KR102091583B1 - Method of Manufacturing Battery Cell Based upon Heat Sealing - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체를 전지케이스의 내부에 밀봉한 구조의 전지셀을 제조하는 방법으로서, (a) 전극조립체를 전지케이스에 수납하고 전해액을 주입하는 과정; (b) 열을 인가하여 전지케이스의 내부 온도를 상승시킨 후 전지케이스를 밀봉하는 과정; (c) 전지셀의 활성화를 위한 충방전을 수행하는 과정; 및 (d) 온도 하강에 의해 전지케이스 내부에 음압을 유도하여 전지셀의 두께가 감소되도록 전지셀을 냉각시키는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법를 제공한다.The present invention is a method for manufacturing a battery cell having a structure in which an electrode assembly having a structure in which a separator is interposed between an anode and a cathode is sealed inside a battery case, (a) storing the electrode assembly in a battery case and injecting electrolyte. process; (b) a process of sealing the battery case after raising the internal temperature of the battery case by applying heat; (c) a process of performing charge and discharge for activation of the battery cell; And (d) cooling the battery cell so that the thickness of the battery cell is reduced by inducing negative pressure inside the battery case by the temperature drop; It provides a method for manufacturing a battery cell comprising a.

Description

가열 밀봉에 기반한 전지셀 제조 방법{Method of Manufacturing Battery Cell Based upon Heat Sealing}Method of Manufacturing Battery Cell Based upon Heat Sealing

본 발명은 가열 밀봉에 기반한 전지셀 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a battery cell based on heat sealing.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.As the technology development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing, and many studies have been conducted on lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage among such secondary batteries, and they have been commercialized and widely used. Is being used.

이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.Secondary batteries are classified into cylindrical batteries and rectangular batteries in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or square metal can, and pouch-shaped batteries in which the electrode assembly is embedded in a pouch-shaped case of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the battery case. .

또한, 전지케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다. In addition, the electrode assembly embedded in the battery case is a power generator capable of charging and discharging consisting of a stacked structure of a positive electrode / separator / negative electrode, a jelly-roll type wound through a separator between a positive electrode and a negative electrode of a long sheet type coated with an active material. And, it is classified into a stack type in which a plurality of positive and negative electrodes of a predetermined size are sequentially stacked while being interposed in a separator.

그 중 각형 전지의 일반적인 구조가 도 1에 개시되어 있다.The general structure of the prismatic battery is disclosed in FIG. 1.

도 1을 참조하면, 각형 전지(50)는 젤리-롤형 전극조립체(10)가 각형 금속 케이스(20)에 내장되어 있고 케이스(20)의 개방 상단에 돌출형 전극단자(예를 들어, 음극단자: 32)가 형성되어 있는 탑 캡(30)이 결합되어 있는 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 1, in the prismatic battery 50, a jelly-roll electrode assembly 10 is embedded in a prismatic metal case 20, and a protruding electrode terminal (eg, a negative electrode terminal) is provided at an open top of the case 20. : 32) is made of a structure in which the top cap 30 is formed.

이 때, 전극조립체(10)의 음극은 음극 탭(12)을 통해 탑 캡(30) 상의 음극단자(32)의 하단에 전기적으로 연결되며, 그러한 음극단자(32)는 탑 캡(30)으로부터 절연되어 있다. 반면에, 전극조립체(10)의 또 다른 전극(예를 들어, 양극)은 그것의 양극 탭(14)이 알루미늄, 스테인리스 스틸 등과 같은 도전성 소재로 되어 있는 탑 캡(30)에 전기적으로 연결되어 그 자체로서 양극단자를 형성한다. At this time, the negative electrode of the electrode assembly 10 is electrically connected to the lower end of the negative electrode terminal 32 on the top cap 30 through the negative electrode tab 12, and such negative electrode terminal 32 is from the top cap 30 Insulated. On the other hand, another electrode (for example, an anode) of the electrode assembly 10 is electrically connected to the top cap 30 whose anode tab 14 is made of a conductive material such as aluminum or stainless steel. It forms a positive electrode terminal itself.

한편, 종래의 각형 전지를 제조하는 방법은, 먼저, 전극조립체(10)를 케이스(20)에 삽입하는 과정을 거친다. 이 때, 전극 탭들(12, 14)을 제외하고 전극조립체(10)와 탑 캡(30)의 전기적 절연 상태를 보장하기 위하여, 각형 케이스(20)와 전극조립체(10) 사이에 절연부재(40)를 삽입한다. On the other hand, the method of manufacturing a conventional prismatic battery, first, the process of inserting the electrode assembly 10 into the case 20. At this time, in order to ensure the electrical insulation state of the electrode assembly 10 and the top cap 30 except for the electrode tabs 12 and 14, the insulating member 40 between the prismatic case 20 and the electrode assembly 10 ).

그 후, 탑 캡(30)을 덮고, 탑 캡(30)과 케이스(20)의 접촉면을 따라서 용접으로 이들을 결합시키며, 전해액 주입구(43)를 통해 전해액을 주입한 후 용접하여 밀봉하고, 에폭시 등으로 용접 부위를 도포함으로써 각형 전지가 제조된다.Subsequently, the top cap 30 is covered, and these are joined by welding along the contact surface of the top cap 30 and the case 20. After the electrolyte is injected through the electrolyte injection port 43, it is sealed by welding, and epoxy. A rectangular battery is manufactured by applying a welding site.

그러나, 종래의 각형 전지를 제조하는 방법은 전해액을 주입한 후, 밀봉하는 과정을 거칠 때, 케이스 내부에 있는 가스를 별도로 배출시키지 않고 밀봉을 하기 때문에 케이스 내부에 기 존재하는 가스 및 초기 충방전 과정에서 발생한 가스에 의해서 각형 전지의 두께가 증가되는 문제점이 있었다. However, in the conventional method of manufacturing a prismatic battery, since the gas inside the case is sealed instead of being discharged separately when the sealing process is performed after the electrolyte is injected, the gas existing in the case and the initial charge / discharge process There was a problem that the thickness of the prismatic battery is increased by the gas generated in the.

또한, 각형 전지의 두께가 소정의 값을 초과하는 경우, 불량으로 판단되는 바, 각형 전지의 불량률을 낮추기 위해 케이스를 밀봉하기 전에 케이스 내부에 있는 가스를 배출하여 각형 전지의 두께를 감소시키는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.In addition, when the thickness of the prismatic battery exceeds a predetermined value, it is judged as defective. In order to reduce the defect rate of the prismatic battery, the technology to reduce the thickness of the prismatic battery by discharging the gas inside the case before sealing the case. There is a high need for.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems requested from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전극조립에가 내장된 전지케이스를 가열한 후에 밀봉을 수행하는 본 발명에 따른 전지셀의 제조 방법을 거치는 경우, 케이스를 밀봉하기 전에 케이스 내부에 있는 가스를 배출함으로써, 각형 전지의 두께를 감소시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. The inventors of the present application have undergone in-depth studies and various experiments, and then, as described later, undergoes a method of manufacturing a battery cell according to the present invention, which performs sealing after heating the battery case in which the electrode assembly is embedded. , It was confirmed that the thickness of the prismatic battery can be reduced by discharging the gas inside the case before sealing the case, and the present invention has been completed.

따라서, 본 발명에 따른 전지셀 제조 방법은, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체를 전지케이스의 내부에 밀봉한 구조의 전지셀을 제조하는 방법으로서, Accordingly, the method for manufacturing a battery cell according to the present invention is a method for manufacturing a battery cell having a structure in which an electrode assembly having a structure in which a separator is interposed between an anode and a cathode is sealed inside the battery case,

(a) 전극조립체를 전지케이스에 수납하고 전해액을 주입하는 과정;(A) a process for storing the electrode assembly in a battery case and injecting an electrolyte solution;

(b) 열을 인가하여 전지케이스의 내부 온도를 상승시킨 후 전지케이스를 밀봉하는 과정; (b) a process of sealing the battery case after raising the internal temperature of the battery case by applying heat;

(c) 전지셀의 활성화를 위한 충방전을 수행하는 과정; 및(c) a process of performing charge and discharge for activation of the battery cell; And

(d) 온도 하강에 의해 전지케이스 내부에 음압을 유도하여 전지셀의 두께가 감소되도록 전지셀을 냉각시키는 과정;(d) cooling the battery cell so as to reduce the thickness of the battery cell by inducing negative pressure inside the battery case by the temperature drop;

을 포함하는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it comprises a.

이해의 편의를 위해, 도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가열 밀봉에 기반한 전지셀 제조 방법의 순서도가 도시되어 있다.For ease of understanding, FIG. 2 is a flowchart of a method for manufacturing a battery cell based on heat sealing according to one embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 가열 밀봉에 기반한 전지셀 제조 방법은, 구체적으로 전극조립체를 전지케이스에 수납하고 전해액을 주입하는 과정(S10), 열을 인가하여 전지케이스의 내부 온도를 상승시킨 후 전지케이스를 밀봉하는 과정(S20) 전지셀의 활성화를 위한 충방전을 수행하는 과정(S30) 및 온도 하강에 의해 전지케이스 내부에 음압을 유도하여 전지셀의 두께가 감소되도록 전지셀을 냉각시키는 과정(S40)을 포함한다. Referring to Figure 2, the method of manufacturing a battery cell based on heat sealing according to the present invention, specifically the process of storing the electrode assembly in the battery case and injecting the electrolyte (S10), heat is applied to increase the internal temperature of the battery case After sealing the battery case (S20) A process of performing charge / discharge for activation of the battery cell (S30) and cooling the battery cell so that the thickness of the battery cell is reduced by inducing negative pressure inside the battery case by the temperature drop It includes a process (S40).

이 때, 상기 과정(b)(S20) 및 과정(c)(S30)은 제작자의 선택에 따라 순서가 바뀌어 진행될 수 있음을 명시한다. At this time, the process (b) (S20) and the process (c) (S30) is specified that the order can be changed according to the manufacturer's selection can proceed.

또한, 전지셀의 활성화를 위한 충방전을 수행하는 과정(c)(S30)은 전지셀에 구비된 양극 단자 및 음극 단자를 외부의 충방전 핀에 접속하여 충방전을 수행함으로써 전지셀을 활성화시키는 과정이며, 상기 과정에 사용되는 장치 및 방법들은 공지의 방법이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다. In addition, the process (c) (S30) of performing charging and discharging for activation of the battery cell activates the battery cell by connecting the positive and negative terminals provided in the battery cell to external charging and discharging pins to perform charging and discharging. It is a process, and since the devices and methods used in the process are well-known methods, detailed descriptions will be omitted.

상기 전극조립체는 스택형, 스택-폴딩형 및 젤리-롤 형태로 이루어질 수 있으며, 이들은 공지된 형태의 전극조립체이므로 이에 대한 설명은 생략한다. The electrode assembly may be formed in a stack type, a stack-folding type, and a jelly-roll form, and since they are a known type electrode assembly, a description thereof will be omitted.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는 각형의 금속 캔일 수 있다. 다만, 상기 전지케이스의 형상은 소정의 강성을 갖는 금속 캔 재질로 형성된다면, 어떠한 형태라도 적용 가능하고, 원통 형상으로 형성될 수도 있다.In one specific example, the battery case may be a square metal can. However, if the shape of the battery case is formed of a metal can material having a predetermined rigidity, any shape is applicable, and may be formed in a cylindrical shape.

한편, 상기 전지케이스의 일측에는 전해액 주입을 위한 전해액 주입구가 형성되어 있고, 상기 과정(b)에서 전해액 주입구에 밀봉 부재를 삽입하여 전지케이스를 밀봉할 수 있다. Meanwhile, an electrolyte injection hole for injecting an electrolyte is formed on one side of the battery case, and a sealing member is inserted into the electrolyte injection hole in the process (b) to seal the battery case.

이 때, 상기 밀봉 부재는 외경이 전해액 주입구의 내경보다 상대적으로 큰 금속 볼 형상으로 형성되어 있으며, 상기 금속 볼을 전해액 주입구에 압입하여 밀봉하는 방식으로 전지케이스를 밀봉할 수 있다. At this time, the sealing member is formed in a metal ball shape in which the outer diameter is relatively larger than the inner diameter of the electrolyte injection port, and the battery case can be sealed by pressing and sealing the metal ball into the electrolyte injection port.

한편, 상기 과정(b)에서는 열의 인가에 의해 전지케이스 내부의 가스 및 전해액의 온도가 상승할 수 있다. On the other hand, in the process (b), the temperature of the gas and the electrolyte in the battery case may be increased by application of heat.

이 때, 상기 과정(b)에서, 전지케이스의 내부 온도 상승을 위한 열의 인가는 전도 가열 방식, 복사 가열 방식 및 유도 가열 방식으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 가열 방식으로 수행될 수 있으며, 상기 언급한 가열 방식 이외에도 전지케이스의 내부 온도 상승을 위한 방법이라면 어떠한 방식이라도 무방하며, 본 명세서 상에서는 유도 가열 방식을 기준으로 설명하도록 한다.At this time, in the process (b), the application of heat for increasing the internal temperature of the battery case may be performed by one or more heating methods selected from the group consisting of a conduction heating method, a radiant heating method, and an induction heating method, mentioned above In addition to one heating method, any method may be used as long as it is a method for raising the internal temperature of the battery case, and the description will be made based on the induction heating method.

상기 유도 가열 방식은, 상세하게는, 유도 가열용 코일을 전지케이스 외면의 적어도 일부에 밀착 또는 근접하도록 위치시킨 상태에서 코일에 전류를 인가하는 방식일 수 있다.The induction heating method may be, in detail, a method of applying current to the coil in a state where the coil for induction heating is positioned to be in close contact with or close to at least a portion of the outer surface of the battery case.

이러한 전지케이스의 가열은, 수동으로 이루어질 수도 있으나, 유도 가열용 코일의 높이를 제어할 수 있는 장치를 사용하여 수행될 수 있으며, 이에 따라, 제작자가 원하는 높이로 유도 가열용 코일의 위치를 이동시킬 수 있다. The heating of the battery case may be performed manually, but may be performed using a device capable of controlling the height of the coil for induction heating, and accordingly, the manufacturer may move the position of the coil for induction heating to a desired height. You can.

상기 방법 등에 의해서 열을 인가할 때는, 하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(b)에서 지면을 기준으로 전지케이스의 상부 부위에 열을 인가할 수 있다. 물론, 제작자의 선택 및 제작 조건에 따라, 전지케이스의 하부 또는 중앙부에 열을 인가할 수도 있음을 명시한다. When applying heat by the above method or the like, in one specific example, heat may be applied to the upper portion of the battery case based on the ground in the process (b). Of course, it is stated that heat may be applied to the lower portion or the central portion of the battery case according to the manufacturer's selection and manufacturing conditions.

구체적으로, 도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가열 밀봉에 기반한 전지셀 제조 방법에 적용되는 각형 전지의 사시도를 도시하고 있고, 이를 기반으로, 도 7, 도 8, 및 도 10에는 전지케이스 중의 유도 가열에 의한 열 인가 위치를 달리한 구성을 도시하고 있다.Specifically, FIG. 3 shows a perspective view of a prismatic battery applied to a method for manufacturing a battery cell based on heat sealing according to one embodiment of the present invention. Based on this, FIGS. 7, 8, and 10 show a battery The configuration in which the heat application position by induction heating in the case is different is shown.

먼저, 도 3을 참조하면, 상기 전지케이스(100)의 지면과 대향하는 면 상에 전해액을 주입할 수 있는 전해액 주입구(120)가 형성되어 있으며, 일반적으로 전해액의 주입은 전지케이스(100)의 상측에서 중력을 이용하여 주입하는 바, 전지케이스(100)의 상측부에 위치한다.First, referring to FIG. 3, an electrolyte inlet 120 capable of injecting an electrolyte is formed on a surface facing the ground of the battery case 100, and in general, injection of the electrolyte is performed by the battery case 100. Injecting by using gravity from the upper side, it is located on the upper side of the battery case (100).

이를 기반으로, 열 인가 위치를 나타낸 도 7, 도 8, 및 도 10을 참조하면, 도 7은 전지케이스(100)의 전해액 주입구가 형성된 가장 윗부분인 상단부를 유도 가열용 코일(150)에 의해 가열하는 구성을 도시하고 있고 도 8은 전지케이스(100)의 전해액 주입구가 형성된 상단부에서 소정의 거리(d1)만큼 하측을 코일(150)에 의해 가열하는 구성을 도시하고 있으며, 도 10은 전해액 주입구가 형성된 부분을 상단부로 할 때 가장 아래 쪽인 하단부를 코일(150)에 의해 가열하는 구성을 도시하고 있다.Based on this, referring to FIGS. 7, 8, and 10 showing the heat application position, FIG. 7 is heated by the coil 150 for induction heating, the uppermost portion of which the electrolyte injection hole of the battery case 100 is formed. 8 shows a configuration in which the lower side is heated by a coil 150 by a predetermined distance d1 from the upper end portion where the electrolyte injection hole of the battery case 100 is formed, and FIG. 10 shows the electrolyte injection hole When the formed portion is used as the upper portion, a configuration is shown in which the lowermost lower portion is heated by the coil 150.

다만, 이후, 실험예 3을 참조하면 알 수 있듯이, 전지케이스 내부 하측에는 전해액 주입구로부터 유입된 전해액이 위치하고, 전해액의 상측에 기체들이 존재하며, 또한, 전지케이스 내부의 기체가 배출될 수 있는 전해액 주입구가 지면을 기준으로 전지케이스의 상면에 위치한 바, 전해액 주입구와 가까운 위치를 가열하는 것이 기체 배출이 더 용이하기 때문에, 전지케이스 상부 부위에 열을 인가하는 것이 보다 바람직하다.However, as can be seen by referring to Experimental Example 3, the electrolyte introduced from the electrolyte inlet is located at the lower side of the battery case, and gas is present at the upper side of the electrolyte, and the electrolyte inside the battery case can be discharged. Since the inlet is located on the upper surface of the battery case with respect to the ground, it is more preferable to apply heat to the upper portion of the battery case because it is easier to discharge gas by heating a location close to the electrolyte inlet.

또한, 상기 과정(b)에서, 전지케이스 내부의 온도가 30℃ 내지 60℃에 도달하도록 가열할 수 있다.In addition, in the process (b), the temperature inside the battery case may be heated to reach 30 ° C to 60 ° C.

이에 따라, 전지케이스 내부에 존재하는 기체의 온도를 상기 온도로 도달시킬 수 있고, 궁극적으로 기체의 온도가 상승함으로써, 기체의 부피가 팽창되어 상기 전지케이스 외부로 기체가 배출되는 효과를 발휘할 수 있다. Accordingly, the temperature of the gas present inside the battery case can be reached to the temperature, and ultimately, the temperature of the gas increases, so that the volume of the gas expands to exert the effect of discharging the gas outside the battery case. .

다만, 가열 온도가 상기 범위를 벗어나, 30℃ 미만으로 가열하는 경우, 충분한 기체의 팽창이 일어나지 않아, 소망하는 정도의 가스 배출의 효과를 발휘하기 어렵고, 60℃를 초과하여 가열하는 경우에는, 금속 재질의 전지케이스에 과도한 열적 스트레스가 가해질 수 있으며, 이에 따라, 전지케이스의 형상이 변형될 수 있는 바, 바람직하지 않다. However, when the heating temperature is outside the above range and heated to less than 30 ° C, sufficient gas expansion does not occur, so it is difficult to exert the desired gas discharge effect, and when heated above 60 ° C, metal Excessive thermal stress may be applied to the battery case of the material, and accordingly, the shape of the battery case may be deformed, which is not preferable.

이와 같이 전지케이스를 가열하는 경우, 전지케이스 내부의 온도가 상승하고, 이에 따라, 전지케이스 내부에 존재하는 기체의 부피도 팽창하게 된다.When the battery case is heated in this way, the temperature inside the battery case rises, and accordingly, the volume of the gas existing inside the battery case also expands.

이 때, 팽창된 기체는 전해액 주입구를 통하여 전지케이스의 외부로 배출되게 됨으로써, 종래의 각형 전지의 제조 방법인 전지케이스를 가열하는 과정 없이 전지케이스를 밀봉하는 것과 비교할 때, 본 발명에 따른 전지셀 제조방법은 밀봉하기 전 전지케이스 내부에 잔존하는 기체의 양이 현저하게 감소되는 효과가 있다.At this time, the expanded gas is discharged to the outside of the battery case through the electrolyte injection port, so that the battery cell according to the present invention is compared with sealing the battery case without the process of heating the battery case, which is a conventional method of manufacturing a square battery. The manufacturing method has an effect of significantly reducing the amount of gas remaining inside the battery case before sealing.

더 나아가, 상기 과정(b)에서, 가열 개시 시점을 기준으로 가열 시간(t) 동안 가열한 후, 가열 종료 후 0.3t 내지 2t 시점에서 전지케이스를 밀봉할 수 있고, 상세하게는, 가열 종료 후, 0.5t 내지 1.5t 시점에서 전지케이스를 밀봉할 수 있으며, 이 때, 상기 가열 시간(t)은 2초 내지 10초 범위일 수 있다.Furthermore, in the process (b), after heating for a heating time t based on the start time of heating, the battery case can be sealed at a time of 0.3t to 2t after the end of heating, and specifically, after the end of heating , It is possible to seal the battery case from 0.5t to 1.5t time, wherein the heating time (t) may range from 2 seconds to 10 seconds.

만일, 상기 범위를 벗어나, 가열 종료 후 0.3t 미만의 시점에서 전지케이스를 밀봉하는 경우, 전지케이스의 온도가 과도하게 가열된 상태에서 밀봉을 하게 되므로 전지케이스에 내장된 전극조립체 및 전해액에 악영향을 줄 수 있으며, 2t를 초과하는 시점에서 전지케이스를 밀봉하는 경우, 전지케이스 내부 기체의 온도가 가열하기 전과 유사한 온도가 되어 소망하는 음압의 크기를 발휘할 수 없는 바, 바람직하지 않다.If, outside the above range, when the battery case is sealed at a time of less than 0.3t after the heating is completed, the battery case is sealed in an excessively heated state, and thus adversely affects the electrode assembly and the electrolyte solution embedded in the battery case. When the battery case is sealed at a time point exceeding 2 t, the temperature of the gas inside the battery case becomes a temperature similar to that before heating, and the desired sound pressure cannot be exerted, which is not preferable.

또한, 상기 가열 시간을 2초 미만으로 하는 경우, 전지케이스가 충분히 가열되지 않아 전지케이스 내부 기체의 온도가 소망하는 온도에 미치지 못할 수 있고, 상기 가열 시간이 10초를 초과하는 경우, 전지케이스의 온도가 과도하게 가열되어 전지셀의 동작에 영향을 주어 오동작을 유발할 수 있는 바, 바람직하지 않다. In addition, when the heating time is less than 2 seconds, the battery case may not be sufficiently heated such that the temperature of the gas inside the battery case may not reach a desired temperature, and when the heating time exceeds 10 seconds, the battery case It is not preferable because the temperature is excessively heated to affect the operation of the battery cell and cause malfunction.

이 때, 전지케이스를 밀봉시키는 시점은 상기 범위 내에서 제작자가 원하는 전지케이스의 두께에 따라서 적절히 선택될 수 있다.At this time, the time for sealing the battery case may be appropriately selected according to the thickness of the battery case desired by the manufacturer within the above range.

한편, 상기 과정(d)에서 전지셀의 냉각은, 전지셀을 상온 분위기에서 서냉시킬 수 있다. 물론, 기존의 냉각 방법에 의해 냉각하는 것이라면 한정되지 아니하고 별도의 냉각 장치를 이용하여 상기 전지셀을 급냉시킬 수도 있으나, 급냉을 위해서는 별도의 냉각 장치가 필요하며, 가열과 급냉에 의하여 전지셀의 구성 요소에 과도한 열적 스트레스가 가해질 수 있다는 점을 고려하면, 전지셀을 상온 분위기에서 서냉시키는 것이 보다 바람직하다.Meanwhile, in the process (d), cooling of the battery cell may slow cooling the battery cell in a normal temperature atmosphere. Of course, if it is cooled by an existing cooling method, the battery cell may be rapidly cooled using a separate cooling device, but a separate cooling device is required for rapid cooling, and the battery cell is configured by heating and rapid cooling. Considering that excessive thermal stress may be applied to the urea, it is more preferable to slowly cool the battery cell in an ambient temperature atmosphere.

이 때, 상기 과정(d)에서, 냉각에 의한 온도 하강에 의해 전지케이스 내부의 가스 및 전해액이 수축하면서 전지케이스 내부에 읍압이 유도된다.At this time, in the process (d), the gas and the electrolyte in the battery case are contracted by the temperature drop due to cooling, so that the eup pressure is induced inside the battery case.

다시 말해, 전지케이스를 밀봉한 후, 전지케이스가 냉각됨에 따라, 밀봉된 전지케이스 내부에 있는 기체의 온도 역시 서서히 하강하게 된다. 이 때, 기체의 온도와 부피의 상관 관계를 정의한 샤를의 법칙에 따르면, 기체의 온도가 하강함에 따라, 기체의 부피 역시 감소하게 되며, 이에 따라, 전지케이스 내부에는 자연스럽게 음압이 유도되어 전지셀의 두께가 감소되는 효과를 발휘할 수 있다.In other words, after sealing the battery case, as the battery case is cooled, the temperature of the gas inside the sealed battery case also gradually decreases. At this time, according to Charles's law, which defines the correlation between the temperature and the volume of the gas, as the temperature of the gas decreases, the volume of the gas also decreases, and accordingly, a negative pressure is naturally induced inside the battery case. The thickness can be reduced.

더 나아가, 전지케이스를 가열하는 과정에서 금속 재질로 이루어진 전지케이스의 일부를 구성하는 전해액 주입구의 직경 역시 열팽창에 의하여 미세하게 넓어지게 된다. Further, in the process of heating the battery case, the diameter of the electrolyte inlet constituting a part of the battery case made of a metal material is also slightly widened by thermal expansion.

이 때, 전해액 주입구의 직경이 커진 상태에서 전술한 금속 볼 형상의 밀봉 부재를 압입공정을 수행하게 되는 바, 전지케이스가 냉각되는 과정에서 다시 전해액 주입구의 직경은 본래의 크기로 수축되며, 가열 되지 않은 상태로 압입된 밀봉 부재와 좀 더 긴밀하게 밀착되어 전지케이스의 밀봉성을 향상시킬 수 있고, 이에 따라, 전극조립체 및 전해액의 외부와의 접촉을 방지시킬 수 있는 효과가 있다.At this time, in the state in which the diameter of the electrolyte injection port is increased, the above-described metal ball-shaped sealing member is subjected to a press-in process, and in the process of cooling the battery case, the diameter of the electrolyte injection port is contracted to its original size and not heated. It is possible to improve the sealing property of the battery case by being in close contact with the sealing member pressed in in a non-detached state, and accordingly, there is an effect of preventing contact between the electrode assembly and the electrolyte.

이와 같은 본 발명에 따른 과정을 거치는 경우, 하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(d) 이후, 전지셀의 두께는 만충전시의 두께를 기준으로 60% 내지 95%의 크기로 감소할 수 있다.When the process according to the present invention is performed, in one specific example, after the process (d), the thickness of the battery cell may be reduced to a size of 60% to 95% based on the thickness at full charge.

이와 같이, 가스 배출과 냉각에 따른 음압으로 전지셀의 두께를 줄이면, 점점 소형화되는 디바이스가 요구하는 부품의 소형화에 부합할 수 있으며, 역으로, 전지셀의 두께를 줄임으로써, 디바이스의 소형화에 기여할 수 있다. As described above, if the thickness of the battery cell is reduced by a negative pressure according to gas discharge and cooling, the device that is increasingly miniaturized can meet the miniaturization of parts required, and conversely, by reducing the thickness of the battery cell, it can contribute to miniaturization of the device. You can.

한편, 본 발명은 전술한 전지셀 제조 방법에 의하여 제조된 전지셀을 제공하며, 상기 전지셀을 포함하는 전지팩을 제공하고, 또한, 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다.On the other hand, the present invention provides a battery cell manufactured by the above-described battery cell manufacturing method, provides a battery pack including the battery cell, and also provides a device including the battery pack.

이 때, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.In this case, the device is selected from the group consisting of a mobile phone, a portable computer, a tablet PC, a smart pad, a netbook, a light electronic vehicle (LEV), an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage device. Can be.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 제조 방법은 전지케이스를 밀봉하기 전에 전지케이스를 가열시키는 과정을 포함함으로써, 상기 전지케이스 내부의 온도를 상승시키고, 이에 따라, 전지케이스 내부 기체의 부피를 팽창시킴과 동시에 전지케이스 외부로 기체를 배출시키는 효과가 있다. As described above, the method for manufacturing a battery cell according to the present invention includes heating the battery case before sealing the battery case, thereby raising the temperature inside the battery case, and accordingly, the volume of the gas inside the battery case It has the effect of discharging gas to the outside of the battery case at the same time as the expansion.

또한, 가열된 상태로 밀봉된 전지케이스가 냉각됨에 따라, 상기 전지케이스 내부 기체의 온도가 하강함과 동시에 기체의 부피가 감소되고, 이에 따라, 밀봉된 전지케이스 내부에 음압이 유도되어 궁극적으로 전지셀의 두께를 감소시켜 전지셀의 소형화 및 전지셀 두께 증가에 따른 불량률을 낮출 수 있는 효과가 있다. In addition, as the sealed battery case is cooled in a heated state, the temperature of the gas inside the battery case decreases and the volume of the gas decreases, and accordingly, a negative pressure is induced inside the sealed battery case, ultimately leading to the battery. It has an effect of reducing the thickness of the cell to reduce the defect rate due to the miniaturization of the battery cell and the increase in the thickness of the battery cell.

도 1은 각형 전지의 일반적인 구조에 관한 분해 사시도이다,
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가열 밀봉에 기반한 전지셀 제조 방법의 순서도이다,
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가열 밀봉에 기반한 전지셀 제조 방법에 적용되는 각형 전지의 사시도이다,
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가열 밀봉에 기반한 전지셀 제조 방법에 의하여 전지케이스 내부의 온도를 표준 상태에서 30도, 40도, 50도 및 60도로 가열한 상태의 출하 충전 두께를 도시하고 있는 그래프이다,
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가열 밀봉에 기반한 전지셀 제조 방법에 의하여 전지케이스 내부의 온도를 표준 상태에서 30도, 40도, 50도 및 60도로 가열한 상태의 만충전 두께를 도시하고 있는 그래프이다,
도6은 전지케이스 내부의 온도를 40도로 가열한 경우 및 50도로 가열한 경우의 전지케이스 내부의 기체 조성과 표준 상태의 기체 조성을 측정하여 비교하는 그래프이다,
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가열 밀봉에 기반한 전지셀 제조 방법에 있어서, 전지케이스의 상단부를 가열시키는 것을 나타낸 모식도이다,
도 8은 유도 가열 코일의 상단부가 전지케이스의 상단부로부터 d1만큼 하측에 위치한 상태에서 가열하는 것을 나타낸 모식도이다,
도 9는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가열 밀봉에 기반한 전지셀 제조 방법에 의하여 유도 가열 코일의 위치 내지 높이에 따라, 전지케이스 내부의 온도 변화를 측정한 그래프이다,
도 10은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가열 밀봉에 기반한 전지셀 제조 방법에 있어서, 전지케이스의 하단부를 가열시키는 것을 나타낸 모식도이다,
도 11은 유도 가열 코일의 위치가 전지케이스의 상단부 및 하단부에 위치한 경우의 온도 변화를 측정한 그래프이다. 1 is an exploded perspective view of a general structure of a prismatic battery,
2 is a flow chart of a method for manufacturing a battery cell based on heat sealing according to one embodiment of the present invention,
3 is a perspective view of a prismatic battery applied to a method of manufacturing a battery cell based on heat sealing according to one embodiment of the present invention,
Figure 4 shows the shipping charge thickness in a state heated to 30 degrees, 40 degrees, 50 degrees, and 60 degrees from the standard temperature inside the battery case by a method for manufacturing a battery cell based on heat sealing according to one embodiment of the present invention. It is a graph that is shown,
5 is a full charge thickness of the state in which the temperature inside the battery case is heated to 30 degrees, 40 degrees, 50 degrees, and 60 degrees in a standard state by a method of manufacturing a battery cell based on heat sealing according to one embodiment of the present invention. It is a graph that is shown,
6 is a graph comparing the gas composition inside the battery case and the gas composition in a standard state when the temperature inside the battery case is heated to 40 degrees and heated to 50 degrees.
7 is a schematic view showing heating the upper portion of the battery case in the method of manufacturing a battery cell based on heat sealing according to one embodiment of the present invention,
8 is a schematic view showing that the upper portion of the induction heating coil is heated while d1 is located below the upper portion of the battery case.
9 is a graph measuring the temperature change inside the battery case according to the position or height of the induction heating coil by the method for manufacturing a battery cell based on heat sealing according to one embodiment of the present invention,
10 is a schematic view showing heating the lower end of the battery case in the method for manufacturing a battery cell based on heat sealing according to one embodiment of the present invention,
11 is a graph measuring the temperature change when the position of the induction heating coil is located at the upper and lower parts of the battery case.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be further described with reference to drawings according to embodiments of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예 1-4><Example 1-4>

전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있으며, 전해액이 주입된 후, 전지셀 내부의 온도를 30℃, 40℃, 50℃, 60℃로 상승시킨 후, 전지케이스를 밀봉하여 전지셀을 제조하였다.After the electrode assembly was built in the battery case, and the electrolyte was injected, the temperature inside the battery cell was increased to 30 ° C, 40 ° C, 50 ° C, and 60 ° C, and then the battery case was sealed to prepare a battery cell.

<비교예 1><Comparative Example 1>

전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있으며, 전해액이 주입된 후, 전지셀의 온도를 강제로 상승시키지 않은 상태에서 전지케이스를 밀봉하여 전지셀을 제조하였다.After the electrode assembly was built in the battery case, and the electrolyte solution was injected, the battery case was sealed by manufacturing the battery cell without forcibly raising the temperature of the battery cell.

<실험예 1><Experimental Example 1>

실시예 1-4 및 비교예 1에서 제조된 전지셀을 대상으로 출하 충전 두께를 각각 측정하여 그 결과를 하기 표 1 및 도 4의 그래프에 나타내었으며, 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 전지셀을 대상으로 만충전 두께를 각각 측정하여 그 결과를 하기 표 2 및 도 5의 그래프에 나타내었다. The shipment charge thickness of each of the battery cells prepared in Examples 1-4 and Comparative Example 1 was measured, and the results are shown in the graphs of Tables 1 and 4 below, and the batteries prepared in Examples 1 and 1 The full charge thickness of each cell was measured, and the results are shown in the graphs of Table 2 and FIG. 5 below.

전지케이스 상부 온도Battery case upper temperature 출하 충전 두께Shipping filling thickness 비교예 1Comparative Example 1 4.878mm4.878mm 실시예 1 (30℃)Example 1 (30 ° C) 4.84379mm4.84379mm 실시예 2 (40℃)Example 2 (40 ° C) 4.82552mm4.82552mm 실시예 3 (50℃)Example 3 (50 ° C) 4.813mm4.813mm 실시예 4 (60℃)Example 4 (60 ° C) 4.80789mm4.80789mm

전지케이스 상부 온도Battery case upper temperature 만충전 두께Full charge thickness 비교예 1Comparative Example 1 5.07667mm5.07667mm 실시예 1 (30℃)Example 1 (30 ° C) 5.02769mm5.02769mm 실시예 2 (40℃)Example 2 (40 ° C) 4.97542mm4.97542mm 실시예 3 (50℃)Example 3 (50 ° C) 4.95778mm4.95778mm 실시예 4 (60℃)Example 4 (60 ° C) 4.95286mm4.95286mm

표 1, 2, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀 제조 방법에 의하여 제조된 전지셀은, 전지케이스 내부 기체의 온도가 상승된 상태, 즉 기체의 부피가 팽창된 상태에서 밀봉함에 따라, 밀봉 후, 냉각되는 과정에서 전지케이스 내부에 음압이 유도된다.Referring to Tables 1, 2, 4 and 5, the battery cells manufactured by the battery cell manufacturing method according to the present invention are in a state in which the temperature of the gas inside the battery case is raised, that is, the volume of the gas is expanded As it is sealed, after sealing, a negative pressure is induced inside the battery case in the process of being cooled.

이에 따라, 출하 충전 두께 및 만충전 두께가 얇아지며, 두께를 기준으로 불량을 판단하는 기준선보다 하측으로 점점 치우치는 바, 전지케이스 내부의 온도와 출하 충전 두께 및 만충전 두께는 강한 음의 상관관계에 있음을 알 수 있다. Accordingly, the shipping charge thickness and the full charge thickness become thinner, and gradually shift toward the lower side of the reference line for determining defects based on the thickness. As a result, the temperature inside the battery case, the shipping charge thickness, and the full charge thickness have a strong negative correlation. You can see that there is.

이를 종합하면, 전지케이스 내부의 온도를 30도 내지 60도까지 가열시킨다고 가정하면, 전지케이스 내부의 온도가 상승함에 따라, 전지셀의 불량률을 현저하게 감소시키는 효과가 있다. In summary, assuming that the temperature inside the battery case is heated to 30 to 60 degrees, as the temperature inside the battery case increases, there is an effect of significantly reducing the defect rate of the battery cell.

<실험예 2><Experimental Example 2>

실시예 2, 3 및 비교예 1에서 제조된 전지셀을 대상으로 전지셀 내부 가스를 분석하여 그 결과를 하기 표 3 및 도 6의 그래프에 나타내었다. By analyzing the gas inside the battery cells for the battery cells prepared in Examples 2, 3 and Comparative Example 1, the results are shown in the graphs of Table 3 and FIG. 6 below.

Figure 112016037460810-pat00001
Figure 112016037460810-pat00001

표 3 및 도 6을 참조하면, 전지케이스를 40도 및 50도로 가열한 경우에는 N2 가스가 표준 상태에 비해, 각각 15% 및 22% 감소됨을 확인 할 수 있다. Referring to Table 3 and FIG. 6, when the battery case is heated to 40 degrees and 50 degrees, it can be seen that N 2 gas is reduced by 15% and 22%, respectively, compared to the standard state.

또한, 기체 총량을 비교해보면, 전지케이스를 40도 및 50도로 가열한 경우에는 표준 상태에 비해, 11% 및 16% 감소됨을 알 수 있다. In addition, when comparing the total amount of gas, it can be seen that when the battery case is heated to 40 degrees and 50 degrees, it is reduced by 11% and 16% compared to the standard state.

도 6에 도시된 전지 가스 조성은 전지케이스 내부의 기체이며, 전지 가스 조성의 비율에서 알 수 있듯이, 대기의 성분비와 동일하다.The battery gas composition shown in FIG. 6 is the gas inside the battery case, and as can be seen from the ratio of the battery gas composition, it is the same as the component ratio of the atmosphere.

다시 말하면, N2 가스는 활성화 과정에서 반응하여 발생되는 기체가 아닌 바, 양극 및 음극 전극 조성과는 무관하며, 양극 및 음극의 전극 조성을 어떠한 조성으로 형성하더라도 항상 효과가 발휘되며, 전지케이스를 가열함으로써, 전지케이스 내부의 기체가 팽창하여 전지케이스 외부로 배출되어 기체의 총량 자체가 감소했음을 확인 할 수 있다. In other words, the N 2 gas is not a gas generated by reacting during the activation process, and is independent of the anode and cathode electrode compositions, and is always effective even if the anode and cathode electrode compositions are formed in any composition, heating the battery case By doing so, it can be confirmed that the gas inside the battery case expands and is discharged to the outside of the battery case, thereby reducing the total amount of gas itself.

<실시예 5><Example 5>

전지케이스에 전극조립체를 내장하고, 전해액이 주입한 후, 도 7의 구성과 같이, d1을 0mm로 설계한 뒤, 전지케이스를 유도 가열 방식으로 5초간 가열하고, 가열이 완료되고 10초 후에 전지케이스를 밀봉하여 전지셀을 제조하였다.After the electrode assembly is embedded in the battery case, and the electrolyte is injected, after designing d1 to 0 mm, the battery case is heated for 5 seconds by an induction heating method, and the battery is 10 seconds after the heating is completed. A battery cell was manufactured by sealing the case.

<실시예 6-7><Example 6-7>

전지케이스에 전극조립체를 내장하고, 전해액이 주입한 후, 도 8의 구성과 같이 하되, d1을 10mm 및 20mm로 설계한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일하게 전지셀을 제조하였다. A battery cell was manufactured in the same manner as in Example 5, except that the electrode assembly was embedded in the battery case and the electrolyte solution was injected, as shown in FIG. 8, except that d1 was designed to be 10 mm and 20 mm.

<실험예 3><Experimental Example 3>

실시예 5 내지 7에서 제조된 전지셀을 대상으로, 밀봉 당시 전지케이스 내부의 온도 및 출하 충전 두께를 각각 측정하여 그 결과를 하기 표 4 및 도 9의 그래프에 나타내었다. For the battery cells prepared in Examples 5 to 7, the temperature inside the battery case at the time of sealing and the shipping charging thickness were measured respectively, and the results are shown in the graphs in Tables 4 and 9 below.

전지케이스 상단상단부터 가열 높이Heating height from the top of the battery case 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 밀봉 당시 내부 온도Internal temperature at the time of sealing 64℃64 ℃ 55℃55 ℃ 38℃38 ℃ 출하 충전 두께의 감소량(um)
및 감소 비율(%)Decrease in shipping filling thickness (um)
And reduction ratio (%) 82 um
(1.64%감소)82 um
(1.64% decrease) 65um
(1.30%감소)65um
(1.30% decrease) 38 um
(0.76%감소)38 um
(0.76% decrease)

표 4 및 도 9를 참조하면, 전지케이스의 상부를 가열하는 방식이 상기 전지케이스 내부 기체의 온도 변화 폭이 크다는 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 4 and FIG. 9, it can be seen that the method of heating the upper portion of the battery case has a large temperature change range of the gas inside the battery case.

이는, 전지케이스 내부 하측에는 전해액 주입구로부터 유입된 전해액이 위치하고, 전해액의 상측에 기체들이 존재하기 때문이다.This is because the electrolyte is introduced from the electrolyte inlet on the lower side of the battery case, and gases are present on the upper side of the electrolyte.

또한, 전지케이스 내부의 기체가 배출될 수 있는 전해액 주입구가 지면을 기준으로 전지케이스의 상면에 위치한 바, 전해액 주입구와 가까운 위치를 가열하는 것이 기체 배출이 더 용이하기 때문이다. In addition, since the electrolyte injection hole through which the gas inside the battery case can be discharged is located on the upper surface of the battery case with respect to the ground, heating the location close to the electrolyte injection hole makes gas discharge easier.

이 때, 전지케이스를 가열하는 이유는 궁극적으로 전지케이스 내부에 존재하는 기체를 가열시키기 위함이므로, 기체들의 대부분이 존재하는 전지케이스의 상부를 가열하는 것이 전지케이스의 하부를 가열하는 것보다 더 짧은 시간 내에 기체를 전지케이스 외부로 배출시킬 수 있으며, 기체의 온도를 빠른 시간 내에 상승시킴으로써, 기체의 부피를 팽창시킬 수 있다. At this time, the reason for heating the battery case is to ultimately heat the gas existing inside the battery case, so heating the upper portion of the battery case where most of the gases are present is shorter than heating the lower portion of the battery case. The gas can be discharged to the outside of the battery case in time, and the gas volume can be increased by rapidly increasing the temperature of the gas.

이에 따라, 팽창된 기체는 전지케이스 외부로 배출되게 되며, 상기 전지케이스 내부에 존재하는, 가열된 기체가 냉각되는 과정에서 상기 기체의 부피가 수축되고, 이 때, 전지케이스 내부에 음압이 유도되어 궁극적으로 전지셀의 두께가 감소되는 효과가 있다. Accordingly, the expanded gas is discharged to the outside of the battery case, and the volume of the gas contracts during the process of cooling the heated gas existing inside the battery case, and at this time, negative pressure is induced inside the battery case. Ultimately, the thickness of the battery cell is reduced.

<실시예 8><Example 8>

도 10의 구성과 같이, 전지케이스의 하단부에 측면에 유도 가열용 코일을 위치시켜 전지케이스를 유도 가열 방식으로 가열하며, 가열이 완료된 후 60초가 되는 시점에 밀봉하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일하게 전지셀을 제조하였다.As shown in the configuration of Figure 10, by placing the coil for the induction heating on the side of the bottom portion of the battery case to heat the battery case in an induction heating method, except for sealing at the time 60 seconds after the heating is completed, and Example 5 and Similarly, a battery cell was prepared.

<실험예 4><Experimental Example 4>

실시예 5 및 실시예 8에서 제조된 전지셀을 대상으로, 전지케이스 내부의 온도 및 출하 충전 두께를 각각 측정하여 그 결과를 하기 표 5 및 도 11의 그래프에 나타내었다. For the battery cells prepared in Example 5 and Example 8, the temperature inside the battery case and the shipping charge thickness were measured, respectively, and the results are shown in the graphs of Table 5 and FIG. 11 below.

실시예 5Example 5 실시예 8Example 8 밀봉 당시
내부 온도At the time of sealing
Internal temperature 60.2℃60.2 ℃ 39.3℃39.3 ℃ 출하 충전
두께 감소량Shipping charge
Thickness reduction 35um
(0.87% 감소)35um
(0.87% decrease) 26um
(0.15% 감소)26um
(0.15% decrease)

표 5, 도 11을 참조하면, 전지셀 출하 충전 두께의 감소량의 차이를 극명하게 대조하여 확인하기 위하여 실시예 5인 전지케이스의 상단을 가열한 경우와 실시예 8인 전지케이스의 하단을 유도 가열용 코일로 가열한 경우를 비교하였다. Referring to Table 5 and FIG. 11, in order to clearly check the difference in the amount of decrease in the thickness of the battery cell shipment, the top of the battery case of Example 5 is heated and the bottom of the battery case of Example 8 is inductively heated. The case of heating with a dragon coil was compared.

이에 더하여, 밀봉 시점 역시, 실시예 5에서는 가열 완료 후 10초가 되는 시점이지만, 실시예 8에서는 가열 완료 후60초가 되는 시점으로 설계하여 밀봉 당시 내부 온도 및 출하 충전 두께 감소량을 측정하여 비교하였다. In addition to this, the sealing time is also a time point of 10 seconds after completion of heating in Example 5, but was designed as a time point of 60 seconds after completion of heating in Example 8 to measure and compare the internal temperature at the time of sealing and the amount of shipping filling thickness reduction.

전해액 주입구의 밀봉 시점과 관련하여, 전지케이스의 가열이 완료된 시점과 밀봉 시점의 시간 차가 클수록 전지케이스 내부 기체의 온도는 점점 하강하게 되며, 이에 따라, 가열되어 팽창된 기체의 부피 역시 점차 수축하게 된다.With regard to the sealing time of the electrolyte injection port, the larger the time difference between when the heating of the battery case is completed and the sealing time, the temperature of the gas inside the battery case gradually decreases, and accordingly, the volume of the heated and expanded gas gradually contracts. .

따라서, 전지케이스의 가열이 완료된 즉시 전해액 주입구를 밀봉하는 것이 전지케이스 내부에 가장 큰 음압을 유도할 수 있으며, 이에 따라, 전지셀의 충전 두께 감소 효과를 극대화 할 수 있다. Therefore, sealing the electrolyte inlet as soon as the heating of the battery case is completed can induce the greatest negative pressure inside the battery case, thereby maximizing the effect of reducing the filling thickness of the battery cell.

이를 종합하면, 전지케이스의 상단부를 가열함과 동시에 전지케이스의 가열이 완료된 직후에 전해액 주입구를 밀봉하여 밀봉된 전지케이스 내에 있는 기체의 온도 변화를 극대화시킴으로써, 전지케이스 내의 기체의 부피 변화 역시 극대화 시킬 수 있으며, 좀 더 강한 음압을 유도하여 전지셀의 두께를 감소시킬 수 있다. Putting this together, by heating the upper part of the battery case and sealing the electrolyte inlet immediately after heating of the battery case is completed, the temperature change of the gas in the sealed battery case is maximized, thereby maximizing the change in the volume of the gas in the battery case. In addition, the thickness of the battery cell may be reduced by inducing a stronger sound pressure.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to make various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above.

Claims (17)

양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체를 전지케이스의 내부에 밀봉한 구조의 전지셀을 제조하는 방법으로서,
(a) 전극조립체를 전지케이스에 수납하고 전해액을 주입하는 과정;
(b) 열을 인가하여 전지케이스의 내부 온도를 상승시킨 후 전지케이스를 밀봉하는 과정;
(c) 전지셀의 활성화를 위한 충방전을 수행하는 과정; 및
(d) 온도 하강에 의해 전지케이스 내부에 음압을 유도하여 전지셀의 두께가 감소되도록 전지셀을 냉각시키는 과정;
을 포함하고,
상기 과정(b)에서, 지면을 기준으로 전지케이스의 상부 부위에 열을 인가하고,
상기 과정(d)에서, 전지셀을 상온 분위기에서 서냉시키는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.A method of manufacturing a battery cell having a structure in which an electrode assembly having a structure in which a separator is interposed between the anode and the cathode is sealed inside the battery case,
(A) a process for storing the electrode assembly in a battery case and injecting an electrolyte solution;
(b) a process of sealing the battery case after raising the internal temperature of the battery case by applying heat;
(c) a process of performing charge and discharge for activation of the battery cell; And
(d) cooling the battery cell so as to reduce the thickness of the battery cell by inducing negative pressure inside the battery case by decreasing the temperature;
Including,
In the process (b), heat is applied to the upper portion of the battery case based on the ground,
In the process (d), the battery cell manufacturing method characterized in that the battery cell is slowly cooled in an ambient temperature. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 각형의 금속 캔인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 1, wherein the battery case is a battery cell manufacturing method, characterized in that the metal can of a square. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스의 일측에는 전해액 주입을 위한 전해액 주입구가 형성되어 있고, 상기 과정(b)에서 전해액 주입구에 밀봉 부재를 삽입하여 전지케이스를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 1, wherein an electrolyte injection hole for injecting an electrolyte is formed on one side of the battery case, and a sealing member is inserted into the electrolyte injection hole in the process (b) to seal the battery case. . 제 3 항에 있어서, 상기 밀봉 부재는 외경이 전해액 주입구의 내경보다 상대적으로 큰 금속 볼이고, 상기 금속 볼을 전해액 주입구에 압입하여 밀봉하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 3, wherein the sealing member is a metal ball whose outer diameter is relatively larger than the inner diameter of the electrolyte injection port, and the metal ball is pressed into the electrolyte injection port and sealed. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(b)에서, 열의 인가에 의해 전지케이스 내부의 가스 및 전해액의 온도가 상승하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.According to claim 1, In the process (b), the battery cell manufacturing method characterized in that the temperature of the gas and the electrolyte in the battery case increases by the application of heat. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(b)에서, 전지케이스의 내부 온도 상승을 위한 열의 인가는 전도 가열 방식, 복사 가열 방식 및 유도 가열 방식으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 가열 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 1, wherein in the process (b), the application of heat for increasing the internal temperature of the battery case is performed by one or more heating methods selected from the group consisting of a conduction heating method, a radiant heating method, and an induction heating method. Battery cell manufacturing method. 제 6 항에 있어서, 상기 유도 가열 방식은 유도 가열용 코일을 전지케이스 외면의 적어도 일부에 밀착 또는 근접하도록 위치시킨 상태에서 코일에 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 6, wherein the induction heating method applies a current to the coil in a state in which the coil for induction heating is positioned to be in close contact or close to at least a portion of the outer surface of the battery case. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 과정(b)에서, 전지케이스 내부의 온도가 30℃ 내지 60℃에 도달하도록 가열하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.According to claim 1, In the process (b), the battery cell manufacturing method characterized in that the heating to reach the temperature inside the battery case to 30 ℃ to 60 ℃. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(b)에서, 가열 개시 시점을 기준으로 가열 시간(t) 동안 가열한 후, 가열 종료 후 0.3t 내지 2t 시점에서 전지케이스를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 1, wherein in the process (b), after heating for a heating time (t) based on the starting time of heating, the battery cell manufacturing characterized in that the battery case is sealed at a time of 0.3t to 2t after completion of heating Way. 제 10 항에 있어서, 상기 가열 시간(t)은 2초 내지 10초 범위인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 10, wherein the heating time (t) is a battery cell manufacturing method, characterized in that in the range of 2 seconds to 10 seconds. 제 10 항에 있어서, 상기 가열 종료 후, 0.5t 내지 1.5t 시점에서 전지케이스를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 10, wherein after completion of the heating, the battery cell is sealed at 0.5t to 1.5t. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 과정(d)에서, 냉각에 의한 온도 하강에 의해 전지케이스 내부의 가스 및 전해액이 수축하면서 전지케이스 내부에 음압이 유도되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 1, wherein in the process (d), a negative pressure is induced inside the battery case while gas and electrolyte inside the battery case contract due to a temperature drop due to cooling. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(d) 이후, 전지셀의 두께는 만충전시의 두께를 기준으로 60% 내지 95%의 크기로 감소하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 1, wherein after the process (d), the thickness of the battery cell is reduced to a size of 60% to 95% based on the thickness at full charge. 삭제delete 삭제delete
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