KR102065736B1 - Method for preparing crude cell for lithium secondary battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 크루드 셀의 제조비용을 감소시킬 수 있으며, 간소화된 공정으로 수율 및 생산성을 향상시키기 위한 것으로, (a) 전극탭이 연결된 전극판을 준비하는 단계; (b) 상기 전극탭의 양단부를 사다리꼴 형상으로 노칭하는 단계; (c) 상기 노칭된 전극탭이 연결된 전극판을 적층한 후, 상기 적층된 전극탭을 웰딩하는 단계; 및 (d) 상기 웰딩된 전극탭의 일단을 일자형으로 커팅하는 단계를 포함하는, 이차전지용 크루드 셀의 제조방법이 제공된다.The present invention can reduce the manufacturing cost of the crude cell, and to improve the yield and productivity in a simplified process, (a) preparing an electrode plate connected to the electrode tab; (b) notching both ends of the electrode tab in a trapezoidal shape; (c) stacking the electrode plates to which the notched electrode tabs are connected, and welding the stacked electrode tabs; And (d) cutting one end of the welded electrode tab to a straight line.

Description

이차전지용 크루드 셀의 제조방법{METHOD FOR PREPARING CRUDE CELL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY}Method for manufacturing a crude cell for a secondary battery {METHOD FOR PREPARING CRUDE CELL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차전지용 크루드 셀의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 간소화된 공정으로 수율 및 생산성을 향상된 이차전지용 크루드 셀의 제조방법 에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a crude cell for a secondary battery, and more particularly, to a method for manufacturing a crude cell for a secondary battery with improved yield and productivity in a simplified process.

모바일 기기, 전기차, 하이브리드 자동차, 전력저장 장치, 무정전 전원 장치 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.As the development and demand of technologies for mobile devices, electric vehicles, hybrid cars, power storage devices, and uninterruptible power supplies increases, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, for batteries that can meet various needs, Many studies are in progress.

일반적으로, 이차전지(secondary battery)라 함은 충전과 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 특히 리튬 이차전지는 그 작동 전압이 높아 기존의 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 첨단 전자기기 분야뿐만 아니라, 무정전 전원공급장치, 전기 자전거, 전동 휠체어, 전기 자동차 등의 고출력 및 대용량을 요구하는 분야에 이르기까지 점점 그 사용범위가 확대되고 있는 추세이다.In general, the secondary battery (secondary battery) refers to a battery that can be charged and discharged, especially the lithium secondary battery has a high operating voltage, as well as the field of advanced electronic devices such as conventional cellular phones, notebook computers, camcorders, The scope of use is gradually increasing to fields requiring high power and large capacity such as uninterruptible power supply, electric bicycle, electric wheelchair, and electric vehicle.

또한, 이차전지는 양극/세퍼레이터/음극 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 세퍼레이터가 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 세퍼레이터를 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극 조립체로 구분된다. 또한, 젤리-롤형과 스택형의 혼합 구조의 전극 조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 세퍼레이터를 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 긴 길이의 연속적인 세퍼레이터 시트를 이용하여 권취한 구조의 스택-폴딩형 전극 조립체가 개발되어 있다.In addition, secondary batteries are classified according to what kind of structure the electrode assembly of the positive electrode / separator / cathode structure is composed of. Typically, a long sheet-shaped positive electrode and negative electrode are wound in a state where a separator is interposed. -Roll (electrode) electrode assembly, a plurality of positive electrode and negative electrode cut in a predetermined size unit is divided into a stack type (stacked type) electrode assembly sequentially stacked with a separator. In addition, the electrode assembly of a mixed structure of jelly-roll and stack type, the bi-cell (Full-cell) or full-cell (cell) stacked in a predetermined unit of the positive electrode and the negative electrode through a separator of long length continuous A stack-folding electrode assembly having a structure wound using a separator sheet has been developed.

이러한 이차전지에 사용되는 크루드 셀은 양극판/세퍼레이터/음극판의 순서로 배열된 단위 셀(Unit Cell) 또는 양극판/세퍼레이터/음극판/세퍼레이터/양극판/세퍼레이터/음극판의 순서로 배열된 바이 셀(Bi-Cell) 을 전지 용량에 맞게 다수개 적층시킨 구조를 가지며, 각각의 전극판과 연결된 전극탭을 구비한다.The crude cell used in the secondary battery is a unit cell arranged in the order of a positive plate / separator / negative plate or a bi-cell arranged in the order of a positive plate / separator / negative plate / separator / positive plate / separator / negative plate. Cells have a structure in which a plurality of cells are stacked in accordance with battery capacity, and have electrode tabs connected to respective electrode plates.

종래의 크루드 셀의 제조방법에 있어서, 리드 용접부 성형을 위해 전극탭을 'C'형상으로 노칭(Notching)하고 커팅하는 공정을 필요로 하고, 각 공정에 따라 새로운 금형을 필요로 하므로 공정성이 저하되고 제조비용이 증가하는 문제점이 있었다.In the conventional method for manufacturing a crude cell, a process of notching and cutting electrode tabs into a 'C' shape for forming a lead weld part requires a new mold according to each process, and thus the processability is lowered. There was a problem that the manufacturing cost increases.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 인식하여 안출된 것으로서, 기존의 금형을 사용할 수 있어, 제조비용을 감소시킬 수 있고, 공정성이 향상된 이차전지용 크루드 셀의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the prior art as described above, it is possible to use a conventional mold, it is possible to reduce the manufacturing cost, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a crude cell for a secondary cell improved processability. .

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지용 크루드 셀의 제조방법은 (a) 전극탭이 연결된 전극판을 준비하는 단계; (b) 상기 전극탭의 양단부를 사다리꼴 형상으로 노칭하는 단계; (c) 상기 노칭된 전극탭이 연결된 전극판을 적층한 후, 상기 적층된 전극탭을 웰딩하는 단계; 및 (d) 상기 웰딩된 전극탭의 일단을 일자형으로 커팅하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a crude cell for a secondary battery, the method including: (a) preparing an electrode plate to which an electrode tab is connected; (b) notching both ends of the electrode tab in a trapezoidal shape; (c) stacking the electrode plates to which the notched electrode tabs are connected, and welding the stacked electrode tabs; And (d) cutting one end of the welded electrode tab to a straight line.

바람직하게는, 상기 전극판은 양극 또는 음극일 수 있다.Preferably, the electrode plate may be an anode or a cathode.

바람직하게는, 상기 (c) 단계에서, 분리막을 사이에 두고, 양극판과 음극판이 서로 교호되게 적층할 수 있다.Preferably, in the step (c), the separator and the positive electrode plate and the negative electrode plate can be laminated alternately with each other.

바람직하게는, 상기 (d) 단계에서, 상기 커팅은 일자형 커터를 사용하여 수행될 수 있다.Preferably, in the step (d), the cutting may be performed using a straight cutter.

바람직하게는, 상기 전극판은 집전체 및 상기 집전체의 적어도 일면에 형성된 전극 활물질층을 포함할 수 있다.Preferably, the electrode plate may include a current collector and an electrode active material layer formed on at least one surface of the current collector.

바람직하게는, 상기 (d) 단계에서, 상기 전극탭은 커팅되기 전 전극탭의 길이의 35 내지 40%의 길이가 되도록 커팅될 수 있다.Preferably, in step (d), the electrode tab may be cut to have a length of 35 to 40% of the length of the electrode tab before cutting.

본 발명에 따르면, 크루드 셀의 제조비용을 감소시킬 수 있으며, 간소화된 공정으로 수율 및 생산성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the production cost of the crude cell can be reduced, and the yield and productivity can be improved by a simplified process.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭을 구비한 전극판을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제조방법에 따른 노칭단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제조방법에 따라 적층된 전극판을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제조방법에 따른 웰딩된 전극탭을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 크루드 셀을 개략적으로 도시한 도면이다.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to.
1 is a view schematically showing an electrode plate having an electrode tab according to an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing a notching step according to the manufacturing method of the present invention.
3 is a view schematically showing an electrode plate laminated in accordance with the manufacturing method of the present invention.
4 is a view schematically showing a welded electrode tab according to the manufacturing method of the present invention.
5 is a view schematically showing a crude cell manufactured according to the manufacturing method of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 명세서에서 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타내는 것을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations. Also, it should be understood that like reference numerals denote like elements in the specification.

본 발명에 일 실시예에 따른 이차전지용 크루드 셀의 제조방법은 (a) 전극탭이 연결된 전극판을 준비하는 단계; (b) 상기 전극탭의 양단부를 사다리꼴 형상으로 노칭하는 단계; (c) 상기 노칭된 전극탭이 연결된 전극판을 적층한 후, 상기 적층된 전극탭을 웰딩하는 단계; 및 (d) 상기 웰딩된 전극탭의 일단을 일자형으로 커팅하는 단계를 포함한다.According to one or more exemplary embodiments, a method of manufacturing a crude cell for a secondary battery includes: (a) preparing an electrode plate to which electrode tabs are connected; (b) notching both ends of the electrode tab in a trapezoidal shape; (c) stacking the electrode plates to which the notched electrode tabs are connected, and welding the stacked electrode tabs; And (d) cutting one end of the welded electrode tab to a straight line.

먼저, (a) 전극탭이 연결된 전극판을 준비하는 단계에서, 상기 전극판은 양극판 또는 음극판일 수 있다.First, (a) in the step of preparing an electrode plate connected to the electrode tab, the electrode plate may be a positive electrode plate or a negative electrode plate.

또한, 양극판은 알루미늄과 같은 금속(Foil) 집전체의 양면 또는 일면에 양극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 양극 활물질이 도포되지 않은 집전체 부분에 양극탭이 돌출 형성되어 있다. 음극판은 구리와 같은 금속(Foil) 집전체의 양면 또는 일면에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 음극 활물질이 도포되지 않는 집전체 부분에는 음극탭이 돌출 형성되어 있다.In addition, the positive electrode plate is manufactured by applying and drying a positive electrode active material on both surfaces or one surface of a metal current collector such as aluminum, and a positive electrode tab is formed on the current collector portion where the positive electrode active material is not applied. The negative electrode plate is manufactured by coating and drying a negative electrode active material on both surfaces or one surface of a metal current collector such as copper, and a negative electrode tab protrudes from a current collector portion where the negative electrode active material is not coated.

이어서, (b) 상기 전극탭의 양단부를 사다리꼴 형상으로 노칭하는 단계를 수행한다.Subsequently, (b) notching both ends of the electrode tab in a trapezoidal shape.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭을 구비한 전극판을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 상기 양단부(111)는 전극탭(110)의 외부로 노출되는 부분 중, 양측에 위치한 단부를 의미한다. 상기 사다리꼴 형상은 전극탭의 길이방향의 한쌍의 변이 평행한 형상일 수 있다. 상기 양단부는 서로 동일하거나 다른 형상을 가질 수 있다.1 is a view schematically showing an electrode plate having an electrode tab according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, both end portions 111 mean end portions positioned at both sides of a portion exposed to the outside of the electrode tab 110. The trapezoidal shape may be a shape in which a pair of sides in the longitudinal direction of the electrode tab is parallel. Both ends may have the same or different shapes.

도 2는 본 발명의 제조방법에 따른 노칭단계를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 노칭 툴(200)을 이용하여, 전극탭(110)의 양단부를 사다리꼴 형상으로 노칭할 수 있다.2 is a view schematically showing a notching step according to the manufacturing method of the present invention. Referring to FIG. 2, both ends of the electrode tab 110 may be notched in a trapezoidal shape using the notching tool 200.

이후, (c) 상기 노칭된 전극탭이 연결된 전극판을 적층한 후, 상기 적층된 전극탭을 웰딩하는 단계를 수행한다.Thereafter, (c) stacking the electrode plates to which the notched electrode tabs are connected, and then welding the stacked electrode tabs.

도 3은 본 발명의 제조방법에 따라 적층된 전극판을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제조방법에 따른 웰딩된 전극탭을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 노칭된 전극탭(110)을 구비하는 전극판(100)을 적층한다. 이어서, 적층된 전극탭(110)을 웰딩한다. 상기 웰딩은 전극탭(110)에서 전극판(100)과 인접한 영역에 수행될 수 있다.3 is a view schematically showing an electrode plate laminated in accordance with the manufacturing method of the present invention, Figure 4 is a schematic view showing a welded electrode tab according to the manufacturing method of the present invention. Referring to FIG. 3, the electrode plate 100 including the notched electrode tabs 110 is stacked. Subsequently, the stacked electrode tabs 110 are welded. The welding may be performed in an area adjacent to the electrode plate 100 in the electrode tab 110.

상기 웰딩은 질소, 아르곤 등의 불활성가스를 공급하면서 수행될 수 있다. 또한, 웰딩방법은 초음파 융착법을 사용할 수 있으며, 이에 제한 되지 않는다.The welding may be performed while supplying an inert gas such as nitrogen and argon. In addition, the welding method may use an ultrasonic welding method, but is not limited thereto.

각각의 전극판 사이에 분리막을 개재할 수 있다. 상기 분리막은 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)의 폴리머 다공질막을 구비하며, 단층 및 다층구조를 가진다. 분리막의 양면에 전극판이 각각 위치된다.A separator may be interposed between each electrode plate. The separator includes a polymer porous membrane made of polyethylene (PE) or polypropylene (PP), and has a single layer and a multilayer structure. Electrode plates are positioned on both sides of the separator.

또한, 분리막 표면에는 이온전도성 폴리머 접착제(미도시)가 도포될 수 있다. 이온전도성 폴리머 접착제는 전극판들을 분리막에 접착시킴과 동시에 리튬 이온의 전도성에 방해가 되지 않도록 이온전도성 폴리머 예를 들어, 에스.비.알. 라텍스(SBR Latex) 계열 접착제, 아크릴 솔벤트(Acrylic Solvent) 접착제, 팬(PAN)(homo, co-polymer)을 이용한 접착제, PAN/PVDF 블렌딩(Blending)을 이용한 접착제, MMA/PMMA 중합접착제 등의 솔벤트(Solvent) 타입의 접착제가 이용되는 것이 바람직하다.In addition, an ion conductive polymer adhesive (not shown) may be applied to the separator surface. The ion conductive polymer adhesive bonds the electrode plates to the separator and at the same time does not interfere with the conductivity of lithium ions, such as S.B.R. Solvents such as latex (SBR Latex) adhesives, acrylic solvent adhesives, adhesives using pan (homo, co-polymer), adhesives using PAN / PVDF blending, and MMA / PMMA polymer adhesives It is preferable to use an adhesive of the type (Solvent).

이후, (d) 상기 웰딩된 전극탭의 일단을 일자형으로 커팅하는 단계를 수행한다. 상기 전극탭은 커팅되기 전의 전극탭의 길이의 35 내지 45%의 길이가 되도록 커팅될 수 있다.Thereafter, (d) cutting one end of the welded electrode tab to a straight line is performed. The electrode tab may be cut to have a length of 35 to 45% of the length of the electrode tab before cutting.

도 5는 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 크루드 셀을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 전극탭(110)의 일단을 커팅하는 단계를 수행하여, 전극탭(110)의 상단이 사다리꼴 형상이 되도록 커팅할 수 있다.5 is a view schematically showing a crude cell manufactured according to the manufacturing method of the present invention. Referring to FIG. 5, a step of cutting one end of the electrode tab 110 may be performed to cut the upper end of the electrode tab 110 to have a trapezoidal shape.

본 발명의 제조방법에 따라 제조된 이차전지용 크루드 셀은 종래의 제조방법에 따라 제조되는 경우 전극탭에서 발생하는 버(Burr) 현상을 개선함으로써, 크루드 셀의 불량 발생율을 현저하게 감소시킬 수 있다.The crude cell for a secondary battery manufactured according to the manufacturing method of the present invention can significantly reduce the failure rate of the crude cell by improving the burr phenomenon occurring in the electrode tab when manufactured according to the conventional manufacturing method. have.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.

100: 전극탭
110: 전극판
111: 양단부
200: 노칭 툴100: electrode tab
110: electrode plate
111: both ends
200: notching tool

Claims (6)

(a) 전극탭이 연결된 전극판을 준비하는 단계;
(b) 상기 전극탭의 양단부를 사다리꼴 형상으로 노칭하는 단계;
(c) 상기 노칭된 전극탭이 연결된 전극판을 적층한 후, 상기 적층된 전극탭을 웰딩하는 단계; 및
(d) 상기 웰딩된 전극탭의 일단을 일자형으로 커팅하는 단계를 포함하며,
상기 (d) 단계에서 상기 커팅은 일자형의 커터를 사용해서 수행되며, 상기 (d) 단계의 커팅을 통해서 상기 적층된 전극탭 말단부는 등변 사다리꼴의 형상을 갖는 것인 이차전지용 크루드 셀의 제조방법.(a) preparing an electrode plate to which electrode tabs are connected;
(b) notching both ends of the electrode tab in a trapezoidal shape;
(c) stacking electrode plates to which the notched electrode tabs are connected, and welding the stacked electrode tabs; And
(d) cutting one end of the welded electrode tab into a straight line,
In the step (d), the cutting is performed using a straight cutter, and the end of the laminated electrode tab through the cutting of the step (d) has an equilateral trapezoidal shape. . 제1항에 있어서,
상기 전극판은 양극 또는 음극인 것을 특징으로 하는, 이차전지용 크루드 셀의 제조방법.The method of claim 1,
The electrode plate is a method of manufacturing a crude cell for a secondary battery, characterized in that the positive electrode or the negative electrode. 제2항에 있어서,
상기 (c) 단계에서, 분리막을 사이에 두고, 양극판과 음극판이 서로 교호되게 적층하는 것을 특징으로 하는, 이차전지용 크루드 셀의 제조방법.The method of claim 2,
In the step (c), the separator and the positive electrode plate and the negative electrode plate, characterized in that alternately stacked with each other, the method of manufacturing a crude cell for a secondary battery. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전극판은 집전체 및 상기 집전체의 적어도 일면에 형성된 전극 활물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 이차전지용 크루드 셀의 제조방법.The method of claim 1,
The electrode plate comprises a current collector and an electrode active material layer formed on at least one surface of the current collector, a method for manufacturing a crude cell for a secondary battery. 제1항에 있어서,
상기 (d) 단계에서, 상기 전극탭은 커팅되기 전 전극탭의 길이의 35 내지 40%의 길이가 되도록 커팅되는 것을 특징으로 하는, 이차전지용 크루드 셀의 제조방법.The method of claim 1,
In the step (d), the electrode tab is cut to be 35 to 40% of the length of the length of the electrode tab before being cut, the method of manufacturing a crude cell for a secondary battery.
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