KR102074201B1 - 이차전지의 제작방법 및 이차전지 제작장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 습윤성을 향상시키는 이차전지의 제작방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 이차전지의 내부에 전해액을 주액하는 주액 단계, 전해액이 주액된 상기 이차전지를 이송 라인을 따라 이송시키는 이송 단계를 포함하며, 상기 이송단계에서 이송되는 상기 이차전지에는 물리적 충격이 가해지는 것을 특징으로 한다.

Description

이차전지의 제작방법 및 이차전지 제작장치{MANUFACTURING METHOD AND MANUFACTURING DEVICE FOR SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차전지의 제작방법 및 이차전지 제작장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 습윤성을 향상시키는 이차전지의 제작방법 및 이차전지 제작장치에 관한 것이다.

최근, 휴대용 전기, 전자기기의 폭발적인 수요 증가로 인해 이차 전지의 수요도 급격하게 증가하고 있으며, 특히 리튬 이차 전지는 고용량화 측면에서 가장 큰 주목을 받고 있다.

대한민국특허등록 제10-0592231호에는 종래의 폴리머 이차전지의 전해액 함침장치 및 그 함침방법이 공지되어 있다.

한편, 환경 문제가 심각하게 대두되면서 지구 온난화 현상에 대한 해결 방안이 진지하고 지속적으로 논의되고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로, 지구 온난화의 주범인 자동차의 화석 연료의 사용을 줄이고 환경 친화적인 전기 자동차를 의무적으로 사용하게 하는 법안이 시행될 예정이다.

또한, 공해 문제를 해결하기 위해 전기 자동차(HEV, EV)에 대한 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있으며 현재 상용화된 자동차도 있다.

이 경우 대용량의 전지가 필요하므로 전기 자동차에 사용될 이차 전지의 안정성에 대해서도 새로운 접근이 필요하게 되었다.

이를 만족시키기 위해 전지의 폭과 높이를 증대시켜 해결하는 방법이 시도되고 있다.

그러나 이러한 시도는 이차 전지의 용량을 증대시키고 전지의 형태를 간편하게 할 수 있는 장점이 있으나, 전극판의 면적이 넓어짐에 따라 전해액을 전극판의 전면적에 걸쳐 균일하게 습윤(Wetting)시켜 충, 방전 싸이클이 진행될 때 전극판의 전면적에 걸친 균일한 전극 반응이 어려운 단점이 있다.

즉, 전지의 고용량화 추세 및 그에 따른 전지의 전극판의 면적이 증가되면서 전해액의 습윤에 대한 중요성이 커지고 있다.

왜냐하면, 전지에 있어서 전해액의 습윤이 불완전할 때 전지의 용량이 저하됨은 물론, 전극 상태의 불균일성이 심화되어 전극 반응이 국부적으로 집중되어 그곳에서 리튬 금속이 국부적으로 석출되어 전지의 안전성에도 문제를 일으킬 수 있기 때문이다.

뿐만 아니라, 전해액의 습윤에 소요되는 시간이 상대적으로 증가하면 전지의 생산성이 저하되는 문제점도 있다.

또한, 전해질의 습윤 불량은 다른 전극 상태가 양호함에도 불구하고 전극의 퇴화를 가속시켜 전지의 수명을 단축시킬 수 있다.

따라서 본 발명은 위와 같은 필요성에 의해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 이차전지의 이송 라인 중에 물리적인 충격을 발생시켜 전지의 습윤성을 향상시킬 수 있는 이차전지의 제작방법 및 이차전지 제작장치을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 이차전지의 제작방법은 이차전지의 내부에 전해액을 주액하는 주액 단계, 전해액이 주액된 상기 이차전지를 이송 라인을 따라 이송시키는 이송 단계를 포함하며, 상기 이송단계에서 이송되는 상기 이차전지에는 물리적 충격이 가해지는 것을 특징으로 한다.

상기 이송 단계에서는 높이차이를 갖는 이송경로 상에 상기 이차전지를 이송킬 수 있다.

상기 이송 단계에서는 상기 이송 라인에 단차를 형성하여 상기 이차전지를 진동시킬 수 있다.

상기 이송 단계에서는 상기 이차전지에 진동을 인가하는 방식으로 충격을 가할 수 있다.

상기 이송 단계에서는 물리적 충격에 의하여 상기 이차전지의 내부 전해액이 균일하게 함침하게 할 수 있다.

본 발명에 따른 이차전지 제작장치는 내부에 전해액이 수용된 이차전지를 이송하되, 상기 이차전지에 물리적 충격을 가하는 이송라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이송라인은 서로 다른 높이를 갖는 복수 개의 이송구간을 갖도록 적어도 일부 구간에 형성되는 단차를 포함할 수 있다.

상기 이송라인은 진동이 가해질 수 있다.

본 발명에 따르면, 이차전지의 이송단계에서 이송되는 이차전지에 물리적 충격을 가해 습윤성을 높이는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 이송 라인의 단차에 의해 이차전지에 진동을 인가하기 때문에 별도의 공정을 추가하지 않는다는 장점이 있다.

본 발명에 따르면, 이차전지의 이송단계에서 이차전지의 습윤성을 향상시키기 때문에 이차전지의 습윤을 위한 시간을 절약하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제작방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제작장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 본 명세서에 기재되어 있다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제작방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제작방법은 주액 단계(S1)와 이송 단계(S2)를 포함한다.

상기 주액 단계(S1)는 전극 조립체가 내장된 이차전지(10)의 내부에 전해액을 주액하는 단계이다.

본 발명의 이차전지(10)는 내부에 전해액이 주액된다면 그 형상이나 종류에 한정되지 않는다.

전극 조립체는 양극 활물질이 양면에 코팅된 양극, 음극 활물질이 양면에 코팅된 음극, 양극 및 음극 사이에 위치하여 양극과 음극의 쇼트(short)를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 분리막으로 이루어진다.

전해액은 전극 조립체에서 리튬 이온의 이동을 원활하게 하는데, 예를 들면, 비수성 유기 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다.

리튬염은 유기 용매에 용해되어, 이차전지(10) 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진시킬 수 있다.

리튬염의 예로는, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수), LiCl, LiI, 및 리튬 비스옥살레이트 보레이트(lithium bisoxalate borate) 등의 일종 또는 이종 이상을 지지(supporting) 전해염으로 포함하는 것을 들 수 있다.

전해액(7)에서 리튬염의 농도는, 용도에 따라 변화될 수 있는 것으로, 통상적으로는 0.1M 내지 2.0M 범위 내에서 사용한다.

또한, 유기 용매는 전지의 전기 화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질의 역할을 하는 것으로서, 그 예로는, 벤젠, 톨루엔, 플루오로벤젠, 1,2-디플루오로벤젠, 1,3-디플루오로벤젠, 1,4-디플루오로벤젠, 1,2,3-트리플루오로벤젠, 1,2,4-트리플루오로벤젠, 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 1,2,3-트리클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 아이오도벤젠(iodobenzene), 1,2-디이오도벤젠, 1,3-디이오도벤젠, 1,4-디이오도벤젠, 1,2,3-트리이오도벤젠, 1,2,4-트리이오도벤젠, 플루오로톨루엔, 1,2-디플루오로톨루엔, 1,3-디플루오로톨루엔, 1,4-디플루오로톨루엔, 1,2,3-트리플루오로톨루엔, 1,2,4-트리플루오로톨루엔, 클로로톨루엔, 1,2-디클로로톨루엔, 1,3-디클로로톨루엔, 1,4-디클로로톨루엔, 1,2,3-트리클로로톨루엔, 1,2,4-트리클로로톨루엔, 아이오도톨루엔, 1,2-디이오도톨루엔, 1,3-디이오도톨루엔, 1,4-디이오도톨루엔, 1,2,3-트리이오도톨루엔, 1,2,4-트리이오도톨루엔, R-CN(여기에서, R은 탄소수 2 내지 50의 직쇄상, 분지상 또는 고리상 구조의 탄화 수소기로서, 상기 탄화수소기는 이중결합, 방향족 고리 또는 에테르 결합 등을 포함할 수 있다), 디메틸포름아마이드, 디메틸아세테이트, 크실렌, 사이클로헥산, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 사이클로헥사논, 에탄올, 이소프로필 알콜, 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 디메톡시에탄, 1,3-디옥솔란, 디글라임, 테트라글라임, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 감마-부티로락톤, 설포란(sulfolane), 발레로락톤, 데카놀라이드 또는 메발로락톤의 일종 또는 이종 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 이송 단계(S2)는 전해액이 주액된 이차전지(10)를 이송 라인을 따라 이송시키는 단계이다.

본 발명에서 이송 라인은 컨베이어(conveyor)를 예를 들어 설명한다.

하지만, 이송 라인이 컨베이어에 한정되는 것은 아니며, 이송 라인이 이차전지(10)를 이송하면서 이차전지(10)에 물리적 충격을 가할 수 있다면 그 종류 또는 형상을 한정하지 않는다.

이와 같이, 본 발명에 따른 이송 단계(S2)는 이차전지(10)를 이송하면서 이차전지(10)에 물리적 충격을 가하기 위하여 이차전지를 이송하는 이송경로 상에 높이차를 갖는 단차를 형성하여 이송되는 이차전지가 단차 부분을 지나가면서 진동을 받게 한다.

이렇게 물리적 충격을 받은 이차전지는 이차전지(10) 내부의 전해액이 함침되는 것을 유도하여 습윤(wetting) 시간을 단축함에 따른 습윤성 향상의 효과가 있다.

도 2를 참조하여 본 발명에 따른 이차전지 제작장치를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제작장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 제작장치는 내부에 전해액이 수용된 이차전지(10)를 이송하되, 상기 이차전지(10)에 물리적 충격을 가하는 이송라인(20)을 포함한다.

컨베이어 등과 같은 이송라인(20)은 서로 다른 높이를 갖는 복수 개의 이송구간을 갖도록 적어도 일부 구간에서 단차(21)를 형성하여 이차전지(10)가 단차(21)가 형성된 부분을 지나갈 때 이차전지(10)에 진동이 가해지게 하고 그 진동에 의해 이차전지(10)는 물지적 충격을 받게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 이차전지(10)의 이송 중 이차전지(10)에 물리적 충격을 가하는 방법을 도 2를 참조하여 설명한다.

이송되는 이차전지(10)는 이차전지(10)의 위치 고정을 위해 이송 트레이(30)에 복수로 탑재되어 이송될 수 있고, 이송 트레이(30)를 이송하는 이송라인(20)은 높이차이를 갖는 단차(21)를 형성하여 이송 트레이(30)가 단차(21) 형성 부분을 지나갈 때 단차(21)의 높이차이에 의한 진동이 이송 트레이(30)의 내부에 탑재된 이차전지(10)에 전달되어 이차전지(10)에 물리적 충격이 가해지게 한다.

즉, 이차전지(10)는 이송라인(20)을 따라 이송되는 도중 이송라인(20)에 형성된 단차(21)에 의한 진동으로 물리적 충격을 인가받게 되어 이차전지(10) 내부 전해액이 균일하게 함침되게 된다.

이와 같은 단차(21)는 이송라인(20)의 진행방향(D)에 단수 또는 복수 개로 형성될 수 있으며, 단차(21)의 높이차는 이송라인(20)의 진행방향(D)으로 높이가 높은 곳에서 높이가 낮은 곳으로 이차전지(10)가 이송되도록 한다. 상기 단차(21)에는, 도 2에 도시된 바와 같이 경사가 형성되어, 이송 트레이(30)의 위치가 급격하게 변화하는 것을 방지할 수도 있다. 그럼으로써, 이송 트레이(30)가 단차(21)에 의해 파손되거나, 이송 트레이(30)의 내부에 탑재된 이차전지(10)가 정위치에서 이탈하며 파손되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 이차전지의 이송단계에서 이송되는 이차전지에 물리적 충격을 가해 습윤성을 높이는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 이송 라인의 단차에 의해 이차전지에 진동을 인가하기 때문에 별도의 공정을 추가하지 않는다는 장점이 있다.

본 발명에 따르면, 이차전지의 이송단계에서 이차전지의 습윤성을 향상시키기 때문에 이차전지의 습윤을 위한 시간을 절약하는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 이차전지의 제작방법 및 이차전지 제작장치를 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

10: 이차전지
20: 이송라인
21: 단차
30: 이송 트레이

Claims (8)

1. 이차전지의 내부에 전해액을 주액하는 주액 단계(S1);
   전해액이 주액된 상기 이차전지를 이송 라인을 따라 이송시키는 이송 단계(S2); 를 포함하며,
   상기 이송 단계(S2)에서 이송되는 상기 이차전지에는 물리적 충격이 가해지고,
   상기 이송 단계(S2)에서는 상기 이송 라인에 단차를 형성하며,
   상기 이차전지는,
   이송 트레이에 복수로 탑재되고,
   상기 단차에는 경사가 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제작 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 이송 단계(S2)에서는 상기 이차전지에 진동을 인가하는 방식으로 충격을 가하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제작 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 이송 단계(S2)에서는 물리적 충격에 의하여 상기 이차전지의 내부 전해액이 균일하게 함침하게 하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제작 방법.
6. 내부에 전해액이 수용된 이차전지(10)를 이송하되, 상기 이차전지(10)에 물리적 충격을 가하는 이송라인(20); 을 포함하고,
   상기 이송라인(20)은 서로 다른 높이를 갖는 복수 개의 이송구간을 갖도록 단차(21)를 포함하며,
   상기 이차전지는,
   이송 트레이에 복수로 탑재되고,
   상기 단차에는 경사가 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제작 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 이송라인(20)은 적어도 일부 구간에 상기 단차(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제작장치.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 이송라인(20)은 진동이 가해지는 것을 특징으로 하는 이차전지 제작장치.

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