KR102110808B1 - 이차전지용 전해액 함침 시스템 및 이를 이용하는 전해액 함침 방법 - Google Patents

이차전지용 전해액 함침 시스템 및 이를 이용하는 전해액 함침 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102110808B1
KR102110808B1 KR1020160067003A KR20160067003A KR102110808B1 KR 102110808 B1 KR102110808 B1 KR 102110808B1 KR 1020160067003 A KR1020160067003 A KR 1020160067003A KR 20160067003 A KR20160067003 A KR 20160067003A KR 102110808 B1 KR102110808 B1 KR 102110808B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrolyte
battery cell
chamber
die
chambers
Prior art date
Application number
KR1020160067003A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170135293A (ko
Inventor
남기민
김종훈
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020160067003A priority Critical patent/KR102110808B1/ko
Publication of KR20170135293A publication Critical patent/KR20170135293A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102110808B1 publication Critical patent/KR102110808B1/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
    • 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
    • H01M2/362—
    • 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
    • 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
    • H01M10/4214—Arrangements for moving electrodes or electrolyte
    • H01M2/1072—
    • H01M2/38—
    • 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
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • 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
    • H01M50/70—Arrangements for stirring or circulating the electrolyte
    • 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
    • Y02E60/122—
    • 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
    • Y02P70/54—

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Filling, Topping-Up Batteries (AREA)

Abstract

본 발명은 전지셀의 내부에 전해액을 주입하는 전해액 주액 장치, 전해액이 주액된 상태에서 전해액의 함침성을 높이기 위해 전지셀의 양면을 가압하는 가압 장치와 전지셀을 회전시키는 회전 장치가 내부에 구비되어 있는 하나 이상의 챔버, 챔버의 내부를 진공 상태로 만들기 위한 감압 장치 및 하나 이상의 챔버가 장착되어 있는 다이를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 시스템에 대한 것이다.

Description

이차전지용 전해액 함침 시스템 및 이를 이용하는 전해액 함침 방법 {Electrolyte Wetting System for Secondary Battery and Method Using the Same}
본 발명은 이차전지용 전해액 함침 시스템 및 이를 이용하는 전해액 함침 방법에 대한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
일반적인 리튬 이차전지의 조립은 양극, 음극 및 분리막을 서로 번갈아가며 겹친 후, 일정 크기 및 모양의 캔(can) 또는 파우치(pouch)로 이루어진 전지 케이스에 삽입한 후, 최종적으로 전해액을 주입하는 방식으로 진행된다. 이때, 나중에 주입된 전해액은 모세관 힘(capillary force)에 의해 양극, 음극 및 분리막 사이로 스며들게 된다. 그러나, 재료의 특성상, 양극, 음극 및 분리막 모두 소수성(hydrophobicity)이 큰 물질인 반면, 전해액은 친수성(hydrophilicity) 물질이기 때문에, 전해액의 전극 및 분리막에 대한 젖음(wetting)은 상당한 시간 및 까다로운 공정 조건이 요구된다.
또한, 최근에는 디바이스 또는 장치가 대형화 됨에 따라 대용량 전지에 대한 요구가 지속적으로 커지고 있는 바, 전해액의 함침율을 높이기 위한 문제가 수반된다. 즉, 근본적인 친수성 차이 이외에도, 전해액이 침투되어야 하는 전극의 면적 및 두께가 커짐에 따라 전해액이 전지 내부까지 들어가지 못하고 외부에 국부적으로만 존재할 가능성이 높아지게 된다. 이렇게 제조된 전지는 전지 내부에서 부분적으로 전해액의 양이 부족하게 되어 전지 용량 및 성능이 크게 감소하게 된다
이러한 전극의 전해액 함침성 향상을 위해 높은 온도에서 전해액을 주입하거나, 또는 가압 또는 감압 상태에서 전해액을 주입하는 등의 방법이 이용되고 있다. 그러나, 기존의 분리막은 열에 의해 수축되어 내부 단락을 일으키거나, 전해액이 모든 부분에 대해 균등하게 침투되지 못하는 등의 문제점이 있다.
따라서, 전해액의 함침율을 높일 뿐 아니라, 전지 내부의 모든 부분에서 균일한 전해액 함침이 이루어져 고용량 및 고효율을 발휘하는 이차전지 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 가압 장치와 회전 장치를 포함하는 전해액 함침 시스템을 이용하는 경우, 전해액의 함침성이 향상되고, 전해액 함침 후 보관기간이 단축되어 결과적으로 전체적인 생산 기간이 단축되는 효과가 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전해액 함침 시스템은,
전지셀의 내부에 전해액을 주입하는 전해액 주액 장치;
전해액이 주액된 상태에서 전해액의 함침성을 높이기 위해 전지셀의 양면을 가압하는 가압 장치와 전지셀을 회전시키는 회전 장치가 내부에 구비되어 있는 하나 이상의 챔버;
챔버의 내부를 진공 상태로 만들기 위한 감압 장치; 및
하나 이상의 챔버가 장착되어 있는 다이
를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 전해액 주액 장치는 가압 장치 및 회전 장치가 내부에 구비된 복수의 챔버를 포함하는 바, 전해액이 주입된 전지셀에 대한 가압을 통해 전해액의 침투성을 향상시키고, 회전 장치의 회전운동을 통해 전해액이 전극과 분리막 전체에 고르게 퍼질 수 있어, 결과적으로 전해액 함침성이 현저히 향상된 전지셀을 제공할 수 있다.
또한, 복수의 챔버를 포함하기 때문에 동시에 많은 전지셀들에 대한 전해액 함침이 이루어질 수 있다. 따라서, 전지셀의 양면을 가압하는 방법만을 사용하거나, 또는 개별 회전장치 마다 1개의 전지셀에 대한 회전이 이루어지는 종래기술에 비해, 전지셀의 생산공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 챔버들은 평면상 원형인 다이의 중심부를 제외한 외주부를 따라 탈착이 가능한 구조로 배치되어 있는 바, 전지셀을 챔버에 수납하는 과정 및/또는 챔버를 다이에 탈착하는 과정에서 상기 다이는 회전이 가능한 구조로 이루어져 있다.
상기 다이에 장착될 수 있는 챔버의 개수는 3개 내지 12개일 수 있으며, 더욱 상세하게는 4개 내지 8개일 수 있다.
상기 챔버 내부에는 한 쌍의 가압 장치와 1개의 회전 장치가 구비되어 있는 바, 상기 한 쌍의 가압 장치 사이에 1개 또는 2개 이상의 전지셀들이 위치한 상태에서 가압 장치가 전지셀들 방향으로 이동하여 전해액의 전극 및 분리막에 대한 침투성을 향상시킬 수 있다.
또한, 복수의 챔버들 각각에 전지셀들을 수납한 상태에서 일체로 가압 및 회전이 이루어질 수 있는 바, 제조공정의 효율성이 향상될 수 있다.
한편, 상기 다이에는 크기가 모두 균일한 챔버들이 장착될 수 있는 바, 동일한 크기의 전지셀의 제조에 적합하며, 또는 다양한 크기를 갖는 복수의 챔버들이 장착될 수 있는 바, 동일한 제조과정을 거쳐 다양한 크기의 전지셀의 제조에 적합하다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 다이는 지면과 평행한 상태로 회전이 가능한 판상형 구조로 이루어져 있고, 상기 챔버는 제 1 챔버로부터 제 n 챔버(n은 3≤n≤10의 자연수)까지 n개의 전지셀들이 순차적으로 수납되며, 상기 다이는 챔버에 전지셀이 순차적으로 수납되는 과정에서 일방향으로 회전하는 구조일 수 있다.
구체적으로, 제 1 전지셀이 수납된 제 1 챔버는 제 n 챔버 자리로 이동하고 상기 제 1 챔버 자리에는 제 2 챔버가 위치하도록 다이가 회전하며, 제 2 전지셀이 수납된 제 2 챔버는 제 1 챔버 자리로 이동하고 상기 제 2 챔버 자리에는 제 3 챔버가 위치하는 과정이 순차적으로 이루어지는 바, 제 1 전지셀부터 제 n 전지셀은 일정한 위치에 있는 챔버들 각각에 수납될 수 있다.
한편, 전지셀에 주입된 전해액의 높이가 너무 높은 경우에는 전지셀의 가압시 전해액이 흘러나올 수 있고, 너무 낮은 경우에는 완전한 함침이 이루어지기 어려운 바, 상기 가압 장치는, 진공 상태의 조성에 의해 전해액의 높이가 일정 수준 이상에 도달시, 전지셀의 양면을 가압하도록 구성된 구조일 수 있다. 구체적으로, 상기 일정수준 이상의 전해액 높이는 내장된 전극조립체의 높이보다 0.5 mm 내지 20 mm 작은 것이 바람직하다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 전극 단자 돌출방향이 상향이 되도록 위치시킨 상태에서 회전될 수 있는 바, 상기 회전 장치는, 전지셀의 전극 단자 돌출방향과 평행하고 전지셀의 중심부를 지나가는 회전축을 기준으로, 전지셀을 자전시키도록 구성될 수 있으며, 상기 회전축은 가상의 회전축일 수 있다.
또한, 상기 회전 장치는 각각의 챔버 내에 한 쌍씩 구비되어 있는 바, 챔버에 수납된 전지셀이 1개인 경우뿐 아니라, 복수의 전지셀들이 수납된 경우에도, 중심에 위치한 전지셀의 수직방향 중심부를 지나가는 회전축을 기준으로 전지셀들을 자전시키는 구성일 수 있다.
상기 챔버들 내부에 수납된 전지셀들의 크기는 서로 동일할 수도 있고 서로 상이할 수도 있는 바, 전지셀들의 크기 및 두께를 고려하여, 각각에 구비된 회전 장치들의 회전속도 및/또는 회전시간은 개별적으로 설정이 가능한 구조일 수 있다.
이 때, 상기 회전 장치는 시계 방향 및 반시계 방향의 반복적인 회전력을 전지셀에 제공할 수 있는 바, 전지셀 내부에 전체적으로 균등한 함침이 이루어지기 위해서는 시계 방향과 반시계 방향을 반복하여 회전하는 것이 바람직하며, 시계 방향의 회전 속도 및 시간이 반시계 방향의 회전 속도 및 시간과 동일하게 설정되는 것이 더욱 바람직하다.
상기 다이는 회전 장치의 회전과 동시에 상하로 위치 이동이 가능하도록 구성될 수 있는 바, 회전 장치의 회전운동에 의해 전지셀의 수직 방향을 기준으로 좌우측에 균등한 전해액 함침이 이루어질 수 있고, 다이의 상하 이동에 의해 전지셀의 상부 및 하부에서의 전해액 함침이 균등하게 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한, 제 1 의 전해액의 함침 방법을 제공하는 바, 상기 전해액 함침 시스템을 이용하여 전해액을 함침하는 방법으로서,
(a) 전지셀의 내부에 전해액을 주입하는 과정;
(b) 전해액이 주입된 전지셀을 챔버의 내부에 위치시키는 과정;
(c) 챔버 내부의 대기를 감압하는 진공 과정;
(d) 전지셀의 양면에 압력을 인가하는 가압 과정; 및
(e) 전지셀을 회전시키는 과정;
으로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 전해액이 주입된 전지셀을 챔버 내부에 위치시킨 후 챔버 내부를 진공상태로 만드는 과정을 거치는 경우에는, 상기에서 설명한 바와 같이, 특정한 자리에 위치한 챔버에 전지셀을 수납한 후, 다이를 회전시켜 상기 전지셀이 수납된 챔버와 인접하는 다른 챔버 내부에 전지셀을 수납하는 과정을 반복함으로써 모든 챔버들 내부에 전지셀을 수납하는 과정이 특정한 자리에서 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한, 제 2 의 전해액의 함침 방법을 제공하는 바, 상기 전해액 함침 시스템을 이용하여 전해액을 함침하는 방법으로서,
(a) 전지셀을 챔버의 내부에 위치시키는 과정;
(b) 챔버 내부의 대기를 감압하는 진공 과정;
(c) 전지셀의 내부에 전해액을 주입하는 과정;
(d) 전지셀의 양면에 압력을 인가하는 가압 과정; 및
(e) 전지셀을 회전시키는 과정;
으로 이루어질 수 있다.
상기 제 2 의 전해액 함침 방법은 진공 과정 후에 전해액이 주입되는 바, 전해액 주입 후 진공 과정이 이루어지는 제 1의 전해액 함침 방법과 순서 상의 차이가 있다.
이와 같이, 챔버 내부를 감압하여 진공 상태로 만들고, 전지셀 내부에 전해액을 주입하는 경우에는, 제 1 의 전해액 함침 방법과 비교할 때 상대적으로 전해액 함침성이 향상되는 바, 전해액의 함침 과정 이후 다음 단계로 넘어가기 전에 필요한 저장시간이 줄어들게 되는 효과가 있다.
또한, 제 1 의 전해액 함침 방법에 따르면, 고정 설치된 1개의 전해액 주액 장치를 구비한 전해액 함침 시스템을 사용하기 때문에 모든 전지셀들에 전해액을 주액하기 위해 다이의 회전이 필요한 반면에, 제 2 의 전해액 함침 방법에 따르면, 복수의 챔버들과 각각 연결되는 복수의 전해액 주액 장치가 구비된 전해액 함침 시스템을 사용함으로써 전지셀들이 각각의 챔버 내부에 위치한 상태에서 전해액이 주입되기 때문에 다이를 회전하는 과정이 불필요하게 된다.
상기 제 1 및 제 2의 전해액 함침 방법에 있어서, 상기 각각의 과정(d)는 전해액의 높이가 일정 수준 이상에 도달시 진행될 수 있는 바, 전지셀에 주입된 전해액의 높이가 너무 높은 경우에는 전지셀의 가압시 전해액이 흘러나올 수 있고, 너무 낮은 경우에는 완전한 함침이 이루어지기 어려운 점을 고려할 때, 상기 일정 수준 이상의 전해액의 높이는 내장된 전극조립체의 높이보다 0.5 mm 내지 20 mm 작은 것이 바람직하다.
상기 제 1 및 제 2 전해액 함침 방법에 있어서, 상기 각각의 과정(e)는 시계 방향 및 반시계 방향의 회전이 동일한 횟수로 반복될 수 있는 바, 전지셀 내부 전체에 균등한 함침이 이루어지기 위해서는 시계 방향과 반시계 방향을 반복하여 회전하는 것이 바람직하며, 시계 방향의 회전 속도 및 회전 시간은 반시계 방향의 회전 속도 및 회전 시간과 동일하게 설정되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제 1 및 제 2의 전해액 함침 방법에 있어서, 상기 각각의 과정(e)는 챔버가 장착된 다이의 상하 이동과 동시에 수행될 수 있는 바, 회전 장치로 인해 전지셀 내부의 전해액이 수평방향으로 이동할 수 있으며, 다이의 상하 이동에 의해 전지셀의 상단부 및 하단부에도 전해액 함침이 균일하게 이루어질 수 있다.
상기 제 2 전해액 함침 방법의 과정(d)는 가압 과정 및 감압 과정이 5회 내지 20회 반복적으로 수행될 수 있는 바, 대상이 되는 전지셀의 크기 및 두께를 고려하여, 상기 횟수를 조절할 수 있으며, 모든 챔버들에 대한 과정(d)가 동일한 과정으로 이루어질 수 있다. 또는, 각각의 챔버들에 수납된 전지셀들의 크기가 서로 다른 경우에는, 각각의 챔버들의 가압 과정 및 감압 과정의 횟수가 서로 다르게 설정될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전해액 주입 방법에 따른 방법으로 제조된 전지셀을 제공하고, 상기 전지셀을 포함하는 전지팩을 제공한다.
상기 전지팩은 고온 안정성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다.
상기 디바이스의 구체적인 예로는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전해액 함침 시스템은 가압 장치와 회전 장치를 모두 포함하는 구조인 바, 전극 및 분리막에 대한 침투성을 향상시킬 뿐 아니라 전극 및 분리막 전체에 전해액이 고르게 퍼질 수 있으므로 전체적인 전해액 함침성을 향상시킬 수 있다.
또한, 회전 장치의 좌우 회전 운동과 함께, 상하로 이동하는 다이를 포함하는 경우에는, 전해액이 전지셀 내부 전체에서 균일하게 함침된 전지셀을 제공할 수 있다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 전해액 함침 시스템의 평면도이다;
도 2는 도 1의 전해액 함침 시스템의 사시도이다;
도 3은 도 1의 A-A'에 따른 수직 단면도이다; 및
도 4는 다른 하나의 실시예에 따른 전해액 함침 시스템의 평면도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전해액 함침 시스템의 평면상 구조를 모식적으로 도시하고 있고, 도 2는 도 1의 전해액 함침 시스템에서 전해액 주액 장치 및 감압 장치가 생략된 구조의 사시도를 모식적으로 도시하고 있으며, 도 3은 도 1의 A-A'에 따른 수직 단면도를 모식적으로 도시하고 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전해액 함침 시스템은 전지셀(101) 내부에 전해액을 주액하기 위한 전해액 주액 장치(110), 한 쌍의 가압 장치(111) 및 회전 장치(112)가 각각의 내부에 구비되어 있는 4개의 챔버들(120, 130, 140, 150), 감압 장치(113) 및 챔버들이 장착된 다이(160)로 이루어져 있다.
다이(160)는 평면상 원형의 형상으로 도시되어 있으나, 상면에 챔버를 장착한 상태에서 지면과 수평이 되도록 회전이 가능하며, 지면에 대해 수직 방향으로 상하 이동이 가능한 구조라면 원형의 형상으로 한정될 필요는 없다. 다이(160)의 중심부에는 상하 이동의 중심이 되는 중심축(162)이 있으며, 상기 중심축(162)이 형성된 중심부(161)를 제외한 외주부에는 챔버들(120, 130, 140, 150)이 위치하고 있다. 챔버들의 개수는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 3개 내지 12개로 형성될 수 있다.
챔버들(120, 130, 140, 150)의 크기는 수납되는 전지셀의 크기에 따라 서로 동일하게 구성될 수 있고, 또는 상이하게 구성될 수도 있으며, 챔버들의 중심과 중심축(162)과의 거리는 모두 일정하다.
챔버들(120, 130, 140, 150) 내부에는 1개 또는 2개 이상의 전지셀들(101)이 수납되며, 일반적으로 전극단자(도시하지 않음)가 형성된 면이 상면을 향하도록 수납될 수 있으나, 복수의 전지셀이 수납되는 경우로서 전지셀들이 모두 일정한 방향으로 적층되는 경우라면, 전극단자가 형성된 면이 하면을 향하도록 수납되는 경우를 제외하고는, 전지셀들의 적층 방향은 특별히 한정되지 않는다.
전지셀들(101)을 중심으로 최외측 전지셀들 각각의 외측면에는 한 쌍의 가압 장치(111)가 전지셀과 인접하게 위치하고, 가압 장치(111)는 전해액의 주입량이 일정 수준 이상에 도달하면 전지셀(101) 방향으로 이동하여 전지셀에 압력을 인가하게 된다.
이 때, 전지셀 전체에 균등한 압력이 전달되도록 하기 위하여, 서로 대면하는 가압 장치의 면적은 전지셀의 측면의 크기보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
전지셀들(101)과 한 쌍의 가압 장치(111)는 회전 장치(112) 상면의 중심부에 위치하는 바, 회전 장치(112)는 전지셀들의 중심부를 지나가는 가상의 회전축(119)을 기준으로, 전지셀들을 자전시키게 된다.
이 때, 회전 장치(112)의 회전 속도 및/또는 회전 시간은 챔버 내부에 수납된 전지셀들의 크기 및 두께 등을 고려하여 일괄적인 설정이 가능할 뿐 아니라 개별적인 설정도 가능하다.
회전 장치(112)는 시계 방향의 회전 및 반시계 방향의 회전을 수회 반복하는 바, 이는, 어느 한 방향으로만 회전하는 경우, 전해액의 균등한 함침을 저해할 수 있기 때문이다.
각각의 챔버들(120, 130, 140, 150) 내부에 구비된 회전 장치(112)의 회전과 함께 다이(160)의 상하 운동이 동시에 수행될 수 있는 바, 수평방향 및 수직방향의 이동이 함께 이루어져 전해액 함침율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 4은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전해액 함침 시스템의 평면도를 모식적으로 도시하고 있다.
도 4를 참조하면, 각각의 챔버 내부의 가압 장치 사이에 전지셀을 수납한 상태에서 진공 상태 도달 후 전해액이 주입되는 과정을 위하여, 각각의 챔버들(220, 230, 240, 250)은 전해액 주액 장치들(211, 212, 213, 214)을 구비는 바, 도 1의 전해액 함침 시스템과 비교할 때, 복수의 전해액 주액 장치를 구비하는 점에서 차이가 있다.
그러나, 전해액 주입 후, 회전 장치 및 다이에 의한 회전 및 이동은 도 1의 전해액 함침 시스템과 동일한 과정으로 이루어진다.
따라서, 본 발명에 따른 전해액 함침 시스템 및 전해액 함침 방법을 사용하는 경우, 감압에 의한 전해액 함침율이 증가할 뿐 아니라, 회전 장치에 의한 수평방향의 전해액 이동 및 다이에 의한 수직방향의 전해액 이동이 더욱 가중되어 전지셀 내부 전체에서 전해액 함침성이 균등하게 이루어지는 바, 전지의 사이클 특성 및 수명 특성이 향상된 이차전지를 제공할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (18)

  1. 전지셀의 내부에 전해액을 주입하는 전해액 주액 장치;
    전해액이 주액된 상태에서 전해액의 함침성을 높이기 위해 전지셀의 양면을 가압하는 가압 장치와 전지셀을 회전시키는 회전 장치가 내부에 구비되어 있는 하나 이상의 챔버;
    챔버의 내부를 진공 상태로 만들기 위한 감압 장치; 및
    하나 이상의 챔버가 장착되어 있는 다이를 포함하고,
    상기 가압 장치는, 진공 상태의 조성에 의해 전해액의 높이가 일정 수준 이상에 도달시, 전지셀의 양면을 가압하도록 구성되어 있고,
    상기 다이는 회전 장치의 회전과 동시에 상하로 위치 이동이 가능하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버들은, 평면상 원형인 다이의 외주부를 따라 탈착이 가능한 구조로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 다이에 장착될 수 있는 챔버의 개수는 3개 내지 12개인 것을 특징으로 하는 전해액 함침 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 다이에는 크기가 모두 균일하거나 또는 다양한 크기를 갖는 복수의 챔버들이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 다이는 지면과 평행한 상태로 회전이 가능한 판상형 구조로 이루어져 있고,
    상기 챔버는 제 1 챔버로부터 제 n 챔버(n은 3≤n≤10의 자연수)까지 n개의 전지셀이 순차적으로 수납되며,
    상기 다이는 챔버에 전지셀이 순차적으로 수납되는 과정에서 일방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 장치는, 전지셀의 전극 단자 돌출방향과 평행하고 전지셀의 중심부를 지나가는 회전축을 기준으로, 전지셀을 자전시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버들 각각에 구비된 회전 장치들의 회전속도 및/또는 회전 시간은 개별적으로 설정이 가능한 것을 특징으로 하는 전해액 함침 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 장치는 시계 방향 및 반시계 방향의 반복적인 회전력을 전지셀에 제공하는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 시스템.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 따른 전해액 함침 시스템을 이용하여 전해액을 함침하는 방법으로서,
    (a) 전지셀의 내부에 전해액을 주입하는 과정;
    (b) 전해액이 주입된 전지셀을 챔버의 내부에 위치시키는 과정;
    (c) 챔버 내부의 대기를 감압하는 진공 과정;
    (d) 전지셀의 양면에 압력을 인가하는 가압 과정; 및
    (e) 전지셀을 회전시키는 과정;
    을 포함하고,
    상기 과정 (d)는 전해액의 높이가 일정 수준 이상에 도달시 진행되고,
    상기 과정 (e)는 챔버가 장착된 다이의 상하 이동과 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 방법.
  12. 제 1 항에 따른 전해액 함침 시스템을 이용하여 전해액을 함침하는 방법으로서,
    (a) 전지셀을 챔버의 내부에 위치시키는 과정;
    (b) 챔버 내부의 대기를 감압하는 진공 과정;
    (c) 전지셀의 내부에 전해액을 주입하는 과정;
    (d) 전지셀의 양면에 압력을 인가하는 가압 과정; 및
    (e) 전지셀을 회전시키는 과정;
    을 포함하고,
    상기 과정 (d)는 전해액의 높이가 일정 수준 이상에 도달시 진행되고,
    상기 과정 (e)는 챔버가 장착된 다이의 상하 이동과 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 방법.
  13. 삭제
  14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 과정(e)는 시계 방향 및 반시계 방향의 회전이 동일한 횟수로 반복되는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 방법.
  15. 삭제
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 과정(d)는 가압 과정 및 감압 과정이 5회 내지 20회 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 전해액 함침 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
KR1020160067003A 2016-05-31 2016-05-31 이차전지용 전해액 함침 시스템 및 이를 이용하는 전해액 함침 방법 KR102110808B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160067003A KR102110808B1 (ko) 2016-05-31 2016-05-31 이차전지용 전해액 함침 시스템 및 이를 이용하는 전해액 함침 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160067003A KR102110808B1 (ko) 2016-05-31 2016-05-31 이차전지용 전해액 함침 시스템 및 이를 이용하는 전해액 함침 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170135293A KR20170135293A (ko) 2017-12-08
KR102110808B1 true KR102110808B1 (ko) 2020-05-14

Family

ID=60919955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160067003A KR102110808B1 (ko) 2016-05-31 2016-05-31 이차전지용 전해액 함침 시스템 및 이를 이용하는 전해액 함침 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102110808B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109037753A (zh) * 2018-08-28 2018-12-18 王晓霞 一种电解液侵润装备及侵润方法
CN113471544A (zh) * 2021-06-29 2021-10-01 合肥国轩高科动力能源有限公司 软包锂离子电池的化成前处理方法及化成方法
CN115020726B (zh) * 2022-07-07 2024-02-20 山东航盛新能源材料有限公司 一种锂电池制造用电解液高效浸润装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
KR101296339B1 (ko) 2012-02-29 2013-08-14 주식회사 엠플러스 이차 전지 전해액 필링 머신
KR101300591B1 (ko) 2010-09-30 2013-08-27 주식회사 엘지화학 이차 전지의 전해액 함침 증진 장치 및 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101280051B1 (ko) * 2010-10-08 2013-07-03 주식회사 엘지화학 밀봉성이 향상된 이차전지의 제조장치
KR101747909B1 (ko) * 2014-02-13 2017-06-15 주식회사 엘지화학 전해액 함침 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
KR101300591B1 (ko) 2010-09-30 2013-08-27 주식회사 엘지화학 이차 전지의 전해액 함침 증진 장치 및 방법
KR101296339B1 (ko) 2012-02-29 2013-08-14 주식회사 엠플러스 이차 전지 전해액 필링 머신

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170135293A (ko) 2017-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101747909B1 (ko) 전해액 함침 장치
CN101836323B (zh) 双极型电池制造方法和双极型电池
CN101523655B (zh) 双极性电池及其制造方法
KR101192619B1 (ko) 전지케이스
KR102110808B1 (ko) 이차전지용 전해액 함침 시스템 및 이를 이용하는 전해액 함침 방법
JP5157354B2 (ja) バイポーラ電池およびその製造方法
EP1930977B1 (en) Bipolar Battery and Method of Manufacturing the Same
CN1285959A (zh) 电极和电池
JP5605115B2 (ja) 電解液の注液方法、及び電解液の注液装置
KR101811474B1 (ko) 배터리 셀의 디가싱 장치 및 이를 이용한 배터리 셀의 디가싱 방법
KR102092071B1 (ko) 열가소성 수지에 의한 고정 구조를 포함하는 전지팩의 제조방법 및 제조장치
KR101850180B1 (ko) 관통구가 천공되어 있는 집전체를 포함하는 이차전지
JP2013152834A (ja) 電池の製造方法
EP3525268B1 (en) Method for manufacturing lithium secondary battery
JP7001430B2 (ja) フィルム外装電池の加圧方法と製造方法
KR102265221B1 (ko) 전해액 함침성을 향상시키기 위한 전지셀의 제조방법
CN106133951A (zh) 用于制造二次电池的方法以及二次电池
KR101811834B1 (ko) 요철이 형성된 집전체를 포함하는 전지셀
US9601732B2 (en) Battery module for mitigating gas accumulation and methods thereof
KR101739853B1 (ko) 전해액 함침 장치 및 이를 이용하는 이차 전지의 제조 방법
JP5595372B2 (ja) 高機能リチウム二次電池の製造方法
KR102264683B1 (ko) 진공을 이용한 전해액 주액 방법
CN106415883A (zh) 用于电化学存储器的分离器、制造电极材料的方法以及电化学储能器
KR102264674B1 (ko) 진공을 이용한 전해액 주액 방법
KR102108208B1 (ko) 원형 전극을 포함하는 원통형 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right