KR102355197B1 - The method for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차 전지의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (S1)전극조립체를 열가소성 고분자 내부 보호막 내에 삽입하고 밀봉하는 단계; 및 (S2)상기 내부 보호막 상에 외부 보호층을 3D 프린팅으로 형성하는 단계;를 포함함으로써 구현 가능한 외장재 두께 및 형태의 제한 없이 현저히 향상된 에너지 밀도를 갖고, 수분 침투 효과가 현저히 개선된 리튬 이차 전지의 제조가 가능한 리튬 이차 전지의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a lithium secondary battery and a lithium secondary battery manufactured using the same, and more particularly, to (S1) inserting an electrode assembly into a thermoplastic polymer inner protective film and sealing the electrode assembly; and (S2) forming an outer protective layer on the inner protective film by 3D printing; has a significantly improved energy density without limitation of the thickness and shape of the outer material that can be implemented by including; It relates to a method for manufacturing a lithium secondary battery capable of being manufactured, and to a lithium secondary battery manufactured using the same.

Description

리튬 이차 전지의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 리튬 이차 전지{THE METHOD FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY AND LITHIUM SECONDARY BATTERY USING THE SAME}Method for manufacturing a lithium secondary battery and a lithium secondary battery manufactured thereby

본 발명은 리튬 이차 전지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a lithium secondary battery and to a lithium secondary battery manufactured by the same.

최근, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 컴팩트(Compact)하고 경량화된 전기/전자장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있고, 이러한 전기/저장장치는 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동할 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있다. 또한, 하이브리드 자동차(HV, Hybrid Vehicles), 전기 자동차(EV, Electric Vehicles) 등의 모터를 이용하는 자동차가 개발 및 생산되고 있고, 이러한 자동차에도 모터를 구동시킬 수 있는 전지 팩을 내장하고 있다. 상술한 전지 팩은 일정시간 동안 전기/저장장치 또는 자동차를 구동시키기 위해서 소정 레벨의 전압을 출력시킬 수 있도록 적어도 하나의 전지를 구비하고 있다.Recently, compact and lightweight electric/electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and camcorders have been actively developed and produced, and these electric/storage devices are designed to operate in places where a separate power source is not provided. It has a built-in battery pack. In addition, vehicles using motors such as hybrid vehicles (HVs) and electric vehicles (EVs) are being developed and produced, and a battery pack capable of driving the motors is also built-in in these vehicles. The above-described battery pack includes at least one battery to output a voltage of a predetermined level in order to drive an electric/storage device or a vehicle for a predetermined time.

경제적 측면을 고려하여, 최근 전지 팩은 충전/방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 이차전지는 대표적으로 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지 및 리튬(Li) 전지, 리튬 이온(Li-ion) 전지 등의 리튬 이차전지 등이 존재한다.In consideration of the economical aspect, recently, a rechargeable battery that can be charged/discharged is employed in a battery pack. The secondary battery typically includes a nickel-cadmium (Ni-Cd) battery, a nickel-hydrogen (Ni-MH) battery, a lithium (Li) battery, and a lithium secondary battery such as a lithium ion (Li-ion) battery.

이 중, 리튬 이차 전지는 1970년대 초부터 연구개발이 진행되었고, 1990년 리튬금속 대신 탄소를 음극으로 이용한 리튬 이온 전지가 개발되면서 실용화되었으며, 500회 이상의 사이클 수명과 1 내지 2시간의 짧은 충전시간을 특징으로 하여 이차전지 중 가장 판매 신장률이 높고 니켈-수소 전지에 비해서 30 내지 40% 정도 가벼워 경량화가 가능하다. 또한, 리튬 이차 전지는 현존하는 이차 전지 중 단위전지 전압(3.0 내지 3.7V)이 가장 높고 에너지밀도가 우수하여, 이동기기에 최적화된 특성을 가질 수 있다.Of these, lithium secondary batteries have been researched and developed since the early 1970s, and in 1990, lithium ion batteries using carbon as an anode instead of lithium metal were developed and put to practical use. It has the highest sales elongation among secondary batteries and is 30 to 40% lighter than nickel-metal hydride batteries, enabling weight reduction. In addition, the lithium secondary battery has the highest unit cell voltage (3.0 to 3.7V) and excellent energy density among existing secondary batteries, and thus may have characteristics optimized for mobile devices.

이러한 리튬 이차 전지는 일반적으로 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라 한다. 또한, 리튬 이차전지의 외장재는 여러가지 종류로 형성될 수 있고, 대표적인 외장재의 종류는 원통형(Cylindrical), 각형(Prismatic), 파우치(Pouch) 등이 있다. 상기 리튬 이차 전지의 외장재 내부에는 양극판, 음극판 및 그 사이에 게재되는 세퍼레이터(Separator)가 적층되거나 권취된 전극 조립체가 구비된다.These lithium secondary batteries are generally classified into liquid electrolyte batteries and polymer electrolyte batteries according to the type of electrolyte. A battery using a liquid electrolyte is called a lithium ion battery, and a battery using a polymer electrolyte is called a lithium polymer battery. In addition, the exterior material of the lithium secondary battery may be formed in various types, and typical types of exterior materials include a cylindrical type, a prismatic type, and a pouch. An electrode assembly in which a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed therebetween is stacked or wound is provided inside the exterior material of the lithium secondary battery.

최근 리튬 이차 전지의 적용 분야가 비약적으로 확장되면서 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지에 대한 요구가 증가되고 있다. 이를 해결하기 위해서는 단위 전지의 개수를 늘릴 필요가 있는데, 파우치형 이차 전지의 경우에는 전극 조립체의 두께가 증가되면, 외장재에 크랙이 발생하거나 찢어지는 문제가 있다.Recently, as the field of application of the lithium secondary battery has been rapidly expanded, the demand for a lithium secondary battery having a high energy density is increasing. In order to solve this problem, it is necessary to increase the number of unit cells. In the case of a pouch-type secondary battery, when the thickness of the electrode assembly is increased, there is a problem in that the exterior material is cracked or torn.

한국공개특허 제2014-0134916호는 파우치 원단 일측에 수용홈을 형성하는 단계; 상기 파우치 원단의 수용홈 내부에 전극조립체를 장착하는 단계; 및 상기 전극조립체가 장착된 파우치 원단의 제1 실링부를 접합하여 밀봉하는 단계를 포함하는 이차전지용 파우치 제조 방법에 있어서, 상기 밀봉 단계 후, 형성된 제1 실링부 상에 방수성 수지 조성물을 분사하는 단계; 및 상기 방수성 수지 조성물을 경화하여 제2 실링부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 파우치 제조 방법에 관해 개시하고 있으나, 전술한 문제점에 대한 대안을 제시하지 못하였다.
Korean Patent Application Laid-Open No. 2014-0134916 discloses a step of forming a receiving groove on one side of a pouch fabric; mounting an electrode assembly inside the receiving groove of the pouch fabric; and sealing the first sealing part of the pouch fabric on which the electrode assembly is mounted, comprising: spraying a waterproof resin composition on the formed first sealing part after the sealing step; and curing the waterproof resin composition to form a second sealing part is disclosed with respect to a method for manufacturing a pouch for a secondary battery characterized in that it comprises, but did not present an alternative to the above-mentioned problems.

한국공개특허 제2014-0134916호Korean Patent Publication No. 2014-0134916

본 발명은 에너지 밀도가 향상된 리튬 이차 전지의 제조가 가능한 리튬 이차 전지의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a lithium secondary battery capable of manufacturing a lithium secondary battery having improved energy density.

본 발명은 상기 리튬 이차 전지의 제조 방법으로 제조된 리튬 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide a lithium secondary battery manufactured by the method for manufacturing the lithium secondary battery.

본 발명은 (S1)전극조립체를 열가소성 고분자 내부 보호막 내에 삽입하고 밀봉하는 단계; 및 (S2)상기 내부 보호막 상에 외부 보호층을 3D 프린팅으로 형성하는 단계;를 포함하는, 리튬 이차 전지의 제조 방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of (S1) inserting an electrode assembly into a thermoplastic polymer inner protective film and sealing; and (S2) forming an outer protective layer on the inner protective layer by 3D printing;

본 발명의 일 구현예에 따르면 상기 외부 보호층은 단일층 또는 복수의 층으로 형성된 리튬 이차 전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the external protective layer may provide a method of manufacturing a lithium secondary battery formed of a single layer or a plurality of layers.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 외부 보호층은 수지층으로 형성되거나, 또는 금속층 및 수지층을 포함하여 형성된 리튬 이차 전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the outer protective layer may be formed of a resin layer, or may provide a method of manufacturing a lithium secondary battery formed including a metal layer and a resin layer.

본 발명의 일 구현예에 따르면 상기 외부 보호층이 무기 필러를 포함하여 형성된 리튬 이차 전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, there may be provided a method of manufacturing a lithium secondary battery in which the external protective layer is formed including an inorganic filler.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면 상기 (S1)단계가 화성(formation) 공정을 더 포함하는 리튬 이차 전지의 제조 방법을 제공할 수 있으며, 상기 (S1)단계가 화성(formation) 공정 후 가스배출 공정을 더 포함하는 리튬 이차 전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.
In addition, according to one embodiment of the present invention, the (S1) step may provide a method of manufacturing a lithium secondary battery further comprising a formation process, wherein the (S1) step is a gas after the formation process It is possible to provide a method of manufacturing a lithium secondary battery further comprising a discharging process.

본 발명의 리튬 이차 전지의 제조 방법에 의하면 구현 가능한 외장재의 두께 및 형태 제한 없이 현저히 향상된 에너지 밀도를 갖는 리튬 이차 전지를 제조할 수 있다.According to the manufacturing method of the lithium secondary battery of the present invention, it is possible to manufacture a lithium secondary battery having a significantly improved energy density without limiting the thickness and shape of the material that can be implemented.

본 발명의 리튬 이차 전지의 제조 방법에 의하면 종래의 파우치 외장재를 사용하지 않더라도 수분 침투를 효과적으로 방지할 수 있는 리튬 이차 전지를 제조할 수 있다. 이를 통해 이차 전지의 내구성을 향상시킬 수 있어 전지의 안전성 및 장기간 보존 특성이 개선될 수 있다.
According to the manufacturing method of the lithium secondary battery of the present invention, it is possible to manufacture a lithium secondary battery capable of effectively preventing moisture penetration even without using a conventional pouch case. Through this, durability of the secondary battery may be improved, and thus safety and long-term storage characteristics of the battery may be improved.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지 제조 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 리튬 이차 전지의 개략적인 단면도이다.
1 is a flowchart of a method for manufacturing a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view of a lithium secondary battery manufactured according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 (S1)전극조립체를 열가소성 고분자 내부 보호막 내에 삽입하고 밀봉하는 단계; 및 (S2)상기 내부 보호막 상에 외부 보호층을 3D 프린팅으로 형성하는 단계;를 포함함으로써 구현 가능한 외장재 두께의 제한 없이 현저히 향상된 에너지 밀도를 갖고, 수분 침투 효과가 현저히 개선된 리튬 이차 전지의 제조가 가능한 리튬 이차 전지의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
The present invention comprises the steps of (S1) inserting an electrode assembly into a thermoplastic polymer inner protective film and sealing; and (S2) forming an outer protective layer on the inner protective film by 3D printing; has a significantly improved energy density without limiting the thickness of the outer material that can be implemented by including; It relates to a method for manufacturing a possible lithium secondary battery and a lithium secondary battery manufactured using the same.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 제조 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 리튬 이차 전지 제조 방법에 따라 제조된 이차 전지의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.1 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-section of a secondary battery manufactured according to the method of manufacturing a lithium secondary battery of the present invention .

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following drawings attached to the present specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the above-described contents of the present invention, so the present invention is described in such drawings It should not be construed as being limited only to the matters.

리튬 이차 전지의 제조 방법Manufacturing method of lithium secondary battery

본 발명의 리튬 이차 전지 제조 방법은, 먼저 전극조립체(10)를 열가소성 고분자 내부 보호막(20) 내에 삽입하고 밀봉하는 단계를 포함한다(S1).The lithium secondary battery manufacturing method of the present invention includes first inserting the electrode assembly 10 into the thermoplastic polymer inner protective film 20 and sealing the electrode assembly (S1).

본 발명에 따른 전극조립체(10)는 양극과 음극사이에 분리막이 개재된 단위 셀 또는 복수의 단위 셀의 집합체일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 전극조립체(10)의 구조는 당 분야에 적용되는 구조가 특별히 제한되지 않고 적용될 수 있다.The electrode assembly 10 according to the present invention may be a unit cell with a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode or an aggregate of a plurality of unit cells, but is not necessarily limited thereto. In addition, the structure of the electrode assembly 10 may be applied without a particular limitation on the structure applied to the field.

본 발명에 따른 열가소성 고분자 내부 보호막(20)은 그 내부에 전극조립체(10)의 수용부를 구비하여 전극조립체(10)의 배치 및 보호를 위한 것으로, 상기 보호막(20)은 전극조립체(10)를 삽입한 후 주변부에 가해진 열로 밀봉하기 위해서 열에 의해 용융될 수 있는 열가소성 고분자로 형성된 것이어야 한다. 이에 따라, 열가소성 고분자 내부 보호막(20)이 서로 융착되어 전극조립체(10)를 장착한 상태로 실링된다. 열가소성 고분자로 이루어진 내부 보호막(20)은 종래 파우치와는 달리 충분한 연성을 가지므로 전극조립체(10)를 삽입 후 밀봉하더라도 크랙이나 찢어짐이 발생하지 않는다.The thermoplastic polymer inner protective film 20 according to the present invention is provided with a receiving part for the electrode assembly 10 therein for disposition and protection of the electrode assembly 10, and the protective film 20 is the electrode assembly 10. It must be formed of a thermoplastic polymer that can be melted by heat in order to seal it with heat applied to the periphery after insertion. Accordingly, the thermoplastic polymer inner protective film 20 is fused to each other and sealed with the electrode assembly 10 mounted thereon. Since the inner protective film 20 made of a thermoplastic polymer has sufficient ductility unlike the conventional pouch, cracks or tears do not occur even when the electrode assembly 10 is inserted and then sealed.

상기 열가소성 고분자 내부 보호막(20)은 열가소성을 나타내면서 전해액과의 부반응이 발생하지 않고 밀봉이 가능한 것으로서 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위 내의 고분자라면 그 종류에 특별한 제한 없이 사용될 수 있고, 단일막 구조 또는 2개 이상의 물질로 이루어진 복합막 구조일 수 있다. 열가소성 고분자 내부 보호막(20)으로 폴리프로필렌이 열에 의한 밀봉 및 전지의 경량화 측면에서 가장 바람직하고, 폴리프로필렌은 호모 폴리프로필렌, 변성 폴리프로필렌, 또는 이들의 혼합물의 단독층, 또는 이들을 적층한 구조로 사용될 수 있다. 열가소성 고분자 내부 보호막(20)의 총 두께는 구체적인 예를 들면 5㎛이상일 수 있고, 20 내지 100㎛이 적절할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The thermoplastic polymer inner protective film 20 exhibits thermoplasticity and can be sealed without any side reaction with the electrolyte. It may be a composite membrane structure made of two or more materials. As the thermoplastic polymer inner protective film 20, polypropylene is most preferable in terms of heat sealing and battery weight reduction, and polypropylene is used as a single layer of homo polypropylene, modified polypropylene, or a mixture thereof, or a structure in which these are laminated. can The total thickness of the thermoplastic polymer inner protective layer 20 may be, for example, 5 μm or more, and 20 to 100 μm may be appropriate, but is not limited thereto.

열가소성 고분자 내부 보호막(20) 내에 전극조립체(10)를 삽입한 후 밀봉하는 방법은 당 분야에 일반적으로 알려진 것으로서 본 발명의 목적에 벗어나지 않는 범위 내라면 특별한 제한 없이 적용될 수 있으나, 상기 고분자 내부 보호막(20) 재질의 특성을 고려할 때 상기 고분자 내부 보호막(20)을 열을 가해 용융한 후 접합하는 방식이 가장 바람직하다. 또한, 이 때 가해지는 열의 온도 범위는 상기 내부 보호막(20)을 이루는 고분자의 녹는점 범위에 따라 달라진다. The method for sealing the electrode assembly 10 after inserting it into the thermoplastic polymer inner protective film 20 is generally known in the art and may be applied without particular limitation as long as it does not deviate from the purpose of the present invention, but the polymer inner protective film ( 20) Considering the characteristics of the material, the most preferable method is to melt the polymer inner protective film 20 by applying heat and then bond. In addition, the temperature range of the heat applied at this time depends on the melting point range of the polymer constituting the inner protective film 20 .

보다 구체적으로는, 상기 전극조립체(10)를 열가소성 고분자 내부 보호막(20) 내에 삽입하고 상기 고분자 내부 보호막(20) 내부에 전해액을 주입한 후 밀봉할 수 있다.More specifically, the electrode assembly 10 may be inserted into the inner protective film 20 of the thermoplastic polymer, and an electrolyte may be injected into the inner protective film 20 and then sealed.

본 발명의 일 구현예에 따르면 상기 (S1)단계는 화성(formation) 공정을 더 포함할 수 있고, 본 발명의 다른 구현예에 따르면 상기 (S1)단계는 화성(formation) 공정 후 가스배출 공정을 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step (S1) may further include a formation process, and according to another embodiment of the present invention, the step (S1) is a gas discharge process after the formation process. may include more.

화성(formation) 단계는 충방전을 반복함으로써 전지를 활성화하는 공정이다. 화성 공정 중 활성화를 위해 전지를 충전하면서 가스가 발생하는바, 발생한 가스를 배출하고 밀봉하여 화성단계에서 활성화된 전지를 안정화시킬 수 있다. The formation step is a process of activating a battery by repeating charging and discharging. Since gas is generated while charging the battery for activation during the chemical conversion process, the generated gas is discharged and sealed to stabilize the battery activated in the chemical conversion step.

상기 화성 공정 및/또는 가스배출 공정의 조건은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 공지되어 있는 통상의 범위에서 조절 가능하다. 구체적인 예로, 전지케이스(10)에 전해액이 골고루 함침되도록 주액 후 10시간 방치한 다음, 활성화를 위해 전지를 충전하고 발생 가스를 제거한 후 12시간동안 방치, 활성화 충전 등을 재차 행할 수 있다.The conditions of the chemical conversion process and/or the gas discharge process are not particularly limited, and can be adjusted within a conventional range known in the art. As a specific example, it is allowed to stand for 10 hours after injection so that the battery case 10 is evenly impregnated with the electrolyte, and then, after charging the battery for activation and removing the generated gas, the battery case 10 may be left for 12 hours, activated charging, etc. may be performed again.

이어서, 본 발명의 리튬 이차 전지 제조 방법은 상기 내부 보호막(20) 상에 외부 보호층(30)을 3D 프린팅으로 형성하는 단계를 포함한다.Then, the lithium secondary battery manufacturing method of the present invention includes the step of forming the outer protective layer 30 on the inner protective film 20 by 3D printing.

종래 리튬 이차 전지의 제조 공정 중 이차 전지의 에너지 밀도를 높이기 위해 전극조립체가 삽입된 케이스의 겉부분을 둘러싸는 외장재의 두께를 증가시킬 경우 외장재가 늘어나면서 찢어지거나 크랙이 발생하는 문제가 있었다.In the case of increasing the thickness of the casing surrounding the outer portion of the case into which the electrode assembly is inserted in order to increase the energy density of the secondary battery during the manufacturing process of the conventional lithium secondary battery, there is a problem in that the casing material is stretched and torn or cracked.

본 발명은 전극조립체(10)가 삽입된 열가소성 고분자 내부 보호막(20) 상에 외부 보호층(30)을 형성하는 과정에서 3D 프린팅 방법을 이용함으로써 전극조립체(10)를 둘러싸고 있는 내부 보호막(20)의 외주면에 특별한 성형 공정 없이 외부 보호층(30)을 곧바로 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 외장재의 두께 및 형태 제한을 받지 않으며, 전극 조립체(10)의 외형에 대응하여 전지를 크기나 두께의 제한 없이 만들어 낼 수 있다. 따라서, 종래 파우치 전지의 크랙이나 찢어짐 문제를 해결할 수 있으며, 고에너지 밀도의 전지를 제공할 수 있다.The present invention uses a 3D printing method in the process of forming the outer protective layer 30 on the thermoplastic polymer inner protective film 20 into which the electrode assembly 10 is inserted, thereby enclosing the electrode assembly 10. The inner protective film 20 The outer protective layer 30 can be directly formed on the outer circumferential surface of the unit without a special molding process. Therefore, the present invention is not limited by the thickness and shape of the exterior material, and the battery can be manufactured without limitation in size or thickness to correspond to the outer shape of the electrode assembly 10 . Therefore, it is possible to solve the problem of cracking or tearing of the conventional pouch battery, and it is possible to provide a battery having a high energy density.

본 명세서에 있어서, 외장재(40)란 상기 열가소성 고분자 내부 보호막(20) 및 외부 보호층(30)을 모두 포함하는 개념이다.In the present specification, the exterior material 40 is a concept including both the thermoplastic polymer inner protective film 20 and the outer protective layer 30 .

3D 프린팅 기법으로 고분자 내부 보호막(20) 상에 외부 보호층(30)을 형성하는 방법은 내부 보호막(20) 상에 외부 보호층(30)을 형성할 수 있는 3D 프린팅 방법이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 FDM(Fused Deposition Modeling), SLS(Selective Laser Sintering), 3DP(3 Dimension Printing), LOM(Laminated Object Manufacturing), 폴리젯(Polyjet), DLP(Digital Light Processing), SLA(Stereolithography)등일 수 있고, 구체적인 적용 방법은 외부 보호층(30)을 이루는 재료 등에 따라 달라질 수 있다.The method of forming the outer protective layer 30 on the polymer inner protective film 20 by the 3D printing technique is not particularly limited as long as it is a 3D printing method capable of forming the outer protective layer 30 on the inner protective film 20, For example, it can be Fused Deposition Modeling (FDM), Selective Laser Sintering (SLS), 3 Dimension Printing (3DP), Laminated Object Manufacturing (LOM), Polyjet, Digital Light Processing (DLP), Stereolithography (SLA), etc. and a specific application method may vary depending on the material constituting the outer protective layer 30 .

본 발명에 따른 외부 보호층(30)은 외부의 수분, 가스 등이 전극조립체(10) 측으로 침투하는 것을 방지할 뿐만 아니라 절연 기능 및 외장재(40)의 기계적 강도를 향상시키는 역할을 한다.The external protective layer 30 according to the present invention not only prevents external moisture, gas, etc. from penetrating into the electrode assembly 10 side, but also serves to improve the insulating function and mechanical strength of the exterior material 40 .

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 외부 보호층(30)은 복수의 층으로 형성될 수 있고, 이 경우 각 층은 동일하거나 서로 다른 층일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the outer protective layer 30 may be formed of a plurality of layers, and in this case, each layer may be the same or different layers.

본 발명에 따른 외부 보호층(30)이 복수의 층으로 형성될 경우, 상기 외부 보호층(30)은 금속층(50) 및 수지층(60)을 포함할 수 있다. When the outer protective layer 30 according to the present invention is formed of a plurality of layers, the outer protective layer 30 may include a metal layer 50 and a resin layer 60 .

상기 금속층(50)은 3D 프린팅에 사용 가능한 것으로써 이차 전지의 외장재에 적용 가능한 재질로서 열전도성이 우수한 것이라면 그 종류에 특별한 제한 없이 사용될 수 있고, 구체적으로는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리 등이 사용될 수 있다.The metal layer 50 can be used for 3D printing, and as a material applicable to the exterior material of a secondary battery, if it has excellent thermal conductivity, it can be used without particular limitation on its type, and specifically, aluminum, aluminum alloy, copper, etc. can be used. have.

상기 수지층(60)은 금속층(50)이 외부와 전기적으로 연결되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이차 전지는 전극조립체(10)의 전극 리드를 통해서만 외부와 전기적으로 연결되어야 하며, 금속층(50)이 직접 전기적으로 연결될 경우 이차 전지의 안전성이 저해된다. 특히, 전극조립체(10)의 전극 리드가 상기 금속층(50)을 통해서 단락될 경우 이차 전지의 폭발 위험이 있으므로 상기 수지층(60)은 금속층(50)을 보호하는 역할을 한다.The resin layer 60 serves to prevent the metal layer 50 from being electrically connected to the outside. The secondary battery should be electrically connected to the outside only through the electrode lead of the electrode assembly 10 , and when the metal layer 50 is directly electrically connected, the safety of the secondary battery is impaired. In particular, when the electrode lead of the electrode assembly 10 is short-circuited through the metal layer 50 , there is a risk of explosion of the secondary battery, so the resin layer 60 serves to protect the metal layer 50 .

상기 수지층(60)은 3D 프린팅에 사용 가능한 것으로써 이차 전지의 외장재에 적용 가능한 재질이라면 그 종류에 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.The resin layer 60 is usable for 3D printing, and as long as it is a material applicable to the exterior material of the secondary battery, it may be used without any particular limitation on its type.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 외부 보호층(30)은 수지층(60) 단독으로 형성될 수도 있다. 3D 프린팅에 사용되는 수지는 3D 프린팅의 특성 상 상대적으로 높은 경도 및/또는 강도를 갖는 바, 본 발명에 있어서, 외부 보호층(30)에 단독으로 적용될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the outer protective layer 30 may be formed by the resin layer 60 alone. The resin used for 3D printing has relatively high hardness and/or strength due to the characteristics of 3D printing, and in the present invention, may be applied alone to the outer protective layer 30 .

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 외부 보호층(30)은 무기 필러를 포함하여 형성된 것일 수 있고, 특히 무기필러가 수지층(60)에 포함된 것이 수분 침투 방지 극대화 및 외장재(40)의 경도 향상 측면에서 바람직하며, 이 경우 무기 필러가 수지층(60) 전체에 걸쳐 균일하게 산재하고 있는 것이 특히 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the outer protective layer 30 may be formed including an inorganic filler, and in particular, the inorganic filler included in the resin layer 60 maximizes moisture penetration prevention and protects the exterior material (40). It is preferable in terms of hardness improvement, and in this case, it is particularly preferable that the inorganic filler is uniformly dispersed throughout the resin layer 60 .

상기 무기필러의 종류는 당 분야에 일반적으로 사용되는 것으로서 본 발명의 목적에 벗어나지 않는 범위 내라면 특별한 제한은 없고, 구체적인 예를 들면 규소(Si), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 제올라이트 등 일 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있으며, 전술한 단독 또는 2종 이상의 원소를 포함한 금속 산화물이나 금속 질화물의 사용 또한 가능하다.The type of inorganic filler is not particularly limited as long as it is within the scope not departing from the purpose of the present invention as generally used in the art, and specific examples include silicon (Si), aluminum (Al), zirconium (Zr), zinc ( Zn), magnesium (Mg), zeolite, and the like. Each of these may be used alone or in combination of two or more, and it is also possible to use a metal oxide or a metal nitride including the aforementioned alone or two or more kinds of elements.

상기 무기필러의 평균 입경은 예를 들면 0.5 내지 50㎛, 바람직하게는 2 내지 20㎛일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
The average particle diameter of the inorganic filler may be, for example, 0.5 to 50 μm, preferably 2 to 20 μm, but is not necessarily limited thereto.

리튬 이차 전지lithium secondary battery

또한, 본 발명은 전술한 리튬 이차 전지의 제조 방법에 의해 제조된 리튬 이차 전지를 제공한다.In addition, the present invention provides a lithium secondary battery manufactured by the method for manufacturing a lithium secondary battery described above.

종래의 파우치형 리튬 이차 전지 경우 포장재(파우치)의 신뢰성 문제로 인해 그 두께가 18 mm를 초과하지 못하였으나, 본 발명의 리튬 이차 전지는 외장재(40) 두께 및 형태의 제한이 없어 현저히 향상된 에너지 밀도를 가질 수 있다.In the case of the conventional pouch-type lithium secondary battery, the thickness did not exceed 18 mm due to the reliability problem of the packaging material (pouch), but the lithium secondary battery of the present invention does not have restrictions on the thickness and shape of the packaging material 40, so significantly improved energy density can have

또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면 상기 수지층(60)이 무기필러를 포함하여 형성되는 경우 리튬 이차 전지 외장재(40)의 경도가 현저히 향상될 수 있다.
In addition, according to an embodiment of the present invention, when the resin layer 60 is formed to include an inorganic filler, the hardness of the lithium secondary battery casing 40 can be significantly improved.

10: 전극조립체
20: 열가소성 고분자 내부 보호막
30: 외부 보호층
40: 외장재
50: 금속층
60: 수지층
10: electrode assembly
20: thermoplastic polymer inner protective film
30: outer protective layer
40: exterior material
50: metal layer
60: resin layer

Claims (8)

(S1)전극조립체를 열가소성 고분자 내부 보호막 내에 삽입하고 밀봉하는 단계; 및
(S2)상기 전극조립체를 상기 열가소성 고분자 내부 보호막 내에 삽입하고 밀봉한 후, 상기 열가소성 고분자 내부 보호막 상에 금속층 및 수지층을 포함하는 외부 보호층을 3D 프린팅으로 형성하는 단계를 포함하는, 리튬 이차 전지의 제조 방법.
(S1) inserting and sealing the electrode assembly in the inner protective film of the thermoplastic polymer; and
(S2) After inserting and sealing the electrode assembly into the inner protective film of the thermoplastic polymer, forming an outer protective layer including a metal layer and a resin layer on the inner protective film of the thermoplastic polymer by 3D printing, a lithium secondary battery manufacturing method.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 수지층은 무기 필러를 포함하여 형성된 것인, 리튬 이차 전지의 제조 방법.The method according to claim 1, wherein the resin layer is formed to include an inorganic filler, the manufacturing method of a lithium secondary battery. 청구항 1에 있어서, 상기 (S1)단계는 화성(formation) 공정을 더 포함하는, 리튬 이차 전지의 제조 방법.The method according to claim 1, wherein the step (S1) further comprises a formation process. 청구항 1에 있어서, 상기 (S1)단계는 화성(formation) 공정 후 가스배출 공정을 더 포함하는, 리튬 이차 전지의 제조 방법.The method according to claim 1, wherein the step (S1) further comprises a gas discharging process after the formation process. 청구항 1 및 5 내지 7 중 어느 하나의 방법에 의해 제조된 리튬 이차 전지.
A lithium secondary battery manufactured by the method of any one of claims 1 and 5 to 7.
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