KR102120084B1 - Method for Manufacturing Battery Cell by Pre-Heating Electrode Lead - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지셀 제조 공정 중에서, 전지케이스에 형성되어 있는 전극조립체 수납부의 외주변에 위치하는 잉여부와 전극 리드를 함께 가압 및 가열하여 전극 리드가 개재된 상태로 전지케이스를 밀봉하는 방법으로서, (a) 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체를 준비하는 과정; (b) 전극조립체의 일측 단부 또는 양측 단부에 연결되어 있는 전극 리드를 예열(Pre-Heating)하는 과정; (c) 전지케이스의 전극조립체 수납부에 전극조립체를 내장하는 과정; (d) 전극조립체 수납부의 외주변들 중에서 전극 리드가 위치하는 외주변에 인접하는 일측 외주변을 제외한 나머지 외주변들을 가압 및 가열하여 실링(sealing)하는 과정; (e) 상기 미실링된 일측 외주변을 통해 전지케이스 내에 전해액을 주입하고, 미실링된 일측 외주변을 추가로 실링하는 과정; (f) 상기 전극조립체의 충방전 과정을 수행하고, 충방전 과정에서 발생한 가스를 제거하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법을 제공한다.The present invention is a method of sealing a battery case in a state in which an electrode lead is interposed by pressurizing and heating the excess portion and the electrode lead located on the outer periphery of the electrode assembly storage portion formed in the battery case in the battery cell manufacturing process. , (a) preparing an electrode assembly having an anode, a cathode, and a separator structure interposed between the anode and the cathode; (b) pre-heating the electrode leads connected to one end or both ends of the electrode assembly; (c) a process of embedding the electrode assembly in the electrode assembly housing portion of the battery case; (d) sealing by pressing and heating the remaining outer peripheries except one outer periphery adjacent to the outer periphery where the electrode lead is located among the outer peripheries of the electrode assembly housing portion; (e) injecting electrolyte into the battery case through the unsealed one side outer periphery, and further sealing the unsealed one outer periphery; (f) performing a process of charging and discharging the electrode assembly, and removing a gas generated in the process of charging and discharging; provides a battery cell manufacturing method comprising a.

Description

전극 리드 예열 방식의 전지셀 제조 방법 {Method for Manufacturing Battery Cell by Pre-Heating Electrode Lead}Method for Manufacturing Battery Cell by Pre-Heating Electrode Lead

본 발명은 전극 리드 예열 방식의 전지셀 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an electrode lead preheating type battery cell.

IT(Information Technology) 기술이 눈부시게 발달함에 따라 다양한 휴대형 정보통신 기기의 확산이 이뤄짐으로써, 21세기는 시간과 장소에 구애 받지 않고 고품질의 정보서비스가 가능한 '유비쿼터스 사회'로 발전되고 있다. With the prominent development of IT (Information Technology) technology, the proliferation of various portable information and communication devices has led to the development of the 21st century as a ubiquitous society capable of high-quality information services regardless of time and place.

이러한 유비쿼터스 사회로의 발전 기반에는, 리튬 이차전지가 중요한 위치를 차지하고 있다. 구체적으로, 충방전이 가능한 리튬 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 사용되고 있다. The lithium secondary battery occupies an important position in the development base of this ubiquitous society. In particular, lithium secondary batteries that can be charged and discharged are widely used as an energy source for wireless mobile devices, and are proposed as a method to solve air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels. It is also used as an energy source for electric vehicles and hybrid electric vehicles.

상기와 같이, 리튬 이차전지가 적용되는 디바이스들이 다양화됨에 따라, 리튬 이차전지는, 적용되는 디바이스에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있다. 더불어, 소형 경박화가 강력히 요구되고 있다. As described above, as devices to which lithium secondary batteries are applied are diversified, lithium secondary batteries are being diversified to provide outputs and capacities suitable for the applied devices. In addition, there is a strong demand for miniaturization.

상기한 리튬 이차전지는, 그것의 형상에 따라 원통형 전지셀, 각형 전지셀, 파우치형 전지셀 등으로 구분할 수 있다. 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고 중량당 에너지 밀도가 높으며 저렴하고 변형이 용이한 파우치형 전지셀이 많은 관심을 모으고 있다.The lithium secondary battery described above may be classified into a cylindrical battery cell, a prismatic battery cell, and a pouch-type battery cell according to its shape. Among them, a pouch-type battery cell that can be stacked with a high degree of integration, has a high energy density per weight, and is easy to deform and has attracted much attention.

도 1에는 대표적인 파우치형 전지셀의 일반적인 구조가 모식적으로 도시되어 있다.1 schematically shows a typical structure of a typical pouch-type battery cell.

도 1을 참조하면, 전지셀(10)은, 파우치형의 전지케이스(20) 내부에 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체(30)가 내장되어 있고, 그것의 양극 및 음극 탭들(31, 32)이 두 개의 전극리드(40, 41)에 각각 용접되어 전지케이스(20)의 외부로 노출되도록 실링(밀봉)되어 있는 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 1, the battery cell 10 includes an electrode assembly 30 made of a positive electrode, a negative electrode, and a separator disposed therebetween inside a pouch-shaped battery case 20, and its positive and negative electrodes The tabs 31 and 32 are welded to the two electrode leads 40 and 41, respectively, and are formed to be sealed (sealed) to be exposed to the outside of the battery case 20.

전지케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트와 같은 연포장재로 되어 있으며, 전극조립체(30)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(23)를 포함하는 케이스 본체(21)와 그러한 본체(21)에 일측이 연결되어 있는 덮개(22)로 이루어져 있다.The battery case 20 is made of a soft packaging material such as an aluminum laminate sheet, and the case body 21 and the body 21 including a concave shape receiving portion 23 on which the electrode assembly 30 can be seated It consists of a cover 22 with one side connected.

전지셀(10)에 사용되는 전극조립체(30)는, 도 1에서와 같은 스택형 구조 이외에 젤리롤형 구조 또는 스택/폴딩형 구조도 가능하다. 스택형 전극조립체(30)는 다수의 양극 탭들(31)과 다수의 음극 탭들(32)이 전극리드(40, 41)에 각각 용접되어 있다.The electrode assembly 30 used in the battery cell 10 may have a jelly roll type structure or a stack/folding type structure in addition to the stack type structure as shown in FIG. 1. In the stacked electrode assembly 30, a plurality of anode tabs 31 and a plurality of cathode tabs 32 are welded to the electrode leads 40 and 41, respectively.

이와 같은 전지셀은 전극리드와 전지케이스를 함께 가압 및 가열하여 전지케이스를 밀봉하는 구조로 이루어져 있으나, 종래의 전극리드와 전지케이스 접합 공정에서는 전극리드의 부피 및 질량에 의해 전극리드가 상대적으로 온도 상승률이 낮으므로, 전극리드와 전지케이스 간에 온도 편차가 발생한다. 전극리드의 온도를 접합 온도로 충분히 상승 시키기 위해서, 전극리드를 가열하는 밀봉 부재의 온도 셋팅 값을 높이게 되면 전극리드 외에 전지케이스 부위까지 과입열이 발생하여 전지케이스에 손상이 가는 문제가 발생할 수 있다.Such a battery cell is configured to seal the battery case by pressing and heating the electrode lead and the battery case together, but in the conventional electrode lead and battery case bonding process, the electrode lead is relatively temperature dependent on the volume and mass of the electrode lead. Since the rate of increase is low, temperature variation occurs between the electrode lead and the battery case. In order to sufficiently raise the temperature of the electrode lead to the bonding temperature, if the temperature setting value of the sealing member for heating the electrode lead is increased, overheating to the battery case portion in addition to the electrode lead may cause damage to the battery case. .

따라서, 상기의 문제점을 해결할 수 있는 전지셀 제조 방법이 매우 필요한 실정이다. Therefore, a situation in which a battery cell manufacturing method capable of solving the above problems is very necessary.

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 발명의 목적은, 전지케이스와 전극리드를 함께 가압 및 가열하여 전지케이스를 밀봉하는 과정에서 전극리드와 전지케이스 간의 온도 편차를 최소화하여 전지케이스의 손상을 방지할 수 있는 전지셀 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a battery cell manufacturing method capable of preventing damage to the battery case by minimizing temperature deviation between the electrode lead and the battery case in the process of sealing the battery case by pressing and heating the battery case and the electrode lead together Is to do.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀 제조 방법은,Battery cell manufacturing method according to the present invention for achieving this object,

전지셀 제조 공정 중에서, 전지케이스에 형성되어 있는 전극조립체 수납부의 외주변에 위치하는 잉여부와 전극 리드를 함께 가압 및 가열하여 전극 리드가 개재된 상태로 전지케이스를 밀봉하는 방법으로서,As a method of sealing a battery case in a state in which an electrode lead is interposed by pressurizing and heating the excess portion and the electrode lead located on the outer periphery of the electrode assembly storage portion formed in the battery case in the battery cell manufacturing process,

(a) 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체를 준비하는 과정;(a) preparing an electrode assembly having an anode, a cathode, and a separator structure interposed between the anode and the cathode;

(b) 전극조립체의 일측 단부 또는 양측 단부에 연결되어 있는 전극 리드를 예열(Pre-Heating)하는 과정;(b) pre-heating the electrode leads connected to one end or both ends of the electrode assembly;

(c) 전지케이스의 전극조립체 수납부에 전극조립체를 내장하는 과정;(c) a process of embedding the electrode assembly in the electrode assembly housing portion of the battery case;

(d) 전극조립체 수납부의 외주변들 중에서 전극 리드가 위치하는 외주변에 인접하는 일측 외주변을 제외한 나머지 외주변들을 가압 및 가열하여 실링(sealing)하는 과정;(d) sealing by pressing and heating the remaining outer peripheries except one outer periphery adjacent to the outer periphery where the electrode lead is located among the outer peripheries of the electrode assembly housing portion;

(e) 상기 미실링된 일측 외주변을 통해 전지케이스 내에 전해액을 주입하고, 미실링된 일측 외주변을 추가로 실링하는 과정;(e) injecting electrolyte into the battery case through the unsealed one side outer periphery, and further sealing the unsealed one outer periphery;

(f) 상기 전극조립체의 충방전 과정을 수행하고, 충방전 과정에서 발생한 가스를 제거하는 과정;(f) performing a charging/discharging process of the electrode assembly, and removing a gas generated during the charging/discharging process;

를 포함하고 있을 수 있다. It may contain.

따라서, 본 발명에 따른 전지셀 제조 방법은, 전극조립체의 일측 단부 또는 양측 단부에 연결되어 있는 전극 리드를 예열하는 과정을 포함함으로써, 전지케이스와 전극리드를 함께 가압 및 가열하여 전지케이스를 밀봉하는 과정에서 전극리드와 전지케이스 간의 온도 편차를 최소화하여 전지케이스의 손상을 방지할 수 있다.Accordingly, the method for manufacturing a battery cell according to the present invention includes the step of preheating the electrode leads connected to one end or both ends of the electrode assembly, thereby sealing and pressing the battery case and the electrode lead together. In the process, damage to the battery case can be prevented by minimizing the temperature deviation between the electrode lead and the battery case.

본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 과정(b)에서 전극 리드는 섭씨 230도 내지 섭씨 270도의 온도 범위로 가열될 수 있다. 상기 전극 리드가 섭씬 230도 미만으로 가열될 경우에는, 상기 전극 리드가 충분히 가열되지 않아서 상기 전극 리드와 상기 전지케이스를 함께 가입 및 가열하는 과정에서 상기 전극 리드와 상기 전지케이스 간의 온도 편차가 충분히 좁혀지지 않을 수 있고, 그에 따라 전극 리드를 추가 가열하는 온도 상승 시 전지케이스도 함께 온도가 상승하여 전지케이스가 손상되는 문제가 발생할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the electrode lead in the process (b) may be heated to a temperature range of 230 degrees Celsius to 270 degrees Celsius. When the electrode lead is heated to less than 230 degrees Celsius, the electrode lead is not sufficiently heated so that the temperature deviation between the electrode lead and the battery case is sufficiently narrowed in the process of joining and heating the electrode lead and the battery case together. It may not be supported, and accordingly, when the temperature of heating the electrode lead is further increased, the temperature of the battery case also increases, which may cause a problem of damage to the battery case.

반면에, 상기 전극 리드가 섭씬 270도를 초과하여 가열될 경우에는, 상기 전극 리드가 과도하게 가열되어 상기 전극 리드와 상기 전지케이스를 함께 가입 및 가열하는 과정에서 상기 전극 리드의 과온도에 의해 상기 전지케이스가 접하여 손상되는 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, when the electrode lead is heated in excess of 270 degrees Celsius, the electrode lead is excessively heated, so that the electrode lead and the battery case are joined together and heated together, due to the over temperature of the electrode lead. It may cause a problem that the battery case is damaged due to contact.

상기 전극 리드가 예열된 상태에서, 상기 전극조립체는, 1 내지 3 초(sec) 내에 전지케이스에 내장될 수 있고, 상기 과정(d)의 공정이 수행될 수 있다. 상기 전극조립체가 1 초 내에 전지케이스에 내장되어 상기 과정(d)의 공정이 수행되는 경우에는, 전극 리드가 과온도 상태에 있을 수 있으며 그에 따라 상기 전극 리드와 상기 전지케이스를 함께 가입 및 가열하는 과정에서 상기 전극 리드의 과온도에 의해 상기 전지케이스가 접하여 손상되는 문제가 발생할 수 있다.In the state where the electrode lead is preheated, the electrode assembly may be embedded in the battery case within 1 to 3 seconds, and the process of step (d) may be performed. When the electrode assembly is embedded in the battery case within 1 second and the process of the process (d) is performed, the electrode lead may be in an over temperature state, thereby joining and heating the electrode lead and the battery case together. In the process, a problem may occur in which the battery case is in contact with and damaged by the over temperature of the electrode lead.

반면에, 상기 전극조립체가 3 초를 초과하여 전지케이스에 내장되어 상기 과정(d)의 공정이 수행되는 경우에는, 상기 전극 리드의 온도가 소망하는 온도 이하로 저하될 수 있고, 상기 전극 리드와 상기 전지케이스를 함께 가입 및 가열하는 과정에서 상기 전극 리드와 상기 전지케이스 간의 온도 편차가 충분히 좁혀지지 않을 수 있고, 그에 따라 전극 리드를 가열하는 온도를 상승 시 전지케이스도 함께 온도가 상승하여 전지케이스가 손상되는 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, when the process of the process (d) is performed when the electrode assembly is embedded in the battery case for more than 3 seconds, the temperature of the electrode lead may be lowered below a desired temperature, and the electrode lead and In the process of joining and heating the battery case together, the temperature deviation between the electrode lead and the battery case may not be sufficiently narrowed. Accordingly, when the temperature of heating the electrode lead is increased, the temperature of the battery case also rises and the battery case increases. Can cause problems that are damaged.

상기 과정(d)에서 전지케이스의 외주변과 전극 리드는 섭씨 180도 내지 섭씨 220도의 온도 범위로 가압 및 가열되어 실링될 수 있다. 상기 전지케이스의 외주변과 상기 전극 리드가 섭씨 180도 미만의 온도 범위로 가압 및 가열되는 경우에는, 상기 전지케이스의 외주변과 상기 전극 리드가 충분히 접합되지 않을 수 있다.In the process (d), the outer periphery of the battery case and the electrode lead may be sealed by being pressed and heated in a temperature range of 180 degrees Celsius to 220 degrees Celsius. When the outer periphery of the battery case and the electrode lead are pressurized and heated to a temperature range of less than 180 degrees Celsius, the outer periphery of the battery case and the electrode lead may not be sufficiently bonded.

반면에, 상기 전지케이스의 외주변과 상기 전극 리드가 섭씨 220도를 초과하는 온도 범위로 가압 및 가열되는 경우에는, 상기 전지케이스의 온도가 과도하게 상승하여 전지케이스가 손상되는 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, when the outer periphery of the battery case and the electrode lead are pressurized and heated to a temperature range exceeding 220 degrees Celsius, a problem may occur in that the battery case is damaged due to an excessive rise in the temperature of the battery case. .

본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 과정(b)에서 전극 리드는 레이저 광을 조사하여 가열될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the electrode lead in the process (b) may be heated by irradiating laser light.

상기 레이저 광은 전극 리드의 평면 상 형상에 대응하는 크기로 전극 리드에 조사될 수 있다. 따라서, 다양한 형상 및 크기의 전극 리드에 대응하여 레이저 광을 조사할 수 있다.The laser light may be irradiated to the electrode lead in a size corresponding to the planar shape of the electrode lead. Therefore, laser light can be irradiated in response to electrode leads of various shapes and sizes.

구체적인 예로서, 상기 레이저 광의 전극 리드에 대한 조사면은 직사각형 형상으로 이루어질 수 있다.As a specific example, the irradiation surface of the laser light to the electrode lead may be formed in a rectangular shape.

상기 과정(d)에서 상기 전지케이스의 외주변과 전극 리드는 실링 다이에 의해 가압 및 가열되어 실링될 수 있다.In the process (d), the outer periphery of the battery case and the electrode lead may be sealed by being pressed and heated by a sealing die.

구체적으로, 상기 실링 다이는, 평면 상에서 전지케이스의 외주변에 대응하는 형상으로 이루어져 있을 수 있고, 수직 단면 상에서 전극 리드에 접하는 부위가 전극 리드의 돌출 높이만큼 만입되어 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다.Specifically, the sealing die may be formed in a shape corresponding to the outer periphery of the battery case on a flat surface, and a portion in contact with the electrode lead on the vertical cross-section may be made of a structure in which the protruding height of the electrode lead is indented.

따라서, 상기 실링 다이는 상기 전지케이스의 외주변과 전극 리드를 실링하는 과정에서, 상기 실링 다이와 상기 전지케이스의 외주변 및 전극 리드 사이에 빈공간 없이 밀착됨으로써 열손실 없이 전지케이스 및 전극 리드를 가압 및 가열함으로써 접합 공정을 용이하게 수행할 수 있다.Therefore, in the process of sealing the electrode lead and the outer periphery of the battery case, the sealing die presses the battery case and the electrode lead without heat loss by being adhered without voids between the sealing die and the outer periphery and electrode lead of the battery case. And heating to facilitate the bonding process.

상기 과정 (f)는, 상기 미실링된 일측 외주변에 충방전 과정에서 생성된 가스 포집하여 가스 포켓을 형성하고, 상기 가스 포켓 내부의 가스를 제거할 수 있도록 상기 가스 포켓에 개구를 천공하는 공정을 추가로 포함하고 있을 수 있다.In the process (f), a gas pocket is formed by collecting the gas generated in the charging and discharging process around the unsealed one side and forming a gas pocket, and perforating an opening in the gas pocket to remove the gas inside the gas pocket. It may further include.

또한, 상기 과정 (f)는, 상기 가스 포켓에 개구를 천공한 상태에서 상기 전극조립체 수납부와 인접하여 상기 미실링된 일측 외주변을 추가로 실링할 수 있고, 상기 추가로 실링된 외주변을 기준으로 상기 가스 포켓 부위를 절취하여 제거할 수 있다.In addition, in the process (f), the unsealed one outer periphery may be additionally sealed adjacent to the electrode assembly accommodating portion in a state in which an opening is made in the gas pocket, and the additionally sealed outer periphery may be sealed. As a guide, the gas pocket may be cut off and removed.

상기 전지셀은 파우치형 전지일 수 있다. 파우치형 전지는, 양극, 분리막, 음극 적층 구조의 전극조립체가 전극조립체 수납부가 형성되어 있는 전지케이스에 전해액과 함께 내장되어 있고, 상기 전극조립체 수납부의 외주변에는 열융착에 의해 실링 잉여부가 형성되어 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다.The battery cell may be a pouch-type battery. In the pouch type battery, an electrode assembly having a positive electrode, a separator, and a negative electrode stacked structure is embedded with an electrolyte in a battery case in which the electrode assembly housing is formed, and a sealing surplus is formed on the outer periphery of the electrode assembly housing by thermal fusion. It may consist of a structure.

상기 전극조립체는 폴딩형 구조, 또는 스택형 구조, 또는 스택/폴딩형 구조, 또는 라미네이션/스택형 구조로 이루어져 있을 수 있다.The electrode assembly may be of a folding type structure, or a stack type structure, or a stack/folding type structure, or a lamination/stack type structure.

상기 폴딩형, 스택형, 스택/폴딩형, 및 라미네이션/스택형의 전극 구조에 대해 상술하면 다음과 같다.The electrode structures of the folding type, the stack type, the stack/folding type, and the lamination/stack type are as follows.

우선, 폴딩형 구조의 단위셀은, 각각의 금속 집전체에 전극활물질을 포함하는 합제를 코팅한 후 건조 및 프레싱한 시트 형태의 양극과 음극 사이에 분리막 시트를 위치시키고, 권취함으로써 제조할 수 있다. First, the unit cell of the folding-type structure can be prepared by coating a mixture containing an electrode active material on each metal current collector, and then placing and separating the separator sheet between the positive and negative electrodes in the form of dried and pressed sheets. .

스택형 구조의 단위셀은, 각각의 금속 집전체에 전극 합제를 코팅한 뒤 건조 및 프레싱한 후 소정의 크기로 절취한 양극판과 음극판 사이에 상기 양극판과 음극판에 대응하는 소정의 크기로 절취한 분리막을 개재시킨 후 적층함으로써 제조할 수 있다.The unit cell of the stacked structure is coated with an electrode mixture on each metal current collector, dried and pressed, and then, between the positive electrode plate and the negative electrode plate, which are cut to a predetermined size, and cut to a predetermined size corresponding to the positive and negative electrode plates. It can be manufactured by interposing and laminating.

스택/폴딩형 구조의 단위셀은, 양극과 음극이 대면하는 구조로, 둘 이상의 극판들이 적층되어 있는 유닛셀들을 둘 이상 포함하고, 중첩되지 않은 형태로 하나 이상의 분리필름으로 유닛셀들을 권취하거나, 또는 유닛셀의 크기로 분리필름을 절곡하여 유닛셀들 사이에 개재함으로써 제조될 수 있다.The unit cell of the stacked/folded structure has a structure in which an anode and a cathode face each other, and includes two or more unit cells in which two or more electrode plates are stacked, and the unit cells are wound with one or more separation films in a non-overlapping form, Or it can be produced by bending the separation film to the size of the unit cell and interposed between the unit cells.

경우에 따라서는, 양극과 음극이 대면하는 구조로, 임의의 유닛셀들 사이 및/또는 최외측 유니셀의 외면에 하나 이상의 단일 극판이 추가로 포함될 수도 있다.In some cases, a structure in which the anode and the cathode face each other, and one or more single electrode plates may be additionally included between arbitrary unit cells and/or on the outer surface of the outermost unicell.

상기 유닛셀은 양측 최외곽의 극판들이 동일한 전극을 가진 S형 유닛셀과, 양측 최외곽의 극판들이 반대 전극을 가진 D형 유닛셀일 수 있다.The unit cell may be an S-type unit cell in which the outermost pole plates of both sides have the same electrode, and a D-type unit cell in which the outermost pole plates of both sides have opposite electrodes.

상기 S형 유닛셀은, 양측 최외곽의 극판들이 양극인 SC형 유닛셀과, 양측 최외곽의 극판들이 음극인 SA형 유닛셀일 수 있다.The S-type unit cell may be an SC-type unit cell in which the outermost pole plates on both sides are anodes, and an SA-type unit cell in which the outermost pole plates on both sides are cathodes.

라미네이션/스택형 구조의 단위셀은, 각각의 금속 집전체에 전극 합제를 코팅한 뒤 건조 및 프레싱하고 소정의 크기로 절취한 후, 하부로부터 순차적으로 음극, 음극의 상부에 분리막, 그리고 양극, 그리고 그 상부에 분리막을 적층하여 제조할 수 있다.The unit cell of the lamination/stack type structure is coated with an electrode mixture on each metal current collector, dried and pressed, and cut into a predetermined size, sequentially from the bottom to a cathode, a separator to the top of the cathode, and an anode, and A separator can be stacked on top of it.

상기 전지케이스는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 구조의 파우치형 케이스로 이루어져 있을 수 있다. The battery case may be formed of a pouch-shaped case of a laminate structure including a metal layer and a resin layer.

상기 전지케이스의 하나의 구체적인 예로서, 상기 전지케이스는 우수한 내구성의 수지 외층, 차단성의 금속층, 및 열용융성의 수지 실란트층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 상기 수지 실란트층이 상호 열융착되는 것일 수 있다.As one specific example of the battery case, the battery case is composed of a laminate sheet comprising an outer resin layer having excellent durability, a barrier metal layer, and a heat-sealable resin sealant layer, and the resin sealant layers are heat-sealed to each other. Can be.

상기 수지 외층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 외측 수지층의 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름이 바람직하게 사용될 수 있다.Since the outer layer of the resin must have excellent resistance from the external environment, it is necessary to have a tensile strength and weather resistance of a predetermined or higher. In this aspect, polyethylene terephthalate (PET) and a stretched nylon film may be preferably used as the polymer resin of the outer resin layer.

상기 차단성 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 바람직하게는 알루미늄이 사용될 수 있다.The barrier metal layer may preferably be made of aluminum so as to exhibit a function of improving the strength of the battery case in addition to the function of preventing the inflow or leakage of foreign substances such as gas and moisture.

상기 수지 실란트층은 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 바람직하게 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 무연신 폴리프로필렌(CPP)이 사용될 수 있다.The resin sealant layer has a heat sealability (thermal adhesiveness), low hygroscopicity to suppress intrusion of the electrolyte, and a polyolefin-based resin that is not expanded or eroded by the electrolyte can be preferably used. Preferably unstretched polypropylene (CPP) can be used.

본 발명은 또한 상기 전지셀 제조 방법으로 제조되는 전지셀을 제공한다.The present invention also provides a battery cell manufactured by the above battery cell manufacturing method.

상기 전지셀은 리튬 이차전지일 수 있고, 구체적으로 리튬 이온 전지 또는 리튬 이온 폴리머 전지일 수 있다.The battery cell may be a lithium secondary battery, specifically, a lithium ion battery or a lithium ion polymer battery.

일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.In general, a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte containing lithium salt.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder on a positive electrode current collector, followed by drying, and if necessary, further adding a filler to the mixture.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The positive electrode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as the formula Li 1+x Mn 2-x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 ; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; Ni-site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 (where M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, x = 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where M = Fe, Co, Lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 and the like, but are not limited to these.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the positive electrode active material. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon blacks such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding the active material and the conductive material and the like to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the positive electrode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene styrene rubber, fluorine rubber, and various copolymers.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is selectively used as a component that suppresses the expansion of the positive electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. For example, olefinic polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying a negative electrode active material on a negative electrode current collector, and if necessary, components as described above may be optionally further included.

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material include carbons such as non-graphitized carbon and graphite-based carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, halogen, metal composite oxides such as 0<x≤1;1≤y≤3;1≤z≤8); Lithium metal; Lithium alloys; Silicon-based alloys; Tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni based materials and the like can be used.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separator is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 μm, and the thickness is generally 5 to 300 μm. Examples of the separation membrane include olefin-based polymers such as polypropylene having chemical resistance and hydrophobicity; Sheets or non-woven fabrics made of glass fiber or polyethylene are used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.

리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte solution is composed of a polar organic electrolyte solution and a lithium salt. Non-aqueous liquid electrolyte, organic solid electrolyte, inorganic solid electrolyte, and the like are used as the electrolyte.

상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous liquid electrolyte include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and gamma. -Butyl lactone, 1,2-dimethoxy ethane, tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxorun, formamide, dimethylformamide, dioxol , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxy methane, dioxorun derivative, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbohydrate Aprotic organic solvents such as nate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyropionate and ethyl propionate can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphate ester polymers, poly agitation lysine, polyester sulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, Polymers including ionic dissociative groups and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.The inorganic solid electrolyte is, for example, Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Li 4 nitrides such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , halides, sulfates, and the like can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.In addition, the non-aqueous electrolyte solution has the purpose of improving charge/discharge characteristics, flame retardancy, etc., for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphoric triamide , Nitrobenzene derivative, sulfur, quinone imine dye, N-substituted oxazolidinone, N,N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride, etc. can be added It might be. In some cases, in order to impart non-flammability, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further included, or carbon dioxide gas may be further included to improve high temperature storage characteristics.

본 발명은 또한 상기 전지셀을 하나 이상 포함하고 있는 전지팩을 제공한다.The present invention also provides a battery pack containing one or more of the battery cells.

본 발명은 또한 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a device including the battery pack as a power source.

상기 디바이스는 휴대폰, 웨어러블 전자기기, 휴대용 컴퓨터, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로부터 선택되는 것일 수 있다.The device may be selected from a mobile phone, a wearable electronic device, a portable computer, 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.

이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.Since the structure of these devices and their manufacturing method are known in the art, detailed descriptions thereof are omitted herein.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 제조 방법은, 전극조립체의 일측 단부 또는 양측 단부에 연결되어 있는 전극 리드를 예열하는 과정을 포함함으로써, 전지케이스와 전극리드를 함께 가압 및 가열하여 전지케이스를 밀봉하는 과정에서 전극리드와 전지케이스 간의 온도 편차를 최소화하여 전지케이스의 손상을 방지할 수 있다.As described above, the method for manufacturing a battery cell according to the present invention includes a process of preheating an electrode lead connected to one end or both ends of an electrode assembly, thereby pressing and heating the battery case and the electrode lead together to form a battery. In the process of sealing the case, damage to the battery case can be prevented by minimizing the temperature deviation between the electrode lead and the battery case.

도 1은 종래의 파우치형 전지셀의 분해도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조 방법의 흐름도이다.
도 3은 도 2의 과정 (a)의 전극조립체의 사시도이다;
도 4는 도 2의 과정 (b)의 예열되는 전극 리드의 사시도이다;
도 5는 도 2의 과정 (c)의 전극조립체 및 전지케이스의 사시도이다;
도 6은 도 2의 과정 (d)에서 가압 및 가열되어 실링되는 전지케이스 및 전극 리드의 측면도이다.
도 7은 도 2의 과정 (e)에서 전해액이 주액되는 전지셀의 사시도이다.
도 8은 도 2의 과정 (f)에서 충방전 과정에서 발생한 가스를 제거하는 전지셀의 사시도이다.1 is an exploded view of a conventional pouch type battery cell;
2 is a flowchart of a method for manufacturing a battery cell according to one embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of the electrode assembly of the process (a) of FIG. 2;
4 is a perspective view of the electrode lead to be preheated in the process (b) of FIG. 2;
5 is a perspective view of the electrode assembly and the battery case of the process (c) of Figure 2;
6 is a side view of a battery case and an electrode lead sealed by being pressed and heated in the process (d) of FIG. 2.
7 is a perspective view of a battery cell in which the electrolyte is injected in the process (e) of FIG. 2.
8 is a perspective view of a battery cell for removing the gas generated in the charging and discharging process in the process (f) of FIG.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, it is for easier understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조 방법의 흐름도가 도시되어 있고, 도 3은 도 2에는 과정 (a)의 전극조립체의 사시도가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 4에는 도 2의 과정 (b)의 예열되는 전극 리드의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 5에는 도 2의 과정 (c)의 전극조립체 및 전지케이스의 사시도가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 6에는 도 2의 과정 (d)에서 가압 및 가열되어 실링되는 전지케이스 및 전극 리드의 측면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 7에는 도 2의 과정 (e)에서 전해액이 주액되는 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 8에는 도 2의 과정 (f)에서 충방전 과정에서 발생한 가스를 제거하는 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.2 is a flowchart of a method for manufacturing a battery cell according to one embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic perspective view of an electrode assembly of process (a) in FIG. 2, and FIG. 4 is a The perspective view of the electrode lead to be preheated in step 2 (b) is schematically illustrated, and FIG. 5 is a schematic perspective view of the electrode assembly and battery case of step (c) of FIG. 2, and is illustrated in FIG. 6. The side view of the battery case and the electrode lead that is sealed by being pressed and heated in the process (d) of FIG. 2 is schematically illustrated, and FIG. 7 is a perspective view of a battery cell in which the electrolyte is injected in the process (e) of FIG. In FIG. 8, a perspective view of a battery cell for removing gas generated in the charging/discharging process in process (f) of FIG. 2 is schematically illustrated.

도 2를 도 3과 함께 참조하면, 먼저 과정 (a)에서, 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체(100)를 준비한다(S100).Referring to FIG. 2 together with FIG. 3, first, in step (a), an electrode assembly 100 having a separator structure interposed between an anode, a cathode, and an anode and a cathode is prepared (S100 ).

도 2를 도 4와 함께 참조하면, 다음 과정 (b)에서, 전극조립체(100)의 양측 단부에 연결되어 있는 전극 리드(110)를 레이저 장치(900)의 레이저 광에 의해 예열한다(S200). 이 과정에서 전극 리드(110)는 섭씨 250도의 온도 범위로 가열된다. 전극 리드(110)의 가열 온도가 섭씨 230 미만일 경우에는, 전극 리드(110)가 충분히 가열되지 않아서 전극 리드(110)와 전지케이스(200)를 함께 가입 및 가열하는 과정에서 전극 리드(110)와 전지케이스(200) 간의 온도 편차가 충분히 좁혀지지 않을 수 있고, 그에 따라 전극 리드(110)를 추가 가열하여 온도 상승 시 전지케이스(200)도 함께 온도가 상승하여 전지케이스(200)가 손상되는 문제가 발생할 수 있다.Referring to FIG. 2 together with FIG. 4, in the next process (b), the electrode leads 110 connected to both ends of the electrode assembly 100 are preheated by the laser light of the laser apparatus 900 (S200 ). . In this process, the electrode lead 110 is heated to a temperature range of 250 degrees Celsius. When the heating temperature of the electrode lead 110 is less than 230 degrees Celsius, the electrode lead 110 is not sufficiently heated, and thus the electrode lead 110 and the electrode lead 110 in the process of joining and heating the electrode lead 110 and the battery case 200 together The temperature variation between the battery cases 200 may not be sufficiently narrowed, and accordingly, when the electrode leads 110 are additionally heated, the temperature of the battery case 200 also increases, and thus the battery case 200 is damaged. Can occur.

반면에, 전극 리드(110)가 섭씬 270도를 초과하여 가열될 경우에는, 전극 리드(110)가 과도하게 가열되어 전극 리드(110)와 전지케이스(200)를 함께 가입 및 가열하는 과정에서 전극 리드(110)의 과온도에 의해 전지케이스(200)가 접하여 손상되는 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, when the electrode lead 110 is heated in excess of 270 degrees Celsius, the electrode lead 110 is excessively heated, and in the process of joining and heating the electrode lead 110 and the battery case 200 together, the electrode The battery case 200 may be in contact with and damaged due to the over temperature of the lead 110.

도 2를 도 5와 함께 참조하면, 다음 과정 (c)에서, 전극 리드(110)가 예열된 상태에서, 전지케이스(200)의 전극조립체(100) 수납부(210)에 전극조립체(100)를 내장한다(S300). 이 과정에서, 전극조립체(100)는, 전극 리드(110)가 예열된 상태에서 2초 정도 경과한 후 전지케이스(200)에 내장된다. 전극조립체(100)가 1 초 내에 전지케이스(200)에 내장되는 경우에는, 전극 리드(110)가 과온도 상태에 있을 수 있으며 그에 따라 전극 리드(110)와 전지케이스(200)를 함께 가입 및 가열하는 과정에서 전극 리드(110)의 과온도에 의해 전지케이스(200)가 접하여 손상되는 문제가 발생할 수 있다.Referring to FIG. 2 together with FIG. 5, in the following process (c), in the state where the electrode lead 110 is preheated, the electrode assembly 100 in the electrode assembly 100 storage section 210 of the battery case 200 Built in (S300). In this process, the electrode assembly 100 is embedded in the battery case 200 after about 2 seconds have elapsed while the electrode lead 110 is preheated. When the electrode assembly 100 is embedded in the battery case 200 within 1 second, the electrode lead 110 may be in an over temperature state, thereby joining the electrode lead 110 and the battery case 200 together and In the process of heating, a problem may occur in which the battery case 200 is damaged due to excessive temperature of the electrode lead 110.

반면에, 전극조립체(100)가 3 초를 초과하여 전지케이스(200)에 내장되는 경우에는, 전극 리드(110)의 온도가 소망하는 온도 이하로 저하될 수 있고, 전극 리드(110)와 전지케이스(200)를 함께 가입 및 가열하는 과정에서 전극 리드(110)와 전지케이스(200) 간의 온도 편차가 충분히 좁혀지지 않을 수 있고, 그에 따라 전극 리드(110)를 추가로 가열하여 온도 상승 시 전지케이스(200)도 함께 온도가 상승하여 전지케이스(200)가 손상되는 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, when the electrode assembly 100 is embedded in the battery case 200 for more than 3 seconds, the temperature of the electrode lead 110 may be lowered below a desired temperature, and the electrode lead 110 and the battery In the process of joining and heating the case 200 together, the temperature deviation between the electrode lead 110 and the battery case 200 may not be sufficiently narrowed, and accordingly the electrode lead 110 is additionally heated to increase the temperature of the battery The case 200 may also have a problem that the battery case 200 is damaged due to an increase in temperature.

도 2를 도 6과 함께 참조하면, 다음 과정 (d)에서, 전지케이스(200)와 전극 리드(110)를 실링 다이(800)에 의해 가압 및 가열하여 실링한다(S400). 실링 다이(800)는 평면 상에서 전지케이스(200)의 외주변에 대응하는 형상으로 이루어져 있고, 수직 단면 상에서 전극 리드(110)에 접하는 부위(810)가 전극 리드의 돌출 높이(H)만큼 만입되어 있는 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 2 together with FIG. 6, in the next process (d), the battery case 200 and the electrode lead 110 are sealed by being pressed and heated by the sealing die 800 (S400 ). The sealing die 800 is formed in a shape corresponding to the outer periphery of the battery case 200 on a plane, and a portion 810 contacting the electrode lead 110 on a vertical cross-section is indented as much as the protruding height H of the electrode lead It consists of a structure.

이 과정에서, 전지케이스(200)의 외주변과 전극 리드(110)는 섭씨 200도의 온도 범위로 가압 및 가열되어 실링된다. 전지케이스(200)의 외주변과 전극 리드(110)가 섭씨 180도 미만의 온도 범위로 가압 및 가열되는 경우에는, 전지케이스(200)의 외주변과 전극 리드(110)가 충분히 접합되지 않을 수 있다.In this process, the outer periphery of the battery case 200 and the electrode lead 110 are sealed by being pressed and heated to a temperature range of 200 degrees Celsius. When the outer periphery of the battery case 200 and the electrode lead 110 are pressurized and heated to a temperature range of less than 180 degrees Celsius, the outer periphery of the battery case 200 and the electrode lead 110 may not be sufficiently bonded. have.

반면에, 전지케이스(200)의 외주변과 전극 리드(110)가 섭씨 220도를 초과하는 온도 범위로 가압 및 가열되는 경우에는, 전지케이스(200)의 온도가 과도하게 상승하여 전지케이스(200)가 손상되는 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, when the outer periphery of the battery case 200 and the electrode lead 110 are pressurized and heated to a temperature range exceeding 220 degrees Celsius, the temperature of the battery case 200 rises excessively and the battery case 200 ) May be damaged.

도 2를 도 7과 함께 참조하면, 다음 과정 (e)에서, 전지케이스(200)의 미실링된 일측 외주변(220)을 통해 전지케이스(200) 내에 전해액을 주입하고, 미실링된 일측 외주변을 추가로 실링한다(S500).Referring to FIG. 2 together with FIG. 7, in the next process (e), the electrolyte is injected into the battery case 200 through the unsealed one outer periphery 220 of the battery case 200, and the unsealed one side and the like. The surrounding is additionally sealed (S500).

도 2를 도 8과 함께 참조하면, 다음으로 과정 (f)에서, 전극조립체(100)의 충방전 과정을 수행하고, 미실링된 일측 외주변(220)에 충방전 과정에서 생성된 가스 포집하여 가스 포켓(230)을 형성하고, 가스 포켓 내부의 가스를 제거할 수 있도록 가스 포켓에 개구(231)를 천공한다.Referring to FIG. 2 together with FIG. 8, next, in the process (f), the charging and discharging process of the electrode assembly 100 is performed, and the gas generated in the charging and discharging process is collected on the unsealed outer periphery 220. The gas pocket 230 is formed, and the opening 231 is perforated in the gas pocket to remove the gas inside the gas pocket.

가스 포켓에 개구를 천공한 상태에서 전극조립체 수납부(210)와 인접하여 미실링된 부위(240)를 추가로 실링하고, 추가로 실링된 부위을 기준으로 가스 포켓(230) 부위를 절취하여 제거한다.(S600).In the state where the opening is made in the gas pocket, the unsealed portion 240 is further sealed adjacent to the electrode assembly receiving portion 210, and the gas pocket 230 portion is further cut off based on the sealed portion. .(S600).

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although described above with reference to the drawings according to embodiments of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above.

Claims (18)

전지셀 제조 공정 중에서, 전지케이스에 형성되어 있는 전극조립체 수납부의 외주변에 위치하는 잉여부와 전극 리드를 함께 가압 및 가열하여 전극 리드가 개재된 상태로 전지케이스를 밀봉하는 방법으로서,
(a) 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체를 준비하는 과정;
(b) 전극조립체의 일측 단부 또는 양측 단부에 연결되어 있는 전극 리드를 예열(Pre-Heating)하는 과정;
(c) 전지케이스의 전극조립체 수납부에 전극조립체를 내장하는 과정;
(d) 전극조립체 수납부의 외주변들 중에서 전극 리드가 위치하는 외주변에 인접하는 일측 외주변을 제외한 나머지 외주변들을 가압 및 가열하여 실링(sealing)하는 과정;
(e) 미실링된 일측 외주변을 통해 전지케이스 내에 전해액을 주입하고, 상기 미실링된 일측 외주변을 추가로 실링하는 과정;
(f) 상기 전극조립체의 충방전 과정을 수행하고, 충방전 과정에서 발생한 가스를 제거하는 과정;
를 포함하고,
상기 과정(b)에서 전극 리드는 레이저 광을 조사하여 섭씨 230도 내지 섭씨 270도의 온도 범위로 가열되고,
상기 전극조립체는, 전극 리드가 예열된 상태에서, 1 내지 3 초(sec) 내에 전지케이스에 내장되고, 상기 과정(d)의 공정이 수행되고,
상기 과정(d)에서 전지케이스의 외주변과 전극 리드는 섭씨 180도 내지 섭씨 220도의 온도 범위로 가압 및 가열되어 실링되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.As a method of sealing a battery case in a state in which an electrode lead is interposed by pressurizing and heating the excess portion and the electrode lead located on the outer periphery of the electrode assembly storage portion formed in the battery case in the battery cell manufacturing process,
(a) preparing a positive electrode, a negative electrode, and an electrode assembly having a separator structure interposed between the positive electrode and the negative electrode;
(b) pre-heating the electrode leads connected to one end or both ends of the electrode assembly;
(c) a process of embedding the electrode assembly in the electrode assembly housing portion of the battery case;
(d) sealing by pressing and heating the remaining outer peripheries except one outer periphery adjacent to the outer periphery where the electrode lead is located among the outer peripheries of the electrode assembly housing portion;
(e) injecting electrolyte into the battery case through the unsealed one side outer periphery, and further sealing the unsealed one outer periphery;
(f) performing a process of charging and discharging the electrode assembly, and removing a gas generated in the process of charging and discharging;
Including,
In the process (b), the electrode lead is heated to a temperature range of 230 degrees Celsius to 270 degrees Celsius by irradiating laser light,
The electrode assembly, in the state where the electrode lead is preheated, is embedded in the battery case within 1 to 3 seconds (sec), the process of the process (d) is performed,
In the process (d), the battery cell manufacturing method characterized in that the outer periphery of the battery case and the electrode lead are sealed by being pressed and heated in a temperature range of 180 degrees Celsius to 220 degrees Celsius. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 광은 전극 리드의 평면 상 형상에 대응하는 크기로 전극 리드에 조사되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 1, wherein the laser light is irradiated to the electrode lead in a size corresponding to a planar shape of the electrode lead. 제 6 항에 있어서, 상기 레이저 광의 전극 리드에 대한 조사면은 직사각형 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 6, wherein the irradiation surface of the laser light on the electrode lead is formed in a rectangular shape. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(d)에서 전지케이스의 외주변과 전극 리드는 실링 다이에 의해 가압 및 가열되어 실링되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 1, wherein in the process (d), the outer periphery of the battery case and the electrode lead are sealed by being pressed and heated by a sealing die. 제 8 항에 있어서, 상기 실링 다이는, 평면 상에서 전지케이스의 외주변에 대응하는 형상으로 이루어져 있고, 수직 단면 상에서 전극 리드에 접하는 부위가 전극 리드의 돌출 높이만큼 만입되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The sealing die of claim 8, wherein the sealing die is formed in a shape corresponding to the outer periphery of the battery case on a flat surface, and a portion in contact with the electrode lead on a vertical cross-section is made of a structure that is indented by the protruding height of the electrode lead. Battery cell manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 상기 과정 (f)는, 상기 미실링된 일측 외주변에 충방전 과정에서 생성된 가스를 포집하여 가스 포켓을 형성하고, 상기 가스 포켓 내부의 가스를 제거할 수 있도록 상기 가스 포켓에 개구를 천공하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 1, wherein the process (f) is to collect the gas generated in the charge and discharge process around the unsealed one side of the gas pocket to form a gas pocket, the gas to remove the gas inside the gas pocket A method of manufacturing a battery cell, further comprising the step of drilling an opening in the pocket. 제 10 항에 있어서, 상기 과정 (f)는, 상기 가스 포켓에 개구를 천공한 상태에서 상기 전극조립체 수납부와 인접하여 상기 미실링된 일측 외주변을 추가로 실링하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.11. The method of claim 10, wherein the process (f), the battery cell manufacturing characterized in that the outer periphery of the unsealed one side further adjacent to the electrode assembly receiving portion in a state in which the opening is perforated in the gas pocket Way. 제 11 항에 있어서, 상기 과정 (f)는, 상기 추가로 실링된 외주변을 기준으로 상기 가스 포켓 부위를 절취하여 제거하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.12. The method of claim 11, wherein the process (f) is performed by cutting and removing the gas pocket portion based on the additionally sealed outer periphery. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 파우치형 전지인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 1, wherein the battery cell is a pouch-type battery. 제 13 항에 있어서, 상기 전극조립체는 폴딩형 구조, 또는 스택형 구조, 또는 스택/폴딩형 구조, 또는 라미네이션/스택형 구조인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 13, wherein the electrode assembly is a folding-type structure, or a stack-type structure, or a stack/folding-type structure, or a lamination/stack-type structure. 제 14 항에 있어서, 상기 전지케이스는, 수지 외층, 차단성의 금속층, 및 열용융성의 수지 실란트층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.The method of claim 14, wherein the battery case comprises a laminate sheet comprising an outer resin layer, a barrier metal layer, and a heat-sealable resin sealant layer. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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