KR102124824B1 - Method for Manufacturing Battery Cell and Device for Eliminating Gas from Battery Cell - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지셀 제조방법 및 전지셀의 가스 제거 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체 및 전해액이 내장되어 있는 전지셀을 제조하는 방법으로서, (a) 전지셀의 충방전 과정에서 활성화된 전지셀을 지그에 고정시키는 과정; (b) 전지셀의 가스 포집용 잉여부에 포집된 가스를 외부로 배출하기 위해 전지케이스의 내부와 통하는 관통구를 가스 포집용 잉여부에 천공하는 과정; (c) 가스 배출을 돕기 위해 전지셀을 설정된 압력까지 푸셔(pusher)로 점진적으로 가압한 후에 감압하는 과정; (d) 전지케이스의 내부 가스를 배출한 후 가스 포집용 잉여부의 내측 단부를 열융착에 의해 실링하는 과정; 및 (e) 전지케이스의 실링된 내측 단부로부터 미실링된 외측 부위를 절취하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method for manufacturing a battery cell and a device for removing gas from a battery cell, and more particularly, as a method for manufacturing a battery cell in which an electrode assembly and an electrolyte are embedded in a battery case of a laminate sheet comprising a resin layer and a metal layer. , (a) fixing the battery cells activated in the charging and discharging process of the battery cells to a jig; (b) a process of drilling a through hole through the inside of the battery case to the surplus portion for collecting gas in order to discharge the gas collected in the surplus portion for collecting gas in the battery cell to the outside; (c) a process of gradually depressurizing the battery cell after gradually pressing it with a pusher to a set pressure to assist gas discharge; (d) a process of sealing the inner end of the surplus portion for gas collection by heat fusion after discharging the internal gas of the battery case; And (e) cutting out the unsealed outer portion from the sealed inner end of the battery case.

Description

전지셀 제조방법 및 전지셀의 가스 제거 장치 {Method for Manufacturing Battery Cell and Device for Eliminating Gas from Battery Cell}Method for manufacturing battery cell and degassing device for battery cell {Method for Manufacturing Battery Cell and Device for Eliminating Gas from Battery Cell}

본 발명은 전지셀 제조방법 및 전지셀의 가스 제거 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a battery cell and an apparatus for removing gas from a battery cell.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.Recently, rechargeable secondary batteries have been widely used as an energy source for wireless mobile devices. In addition, the secondary battery is also attracting attention as an energy source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, and the like, which have been proposed as solutions for air pollution, such as existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels. Therefore, the types of applications using secondary batteries are very diversified due to the advantages of secondary batteries, and it is expected that secondary batteries will be applied to more fields and products than now.

이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다.These secondary batteries may be classified into lithium ion batteries, lithium ion polymer batteries, lithium polymer batteries, etc., depending on the configuration of the electrode and electrolyte. Among them, the possibility of leakage of the electrolyte is low, and the usage of lithium ion polymer batteries that are easy to manufacture is Is increasing.

일반적으로, 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.In general, the secondary battery, depending on the shape of the battery case, the electrode assembly is a cylindrical battery or a rectangular battery embedded in a cylindrical or square metal can, and the electrode assembly is a pouch-shaped battery embedded in a pouch-shaped case of an aluminum laminate sheet It is classified as.

이 중, 전지의 고용량화로 인해 케이스의 대면적화 및 얇은 소재로의 가공이 많은 관심을 모으고 있고, 이에 따라, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.Among them, due to the high capacity of the battery, a large area of the case and processing into a thin material are attracting much attention, and accordingly, a structure in which a stacked or stacked/folded electrode assembly is embedded in a pouch-shaped battery case of an aluminum laminate sheet The use amount of the pouch type battery is gradually increasing due to low manufacturing cost, small weight, and easy shape modification.

도 1에는 종래의 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 모식도가 도시되어 있다.1 is a schematic diagram of a pouch type secondary battery including a conventional electrode assembly.

도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 파우치형 전지케이스(20) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체(30)가 그것의 양극 및 음극 탭들(31, 32)과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극리드(40, 41)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.Referring to Figure 1, the pouch-type secondary battery 10, the pouch-shaped battery case 20, the positive electrode, the negative electrode and the electrode assembly 30 made of a separator disposed therebetween, its positive and negative tabs ( 31, 32) and two electrode leads (40, 41) electrically connected to the outside are made of a sealed structure.

전지케이스(20)는 전극조립체(30)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(23)를 포함하는 케이스 본체(21)와 그러한 본체(21)에 일체로서 연결되어 있는 커버(22)로 이루어져 있다.The battery case 20 consists of a case body 21 including a concave shape receiving portion 23 on which the electrode assembly 30 can be seated and a cover 22 integrally connected to the body 21. have.

전지케이스(20)는 라미네이트 시트로 이루어져 있으며, 최외각을 이루는 외측 수지층(20A), 물질의 관통을 방지하는 차단성 금속층(20B), 및 밀봉을 위한 내측 수지층(20C)으로 구성되어 있다.The battery case 20 is made of a laminate sheet, and is composed of an outermost resin layer 20A forming an outermost layer, a barrier metal layer 20B preventing material from penetrating, and an inner resin layer 20C for sealing. .

스택형 전극조립체(30)는 다수의 양극 탭들(31)과 다수의 음극 탭들(32)이 각각 융착되어 전극리드(40, 41)에 함께 결합되어 있다. 또한, 케이스 본체(21)의 상단부(24)와 커버(22)의 상단부가 열융착기에 의해 열융착될 때 그러한 열융착기와 전극리드(40, 41) 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고 전극리드(40, 41)와 전지케이스(20)와의 밀봉성을 확보하기 위하여, 전극리드(40, 41)의 상하면에 절연필름(50)이 부착된다.In the stacked electrode assembly 30, a plurality of positive electrode tabs 31 and a plurality of negative electrode tabs 32 are fused to each other and are coupled to the electrode leads 40 and 41 together. In addition, when the upper end portion 24 of the case body 21 and the upper end portion of the cover 22 are heat-sealed by a heat fusion machine, a short circuit between the heat fusion machine and the electrode leads 40, 41 is prevented and the electrode lead ( 40, 41), and the insulating film 50 is attached to the upper and lower surfaces of the electrode leads 40, 41 in order to secure sealing properties between the battery case 20.

이러한 파우치형 전지를 포함한 대부분의 이차전지들은 전지셀의 제조 과정에서 충방전에 의해 전지를 활성화시키는 과정을 거치게 된다. 활성화 과정에서 가스가 발생하며, 이러한 가스를 제거하여야 하며, 이를 탈기(degas) 공정이라고 한다.Most secondary batteries including such pouch-type batteries undergo a process of activating the battery by charging and discharging in the process of manufacturing the battery cell. Gas is generated during the activation process, and these gases must be removed, and this is called a degas process.

종래의 일부 기술은 활성화된 전지셀을 지그에 고정하고, 상부에서 단순 가압하여 가스를 제거하게 된다. 그러나, 이 경우 높은 압력으로 전지셀을 가압하고, 가압하는 동안 일정하게 가압하므로 전지셀 내부의 층들 사이에 가스가 존재하게 된다. 전지셀 내부에 잔류하는 가스는 열융착에 의한 실링 과정에서 불량이 다수 발생하고, 잔류 가스에 의해 전극조립체에 충전이 불가한 부분이 발생하여 전지의 초기 용량이 저하되는 문제점이 있다.Some conventional technologies fix an activated battery cell to a jig and remove gas by simply pressing from the top. However, in this case, since the battery cell is pressed at a high pressure and is constantly pressed during pressurization, gas is present between the layers inside the battery cell. The gas remaining inside the battery cell has a problem in that many defects occur in a sealing process due to heat fusion, and a portion in which the electrode assembly cannot be charged by the residual gas is generated, thereby deteriorating the initial capacity of the battery.

따라서, 전지셀 내부에서 잔류 가스는 전지셀의 품질에 영향을 미치게 되어 안전성을 저해하고 전지의 수명을 단축시키는 원인이 된다.Therefore, the residual gas inside the battery cell affects the quality of the battery cell, thereby deteriorating safety and shortening the life of the battery.

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.

구체적으로, 본 발명의 목적은 전지셀의 활성화 과정에서 내부에 발생되는 내부 가스를 제거하는 과정에서 발생되는 문제점을 해결하기 위한 전지셀 제조방법 및 전지셀의 가스 제거 장치를 제공하는 것이다.Specifically, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a battery cell and an apparatus for removing gas from a battery cell, to solve the problems arising from the process of removing internal gas generated therein in the process of activating the battery cell.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체 및 전해액이 내장되어 있는 전지셀을 제조하는 방법은,A method for manufacturing a battery cell in which an electrode assembly and an electrolyte solution are embedded in a battery case of a laminate sheet comprising a resin layer and a metal layer according to the present invention for achieving the above object,

(a) 전지셀의 충방전 과정에서 활성화된 전지셀을 지그에 고정시키는 과정;(a) fixing the battery cells activated in the charging and discharging process of the battery cells to a jig;

(b) 전지셀의 가스 포집용 잉여부에 포집된 가스를 외부로 배출하기 위해 전지케이스의 내부와 통하는 관통구를 가스 포집용 잉여부에 천공하는 과정;(b) a process of drilling a through hole through the inside of the battery case to the surplus portion for collecting gas in order to discharge the gas collected in the surplus portion for collecting gas in the battery cell to the outside;

(c) 가스 배출을 돕기 위해 전지셀을 설정된 압력까지 푸셔(pusher)로 점진적으로 가압한 후에 감압하는 과정;(c) a process of gradually depressurizing the battery cell after gradually pressing it with a pusher to a set pressure to assist gas discharge;

(d) 전지케이스의 내부 가스를 배출한 후 가스 포집용 잉여부의 내측 단부를 열융착에 의해 실링하는 과정; 및(d) a process of sealing the inner end of the surplus portion for gas collection by heat fusion after discharging the internal gas of the battery case; And

(e) 전지케이스의 실링된 내측 단부로부터 미실링된 외측 부위를 절취하는 과정;(e) cutting out the unsealed outer portion from the sealed inner end of the battery case;

을 포함하여 구성되어 있다.It is configured to include.

즉, 본 발명에 따른 전지셀 제조방법 및 전지셀의 가스 제거 장치는, 전지셀의 활성화 과정에서 발생되는 내부 가스를 제거하기 위해 압력을 변화시켜 가압하므로 효과적으로 내부 가스를 제거할 수 있다.That is, the battery cell manufacturing method and the battery cell degassing device according to the present invention can effectively remove the internal gas because the pressure is changed by changing the pressure to remove the internal gas generated in the process of activating the battery cell.

본 발명에 따르면, 상기 과정(a) 이전에,According to the present invention, prior to the process (a),

(a1) 판상형 전지케이스의 수납부에 전극조립체를 장착한 상태에서 전지케이스의 일 측부를 제외한 외주부들을 열융착시켜 실링하는 과정;(a1) a process in which the outer circumferential portions except one side of the battery case are heat-sealed and sealed while the electrode assembly is mounted on the storage portion of the plate-shaped battery case;

(a2) 전지케이스의 수납부에 전해액을 주입한 후 가스 포집용 잉여부가 포함되도록 미실링 외주부를 열융착에 의해 실링하는 과정; 및(a2) a process of sealing an unsealed outer circumferential portion by thermal fusion so that a surplus portion for gas collection is included after injecting an electrolyte into the storage portion of the battery case; And

(a3) 충전과 방전을 수행하여 전지셀을 활성화시키는 과정;(a3) a process of activating a battery cell by performing charging and discharging;

들을 수행할 수 있다.You can perform them.

하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(c)의 전지셀의 점진적인 가압은 계단형 증대 가압 방식으로 수행될 수 있다.In one specific example, the gradual pressurization of the battery cell of the process (c) may be performed in a stepwise incremental pressurization method.

이 때, 상기 계단형 증대 가압 방식은 0.05 Pa 내지 0.1 Pa 범위의 순차적인 크기 증대로 0.2 Pa 내지 0.4 Pa까지 수행될 수 있다.At this time, the step-up augmentation pressurization method may be performed from 0.2 Pa to 0.4 Pa with sequential size increase in the range of 0.05 Pa to 0.1 Pa.

다른 경우에, 상기 과정(c)의 전지셀의 가압은 선형 증대 가압 방식으로 수행될 수 있다.In other cases, the pressurization of the battery cell in step (c) may be performed in a linear incremental pressurization manner.

이 경우에, 상기 선형 증대 가압 방식은 0.2 Pa 내지 0.4 Pa까지 수행될 수 있다.In this case, the linear augmentation pressurization method may be performed from 0.2 Pa to 0.4 Pa.

또 다른 경우에, 상기 과정(c)의 가압은 포물선형 증대 가압 방식으로 수행될 수 있다.In another case, the pressurization of the process (c) may be performed in a parabolic augmentation pressurization manner.

본 발명에 따르면, 상기 과정(c)의 가압 과정 후에 계단형 감압 또는 선형 감압을 수행할 수 있다.According to the present invention, after the pressurization process of step (c), stepped decompression or linear decompression can be performed.

하나의 구체적인 예에서, 상기 가압 및 감압 과정을 1 주기로 하는 과정에서 가압 대 감압 주기의 비는 6 : 1 내지 10 : 1 범위일 수 있다.In one specific example, the ratio of the pressure to the pressure reduction cycle in the process of the pressure and pressure reduction process in one cycle may range from 6:1 to 10:1.

경우에 따라, 상기 과정(c)의 가압 및 감압 과정에서 압력 변화가 정상 범위 내에서 이루어지고 있는지를 감지하기 위해 압력 센싱부에서 압력을 감지하여 장치를 제어하는 제어부에 송신하는 과정을 추가로 포함할 수 있다.Optionally, the pressure sensing unit detects the pressure and transmits it to the control unit controlling the device in order to detect whether the pressure change in the pressurization and decompression process of step (c) is within a normal range. can do.

상기와 같은 경우에, 상기 제어부는 압력 센싱부로부터 송신된 신호를 수신하여 입력된 압력과 비교한 후에, 압력 변화가 정상 범위에서 이탈하면 경고 신호를 송출하는 과정을 추가로 포함할 수 있다.In the above case, the control unit may further include a process of receiving a signal transmitted from the pressure sensing unit and comparing it with the input pressure, and then transmitting a warning signal when the pressure change deviates from the normal range.

본 발명은 또한, 상기 전지셀 제조방법에서 가스 제거에 사용되는 장치로서,The present invention is also an apparatus used for gas removal in the battery cell manufacturing method,

활성화 과정이 수행된 전지셀이 탑재되는 지그(jig);A jig on which the battery cell on which the activation process has been performed is mounted;

전지셀의 내부 가스를 외부로 배출하기 위해 전지셀의 상부로부터 중력 방향으로 가압하는 푸셔(pusher);A pusher that pressurizes in the direction of gravity from the top of the battery cell to discharge the internal gas of the battery cell to the outside;

푸셔와 연결되어 공압에 의한 구동력을 전달하는 에어 실린더(air cylinder);An air cylinder connected to the pusher to transmit driving force by pneumatics;

에어 실린더와 연통되어 에어의 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브(solenoid valve);A solenoid valve communicating with the air cylinder to control the flow of air;

솔레노이드 밸브에 에어가 이동하는 튜브로 연통되어 밸브의 작동을 제어하는 PLC 모듈(programmable logic controller module); 및A PLC module (programmable logic controller module) that communicates with the solenoid valve through a tube through which air moves to control the operation of the valve; And

솔레노이드 밸브와 연통되어 설정된 압력으로 유지 가압하는 전공레귤레이터(electropneumatic regulator);An electropneumatic regulator in communication with the solenoid valve to maintain and pressurize the set pressure;

를 포함하는 가스 제거 장치를 제공한다.It provides a gas removal device comprising a.

예를 들어, 상기 PLC 모듈은,For example, the PLC module,

PLC 모듈의 전체 동작을 제어하는 제어부;A control unit that controls the overall operation of the PLC module;

PLC 모듈에 신호를 입력하고 출력 장치에 제어 신호를 출력하는 입력 및 출력 단자;Input and output terminals for inputting signals to a PLC module and outputting control signals to an output device;

PLC 모듈에 전원을 공급하는 전원부; 및A power supply unit that supplies power to the PLC module; And

PLC 모듈의 제어 상태를 디스플레이 하기 위한 디스플레이부;A display unit for displaying the control status of the PLC module;

를 포함할 수 있다.It may include.

이 경우에, 상기 장치는 설정된 압력을 유지하도록 출력 압력을 감지하는 압력 센서를 추가로 포함할 수 있다.In this case, the device may further include a pressure sensor that senses the output pressure to maintain the set pressure.

다른 경우에, 상기 장치는 제어 프로그램을 송수신하기 위해 디지털-아날로그 또는 아날로그-디지털 통신 카드를 추가로 포함할 수 있다.In other cases, the device may further include a digital-analog or analog-digital communication card to send and receive control programs.

본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 전지셀을 제공한다.The present invention also provides a battery cell manufactured by the above method.

본 발명은 또한, 상기 전지셀을 단위전지로 포함하는 전지팩을 제공한다.The present invention also provides a battery pack including the battery cell as a unit cell.

본 발명은 또한, 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a device including the battery pack.

상기 디바이스는 컴퓨터, 휴대폰, 웨어러블 전자기기, 파워 툴(power tool), 전기자동차(Electric Vehicle: EV), 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전기 이륜차, 전기 골프 카트, 또는 전력저장용 시스템 등으로부터 선택되는 것일 수 있다.The device may include a computer, a mobile phone, a wearable electronic device, a power tool, an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, an electric motorcycle, an electric golf cart, or a system for power storage. It may be selected from the like.

이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.Since the structure and manufacturing method of such a device are known in the art, detailed description thereof is omitted in this specification.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 제조방법 및 전지셀의 가스 제거 장치는, 전지셀의 활성화 과정에서 내부에서 발생되는 가스를 제거하기 위해 압력을 변화시켜 가압하므로 내부 가스를 효과적으로 제거할 수 있다.As described above, the battery cell manufacturing method and the battery cell degassing device according to the present invention can effectively remove internal gas by changing pressure to remove gas generated therein in the process of activating the battery cell. Can be.

따라서, 전지셀 내부의 잔류 가스에 의해 발생되는 불량을 제거하고, 안전성 향상 및 전지의 수명을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.Accordingly, it is possible to remove defects caused by residual gas inside the battery cell, and provide an effect of improving safety and improving the life of the battery.

도 1은 종래의 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조방법의 흐름도이다;
도 3은 도 2의 전지셀 제조방법의 이전 과정을 나타내는 흐름도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 계단형 증대 가압 방식을 나타낸 그래프이다;
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 증대 가압 방식을 나타낸 그래프이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포물선형 증대 가압 방식을 나타낸 그래프이다;
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 가스 제거 장치를 나타내는 모식도이다.
1 is a schematic view of a pouch-type secondary battery including a conventional electrode assembly;
2 is a flowchart of a method for manufacturing a battery cell according to one embodiment of the present invention;
Figure 3 is a flow chart showing the previous process of the battery cell manufacturing method of Figure 2;
4 is a graph showing a step-up augmentation pressing method according to an embodiment of the present invention;
5 is a graph showing a linear augmentation pressurization method according to another embodiment of the present invention;
6 is a graph showing a parabolic augmentation pressure method according to another embodiment of the present invention;
7 is a schematic view showing an apparatus for removing gas from a battery cell according to an embodiment of the present invention.

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 제조방법의 흐름도가 도시되어 있다.2 is a flowchart of a method for manufacturing a battery cell according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체 및 전해액이 내장되어 있는 전지셀을 제조하는 방법이 도시되어 있다. 먼저, (a) 전지셀의 충방전 과정에서 활성화된 전지셀을 전지셀에 대응하는 크기의 만입홈이 형성되어 있는 지그에 고정시킨다(S110). (b) 전지셀의 충방전 과정에서 내부에서 발생된 가스를 전지셀의 가스 포집용 잉여부에 전지케이스의 내부와 통하는 관통구를 가스 포집용 잉여부에 천공한다(S120). 이어서, (c) 전지셀을 설정된 압력까지 푸셔로 점진적으로 가압한 후에 감압한다(S130). 즉, (c) 가스 배출을 돕기 위해 전지셀을 가스 배출이 용이한 설정된 압력까지 푸셔로 점진적으로 압력을 증대시켜 가압하고(S130a), 설정된 가압 과정 후에 감압한다(S130b).Referring to FIG. 2, a method of manufacturing a battery cell in which an electrode assembly and an electrolyte solution are embedded in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer is illustrated. First, (a) the battery cell activated in the process of charging and discharging the battery cell is fixed to a jig having a recessed groove having a size corresponding to the battery cell (S110). (b) The gas generated in the process of charging and discharging of the battery cell is drilled in the surplus portion for gas collection through a through hole through the inside of the battery case to the gas collection surplus portion of the battery cell (S120). Subsequently, (c) the battery cell is gradually pressurized with a pusher to a set pressure and then reduced in pressure (S130). That is, (c) to help the gas discharge, the battery cell is gradually pressurized by pushing the pressure up to a set pressure for easy gas discharge (S130a), and the pressure is reduced after the set pressure process (S130b).

가압 과정(S130a) 중에서 압력 변화가 정상 범위 내에서 이루어지고 있는지를 감지하기 위해 압력 센싱부에서 압력을 실시간으로 감지한다. 감지된 압력 신호는 장치를 제어하는 제어부에 송신하고, 제어부는 압력 센싱부로부터 송신된 신호를 수신하여 입력된 압력과 비교하여 압력 변화가 정상 범위인지를 판단한다(S160). 압력 변화가 정상 범위에서 이탈하면 경고 신호를 송출하고, 장치의 작동을 정지시킨다(S170).During the pressurization process (S130a), the pressure sensing unit senses the pressure in real time to detect whether the pressure change is within the normal range. The detected pressure signal is transmitted to a control unit that controls the device, and the control unit receives the signal transmitted from the pressure sensing unit and compares it with the input pressure to determine whether the pressure change is within a normal range (S160). When the pressure change deviates from the normal range, a warning signal is sent and the operation of the device is stopped (S170).

압력 변화가 정상 범위이면, (d) 가스 포집용 잉여부에 천공되어 있는 관통구를 통해 전지케이스의 내부 가스를 배출한 후 가스 포집용 잉여부가 위치하고 있는 내측 단부를 열융착에 의해 실링한다(S140). (e) 전지케이스의 실링된 내측 단부로부터 미실링된 외측 부위를 절취한다(S150). 측면의 실링부는 전지케이스의 측면으로 밀착시킨다.If the pressure change is within the normal range, (d) after discharging the internal gas of the battery case through the through hole perforated in the gas collecting surplus portion, the inner end where the gas collecting surplus portion is located is sealed by heat fusion (S140) ). (e) The unsealed outer portion is cut out from the sealed inner end of the battery case (S150). The sealing portion of the side is in close contact with the side of the battery case.

도 3에는 도 2의 전지셀 제조방법의 이전 과정을 나타내는 흐름도가 도시되어 있다.3 is a flowchart illustrating a previous process of the method of manufacturing the battery cell of FIG. 2.

도 3을 참조하면, 상기 과정(a) 이전 과정으로서, (a1) 판상형 전지케이스의 수납부에 전극조립체를 장착한 상태에서 전해액을 주액하기 위해 전지케이스의 일 측부를 제외한 외주부들을 열융착시켜 실링한다(S10). (a2) 전지케이스의 수납부에 전해액을 주입한 후 가스 포집용 잉여부가 포함되도록 미실링 외주부를 열융착에 의해 실링한다(S20). (a3) 충전과 방전을 수행하여 전지셀을 활성화시킨다(S30). 활성화 과정이 완료되면 활성화 과정에서 발생된 가스를 제거하기 위해 전지셀을 지그에 고정시킨다.Referring to Figure 3, the process (a) as a previous step, (a1) in order to inject the electrolyte in the state in which the electrode assembly is attached to the storage portion of the plate-shaped battery case, sealing the outer circumference except one side of the battery case (S10). (a2) After the electrolyte is injected into the storage portion of the battery case, the unsealed outer periphery is sealed by thermal fusion so that a surplus for gas collection is included (S20). (a3) Charging and discharging are performed to activate the battery cell (S30). When the activation process is completed, the battery cell is fixed to the jig to remove the gas generated during the activation process.

도 4를 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 계단형 증대 가압 방식을 나타낸 그래프가 도시되어 있다.Referring to Figure 4, there is shown a graph showing a step-up augmentation pressure method according to an embodiment of the present invention.

전지셀 내부의 가스 배출을 용이하게 하기 위해 설정된 압력까지 계단형 증대 가압 방식으로 점진적으로 가압하여 푸셔로 전지셀을 가압하고, 가압이 완료되면 감압하는 1 주기(T) 동안의 압력 변화를 그래프로 도시하고 있다.In order to facilitate the discharge of gas inside the battery cell, pressurize the battery cell with a pusher by gradually pressing it in a stepwise incremental pressurization method up to a set pressure, and when pressure is completed, the pressure change during 1 cycle (T) of depressurizing is graphically displayed. City.

계단형 증대 가압 방식은 1 주기 동안 0.1 Pa 만큼 가압력을 3단계로 증가시켜 0.3 Pa 가압력을 가하고, 설정된 시간에 따라 가압한 후에 초기 압력까지 선형 감압한다. 가압 및 감압 과정을 1 주기로 하는 과정에서 가압 주기(T1) 대 감압 주기(T2)의 비는 10 : 1 로 수행되어 가압력이 단계별로 증대하는 전체 가압 시간이 감압하는 시간에 비해 상대적으로 길다.The step-up incremental pressurization method increases the pressing force by 0.1 Pa in 3 steps in one cycle to apply 0.3 Pa pressing force, pressurizes according to the set time, and then linearly depressurizes to the initial pressure. The ratio of the pressurization cycle (T 1 ) to the decompression cycle (T 2 ) in the process of pressurizing and depressurizing in one cycle is performed at 10:1, so that the total pressurization time in which the pressing force increases step by step is relatively longer than the depressurization time. .

도 5에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 증대 가압 방식을 나타낸 그래프가 도시되어 있다.5 is a graph showing a linear augmentation pressing method according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 전지셀에 대한 가압은 선형 증대 가압 방식으로 0.3 Pa까지 가압한 후에 감압한다. 가압 및 감압 과정을 1 주기로 하는 과정에서 가압 주기(T3) 대 감압 주기(T4)의 비는 10 : 1 로 수행된다.Referring to FIG. 5, the pressure on the battery cell is depressurized after being pressurized to 0.3 Pa in a linear augmentation pressing method. The ratio of the pressurization cycle (T 3 ) to the decompression cycle (T 4 ) in the process of making the pressurization and decompression process 1 cycle is performed as 10:1.

전지셀에 대한 가압은 압력 증대 방식이 다르다는 점을 제외하면 도 4와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.Pressurization to the battery cell is the same as in FIG. 4 except that the pressure increase method is different, so a duplicate description is omitted.

도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포물선형 증대 가압 방식을 나타낸 그래프이다;6 is a graph showing a parabolic augmentation pressurization method according to another embodiment of the present invention;

도 6을 참조하면, 전지셀에 대한 가압은 포물선형 증대 가압 방식으로 0.3 Pa까지 가압한 후에 감압한다. 가압 및 감압 과정을 1 주기로 하는 과정에서 가압 주기(T5) 대 감압 주기(T6)의 비는 10 : 1 로 수행된다.Referring to FIG. 6, the pressure on the battery cell is decompressed after being pressed to 0.3 Pa in a parabolic augmentation pressing method. The ratio of the pressurization cycle (T 5 ) to the decompression cycle (T 6 ) in the process of making the pressurization and decompression process 1 cycle is performed as 10:1.

도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 가스 제거 장치를 나타내는 모식도이다.7 is a schematic view showing an apparatus for removing gas from a battery cell according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀 제조방법에서 전지셀의 가스 제거에 사용되는 가스 제거 장치(100)는, 활성화 과정이 수행된 전지셀(101)이 탑재되는 지그(110), 전지셀(101)을 가압하는 푸셔(120), 푸셔(120)에 구동력을 전달하는 에어 실린더(130), 에어의 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브(140), 설정된 압력으로 유지 가압하는 전공레귤레이터(160), 및 솔레노이드 밸브(140)의 작동과 장치 전체의 작동을 제어하는 PLC 모듈(150)을 포함하여 구성되어 있다.Referring to FIG. 7, in the method for manufacturing a battery cell according to the present invention, the gas removal apparatus 100 used for gas removal of the battery cell includes a jig 110 in which a battery cell 101 in which an activation process is performed is mounted, and a battery The pusher 120 for pressing the cell 101, the air cylinder 130 for transmitting driving force to the pusher 120, the solenoid valve 140 for controlling the flow of air, and the electropneumatic regulator 160 for maintaining and pressing at the set pressure , And a PLC module 150 that controls the operation of the solenoid valve 140 and the operation of the entire device.

지그(110)에는 활성화 과정이 수행된 판상형 전지셀(101)의 일면이 탑재된다. 전지셀(101)이 안착된 지그(110)의 상부에는 푸셔(120)가 위치하고 있다.The jig 110 is mounted with one surface of the plate-shaped battery cell 101 in which an activation process has been performed. The pusher 120 is positioned on the top of the jig 110 on which the battery cell 101 is seated.

푸셔(120)는 전지셀(101)의 내부 가스를 외부로 배출하기 위해 전지셀(101)의 일면을 전지셀(101)의 상부로부터 중력 방향으로 가압한다. 푸셔(120)는 화살표 방향으로 하향 이동한 위치의 푸셔(120')가 전지셀(101)과 대면하여 가압한다. 점진적인 가압이 완료된 후에는 감압이 이루어져 푸셔(120)가 상부 원위치로 이동한다.The pusher 120 presses one surface of the battery cell 101 in the direction of gravity from the top of the battery cell 101 to discharge the internal gas of the battery cell 101 to the outside. The pusher 120 presses the pusher 120 ′ at a position moved downward in the direction of the arrow facing the battery cell 101. After the gradual pressing is completed, depressurization is performed and the pusher 120 moves to the upper home position.

에어 실린더(130)는 푸셔(120)와 연결되어 공압에 의한 구동력을 전지셀(101)에 전달한다. 솔레노이드 밸브(140)는 에어 실린더(130)와 연통되어 에어의 흐름을 제어한다. 전공레귤레이터(160)는 솔레노이드 밸브(140)와 연통되어 설정된 압력으로 일정하게 유지하여 가압한다.The air cylinder 130 is connected to the pusher 120 to transmit driving force by pneumatic pressure to the battery cell 101. The solenoid valve 140 communicates with the air cylinder 130 to control the flow of air. The electro-pneumatic regulator 160 communicates with the solenoid valve 140 to maintain a constant pressure and pressurize.

푸셔(120)가 전지셀(101)을 가압하는 부위에는 초기 설정된 압력을 유지하도록 출력 압력을 실시간으로 감지하는 압력 센서(도시하지 않음)가 구비되어 일정한 압력을 유지할 수 있다.A portion of the pusher 120 pressing the battery cell 101 is provided with a pressure sensor (not shown) that senses the output pressure in real time so as to maintain the initially set pressure, thereby maintaining a constant pressure.

PLC 모듈(150)은 솔레노이드 밸브(140)에 에어가 이동하는 튜브(142)로 연통되어 있고 솔레노이드 밸브(140)의 작동을 제어한다. PLC 모듈(150)은, PLC 모듈(150)에 신호를 입력하고 출력 장치에 제어 신호를 출력하는 입력 및 출력 단자(152), PLC 모듈(150)에 전원을 공급하는 전원부, 전체 동작을 제어하는 제어부, 상기 장치들이 장착되어 있는 베이스부(151), 및 PLC 모듈(150)의 제어 상태를 디스플레이 하기 위한 디스플레이부(154)를 포함하여 구성되어 있다.The PLC module 150 communicates with the solenoid valve 140 through a tube 142 through which air moves, and controls the operation of the solenoid valve 140. The PLC module 150 is an input and output terminal 152 for inputting a signal to the PLC module 150 and outputting a control signal to an output device, a power supply unit for supplying power to the PLC module 150, for controlling overall operation It includes a control unit, a base unit 151 on which the devices are mounted, and a display unit 154 for displaying a control state of the PLC module 150.

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 (18)

수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체 및 전해액이 내장되어 있는 전지셀을 제조하는 방법으로서,
(a) 전지셀의 충방전 과정에서 활성화된 전지셀을 지그에 고정시키는 과정;
(b) 전지셀의 가스 포집용 잉여부에 포집된 가스를 외부로 배출하기 위해 전지케이스의 내부와 통하는 관통구를 가스 포집용 잉여부에 천공하는 과정;
(c) 가스 배출을 돕기 위해 전지셀을 설정된 압력까지 푸셔(pusher)로 점진적으로 가압한 후에 감압하는 과정;
(d) 전지케이스의 내부 가스를 배출한 후 가스 포집용 잉여부의 내측 단부를 열융착에 의해 실링하는 과정; 및
(e) 전지케이스의 실링된 내측 단부로부터 미실링된 외측 부위를 절취하는 과정;
을 포함하고,
상기 과정(c)의 전지셀의 점진적인 가압은, 계단형 증대 가압 방식, 선형 증대 가압 방식 및 포물선형 증대 가압 방식 중의 하나의 방식이고,
상기 과정(c)의 가압 과정 후에 계단형 감압 또는 선형 감압을 수행하며,
상기 가압 및 감압 과정을 1 주기로 하는 과정에서 가압 대 감압 주기의 비는 6 : 1 내지 10 : 1 의 범위이고,
상기 과정(c)의 가압 및 감압 과정에서 압력 변화가 정상 범위 내에서 이루어지고 있는지를 감지하기 위해 압력 센싱부에서 압력을 감지하여 장치를 제어하는 제어부에 송신하는 과정을 추가로 포함하고,
상기 제어부는 압력 센싱부로부터 송신된 신호를 수신하여 입력된 압력과 비교한 후에, 압력 변화가 정상 범위에서 이탈하면 경고 신호를 송출하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
A method for manufacturing a battery cell in which an electrode assembly and an electrolyte are embedded in a battery case of a laminate sheet comprising a resin layer and a metal layer,
(A) the process of fixing the battery cell activated in the charging and discharging process of the battery cell to the jig;
(b) a process of drilling a through-hole through the inside of the battery case to the excess portion for collecting gas to discharge the gas collected in the excess portion for collecting gas in the battery cell to the outside;
(c) a process of gradually depressurizing the battery cell after gradually pressing it with a pusher to a set pressure to assist gas discharge;
(d) a process of sealing the inner end of the surplus portion for gas collection by heat fusion after discharging the internal gas of the battery case; And
(e) cutting out the unsealed outer portion from the sealed inner end of the battery case;
Including,
The gradual pressurization of the battery cell in the process (c) is one of a stepwise incremental pressurization method, a linear augmentation pressurization method and a parabolic augmentation pressurization method,
After the pressing process of the process (c), performing stepwise decompression or linear decompression,
The ratio of the pressure to the pressure reduction cycle in the process of making the pressure and pressure reduction process to be 1 cycle is in the range of 6:1 to 10:1,
Further comprising the step of sensing the pressure in the pressure sensing unit and transmitting it to the control unit controlling the device in order to detect whether the pressure change in the pressurization and decompression process of step (c) is within the normal range,
The control unit further comprises the step of receiving a signal transmitted from the pressure sensing unit and comparing with the input pressure, and then transmitting a warning signal when the pressure change deviates from the normal range.
제 1 항에 있어서, 상기 과정(a) 이전에,
(a1) 판상형 전지케이스의 수납부에 전극조립체를 장착한 상태에서 전지케이스의 일 측부를 제외한 외주부들을 열융착시켜 실링하는 과정;
(a2) 전지케이스의 수납부에 전해액을 주입한 후 가스 포집용 잉여부가 포함되도록 미실링 외주부를 열융착에 의해 실링하는 과정; 및
(a3) 충전과 방전을 수행하여 전지셀을 활성화시키는 과정;
을 수행하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
According to claim 1, prior to the process (a),
(a1) a process in which the outer circumferential portions except one side of the battery case are heat-sealed and sealed while the electrode assembly is mounted on the storage portion of the plate-shaped battery case;
(a2) a process of sealing an unsealed outer circumferential portion by thermal fusion so that a surplus portion for gas collection is included after injecting an electrolyte into the storage portion of the battery case; And
(a3) a process of activating a battery cell by performing charging and discharging;
Battery cell manufacturing method characterized in that to perform.
삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 계단형 증대 가압 방식은 0.05 Pa 내지 0.1 Pa 범위의 순차적인 크기 증대로 0.2 Pa 내지 0.4 Pa까지 수행되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.The method of claim 1, wherein the step-up incremental pressing method is performed to 0.2 Pa to 0.4 Pa with sequential size increase in the range of 0.05 Pa to 0.1 Pa. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 선형 증대 가압 방식은 0.2 Pa 내지 0.4 Pa까지 수행되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.The method of claim 1, wherein the linear augmentation pressurization method is performed to 0.2 Pa to 0.4 Pa. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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