지를 충전한다. 본 발명의 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법은, 4.0V 이하인 범위에서 충전된 리튬 이온 이차 전지의 외장체를 개봉하고, 리튬 이온 이차 전지의 내부의 가스를 외부로 배출하고, 그 후, 다시 밀봉한다. 그리고, 본 발명의 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법은, 가스가 배출된 리튬 이온 이차 전지를, 셀 전압이 4.0V보다도 커질 때까지 충전한다. 셀 전압이 4.0V 이하인 범위에서 리튬 이온 이차 전지를 충전하는 공정은, 셀 전압이 2.8V 이하인 범위에서 리튬 이온 이차 전지를 충전하고, 그 후, 2.8V 이하인 범위에서 충전된 리튬 이온 이차 전지를, 셀 전압이 2.8V보다도 크고 4.0V 이하인 범위에서 충전한다.
삭제
본 발명에 따르면, 리튬 이온 이차 전지를 만충전에 가까운 4.0V 초과의 셀 전압까지 충전하기 전에, 리튬 이온 이차 전지를 4.0V 이하인 범위에서 충전하여 가스 빼기를 행한다. 이 때문에, 리튬 이온 이차 전지를 만충전 상태까지 충전하는 첫 충전 공정에서, 부극의 표면에 리튬 금속이 석출되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 전지 용량이 향상된 리튬 이온 이차 전지를 제공할 수 있다.
도 1은 리튬 이온 이차 전지의 외관을 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 II-II' 선을 따른 개략 단면도.
도 3은 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법을 나타내는 흐름도.
도 4는 리튬 이온 이차 전지의 내부에 발생되는 가스의 양과 충전 전압의 관계를 나타내는 도면.
도 5는 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법의 작용 효과를 설명하는 도면.
도 6은 일반적인 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법을 나타내는 흐름도.
도 7은 예비 충전 공정을 설명하기 위한 도면.
도 8은 예비 충전 처리의 순서를 나타내는 흐름도.
도 9는 가스 빼기 전의 리튬 이온 이차 전지의 외관을 나타내는 도면.
도 10은 가스 빼기 공정을 설명하는 도면.
도 11은 가스 빼기 공정을 설명하는 도면.
도 12는 가스 빼기 공정을 설명하는 도면.
도 13은 가스 빼기 공정을 설명하는 도면.
도 14는 첫 충전 처리의 순서를 나타내는 흐름도.
도 15는 리튬 이온 이차 전지의 내부에 축적되는 유기 가스의 비율을 나타내는 도면.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 또한, 도면에서 동일한 부재에는 동일한 부호를 사용했다. 또한, 도면의 치수 비율은, 설명의 사정상 과장되는 경우가 있으며, 실제의 비율과는 상이한 경우가 있다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지(10)에 대해 설명한다. 도 1은, 리튬 이온 이차 전지(10)의 외관을 나타내는 사시도이며, 도 2는, 도 1의 II-II' 선을 따른 개략 단면도이다.
리튬 이온 이차 전지(10)는, 편평한 직사각형 형상을 가지고 있어, 정극 리드(11) 및 부극 리드(12)가 외장체(13)의 동일 단부로부터 도출되어 있다. 외장체(13)의 내부에는, 충방전 반응이 진행하는 발전 요소(20)가 전해액과 함께 수용되어 있다.
발전 요소(20)는, 정극(21)과 부극(22)이 세퍼레이터(23)를 통해 적층된 구성을 갖고 있다. 정극(21)은, 시트상의 정극 집전체(24)의 양면에 정극 활물질층(25)이 형성되어 이루어지고, 부극(22)은, 시트상의 부극 집전체(26)의 양면에 부극 활물질층(27)이 형성되어 이루어진다. 세퍼레이터(23)는, 시트상의 다공질체이며, 전해액을 유지하고 있다. 발전 요소(20)는, 하나의 정극 활물질층(25)과 여기에 인접하는 부극 활물질층(27)이, 세퍼레이터(23)를 통하여 대향하도록, 정극(21), 세퍼레이터(23), 및 부극(22)이 적층되어 있다. 정극(21), 세퍼레이터(23), 및 부극(22)의 적층수는, 필요한 전지 용량 등을 고려하여 적절히 결정된다.
정극 집전체(24) 및 부극 집전체(26)에는 정극 탭 및 부극 탭이 각각 설치되어 있다. 정극 탭 및 부극 탭은, 정극 리드(11) 및 부극 리드(12)에 각각 설치되어 있다.
리튬 이온 이차 전지(10)는, 일반적인 리튬 이온 이차 전지이며, 다양한 재료를 이용하여 제조된다. 예를 들어, 정극 집전체(24)에는 알루미늄박이 사용되고, 정극 활물질에는, LiMn2O4, LiCoO2 및 LiNiO2 등의 복합 산화물이 사용된다. 또한, 부극 집전체(26)에는 구리박이 사용되고, 부극 활물질에는, 그래파이트, 카본 블랙 및 하드 카본 등의 탄소 재료가 사용된다. 정극 활물질은, 폴리불화비닐리덴(PVdF) 등의 바인더에 의해 결착되어, 탄소 재료 등의 도전 보조제가 필요에 따라 첨가된다. 부극 활물질은, 스티렌부타디엔 고무(SBR)/카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 혼합 바인더 등의 수계 바인더에 의해 결착되어, 탄소 재료 등의 도전 보조제가 필요에 따라 첨가된다. 또한, 세퍼레이터(23)에는, 예를 들어 폴리올레핀 미다공막이 사용되며, 전해액은, 에틸렌카르보네이트(EC)과 디에틸카르보네이트(DEC)의 혼합 용매에 LiPF6 등의 리튬염이 용해된 형태를 갖고 있다. 전해액에는, 메틸렌메탄디술포네이트(MMDS), 비닐렌카르보네이트(VC) 및 플루오로에틸렌 카르보네이트(FEC) 등의 전해액 첨가제가 첨가된다. 또한, 외장체(13)로서는, 폴리프로필렌(PP), 알루미늄 및 나일론(등록 상표)이 이 순서대로 적층되어 이루어지는 3층 구조의 라미네이트 필름이 사용된다. 그러나, 리튬 이온 이차 전지(10)의 각 부재의 재료는, 상기 재료에 한정되는 것이 아니고, 다양한 재료가 사용된다.
다음에, 도 3을 참조하여, 리튬 이온 이차 전지(10)의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 3은, 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법은, 전해액 주입 공정, 제1 함침 공정, 제1 롤 처리 공정, 예비 충전 공정, 제2 함침 공정, 가스 빼기 공정, 제2 롤 처리 공정, 첫 충전 공정 및 에이징 공정을 갖는다.
스텝 S11에 나타내는 전해액 주입 공정에서는, 발전 요소(20)가 수용된 외장체(13)에 전해액을 주입하고, 외장체(13)를 밀봉한다. 또한, 충방전의 반복에 의한 전해액의 감소를 고려하여, 외장체(13)의 내부에는 전해액이 과도하게 주입된다.
스텝 S12에 나타내는 제1 함침 공정에서는, 외장체(13)를 밀봉하여 얻어진 리튬 이온 이차 전지(10)를 소정 시간 방치하고, 발전 요소(20)에 전해액을 함침시킨다.
스텝 S13에 나타내는 제1 롤 처리 공정에서는, 가압 롤러에 의해 리튬 이온 이차 전지(10)를 롤 프레스하여, 발전 요소(20)의 내부의 가스를 발전 요소(20)의 외부로 이동시킨다.
스텝 S14에 나타내는 예비 충전 공정에서는, 셀 전압이 4.0V 이하인 범위에서 리튬 이온 이차 전지(10)를 충전하고, 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에 가스(수소를 주성분으로 하는 무기 가스)를 발생시킨다. 예비 충전 공정에 관한 상세한 설명은 후술한다.
스텝 S15에 나타내는 제2 함침 공정에서는, 예비 충전된 리튬 이온 이차 전지(10)를 소정 시간(1시간 이상) 방치하고, 전해액의 함침을 촉진한다.
스텝 S16에 나타내는 가스 빼기 공정에서는, 리튬 이온 이차 전지(10)의 외장체(13)를 개봉하여, 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부 가스를 외부로 배출시킨다. 가스 빼기 공정에 대한 상세한 설명은 후술한다.
스텝 S17에 나타내는 제2 롤 처리 공정에서는, 가압 롤러에 의해 리튬 이온 이차 전지(10)를 롤 프레스하고, 발전 요소(20)의 내부에 잔존하는 가스를 발전 요소(20)의 외부로 이동시킨다.
스텝 S18에 나타내는 첫 충전 공정에서는, 셀 전압이 4.0V를 초과할 때까지 리튬 이온 이차 전지(10)를 충전한다. 첫 충전 공정에 관한 상세한 설명은 후술한다.
스텝 S19에 나타내는 에이징 공정에서는, 첫 충전된 리튬 이온 이차 전지(10)를 소정 시간 방치하고, 리튬 이온 이차 전지(10)를 안정시킨다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법에서는, 리튬 이온 이차 전지(10)의 첫 충전을 행하기 전에 예비 충전을 행하고, 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에 가스를 발생시킨다. 그리고, 리튬 이온 이차 전지(10)의 외장체(13)를 개봉하고, 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에 축적된 가스를 외부로 배출시킨다. 그리고 나서, 외장체(13)를 다시 밀봉하여, 리튬 이온 이차 전지(10)의 첫 충전을 행한다. 이와 같은 구성에 의하면, 첫 충전 공정에서, 부극(22)의 표면에 리튬 금속이 석출되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법의 작용 효과에 대해 상세하게 설명한다.
도 4는, 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에 발생되는 가스의 양과 충전 전압의 관계를 나타내는 도면이다. 도 4의 종축은 리튬 이온 이차 전지(10)의 체적 변화량이며, 횡축은 리튬 이온 이차 전지(10)의 충전 전압이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전해액을 주입하여 밀봉한 리튬 이온 이차 전지(10)를 처음으로 충전하는 경우, 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에 발생되는 가스의 양은, 리튬 이온 이차 전지(10)의 충전 전압에 의존한다. 구체적으로는, 충전 전압이 2.8V를 초과하면, 수소를 주성분으로 하는 가스가 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에 발생하기 시작해, 충전 전압이 3.2V 정도에서 가스의 발생량이 최대가 된다.
따라서, 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법에서는, 리튬 이온 이차 전지(10)를 만충전에 가까운 4.0V 초과의 셀 전압까지 충전하기 전에, 리튬 이온 이차 전지(10)를 4.0V 이하의 셀 전압으로 충전하여, 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에 가스를 발생시킨다. 그리고, 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에 가스가 축적된 곳에서 가스 빼기를 행하고, 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에 축적된 가스를 제거한다. 그리고 나서, 외장체(13)를 다시 밀봉하고, 4.0V 초과의 셀 전압까지 리튬 이온 이차 전지(10)를 충전한다. 이와 같은 구성에 의하면, 리튬 이온 이차 전지(10)를 만충전 상태까지 충전하는 첫 충전 공정 전에 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부 가스가 제거되기 때문에, 첫 충전 공정에 있어서, 부극(22)의 표면에 리튬 금속이 석출되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는, 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지(10)의 제조 방법의 작용 효과를 설명하는 도면이다. 도 5의 (a)는, 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법에서의 리튬 이온 이차 전지의 상태를 나타내는 도면이다. 도 5의 (b)는, 비교예로서, 도 6에 도시된 바와 같은 일반적인 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법에서의 리튬 이온 이차 전지의 상태를 나타내는 도면이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 일반적인 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법에서는, 예비 충전 공정 및 첫 충전 공정 후에 가스 빼기 공정을 행한다. 이 때문에, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 예비 충전 공정에서 발생된 가스의 기포(41)에 의해, 첫 충전 공정에 있어서 전지 반응이 진행되는 부극 활물질층(27)의 면적이 감소하고, 첫 충전 공정에 있어서 국소적으로 급속 충전이 일어난다. 그 결과, 일반적인 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법에서는, 부극 활물질층(27)의 표면에 리튬 금속(42)이 석출하며, 전지 용량이 저하되어 버린다.
한편, 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법에서는, 예비 충전 공정과 첫 충전 공정 사이에 가스 빼기 공정을 행한다. 이 때문에, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 예비 충전 공정에서 발생된 가스의 기포(41)는, 첫 충전 공정에서 존재하지 않고, 첫 충전 공정에서 급속 충전은 일어나지 않는다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법에 의하면, 부극 활물질층(27)의 표면에 리튬 금속이 석출하지 않고, 리튬 이온 이차 전지(10)의 전지 용량이 향상된다. 또한, 전술한 바와 같이, 예비 충전 공정에서 발생되는 가스는, 수소를 주성분으로 하는 가스이며, 예를 들어 부극 활물질의 수계 바인더에 포함되는 수산기가 분해되어 발생한다.
이하, 도 7 내지 도 14를 참조하여, 본 실시 형태에 관한 예비 충전 공정, 가스 빼기 공정 및 첫 충전 공정에 대해 상세하게 설명한다.
<예비 충전 공정>
도 7은, 예비 충전 공정을 설명하는 도면이다. 본 실시 형태의 예비 충전 공정에서는, 충전기(50)가, 예비 충전 처리를 실행하여, 리튬 이온 이차 전지(10)를 충전한다.
도 8은, 충전기(50)가 실행하는 예비 충전 처리의 순서를 나타내는 흐름도이다.
먼저, 충전기(50)는, 리튬 이온 이차 전지(10)의 정전류 충전을 개시한다(스텝 S101). 보다 구체적으로는, 충전기(50)가, 충전 전류를 소정의 전류값(예를 들어, 0.2C/s)으로 설정하고, 리튬 이온 이차 전지(10)의 정전류 충전을 개시한다.
다음으로, 충전기(50)는, 리튬 이온 이차 전지(10)의 셀 전압이 제1 전압값에 도달했는지 여부를 판정한다(스텝 S102). 여기서, 제1 전압값은, 2.8V 이하의 소정의 전압값(예를 들어, 2.7V)이며, 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에 가스를 발생시키지 않고 SEI(고체 전해질 계면) 피막을 형성할 수 있는 전압값이다.
리튬 이온 이차 전지(10)의 셀 전압이 제1 전압값에 도달하지 않았다고 판정하는 경우(스텝 S102: "아니오"), 충전기(50)는, 셀 전압이 제1 전압값에 도달될 때까지 대기한다.
한편, 셀 전압이 제1 전압값에 도달한 것으로 판정하는 경우(스텝 S102: "예"), 충전기(50)는, 리튬 이온 이차 전지(10)의 정전압 충전을 개시한다(스텝 S103). 보다 구체적으로는, 충전기(50)는, 충전 전압을 제1 전압값으로 설정하여, 리튬 이온 이차 전지(10)의 정전압 충전을 개시한다.
다음에, 충전기(50)는, 소정 시간이 경과했는지 여부를 판정한다(스텝 S104). 소정 시간이 경과하지 않았다고 판정하는 경우(스텝 S104: "아니오"), 충전기(50)는, 소정 시간이 경과할 때까지 대기한다.
한편, 소정 시간이 경과했다고 판정하는 경우(스텝 S104: "예"), 충전기(50)는, 리튬 이온 이차 전지(10)의 정전류 충전을 개시한다(스텝 S105). 보다 구체적으로는, 충전기(50)는, 충전 전류를 소정의 전류값(예를 들어, 0.3C/s)으로 설정하여, 리튬 이온 이차 전지(10)의 정전류 충전을 개시한다.
다음에, 충전기(50)는, 리튬 이온 이차 전지(10)의 셀 전압이 제2 전압값에 도달했는지 여부를 판정한다(스텝 S106). 여기서, 제2 전압값은, 4.0V 이하의 소정의 전압값(예를 들어, 3.4V)이며, 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에 가스를 발생할 수 있는 전압값이다.
셀 전압이 제2 전압값에 도달하지 않았다고 판정하는 경우(스텝 S106: "아니오"), 충전기(50)는, 셀 전압이 제2 전압값에 도달할 때까지 대기한다.
한편, 셀 전압이 제2 전압값에 도달한 것으로 판정하는 경우(스텝 S106: "예"), 충전기(50)는, 리튬 이온 이차 전지(10)의 정전압 충전을 개시한다(스텝 S107). 보다 구체적으로는, 충전기(50)는, 충전 전압을 제2 전압값으로 설정하여, 리튬 이온 이차 전지(10)의 정전압 충전을 개시한다.
다음에, 충전기(50)는, 소정 시간이 경과했는지 여부를 판정한다(스텝 S108). 소정 시간이 경과하지 않았다고 판정하는 경우(스텝 S108: "아니오"), 충전기(50)는, 소정 시간이 경과할 때까지 대기한다.
한편, 소정 시간이 경과했다고 판정하는 경우(스텝 S108: "예"), 충전기(50)는, 충전을 정지하고(스텝 S109), 처리를 종료한다.
이상과 같이, 도 8에 나타내는 흐름도의 처리에 의하면, 먼저, 셀 전압이 2.8V 이하의 제1 전압값에 도달할 때까지, 리튬 이온 이차 전지(10)가 정전류ㆍ정전압 충전 방식으로 충전된다. 그 후, 셀 전압이 4.0V 이하의 제2 전압값에 도달할 때까지 리튬 이온 이차 전지(10)가 정전류ㆍ정전압 충전 방식으로 충전된다. 이와 같은 구성에 의하면, 먼저, 셀 전압이 제1 전압값이 될 때까지 리튬 이온 이차 전지(10)를 충전함으로써, 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에 가스를 발생시키지 않고, 전해액 첨가제를 분해하여, 부극(22)의 표면에 SEI 피막을 형성할 수 있다. 즉, 부극(22)의 표면에 SEI 피막을 균일하게 형성할 수 있다.
전해액 첨가제로서, MMDS를 이용한 경우, 리튬 이온 이차 전지(10)의 셀 전압이 2.0V를 초과하면, SEI 피막이 형성되기 시작하여, 2.7V 정도에서 형성되지 않게 된다. 또한, 도 4를 다시 참조하면, 2.8V 이하의 셀 전압에서는, 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에는 가스가 발생하지 않는다.
따라서, 본 실시 형태의 예비 충전 공정에서는, 제1단계의 예비 충전으로서, 리튬 이온 이차 전지(10)의 셀 전압을 2.8V 이하의 제1 전압값까지 충전함으로써, 가스를 발생시키지 않고, 부극(22)의 표면에 SEI 피막을 형성할 수 있다. 그 후, 제2단계의 예비 충전으로서, 리튬 이온 이차 전지(10)를 4.0V 이하의 제2 전압값까지 충전함으로써, SEI 피막이 형성된 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에 가스를 발생시킬 수 있다.
<가스 빼기 공정>
도 9는, 가스 빼기 전의 리튬 이온 이차 전지(10)의 외관을 나타내는 도면이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 가스 빼기 전의 리튬 이온 이차 전지(10)는, 외장체(13)의 측부에 잉여부(131)가 설치되어 있다. 외장체(13)의 주연부는 열 융착되어 있고, 외장체(13)의 내부에는, 발전 요소(20)가 전해액과 함께 수용되어 있다.
가스 빼기 공정에서는, 도 10에 도시된 바와 같이, 먼저, 가압 롤러(60)가, 외장체(13)의 내주단(13a)에서 발전 요소(20)의 외주단(20a)을 향해 외장체(13)를 롤 프레스하여, 잉여부(131)에 존재하는 전해액을 외장체(13)의 중앙부로 이동시킨다.
계속해서, 도 11에 도시된 바와 같이, 외장체(13)의 내주단(13a)과 발전 요소(20)의 외주단(20a) 사이에 가스 빼기 구멍(132)을 형성하여 외장체(13)를 개봉하여, 가스 빼기를 행한다. 구체적으로는, 전용의 가스 빼기 구멍 형성 장치(도시되지 않음)가, 먼저, 외장체(13)의 소정 위치에 슬릿상의 가스 빼기 구멍(132)을 형성한다. 그리고, 가스 빼기 구멍(132)이 형성된 리튬 이온 이차 전지(10)를 감압 챔버(70) 내에 적재하여, 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에 축적되어 있는 가스를 배출시킨다.
계속해서, 도 12에 나타내는 바와 같이, 가스 빼기 구멍(132)과 발전 요소(20)의 외주단(20a) 사이에 위치하는 외장체의 부분(133)을 열 융착하여, 외장체(13)를 밀봉한다. 그리고, 도 13에 나타내는 바와 같이, 열 융착한 부분(133)의 외측에 위치하는 외장체(13)를 절단 분리하여, 리튬 이온 이차 전지(10)의 가스 빼기 공정을 완료한다.
<첫 충전 공정>
도 14는, 충전기(50)가 실행하는 첫 충전 처리의 순서를 나타내는 흐름도이다.
먼저, 충전기(50)는, 리튬 이온 이차 전지(10)의 정전류 충전을 개시한다(스텝 S201). 보다 구체적으로는, 충전기(50)가, 충전 전류를 소정의 전류값(예를 들어, 0.3C/s)으로 설정하여, 리튬 이온 이차 전지(10)의 정전류 충전을 개시한다.
다음에, 충전기(50)는, 리튬 이온 이차 전지(10)의 셀 전압이 제3 전압값에 도달했는지 여부를 판정한다(스텝 S202). 여기서, 제3 전압값은, 4.0V보다도 큰 소정의 전압값(예를 들어, 4.2V)이며, 리튬 이온 이차 전지(10)를 만충전 상태까지 충전하기 위한 전압값이다.
셀 전압이 제3 전압값에 도달되지 않았다고 판정하는 경우(스텝 S202: "아니오"), 충전기(50)는, 셀 전압이 제3 전압값에 도달할 때까지 대기한다.
한편, 셀 전압이 제3 전압값에 도달한 것으로 판정하는 경우(스텝 S202: "예"), 충전기(50)는, 리튬 이온 이차 전지(10)의 정전압 충전을 개시한다(스텝 S203). 보다 구체적으로는, 충전기(50)는, 충전 전압을 제3 전압값으로 설정하여, 리튬 이온 이차 전지(10)의 정전압 충전을 개시한다.
다음에, 충전기(50)는, 소정 시간이 경과했는지 여부를 판정한다(스텝 S204). 소정 시간이 경과하지 않았다고 판정하는 경우(스텝 S204: "아니오"), 충전기(50)는, 소정 시간이 경과할 때까지 대기한다.
한편, 소정 시간이 경과했다고 판정하는 경우(스텝 S204: "예"), 충전기(50)는, 충전을 정지하고(스텝 S205), 처리를 종료한다.
이상과 같이, 도 14에 나타내는 흐름도의 처리에 의하면, 셀 전압이 4.0V보다도 큰 제3 전압값에 도달할 때까지, 리튬 이온 이차 전지(10)가 정전류ㆍ정전압 충전 방식으로 충전된다.
이하, 도 15를 참조하여, 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법에 의해 제조되는 리튬 이온 이차 전지(10)의 특성에 대해 설명한다.
리튬 이온 이차 전지의 제조 방법에서는, 첫 충전 공정 후의 에이징 공정에 서, 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에 유기 가스가 발생된다. 여기서, 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지(10)에서는, 출하 후 30일이 경과하기 전(또는 출하 후의 충방전 사이클이 10 사이클 경과하기 전)의 시점에서, 외장체(13)의 내부 공간의 체적에 대한 유기 가스의 체적 비율은 2％ 이상이다.
도 15는, 리튬 이온 이차 전지(10)의 내부에 축적되는 유기 가스의 비율을 나타내는 도면이다. 도 15에서는, 비교예로서, 도 6에 도시된 바와 같은 일반적인 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법에 의해 제조된 리튬 이온 이차 전지 내부의 유기 가스의 비율을 나타낸다. 또한, 일반적인 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법에 의해 제조된 리튬 이온 이차 전지에 대해서는, 가스 빼기 공정 직후와 가스 빼기 공정 후 30일 경과 시에 유기 가스의 체적이 2번 측정되고, 2개의 측정값은 동일값을 나타내고 있다. 한편, 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지(10)에 대해서는, 에이징 공정 직후와 에이징 공정 후 30일 경과 시에 유기 가스의 체적이 2번 측정되고, 2개의 측정값은 동일값을 나타내고 있다.
도 15의 좌측에 나타내는 바와 같이, 일반적인 리튬 이온 이차 전지에서는, 에이징 공정 후에 가스 빼기 공정이 행해지기 때문에, 리튬 이온 이차 전지의 내부에 존재하는 유기 가스의 비율은 1.6％로 적다. 한편, 도 15의 우측에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지(10)에서는, 에이징 공정 전에 가스 빼기 공정이 행해지기 때문에, 유기 가스의 비율은 4.9％로 많아진다. 유기 가스의 비율이 2％ 이상인 본 실시 형태의 리튬 이온 이차 전지(10)는, 부극(22)의 표면에 리튬 금속이 석출하지 않고, 전지 용량이 향상되었다.
이상과 같이, 설명한 본 실시 형태는, 이하의 효과를 발휘한다.
(a) 리튬 이온 이차 전지를 만충전에 가까운 4.0V 초과의 셀 전압까지 충전하기 전에, 리튬 이온 이차 전지를 4.0V 이하인 범위에서 충전하여 가스 빼기를 행하기 때문에, 첫 충전 공정에서, 부극의 표면에 리튬 금속이 석출되는 것을 방지할 수 있다.
(b) 예비 충전 공정에서는, 먼저, 2.8V 이하인 범위에서 리튬 이온 이차 전지를 충전하기 때문에, 가스를 발생시키지 않고 부극의 표면에 SEI 피막을 형성할 수 있다. 그 결과, 부극의 표면에 SEI 피막이 균일하게 형성되어, 리튬 이온 이차 전지의 내구성이 향상된다.
(c) 예비 충전 공정에서는, 리튬 이온 이차 전지를 정전류ㆍ정전압 충전 방식으로 충전하기 때문에, 리튬 이온 이차 전지의 셀 전압을 목표값으로 용이하게 제어할 수 있다.
(d) 예비 충전 공정과 가스 빼기 공정 사이에서 리튬 이온 이차 전지를 1시간 이상 방치하기 때문에, 부극의 표면에 형성된 SEI 피막이 안정된다.
(e) 가스 빼기 공정에서는, 외장체의 내주단과 발전 요소의 외주단 사이를 개봉하기 때문에, 가스 빼기 공정이 용이해지고, 리튬 이온 이차 전지의 생산성이 향상된다.
(f) 가스 빼기 공정에서는, 롤 프레스를 행하여 개봉 위치에 있는 전해액을 발전 요소측으로 미리 이동시키기 때문에, 개봉시, 개봉부에서의 전해액의 누출을 방지할 수 있다. 이에 의해, 전해액 주입 공정에서 주입하는 전해액의 양을 줄일 수 있다. 또한, 가스 빼기 공정 후에 전해액을 닦아내는 작업을 생략할 수 있다. 그 결과, 리튬 이온 이차 전지의 제조 비용을 억제할 수 있다.
(g) 열 융착에 의해 외장체를 밀봉하기 때문에, 용이하게 밀봉할 수 있다.
(h) 외장체의 잉여부를 절단 분리하기 때문에, 리튬 이온 이차 전지의 소형화가 가능해진다. 또한, 리튬 이온 이차 전지가 조밀한 패키징이 가능해진다.
(i) 감압 하에서 가스 빼기를 행하기 때문에, 리튬 이온 이차 전지의 내부에서 가스를 용이하게 제거할 수 있다. 그 결과, 리튬 이온 이차 전지의 생산성이 향상된다.
(j) 첫 충전 공정에서는, 리튬 이온 이차 전지를 정전류ㆍ정전압 충전 방식으로 충전하기 때문에, 리튬 이온 이차 전지의 셀 전압을 목표값으로 용이하게 제어할 수 있다.
(k) 부극에 수계 바인더를 사용하기 때문에, 유기 용매계 바인더에 비하여, 부극을 고용량화할 수 있다. 또한, 제조 라인에 대한 설비 투자를 크게 억제할 수 있으며, 또한, 환경 부하의 저감을 도모할 수 있다.
(l) SBR/CMC 혼합 바인더를 이용하기 때문에, 리튬 이온 이차 전지를 용이하게 제조할 수 있다.
(m) 리튬 이온 이차 전지의 내부에 포함되는 유기 가스의 양이 2％ 이상이기 때문에, 전지 용량이 향상된 리튬 이온 이차 전지를 제공할 수 있다.
(n) 출하 후 10 사이클 이내의 시점에서 유기 가스의 양이 2％ 이상이기 때문에, 전지 용량이 향상된 리튬 이온 이차 전지를 제공할 수 있다.
(o) 출하 후 30일 이내의 시점에서 유기 가스의 양이 2％ 이상이기 때문에, 전지 용량이 향상된 리튬 이온 이차 전지를 제공할 수 있다.
이상과 같이, 설명한 실시 형태에서, 본 발명의 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법 및 리튬 이온 이차 전지를 설명했다. 그러나, 본 발명은 그 기술 사상의 범위 내에서 당업자가 적절하게 추가, 변형 및 생략할 수 있음은 물론이다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 예비 충전 공정에서, 먼저, 리튬 이온 이차 전지를 제1 전압값까지 충전한 후, 제2 전압값까지 충전했다. 그러나, 리튬 이온 이차 전지는, 반드시 2단계에서 예비 충전될 필요는 없고, 제1 전압값을 설정하지 않고, 처음부터 제2 전압값까지 리튬 이온 이차 전지를 충전할 수도 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 외장체의 동일 단부로부터 정극 리드 및 부극 리드가 각각 도출되어 있는 리튬 이온 이차 전지를 예로 들어 설명했다. 그러나, 본 발명의 리튬 이온 이차 전지의 형태는, 이에 한정되는 것이 아니라, 외장재의 대향하는 단부로부터 정극 리드 및 부극 리드가 각각 도출되는 리튬 이온 이차 전지여도 된다.
10: 리튬 이온 이차 전지
11: 정극 리드
12: 부극 리드
13: 외장체
20: 발전 요소
21: 정극
22: 부극
23: 세퍼레이터
24: 정극 집전체
25: 정극 활물질층
26: 부극 집전체
27: 부극 활물질층
50: 충전기
60: 가압 롤러
70: 감압 챔버
131: 잉여부
132: 가스 빼기 구멍
133: 외장체의 부분

Claims (20)

  1. 정극과 부극이 세퍼레이터를 통해 적층된 발전 요소를 전해액과 함께 외장체의 내부에 봉입하여 이루어지는 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법이며,
    상기 리튬 이온 이차 전지의 셀 전압이 4.0V 이하인 범위에서 상기 리튬 이온 이차 전지를 충전하는 공정(a)과,
    상기 공정(a)에서 충전된 상기 리튬 이온 이차 전지의 상기 외장체를 개봉하여, 상기 리튬 이온 이차 전지의 내부의 가스를 외부에 배출하고, 그 후, 다시 밀봉하는 공정(b)과,
    상기 공정(b)에서 가스가 배출된 상기 리튬 이온 이차 전지를, 상기 셀 전압이 4.0V보다도 커질 때까지 충전하는 공정(c)을 갖고,
    상기 공정(a)은,
    상기 셀 전압이 2.8V 이하인 범위에서 2.8V 이하의 제1 전압까지 상기 리튬 이온 이차 전지를 충전하는 공정(a1)과,
    상기 리튬 이온 이차 전지가 상기 제1 전압까지 도달한 이후에 제1 소정의 시간이 경과한 이후에, 상기 공정(a1)에서 2.8V 이하인 범위에서 충전된 상기 리튬 이온 이차 전지를, 상기 셀 전압이 2.8V보다도 크고 4.0V 이하인 범위인 제2 전압까지 도달할 때까지 충전하는 공정(a2)을 갖고,
    상기 공정 (b)에서, 상기 리튬 이온 이차 전지가 상기 제2 전압까지 도달한 이후에 제2 소정의 시간이 경과한 이후에, 상기 배출이 수행되고, 그 후 다시 밀봉하는 공정이 수행되는,
    리튬 이온 이차 전지의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 공정(a)에서, 정전류 일정 전압 충전 방식에 의해 상기 리튬 이온 이차 전지가 충전되는, 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 소정의 시간은 1시간 이상인, 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 공정(b)에서, 상기 발전 요소의 외주단과 상기 외주단에 대향하는 상기 외장체의 내주단 사이가 개봉되는, 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 공정(b)에서, 상기 외장체의 개봉 전에, 상기 외장체의 상기 내주단에서 상기 발전 요소의 상기 외주단을 향해 상기 리튬 이온 이차 전지가 롤 프레스되는, 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 외장체는, 열 융착 가능한 재료에 의해 구성되어 있고,
    상기 공정(b)에서, 상기 발전 요소의 상기 외주단과 상기 외장체의 개봉부 사이에 위치하는 상기 외장체의 부분이 열 융착됨으로써 상기 외장체가 다시 밀봉되는, 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 공정(b)에서, 상기 외장체가 다시 밀봉된 후에, 상기 열 융착된 부분과 상기 개봉부 사이에서 상기 외장체가 절단되는, 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법.
  9. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 공정(b)에서, 적어도 상기 외장체가 개봉된 후부터, 다시 밀봉되기 전까지의 공정은 감압 하에서 행해지는, 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법.
  10. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 공정(c)에서, 정전류 일정 전압 충전 방식에 의해 상기 리튬 이온 이차 전지가 충전되는, 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법.
  11. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 발전 요소의 상기 부극은, 수계 바인더를 포함하는, 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 수계 바인더는, 스티렌부타디엔 고무(SBR)와 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)의 혼합물인, 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
KR1020177025300A 2015-02-16 2015-02-16 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법 KR101889675B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/054176 WO2016132444A1 (ja) 2015-02-16 2015-02-16 リチウムイオン二次電池の製造方法およびリチウムイオン二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170110150A KR20170110150A (ko) 2017-10-10
KR101889675B1 true KR101889675B1 (ko) 2018-08-17

Family

ID=56688821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177025300A KR101889675B1 (ko) 2015-02-16 2015-02-16 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10263288B2 (ko)
EP (1) EP3261167B1 (ko)
JP (1) JP6637955B2 (ko)
KR (1) KR101889675B1 (ko)
CN (1) CN107251311B (ko)
WO (1) WO2016132444A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11978870B2 (en) 2019-12-12 2024-05-07 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing secondary battery and pre-degassing device for manufacturing secondary battery

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019079662A (ja) * 2017-10-24 2019-05-23 トヨタ自動車株式会社 二次電池の初期充電方法
JP7001430B2 (ja) * 2017-11-06 2022-01-19 株式会社エンビジョンＡｅｓｃジャパン フィルム外装電池の加圧方法と製造方法
CN108155424A (zh) * 2017-12-12 2018-06-12 江苏双登富朗特新能源有限公司 一种新型的改善锂离子软包叠片电池隔膜褶皱的控制方法
JP6965839B2 (ja) * 2018-07-12 2021-11-10 トヨタ自動車株式会社 二次電池の充電方法
KR102389408B1 (ko) 2019-01-07 2022-04-22 주식회사 엘지에너지솔루션 디가싱장치. 그를 포함하는 이차전지 제조설비 및 제조방법
US20220149497A1 (en) * 2019-02-15 2022-05-12 Eliiy Power Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery structure, method for producing nonaqueous electrolyte secondary battery structure, and method for producing nonaqueous electrolyte secondary battery
DE102019208911A1 (de) * 2019-06-19 2020-12-24 Robert Bosch Gmbh Polymerelektrolyt-Lithium-Zelle mit Formierungshilfsmaterial
JP7412389B2 (ja) 2021-05-28 2024-01-12 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 非水電解液二次電池、および非水電解液二次電池の製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013149477A (ja) * 2012-01-19 2013-08-01 Hitachi Maxell Ltd 非水二次電池の製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4149681B2 (ja) 2001-04-09 2008-09-10 三星エスディアイ株式会社 リチウム二次電池及びリチウム二次電池の製造方法
JP4371721B2 (ja) 2003-07-04 2009-11-25 株式会社東芝 非水電解液二次電池の製造方法
CN1925204B (zh) * 2005-08-31 2010-10-13 深圳市比克电池有限公司 一种锂离子电池电芯优选方法
JP5070754B2 (ja) * 2006-07-21 2012-11-14 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池の製造法
JP5151755B2 (ja) 2008-07-14 2013-02-27 トヨタ自動車株式会社 二次電池の製造方法
CN101872879A (zh) * 2010-06-01 2010-10-27 奇瑞汽车股份有限公司 锂离子二次充电电池的化成方法
JP2013054871A (ja) * 2011-09-01 2013-03-21 Toyota Motor Corp 二次電池及びその製造方法
JP5874345B2 (ja) * 2011-11-22 2016-03-02 日産自動車株式会社 非水電解液二次電池の製造方法
JP6010302B2 (ja) 2012-01-20 2016-10-19 オートモーティブエナジーサプライ株式会社 非水電解質二次電池の製造方法
KR101602466B1 (ko) * 2012-11-28 2016-03-10 주식회사 엘지화학 파우치형 이차 전지의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 파우치형 이차 전지

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013149477A (ja) * 2012-01-19 2013-08-01 Hitachi Maxell Ltd 非水二次電池の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11978870B2 (en) 2019-12-12 2024-05-07 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing secondary battery and pre-degassing device for manufacturing secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
EP3261167A1 (en) 2017-12-27
JPWO2016132444A1 (ja) 2017-11-02
US10263288B2 (en) 2019-04-16
CN107251311B (zh) 2020-09-15
JP6637955B2 (ja) 2020-01-29
EP3261167A4 (en) 2017-12-27
WO2016132444A1 (ja) 2016-08-25
US20180034097A1 (en) 2018-02-01
EP3261167B1 (en) 2019-03-20
KR20170110150A (ko) 2017-10-10
CN107251311A (zh) 2017-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101889675B1 (ko) 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법
US20170054139A1 (en) Galvanic element and method for the production thereof
JP5762676B2 (ja) 電極及び非水電解液電池
US10096860B2 (en) Method of manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery
US10461308B2 (en) Sealed battery and method of manufacture
US20090169986A1 (en) Non-aqueous secondary battery and method for producing the same
WO2014119368A1 (ja) リチウムイオン二次電池の製造方法
KR102232176B1 (ko) 비수성 전해질 이차 전지 제조 방법
JP2012227035A (ja) 非水電解液型二次電池の製造方法
US20130255075A1 (en) Method for producing lithium secondary cell
CN106654168B (zh) 非水电解液二次电池及其制造方法、非水电解液二次电池用导电助剂及其制造方法
KR20170035565A (ko) 프리웨팅 과정을 포함하는 이차전지의 제조 방법
CN106025169B (zh) 蓄电元件
KR101818806B1 (ko) 파우치형 이차전지 및 이의 제조 방법
CN107546360B (zh) 锂离子二次电池
JP2005222757A (ja) リチウムイオン二次電池の仕上げ充放電ガス排出方法
US20190067729A1 (en) Lithium ion electrochemical devices having excess electrolyte capacity to improve lifetime
CN107004891B (zh) 非水电解液二次电池及其制造方法
JP2015018711A (ja) 密閉型電池の製造方法
KR20170089477A (ko) 리튬 이차전지 관리 방법 및 장치
KR20160066202A (ko) 전지케이스의 외면에 고정 부재가 형성되어 있는 전지셀 및 제조 방법
KR101787628B1 (ko) 리튬 이차전지의 제조방법
CN114447438B (zh) 锂离子二次电池用非水电解液的制造方法和使用该非水电解液的锂离子二次电池的制造方法
KR102439773B1 (ko) 이차 전지의 제조 방법 및 이차 전지의 함침 방법
US11271195B2 (en) Hybrid electrolyte design for titanium niobium oxide based lithium battery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right