KR102663277B1 - Pouch type secondary battery and manufacturing method thereof - Google Patents

Pouch type secondary battery and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR102663277B1
KR102663277B1 KR1020180122135A KR20180122135A KR102663277B1 KR 102663277 B1 KR102663277 B1 KR 102663277B1 KR 1020180122135 A KR1020180122135 A KR 1020180122135A KR 20180122135 A KR20180122135 A KR 20180122135A KR 102663277 B1 KR102663277 B1 KR 102663277B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pouch
secondary battery
type secondary
electrode assembly
type
Prior art date
Application number
KR1020180122135A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200041710A (en
Inventor
정대호
손영수
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020180122135A priority Critical patent/KR102663277B1/en
Publication of KR20200041710A publication Critical patent/KR20200041710A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102663277B1 publication Critical patent/KR102663277B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481—Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/049—Processes for forming or storing electrodes in the battery container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0438—Processes of manufacture in general by electrochemical processing
    • H01M4/044—Activating, forming or electrochemical attack of the supporting material
    • H01M4/0445—Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling
    • H01M4/0447—Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling of complete cells or cells stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/131—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/202—Casings or frames around the primary casing of a single cell or a single battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/247—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for portable devices, e.g. mobile phones, computers, hand tools or pacemakers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/284—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with incorporated circuit boards, e.g. printed circuit boards [PCB]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

파우치형 이차전지의 용량 특성을 높일 뿐 아니라 낙하 시험시 파우치 외장재가 찢어지는 문제를 해결할 수 있는 파우치형 이차전지 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는, 전극 조립체와 전해액을 파우치 외장재 내에 수납하는 파우치형 이차전지에 있어서, 상기 파우치 외장재로부터 상기 전극 조립체 쪽으로 오목한 둥근 엠보 패턴이 다수 형성되어 있고, 상기 오목한 둥근 엠보 패턴이 상기 전극 조립체를 잡아주어 상기 파우치 외장재 내에서의 상기 전극 조립체의 미끄러짐을 방지하는 것을 특징으로 한다. Provided is a pouch-type secondary battery and a manufacturing method thereof that not only improves the capacity characteristics of the pouch-type secondary battery but also solves the problem of the pouch exterior material being torn during a drop test. The pouch-type secondary battery according to the present invention is a pouch-type secondary battery that stores an electrode assembly and an electrolyte in a pouch exterior material, in which a plurality of concave round embossed patterns are formed from the pouch exterior material toward the electrode assembly, and the concave round embossed patterns are formed. This feature holds the electrode assembly and prevents the electrode assembly from slipping within the pouch exterior material.

Description

파우치형 이차전지 및 그 제조 방법{POUCH TYPE SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Pouch-type secondary battery and manufacturing method thereof {POUCH TYPE SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 파우치형 이차전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에너지 밀도를 향상시킬 수 있고 낙하 시험시 신뢰성이 높은 파우치형 이차전지 및 그러한 파우치형 이차전지를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pouch-type secondary battery and a method of manufacturing the same. More specifically, it relates to a pouch-type secondary battery that can improve energy density and has high reliability during a drop test, and a method of manufacturing such a pouch-type secondary battery.

이차전지는 휴대폰, 노트북, 캠코더 등 모바일 기기들의 전원으로 널리 사용되고 있다. 특히 리튬 이차전지의 사용은 작동 전압이 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 이점으로 인해 급속도로 증가되고 있는 추세이다. 이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물을 양극 활물질로, 탄소재를 음극 활물질로 사용하며, 일반적으로, 사용되는 전해질의 형태에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류되기도 하며, 전지의 외형에 따라 원통형, 각형 전지로 분류되기도 한다. Secondary batteries are widely used as a power source for mobile devices such as mobile phones, laptops, and camcorders. In particular, the use of lithium secondary batteries is rapidly increasing due to the advantages of high operating voltage and high energy density per unit weight. These lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxide as a positive electrode active material and carbon material as a negative electrode active material, and are generally classified into lithium ion batteries, lithium ion polymer batteries, and lithium polymer batteries depending on the type of electrolyte used. Depending on the external shape of the battery, it is classified into cylindrical or prismatic batteries.

이차전지는 그것이 사용되는 기기의 종류에 따라, 삽입과 이탈이 자유로운 탈착식 구조로 사용되기도 하고, 또는 기기의 내부에 매립되는 형태의 내장형 구조로 사용되기도 한다. 예를 들어, 노트북과 같은 디바이스는 사용자의 필요에 따라 전지의 삽입과 이탈이 가능한 반면에, 일부 휴대폰, MP3(MPEG Audio Layer-3)와 같은 디바이스는 그 구조 및 용량의 문제로 내장형 전지팩의 사용이 요구되기도 한다. 내장형 전지팩의 경우, 전극 조립체가 전해액과 함께 라미네이트 시트의 파우치 외장재에 수납되어 실링된 구조의 파우치형 전지셀이 주로 사용된다. Depending on the type of device in which it is used, secondary batteries may be used in a removable structure that allows for easy insertion and removal, or may be used as an embedded structure that is embedded inside the device. For example, devices such as laptops allow batteries to be inserted and removed according to the user's needs, while some devices such as mobile phones and MP3 (MPEG Audio Layer-3) devices have built-in battery packs due to problems with their structure and capacity. Its use may also be required. In the case of built-in battery packs, pouch-type battery cells are mainly used in which the electrode assembly is stored and sealed in a pouch exterior material of a laminate sheet along with the electrolyte.

이차전지에서의 주요 연구 과제는 한정된 규격 크기 범위에서 용량 특성 한계치를 극복하는 것, 그리고 이차전지의 안전성을 향상시키는 것이다. 이차전지의 성능을 높이는 것은 내재 에너지량을 증가하는 것이고, 그만큼 사고의 잠재 가능성이 높아지는 바, 적절한 시험 규격에 의한 전지 성능 및 안전성의 평가가 필요하다. 새로운 설계 기술이 적용되어 양산된 이차전지는 내부 단락으로 인한 폭발 방지 설계가 얼마나 잘 이루어졌는지 평가하는 안전성 평가 시험을 거치게 된다. The main research tasks in secondary batteries are to overcome the limits of capacity characteristics within a limited standard size range and to improve the safety of secondary batteries. Increasing the performance of secondary batteries means increasing the amount of embodied energy, which increases the potential for accidents, so it is necessary to evaluate battery performance and safety using appropriate test standards. Secondary batteries mass-produced using new design technology undergo a safety evaluation test to evaluate how well they are designed to prevent explosions due to internal short circuits.

이차전지의 안전성 항목 중에는 낙하 시험이 있다. 낙하 시험은 이차전지를 자유낙하시켰을 때 이차전지가 기계적 충격에 견디는 능력을 측정하는 것으로서, 정해진 높이에서 단단한 바닥으로 이차전지를 자유낙하시켜 접합부나 안전장치에 충격을 주어 누출이 일어날 수 있는 가능성을 시험하는 것이다. 미국의 UL에서 제정한 단체규격 UL 2054, 일본에서 IEC 61960-1 규격을 국제부합화한 JIS C8711 등과 같은 국가규격 등에 따르면, 견목 바닥 위 1m 높이에서 이차전지를 6회 자유낙하시키며 폭발 또는 발화가 일어나지 않아야 한다. 바닥의 종류를 콘크리트나 철판(steel)으로 달리 하거나 낙하 높이를 1m보다 크게 하는 등 배터리 팩 메이커에 따른 자체 규격의 시험도 있다. Among the safety items for secondary batteries, there is a drop test. The drop test measures the ability of a secondary battery to withstand mechanical shock when it is freely dropped. It measures the possibility of leakage by dropping the secondary battery from a certain height onto a hard floor and impacting the joints or safety devices. It is a test. According to national standards such as UL 2054, a collective standard established by UL in the United States, and JIS C8711, which is an international harmonization of the IEC 61960-1 standard in Japan, secondary batteries are freely dropped six times from a height of 1 m above a hardwood floor to prevent explosion or ignition. It shouldn't happen. There are also tests according to battery pack manufacturers' own standards, such as changing the type of floor to concrete or steel or making the drop height greater than 1m.

도 1은 내장형 전지팩 낙하 시험의 한 예를 도시한다. 낙하 시험용 지그(drop jig, 10)에 내장형 전지팩(20)을 부착한 후, 소정 높이에서 자유낙하시켜(화살표 방향) 폭발 또는 발화 여부를 체크한다. 그런데 종래에는 도 2에서와 같이 내장형 전지팩(20)의 파우치형 전지셀 하단 실링부(S)가 벌어져 찢어지는 문제가 있어, 신뢰성에 관한 낙하 시험시 파우치 외장재 부분을 강화하여 개선해야 할 필요가 있다. Figure 1 shows an example of a built-in battery pack drop test. After attaching the built-in battery pack (20) to the drop jig (10), let it fall freely from a predetermined height (in the direction of the arrow) to check whether it explodes or ignites. However, in the past, as shown in FIG. 2, there was a problem that the sealing portion (S) at the bottom of the pouch-type battery cell of the built-in battery pack 20 was opened and torn, so there was a need to improve it by strengthening the pouch exterior material during a drop test regarding reliability. there is.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명은 파우치형 이차전지의 용량 특성을 높일 뿐 아니라 낙하 시험시 파우치 외장재가 찢어지는 문제를 해결할 수 있는 파우치형 이차전지 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was created to solve the above problems, and the present invention is a pouch-type secondary battery that can not only improve the capacity characteristics of the pouch-type secondary battery but also solve the problem of the pouch exterior material being torn during a drop test, and a method of manufacturing the same. The purpose is to provide.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood from the following description and will be more clearly understood by practicing the present invention. Additionally, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by means and combinations thereof as set forth in the claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는, 전극 조립체와 전해액을 파우치 외장재 내에 수납하는 파우치형 이차전지에 있어서, 상기 파우치 외장재로부터 상기 전극 조립체 쪽으로 오목한 둥근 엠보 패턴이 다수 형성되어 있고, 상기 오목한 둥근 엠보 패턴이 상기 전극 조립체를 잡아주어 상기 파우치 외장재 내에서의 상기 전극 조립체의 미끄러짐을 방지하는 것을 특징으로 한다. A pouch-type secondary battery according to the present invention for achieving the above object is a pouch-type secondary battery that stores an electrode assembly and an electrolyte in a pouch exterior material, wherein a plurality of concave round embossed patterns are formed from the pouch exterior material toward the electrode assembly, , the concave round embossed pattern holds the electrode assembly and prevents the electrode assembly from slipping within the pouch exterior material.

상기 오목한 둥근 엠보 패턴은 상기 파우치형 이차전지의 상단에서부터 전체 면적의 10~20% 이내에 있는 부분에는 형성되어 있지 않고, 그 아래의 80~90% 면적에 해당하는 부분에 형성되어 있으며, 상기 오목한 둥근 엠보 패턴에 의해 상기 전극 조립체가 압축되어 있다.The concave round embossed pattern is not formed in a portion within 10 to 20% of the total area from the top of the pouch-type secondary battery, but is formed in a portion corresponding to 80 to 90% of the area below, and the concave round The electrode assembly is compressed by the embossed pattern.

상기 오목한 둥근 엠보 패턴은 원형, 반구형, 곡면형 또는 원추대(truncated cone)형 패턴일 수 있다.The concave round embossed pattern may be a circular, hemispherical, curved or truncated cone pattern.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 제조 방법은, 전극 조립체와 전해액을 파우치 외장재 내에 수납하는 파우치형 이차전지 제조 방법에 있어서, 볼록한 둥근 엠보 패턴이 형성된 엠보싱 프레스 플레이트(embossing press plate)를 적용해 상기 파우치형 이차전지 표면을 눌러주는 단계를 포함함으로써, 상기 파우치 외장재로부터 상기 전극 조립체 쪽으로 오목한 둥근 엠보 패턴을 다수 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The method of manufacturing a pouch-type secondary battery according to the present invention for achieving the above object is a method of manufacturing a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly and an electrolyte are stored in a pouch exterior material, in which an embossing press plate is formed with a convex round embossed pattern. ) is applied to press the surface of the pouch-type secondary battery, thereby forming a plurality of concave round embossed patterns from the pouch exterior material toward the electrode assembly.

상기 파우치형 이차전지 표면을 눌러주는 단계는 파우치형 전지셀 조립 이후 활성화 충방전 단계의 지그 포메이션(jig formation)시 수행하는 것일 수 있다.The step of pressing the surface of the pouch-type secondary battery may be performed during jig formation in the activation charging and discharging step after assembling the pouch-type battery cell.

상기 지그 포메이션시 상기 파우치형 전지셀 양 쪽에 위치하는 두 개의 압착 플레이트 중 적어도 어느 하나를 상기 엠보싱 프레스 플레이트로 하여 상기 파우치형 전지셀을 압착할 수 있다. In the jig formation, the pouch-type battery cell can be pressed by using at least one of two pressing plates located on both sides of the pouch-type battery cell as the embossing press plate.

상기 파우치형 전지셀을 압착하는 동안 상기 파우치형 전지셀을 가열할 수 있다. While compressing the pouch-type battery cell, the pouch-type battery cell can be heated.

상기 볼록한 둥근 엠보 패턴은 원형, 반구형, 곡면형 또는 원추대형 패턴일 수 있다. The convex round embossed pattern may be a circular, hemispherical, curved or conical pattern.

상기 오목한 둥근 엠보 패턴의 깊이는 상기 오목한 둥근 엠보 패턴 형성 전후로 파우치형 이차전지 부피가 2~5% 감소되게 하는 정도일 수 있다. The depth of the concave round embossed pattern may be such that the volume of the pouch-type secondary battery is reduced by 2 to 5% before and after forming the concave round embossed pattern.

상기 파우치형 이차전지 표면을 눌러주는 단계는 파우치형 전지셀에 PCM(protection circuit module, 보호회로 모듈)을 장착해 내장형 전지팩으로 제조한 이후에 단순 가압하는 단계일 수도 있다.The step of pressing the surface of the pouch-type secondary battery may be a step of simply pressing after attaching a PCM (protection circuit module) to the pouch-type battery cell and manufacturing it into a built-in battery pack.

이 경우, 상기 오목한 둥근 엠보 패턴의 깊이는 상기 오목한 둥근 엠보 패턴 형성 전후로 파우치형 이차전지 부피가 1~3% 감소되게 하는 정도일 수 있다.In this case, the depth of the concave round embossed pattern may be such that the volume of the pouch-type secondary battery is reduced by 1 to 3% before and after forming the concave round embossed pattern.

본 발명에 의하면, 파우치형 이차전지의 용량 증대, 낙하 시험 강성을 높이는 효과가 있다. According to the present invention, there is an effect of increasing the capacity of the pouch-type secondary battery and improving the drop test rigidity.

본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 파우치 외장재로부터 전극 조립체 쪽으로 오목한 둥근 엠보 패턴(다수의 음각 패턴)이 형성되면서 이 패턴에 의해 전극 조립체가 압축된 양태가 된다. 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 파우치 외장재 내부에 불필요한 공간을 남기지 않으므로 이차전지의 부피를 줄여 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 불필요한 공간을 삭제하여 용량을 증가시킬 뿐만 아니라, 이러한 파우치형 이차전지를 포함하는 모듈/팩의 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다. In the pouch-type secondary battery according to the present invention, a concave round embossed pattern (multiple engraved patterns) is formed from the pouch exterior material toward the electrode assembly, and the electrode assembly is compressed by this pattern. The pouch-type secondary battery according to the present invention has the effect of improving energy density by reducing the volume of the secondary battery because it does not leave unnecessary space inside the pouch exterior material. Not only can capacity be increased by eliminating unnecessary space, but the energy density of the module/pack containing such pouch-type secondary batteries can be increased.

본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 파우치 외장재로부터 전극 조립체 쪽으로 오목한 둥근 엠보 패턴이 형성되면서 이 패턴에 의해 내부의 전극 조립체를 잡아줄 수 있어, 파우치 외장재 내에서의 전극 조립체의 미끄러짐을 방지할 수 있다. 이에 따라, 낙하 시험시 파우치 외장재 내측 표면 탈리가 늦춰져 낙하 시험 강성을 높일 수 있다. 낙하 시험 이후 이차전지 사용에 있어서도 외부의 물리적 충격에 의해 파우치 외장재가 찢어지는 문제를 해결할 수 있어 전해액의 누액 가능성이 감소되므로 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있는 효과도 있다. In the pouch-type secondary battery according to the present invention, a concave round embossed pattern is formed from the pouch exterior material toward the electrode assembly, and this pattern can hold the electrode assembly inside, preventing the electrode assembly from slipping within the pouch exterior material. . Accordingly, during the drop test, the detachment of the inner surface of the pouch exterior material is delayed, thereby increasing the drop test rigidity. Even when using a secondary battery after a drop test, the problem of the pouch exterior material being torn by external physical shock can be solved, and the possibility of electrolyte leakage is reduced, which has the effect of improving the battery's lifespan characteristics.

이러한 오목한 둥근 엠보 패턴은 볼록한 둥근 엠보 패턴(다수의 양각 패턴)이 형성된 엠보싱 프레스 플레이트를 셀 공정 또는 팩 공정에 적용하여 형성할 수 있다. 평평한 프레스를 이용할 때에는 가압력의 한계치가 있을 수 밖에 없다. 본 발명에서는 평평한 프레스에 볼록한 형상의 압력점인 볼록한 둥근 엠보 패턴을 추가한 엠보싱 프레스 플레이트를 제안하여 그 가압력의 한계치를 극복하고, 평평한 프레스를 이용하거나 프레스를 이용하지 않을 때에 비해 이차전지 셀의 전해액 함침(wetting) 특성을 높여 공정 시간 단축 효과도 가질 수 있다.This concave round emboss pattern can be formed by applying an embossing press plate on which a convex round emboss pattern (multiple embossed patterns) is formed to a cell process or pack process. When using a flat press, there is inevitably a limit to the pressing force. In the present invention, an embossing press plate is proposed by adding a convex round emboss pattern, which is a convex-shaped pressure point, to a flat press, to overcome the limit of the pressing force, and to increase the electrolyte of the secondary battery cell compared to using a flat press or not using a press. By increasing the wetting characteristics, it can also have the effect of shortening the process time.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 내장형 전지팩 낙하 시험의 한 예를 도시한다.
도 2는 도 1의 낙하 시험 후 내장형 전지팩의 파우치형 전지셀 파우치 외장재 하단이 찢어진 경우의 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지로서 파우치형 전지셀의 사시도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV 단면도이다.
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 제조에 이용되는 이차전지 충방전 장치의 일부분을 개략적으로 도시한 측면도와 상면도이다.
도 7은 도 5의 이차전지 충방전 장치에 엠보싱 프레스 플레이트를 적용한 모습을 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 제조 방법의 공정 단면도이다.
도 9와 도 10은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 제조에 이용되는 다른 이차전지 충방전 장치의 일부분을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 다른 파우치형 이차전지로서 내장형 전지팩의 도면이다.
도 12는 실험예에서 제작한 내장형 전지팩의 모식도이다.
도 13은 도 12의 내장형 전지팩을 낙하 시험하기 위한 준비 상태의 도면이다.
도 14는 도 12의 내장형 전지팩 낙하 시험 준비 상태 및 낙하 시험 후의 사진이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention described later. Therefore, the present invention includes the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited to only .
Figure 1 shows an example of a built-in battery pack drop test.
Figure 2 is a photograph of a case where the bottom of the exterior material of the pouch-type battery cell pouch of the built-in battery pack is torn after the drop test of Figure 1.
Figure 3 is a perspective view of a pouch-type battery cell as a pouch-type secondary battery according to the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of Figure 3.
Figures 5 and 6 are a side view and a top view schematically showing a portion of a secondary battery charging and discharging device used in manufacturing a pouch-type secondary battery according to the present invention.
Figure 7 shows an embossing press plate applied to the secondary battery charging and discharging device of Figure 5.
Figure 8 is a cross-sectional view of the process of the pouch-type secondary battery manufacturing method according to the present invention.
9 and 10 are side views schematically showing a portion of another secondary battery charging and discharging device used in manufacturing a pouch-type secondary battery according to the present invention.
Figure 11 is a diagram of an embedded battery pack as another pouch-type secondary battery according to the present invention.
Figure 12 is a schematic diagram of the built-in battery pack manufactured in the experimental example.
FIG. 13 is a diagram showing a state of preparation for a drop test of the built-in battery pack of FIG. 12.
FIG. 14 is a photograph of the built-in battery pack of FIG. 12 in a state of preparation for the drop test and after the drop test.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the embodiments according to the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following embodiments. Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their common or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it is. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not entirely represent the technical idea of the present invention, so at the time of filing the present application, various options that can replace them are available. It should be understood that equivalents and variations may exist.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이고 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 가리킨다. 본 발명에서 파우치형 이차전지는 파우치형 전지셀, 그리고 이것을 포함하는 내장형 전지팩을 모두 포함한다. Additionally, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. The shapes of elements in the drawings are exaggerated to emphasize clearer explanation, and the same reference numbers refer to the same components. In the present invention, the pouch-type secondary battery includes both a pouch-type battery cell and a built-in battery pack including the pouch-type battery cell.

도 3은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지인 파우치형 전지셀의 사시도이고, 도 4는 도 3의 IV-IV 단면도이다. Figure 3 is a perspective view of a pouch-type battery cell, which is a pouch-type secondary battery according to the present invention, and Figure 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of Figure 3.

파우치형 전지셀(100)은 금속층(Al 포일)과 상기 금속층의 상면과 하면에 코팅되는 합성수지층의 다층막으로 구성되는 라미네이트 시트의 파우치 외장재(120)를 사용하여 외관을 구성하며, 전극 조립체(130)를 가운데에 두고 한 장 또는 두 장의 파우치 외장재(120)를 겹친 후 테두리 일부를 열융착 실링하며, 전해액 주액 후 남은 테두리마저 실링 밀봉 제조된다. The pouch-type battery cell 100 has an exterior using a pouch exterior material 120 of a laminate sheet composed of a metal layer (Al foil) and a multilayer film of a synthetic resin layer coated on the upper and lower surfaces of the metal layer, and an electrode assembly 130 ) is placed in the center, one or two pieces of pouch exterior material 120 are overlapped, and part of the edge is heat-fused and sealed, and even the remaining edge after electrolyte injection is sealed.

전극 조립체(130)는 전극과 분리막이 교대로 적층되어 형성될 수 있다. 전극은 양극 및 음극으로 구성된다. 이 때, 전극 조립체(130)는 양극/분리막/음극이 교대로 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 분리막은 절연 재질로 이루어져 양극과 음극 사이를 전기적으로 절연한다. 여기서, 분리막은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등 폴리올레핀계 수지막으로 형성될 수 있다. 그리고, 전극 조립체(130)는 전극 및 분리막이 권취된 젤리 롤(jelly-roll)형 또는 전극 및 분리막이 폴딩(folding)된 폴디드(folded)형으로 형성될 수 있다. The electrode assembly 130 may be formed by alternately stacking electrodes and separators. The electrode consists of an anode and a cathode. At this time, the electrode assembly 130 may have a structure in which an anode/separator/cathode are alternately stacked. The separator is made of an insulating material and electrically insulates the anode and cathode. Here, the separator may be formed of a polyolefin-based resin film, such as microporous polyethylene (PE) or polypropylene (PP). In addition, the electrode assembly 130 may be formed in a jelly-roll shape in which the electrode and the separator are wound, or in a folded shape in which the electrode and the separator are folded.

이러한 파우치형 전지셀(100)에는 전극 조립체(130)가 적층된 형태로 수납되는데, 상기 전극 조립체(130)에는 전극 리드(150)가 연결되어 있고, 상기 전극 리드(150)는 파우치 외장재(120)로부터 돌출되어 있다. 전극 리드(150)와 파우치 외장재(120) 사이에는 실링 테이프(170)가 개재된다. 이러한 전극 리드(150)는 기기와 접촉을 통해 전기적으로 연결되어 기기에 전력을 공급하거나 공급받게 된다. In this pouch-type battery cell 100, an electrode assembly 130 is stored in a stacked form. An electrode lead 150 is connected to the electrode assembly 130, and the electrode lead 150 is connected to the pouch exterior material 120. ) protrudes from the A sealing tape 170 is interposed between the electrode lead 150 and the pouch exterior material 120. These electrode leads 150 are electrically connected to the device through contact and supply or receive power to the device.

파우치형 전지셀(100)은 파우치 외장재(120)로부터 전극 조립체(130) 쪽으로 오목한 둥근 엠보 패턴(다수의 음각 패턴, 180)이 형성되면서 이 패턴(180)에 의해 전극 조립체(130)가 더욱 압축된 양태가 된다. In the pouch-type battery cell 100, a concave round embossed pattern (multiple engraved patterns, 180) is formed from the pouch exterior material 120 toward the electrode assembly 130, and the electrode assembly 130 is further compressed by this pattern 180. It becomes a form.

이에 따라, 파우치형 전지셀(100)은 파우치 외장재(120) 내부에 불필요한 공간을 남기지 않으므로 이차전지의 부피를 줄여 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 불필요한 공간을 삭제하여 용량을 증가시킬 뿐만 아니라, 이러한 파우치형 전지셀(100)을 포함하는 전지모듈/전지팩의 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다. Accordingly, the pouch-type battery cell 100 does not leave unnecessary space inside the pouch exterior material 120, which has the effect of improving energy density by reducing the volume of the secondary battery. Not only can capacity be increased by eliminating unnecessary space, but the energy density of the battery module/battery pack including the pouch-type battery cell 100 can be increased.

파우치형 전지셀(100)은 파우치 외장재(120)로부터 전극 조립체(130) 쪽으로 오목한 둥근 엠보 패턴(180)이 형성되면서 이 패턴(180)에 의해 내부의 전극 조립체(130)를 잡아줄 수 있어, 파우치 외장재(120) 내에서의 전극 조립체(130)의 미끄러짐을 방지할 수 있다. 이에 따라, 낙하 시험시 파우치 외장재(120) 내측 표면 탈리가 늦춰져 낙하 시험 강성을 높일 수 있다. 낙하 시험 이후 파우치형 전지셀(100) 사용에 있어서도 외부의 물리적 충격에 의해 파우치 외장재(120)가 찢어지는 문제를 해결할 수 있어 전해액의 누액 가능성이 감소되므로 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있는 효과도 있다. In the pouch-type battery cell 100, a concave round embossed pattern 180 is formed from the pouch exterior material 120 toward the electrode assembly 130, and the internal electrode assembly 130 can be held by this pattern 180. It is possible to prevent the electrode assembly 130 from slipping within the pouch exterior material 120. Accordingly, during the drop test, the detachment of the inner surface of the pouch exterior material 120 is delayed, thereby increasing the drop test rigidity. Even when using the pouch-type battery cell 100 after a drop test, the problem of the pouch exterior material 120 being torn by external physical shock can be solved, and the possibility of electrolyte leakage is reduced, which has the effect of improving the lifespan characteristics of the battery. there is.

오목한 둥근 엠보 패턴(180)은 파우치형 전지셀(100) 대면적 부분의 전체 면에 형성할 필요는 없고 하단쪽에 형성하여 하단 실링부 쪽의 강성을 보완하도록 한다. 파우치형 전지셀(100) 상단부(전극 리드(150)가 형성되는 쪽을 상단으로 봄)에는 셀에 대한 정보를 마킹하는 바코드 영역 등이 마련될 수 있기 때문에 그 부분에는 오목한 둥근 엠보 패턴(180)을 적용하는 것이 바람직하지 않다. 그리고, 파우치형 전지셀(100) 상단 실링부 쪽에는 PCM을 장착하여 전지팩으로 제조하고 있으므로 가급적 이 부분에 오목한 둥근 엠보 패턴(180)을 적용하지 않는 것이 좋다. 따라서, 본 발명의 오목한 둥근 엠보 패턴(180)은 파우치형 전지셀(100)에서 예를 들어 상단에서부터 전체 면적의 10~20% 이내에 있는 부분에는 형성하지 않고, 그 아래의 80~90% 면적에 해당하는 부분에 형성함이 바람직하다. The concave round embossed pattern 180 does not need to be formed on the entire surface of the large area portion of the pouch-type battery cell 100, but is formed on the lower side to supplement the rigidity of the lower sealing portion. Since the upper part of the pouch-type battery cell 100 (viewing the side where the electrode lead 150 is formed as the upper side) may be provided with a barcode area for marking information about the cell, a concave round embossed pattern 180 is provided at that part. It is not advisable to apply . In addition, since a PCM is mounted on the upper sealing part of the pouch-type battery cell 100 to manufacture a battery pack, it is best not to apply the concave round emboss pattern 180 to this part if possible. Therefore, the concave round embossed pattern 180 of the present invention is not formed in, for example, a portion within 10 to 20% of the total area from the top of the pouch-type battery cell 100, but is formed in an area of 80 to 90% below it. It is desirable to form it in the corresponding part.

보다 구체적으로, 파우치형 전지셀(100)을 포함하는 내장형 전지팩은 두께 증가를 최소화 하기 위하여 팩 프레임에 파우치형 전지셀(100) 및 PCM이 탑재된 상태에서, 외면에 라벨(label)을 부착하는 구조로 완성될 수가 있다. 일반적으로, PCM은 일면에 안전소자가 돌출되어 있고, PCM과 파우치형 전지셀(100)의 전극 리드(150)와의 용접부가 상기와 동일한 일면에 형성되어 있으며, 팩 프레임에서 PCM이 안전소자가 전면부에 위치하도록 결합된다. PCM이 위치하는 부위에서 파우치형 전지셀(100)의 외면 평탄도가 고르지 못하면, 라벨이 손상되거나 접착력이 저하되는 문제가 발생한다. 따라서, 라벨이 부착될 부위에는 가급적 오목한 둥근 엠보 패턴(180)을 형성하지 않는 것이 좋다.More specifically, the built-in battery pack including the pouch-type battery cell 100 has a label attached to the outer surface with the pouch-type battery cell 100 and the PCM mounted on the pack frame in order to minimize the increase in thickness. It can be completed with a structure that does. In general, the PCM has a safety element protruding on one side, and the welding portion between the PCM and the electrode lead 150 of the pouch-type battery cell 100 is formed on the same side as above, and in the pack frame, the PCM has a safety element on the front side. It is joined to be located in the part. If the outer surface flatness of the pouch-type battery cell 100 is uneven in the area where the PCM is located, the label may be damaged or the adhesive strength may be reduced. Therefore, it is best not to form a concave round embossed pattern 180 in the area where the label is to be attached.

이처럼 오목한 둥근 엠보 패턴(180)을 파우치형 전지셀(100) 하단 쪽으로 위치하게 하면 상단 실링부 쪽의 데미지(damage)를 최소화하면서 낙하 시험시 곧잘 찢어지는 파우치 외장재 하단부의 찢어짐을 방지하는 효과가 탁월하다. Placing the concave round emboss pattern 180 toward the bottom of the pouch-type battery cell 100 has an excellent effect of minimizing damage to the upper sealing part and preventing tearing of the lower part of the pouch exterior material, which easily tears during a drop test. do.

이러한 오목한 둥근 엠보 패턴(180)은 본 발명 제조 방법에 따라, 볼록한 둥근 엠보 패턴(다수의 양각 패턴)이 형성된 엠보싱 프레스 플레이트를 적용하여 형성할 수 있다. 평평한 프레스를 이용할 때에는 가압력의 한계치가 있을 수 밖에 없다. 본 발명에서는 평평한 프레스에 둥글게 볼록한 형상의 압력점인 볼록한 둥근 엠보 패턴을 추가한 엠보싱 프레스 플레이트를 제안하여 그 가압력의 한계치를 극복하고, 평평한 프레스를 이용하거나 프레스를 이용하지 않을 때에 비해 파우치형 전지셀(100)의 전해액 함침 특성을 높여 공정 시간 단축 효과도 가질 수 있다. This concave round embossed pattern 180 can be formed by applying an embossing press plate on which a convex round embossed pattern (multiple embossed patterns) is formed according to the manufacturing method of the present invention. When using a flat press, there is inevitably a limit to the pressing force. In the present invention, an embossing press plate is proposed by adding a convex round emboss pattern, which is a round convex pressure point, to a flat press, to overcome the limit of the pressing force, and to produce pouch-type battery cells compared to using a flat press or not using a press. By increasing the electrolyte impregnation characteristics of (100), it can also have the effect of shortening the process time.

본 발명에 따른 파우치형 이차전지 제조 방법은 볼록한 둥근 엠보 패턴이 형성된 엠보싱 프레스 플레이트를 적용해 파우치형 이차전지 표면을 눌러주는 단계를 포함한다. 상기 엠보싱 프레스 플레이트를 적용하는 단계는 셀 조립 라인에서 셀을 조립한 이후의 활성화 충방전 단계의 지그 포메이션시 수행할 수 있다. 즉, 셀 공정에서 적용할 수 있다.The method of manufacturing a pouch-type secondary battery according to the present invention includes the step of pressing the surface of the pouch-type secondary battery by applying an embossing press plate on which a convex round emboss pattern is formed. The step of applying the embossing press plate can be performed during jig formation in the activation charge and discharge step after assembling the cell on a cell assembly line. In other words, it can be applied in the cell process.

파우치형 이차전지는 셀을 조립하는 과정과 전지를 활성화하는 과정을 거쳐 제조되며, 전지 활성화 단계에서는 충방전 장치에 셀을 탑재하고 활성화에 필요한 조건으로 충전 및 방전을 수행하게 된다. 이와 같이, 전지의 활성화를 위해 충방전 장치를 이용해 소정의 충방전을 실시하는 과정을 포메이션 공정이라고 하고, 충방전 장치와 같은 지그에 넣어 진행하는 것이기 때문에 지그 포메이션이라고도 한다. Pouch-type secondary batteries are manufactured through a process of assembling cells and activating the battery. In the battery activation stage, cells are mounted on a charging and discharging device and charging and discharging are performed under the conditions necessary for activation. In this way, the process of performing a predetermined charge and discharge using a charge and discharge device to activate the battery is called a formation process, and because it is carried out in the same jig as the charge and discharge device, it is also called a jig formation.

이러한 포메이션 공정을 수행하기 위해서는 셀이 충방전 장치에 제대로 장착되어야 한다. 즉, 셀의 전극 리드가 충방전 장치의 도전부에 접하도록 배치되어 양자가 전기적으로 연결되어야 하고, 충방전이 진행되는 동안에 이러한 전기적 연결 상태가 유지되어야 한다.In order to perform this formation process, the cell must be properly mounted on the charge/discharge device. That is, the electrode lead of the cell must be placed in contact with the conductive part of the charging and discharging device so that the two are electrically connected, and this electrical connection must be maintained while charging and discharging progresses.

이를 위해 이차전지의 충방전 장치는 셀을 고정하기 위한 복수 개의 압착 플레이트를 구비하는 것이 일반적이다. 상기 압착 플레이트 2장 사이에 각각 파우치형 전지셀을 끼우고 양측에서 압력을 가하면서, 셀의 전극 리드를 통해 전류를 인가하여 충전을 한다.For this purpose, charging and discharging devices for secondary batteries generally include a plurality of compression plates to secure the cells. Each pouch-type battery cell is placed between the two compression plates, and pressure is applied from both sides while charging is performed by applying current through the electrode leads of the cell.

이와 같이, 압착 플레이트로 셀을 눌러줌으로써 충방전 과정에서 가스 발생에 따른 셀의 두께 증가를 억제할 수 있다. 이 때 발생한 가스는 가스 포켓부에 포집하여 활성화 공정 후 제거한다. 여기서 상기 가스 포켓부는 파우치 외장재의 일부분으로서 활성화 공정에서 가압되는 셀 바디 부분에서 전극 리드에 교차하는 방향으로 연장 형성되어 있는 부분으로 추후 파우치 외장재에서 커팅(cutting)처리될 수 있다. In this way, by pressing the cell with a compression plate, an increase in the thickness of the cell due to gas generation during the charging and discharging process can be suppressed. The gas generated at this time is collected in the gas pocket and removed after the activation process. Here, the gas pocket portion is a part of the pouch exterior material that extends in a direction intersecting the electrode lead from the cell body portion that is pressed in the activation process, and can be cut from the pouch exterior material later.

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 제조에 이용되는 이차전지 충방전 장치의 일부분을 개략적으로 도시한 측면도와 상면도이다. 도 7은 도 5의 이차전지 충방전 장치에 엠보싱 프레스 플레이트를 적용한 모습을 도시한다. 본 발명에서는 압착 플레이트(230)로서 도 7과 같은 엠보싱 프레스 플레이트를 적용함이 특징이다. 도 8은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 제조 방법의 공정 단면도이다. Figures 5 and 6 are a side view and a top view schematically showing a portion of a secondary battery charging and discharging device used in manufacturing a pouch-type secondary battery according to the present invention. Figure 7 shows an embossing press plate applied to the secondary battery charging and discharging device of Figure 5. The present invention is characterized by applying an embossing press plate as shown in FIG. 7 as the pressing plate 230. Figure 8 is a cross-sectional view of the process of the pouch-type secondary battery manufacturing method according to the present invention.

이차전지 충방전 장치를 사용하여 포메이션 공정을 진행할 때, 우선 도 5에 도시한 바와 같이, 간지(240)를 사용하여 조립 완료 상태의 파우치형 전지셀(100')을 일정 높이로 떠받힌 상태에서 압착 플레이트(230)로 파우치형 전지셀(100')의 바디를 가압한다. 상기 간지(240)는 여러 겹으로 접혀 압착 플레이트(230)들 사이 공간에 개재될 수 있으며, 나머지 부분들은 압착 플레이트(230)의 상단에 고정될 수 있다. 예컨대, 도 6과 같이, 압착 플레이트(230)의 상단에 간지(240)의 일부분을 걸쳐 놓고 다시 그 위에 고정대(250)를 놓은 다음, 이들에 볼트(260)를 체결하여 간지(240)를 압착 플레이트(230)의 상단에 고정한다. When performing the formation process using a secondary battery charging and discharging device, first, as shown in FIG. 5, the assembled pouch-type battery cell 100' is supported at a certain height using a slip sheet 240. The body of the pouch-type battery cell 100' is pressed using the compression plate 230. The slip 240 may be folded in several layers and interposed in the space between the compression plates 230, and the remaining portions may be fixed to the top of the compression plates 230. For example, as shown in FIG. 6, a portion of the slip sheet 240 is placed on the top of the pressing plate 230, the fixture 250 is placed on it, and then the bolt 260 is fastened to these to press the slip sheet 240. It is fixed to the top of the plate (230).

이 때, 파우치형 전지셀(100') 양 쪽에 위치하는 두 개의 압착 플레이트(230) 중 적어도 어느 하나를 도 7에서처럼 엠보싱 프레스 플레이트로 한다. 그러면 파우치형 전지셀(100')의 앞면 또는 뒷면에 오목한 둥근 엠보 패턴(180)을 형성할 수 있다. At this time, at least one of the two pressing plates 230 located on both sides of the pouch-type battery cell 100' is used as an embossing press plate as shown in FIG. 7. Then, a concave round embossed pattern 180 can be formed on the front or back side of the pouch-type battery cell 100'.

엠보싱 프레스 플레이트는 도 7에 도시한 바와 같이, 평평한 플레이트(232)에 볼록 형상의 압력점이 추가된 것으로 구성할 수 있다. 볼록한 둥근 엠보 패턴(234) 즉, 다수의 양각 패턴을 더 형성하여 파우치형 전지셀(100')을 도 8과 같이 압착함으로써, 도 3에 도시한 것과 같은 파우치형 전지셀(100)로 제조할 수 있다. As shown in FIG. 7, the embossing press plate can be configured by adding convex-shaped pressure points to a flat plate 232. By further forming the convex round embossed pattern 234, that is, a plurality of embossed patterns, and pressing the pouch-type battery cell 100' as shown in FIG. 8, the pouch-type battery cell 100 as shown in FIG. 3 can be manufactured. You can.

이처럼, 지그 포메이션시 엠보싱 프레스 플레이트를 적용해 파우치형 전지셀 표면을 눌러주면, 셀의 용량 특성을 높일 수 있고, 엠보 형상이 전극 조립체를 잡아주어 파우치 외장재 내측 표면 탈리를 늦추는 결과 낙하 시험시 강성을 높이는 효과가 있다. 기존에도 이용되던 셀 공정 지그 포메이션에서 압착 플레이트의 형상만 엠보싱 프레스 플레이트로 바꿔 끼워 적용하면 되므로 기존 공정에 손쉽게 편입되어 수행이 될 수 있고, 조립된 셀에 대해 별개의 공정을 통해 오목한 둥근 엠보 패턴을 형성하는 단계를 추가할 필요가 없으므로 제조 공정 단순화 측면에서도 바람직하다. In this way, by applying an embossing press plate during jig formation to press the surface of the pouch-type battery cell, the capacity characteristics of the cell can be increased, and the embossed shape holds the electrode assembly and slows down the detachment of the inner surface of the pouch exterior material, increasing the rigidity during the drop test. Height is effective. In the previously used cell process jig formation, only the shape of the pressing plate needs to be changed to an embossing press plate, so it can be easily incorporated into the existing process and performed, and a concave round embossed pattern can be created through a separate process for the assembled cell. It is also desirable in terms of simplifying the manufacturing process because there is no need to add a forming step.

한편, 도 9와 도 10은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 제조에 이용되는 다른 이차전지 충방전 장치의 일부분을 개략적으로 도시한 측면도들이다. 이 때에도 압착 플레이트(330)로서 도 7과 같은 엠보싱 프레스 플레이트를 적용할 수 있다. Meanwhile, Figures 9 and 10 are side views schematically showing a portion of another secondary battery charging and discharging device used in manufacturing a pouch-type secondary battery according to the present invention. In this case as well, an embossing press plate as shown in FIG. 7 can be used as the pressing plate 330.

도 9에 도시한 바와 같이, 간지(340)를 사용하여 파우치형 전지셀(100')을 일정 높이로 떠받힌 상태에서 압착 플레이트(330)로 파우치형 전지셀(100')의 바디를 가압한다. As shown in FIG. 9, the body of the pouch-type battery cell 100' is pressed with the compression plate 330 while the pouch-type battery cell 100' is supported at a certain height using the slipper 340. .

이 때, 파우치형 전지셀(100') 양 쪽에 위치하는 두 개의 압착 플레이트(330) 중 적어도 어느 하나를 엠보싱 프레스 플레이트로 한다. 엠보싱 프레스 플레이트는 평평한 플레이트(232)에 볼록 형상의 압력점이 추가된 것으로 구성할 수 있다. 볼록한 둥근 엠보 패턴(234) 즉, 다수의 양각 패턴을 더 형성하여 파우치형 전지셀(100')을 압착하면, 파우치형 전지셀(100') 표면에 상기 양각 패턴이 반전된 형상인 오목한 둥근 엠보 패턴(180)이 형성되고, 도 3에 도시한 것과 같은 파우치형 전지셀(100)로 제조할 수 있다. At this time, at least one of the two pressing plates 330 located on both sides of the pouch-type battery cell 100' is used as an embossing press plate. The embossing press plate can be constructed by adding convex pressure points to a flat plate 232. When the convex round embossed pattern 234, that is, a plurality of embossed patterns, is further formed and the pouch-shaped battery cell 100' is pressed, a concave round emboss in the shape of an inverted embossed pattern is formed on the surface of the pouch-shaped battery cell 100'. A pattern 180 is formed, and the pouch-type battery cell 100 as shown in FIG. 3 can be manufactured.

이 때, 평평한 플레이트(232)에서 파우치형 전지셀(100')과 대향하고 있지 않은 쪽에는 히터(236)를 더 구비할 수 있다. 히터(236)에 의한 가열 온도는 조절할 수 있다. 히터(236)로 가열하면서 충방전과 압착을 하면 활성화가 더욱 빨리 진행되고 활성화로 인한 가스 배출이 더욱 원활해질 뿐 아니라, 파우치 외장재(120) 연신율이 늘어나기 때문에 크랙 발생 없이 오목한 둥근 엠보 패턴(180)을 잘 형성할 수 있게 된다. At this time, a heater 236 may be further provided on the side of the flat plate 232 that does not face the pouch-type battery cell 100'. The heating temperature by the heater 236 can be adjusted. If charging, discharging and compression are performed while heating with the heater 236, not only does activation proceed more quickly and gas discharge due to activation become more smooth, but the elongation of the pouch exterior material 120 increases, creating a concave round embossed pattern (180) without cracking. ) can be formed well.

본 발명에 따르면 파우치형 전지셀(100')에 오목한 둥근 엠보 패턴(180)을 적용하지 않는 경우에 비해서 전해액 주액량을 5~10% 감소시킬 수 있다. 10% 이상 감소시키면 용량 감소의 위험이 있어 바람직하지 않다. 5% 이내로 감소시키면 엠보 패턴 프레싱 후 전해액 누액의 부작용이 있어 바람직하지 않다. According to the present invention, the amount of electrolyte injected can be reduced by 5 to 10% compared to the case where the concave round embossed pattern 180 is not applied to the pouch-type battery cell 100'. Reducing it by more than 10% is not desirable because there is a risk of capacity reduction. If it is reduced to less than 5%, it is not desirable because there is a side effect of electrolyte leakage after pressing the embossed pattern.

본 발명에서는 또한, 파우치 외장재(120)의 특성을 고려해 엠보싱 프레스 플레이트에 포함시키는 볼록한 둥근 엠보 패턴(234)으로서 신규 R-패턴을 적용한다. 본 발명에서는 파우치 외장재(120) 크랙 발생을 특히 고려해 볼록한 둥근 엠보 패턴(234)을 제안한다. 각이 지거나 모서리(edge)가 많은 패턴이 아닌, 원형, 반구형, 곡면형 또는 원추대(truncated cone)형 패턴을 적용하고 지그 포메이션시 히터(236)에 의한 열을 이용하는 히팅 프레스에 엠보 프레스를 결합시키므로 열에 의한 파우치 외장재(120) 연신이 잘 된다.In the present invention, a new R-pattern is also applied as a convex round embossed pattern 234 included in the embossing press plate in consideration of the characteristics of the pouch exterior material 120. In the present invention, a convex round embossed pattern 234 is proposed in particular consideration of the occurrence of cracks in the pouch exterior material 120. By applying a circular, hemispherical, curved, or truncated cone-shaped pattern rather than a pattern with many angles or edges, the emboss press is combined with a heating press that uses heat from the heater 236 during jig formation. The pouch exterior material (120) is easily stretched by heat.

이처럼, 파우치 외장재(120)의 특성을 고려해 볼록한 둥근 엠보 패턴(234)을 적용함에 특징이 있다. 파우치 외장재(120)가 알루미늄을 포함하는 것이고, 외부 표면에 가압이 진행될 경우, 알루미늄 잔존량을 고려한 플레이트 형상이 적용되어야만 한다. 만약 사각 기둥처럼 모서리가 많은 패턴 형상의 패턴을 가진 프레스를 제작한다면, 파우치 외장재의 합성수지층(예컨대 나일론)이 손상되고 알루미늄의 미세 크랙이 발생되어 내부 단락의 위험이 있다. 이에, 본 발명에서는 원형, 반구형, 곡면형, 원추대형과 같은 둥근 패턴, 즉 R-패턴을 제안한다. 오목한 둥근 엠보 패턴(180)은 볼록한 둥근 엠보 패턴(234)이 반전된 형상으로 형성된다. In this way, it is characterized by applying a convex round embossed pattern 234 in consideration of the characteristics of the pouch exterior material 120. The pouch exterior material 120 contains aluminum, and when pressure is applied to the outer surface, a plate shape that takes into account the remaining amount of aluminum must be applied. If you manufacture a press with a pattern with many corners, such as a square column, the synthetic resin layer (e.g. nylon) of the pouch exterior material may be damaged and microcracks may occur in the aluminum, resulting in a risk of internal short circuit. Accordingly, the present invention proposes a round pattern such as a circle, a hemisphere, a curved shape, or a cone shape, that is, an R-pattern. The concave round embossing pattern 180 is formed in an inverted shape of the convex round embossing pattern 234.

현재 제조되고 있는 파우치형 전지셀은 용량 특성 제약에 따라 파우치 외장재의 두께가 다른 것을 적용한다. 예를 들어 얇은 파우치 외장재는 86 um 정도의 두께를 가진다. 두꺼운 파우치 외장재는 111 um 정도의 두께를 가진다. 본 발명에서는 파우치 외장재의 두께에 따라 엠보 형상이 달리 적용된 프레스를 제작하여 진행하는 것도 제안한다. Pouch-type battery cells currently being manufactured use different thicknesses of the pouch exterior material depending on capacity characteristics constraints. For example, the thin pouch exterior material has a thickness of about 86 um. The thick pouch exterior material has a thickness of approximately 111 um. The present invention also proposes manufacturing a press with different embossed shapes depending on the thickness of the pouch exterior material.

도 3에 도시한 것과 같은 파우치형 전지셀(100)에서, 오목한 둥근 엠보 패턴(180)의 깊이는 오목한 둥근 엠보 패턴(180) 형성 전후로 파우치형 전지셀(100) 부피가 2~5% 감소되게 하는 정도로 한다. 86 um 내지 111 um 정도의 두께를 가지는 파우치 외장재가 파단없이 형성될 수 있는 오목한 둥근 엠보 패턴(180)의 최대 깊이가 0.8 mm 정도라고 한다면, 상기와 같은 부피 감소를 일으키는 오목한 둥근 엠보 패턴(180)의 깊이는 약 0.30~0.50mm 정도가 될 수 있다. 오목한 둥근 엠보 패턴(180)의 깊이는 오목한 둥근 엠보 패턴(180) 형성 전후로 파우치형 전지셀(100) 부피가 2~5% 감소되게 하는 정도로 하는 이유는 2% 미만으로 감소되게 하는 경우이면 낙하 시험시 강성을 높이는 데에 만족할 만한 정도가 아니고, 5% 초과로 감소되게 하는 정도까지는 필요하지 않기 때문이다.In the pouch-type battery cell 100 as shown in FIG. 3, the depth of the concave round emboss pattern 180 is such that the volume of the pouch-type battery cell 100 is reduced by 2 to 5% before and after forming the concave round emboss pattern 180. Do it to the extent that you can. If the maximum depth of the concave round embossed pattern 180 that can form a pouch exterior material having a thickness of about 86 um to 111 um without fracture is about 0.8 mm, the concave round embossed pattern 180 that causes the above volume reduction The depth may be approximately 0.30 to 0.50 mm. The depth of the concave round embossed pattern 180 is such that the volume of the pouch-type battery cell 100 is reduced by 2 to 5% before and after forming the concave round embossed pattern 180. If it is reduced to less than 2%, a drop test is performed. This is because it is not satisfactory for increasing the stiffness, and it is not necessary to reduce it by more than 5%.

이러한 오목한 둥근 엠보 패턴(180)을 형성하기 위해, 도 7에 도시한 것과 같은 엠보싱 프레스 플레이트에서 볼록한 둥근 엠보 패턴(234)은 라운드 형상으로 한다. 예를 들어, D1(아래쪽 반경) x D2(위쪽 반경)이 2.8 mm x 1.5 mm인 원추대형으로 할 수 있다. In order to form this concave round emboss pattern 180, the convex round emboss pattern 234 is shaped into a round shape on an embossing press plate as shown in FIG. 7 . For example, it can be a cone with D1 (bottom radius) x D2 (top radius) being 2.8 mm x 1.5 mm.

한편, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 제조 방법에서는 엠보싱 프레스 플레이트를 적용하는 단계는 파우치형 전지셀(100')에 PCM을 장착해 내장형 전지팩으로 제조한 이후에 단순 가압의 형태로 수행할 수도 있다. 다만, 셀 공정 지그 포메이션 적용 시 팩 상태의 단순 가압보다 안정적인 누름 형상과 압축 성형성이 우수하다. Meanwhile, in the pouch-type secondary battery manufacturing method according to the present invention, the step of applying the embossing press plate may be performed in the form of simple pressurization after mounting the PCM on the pouch-type battery cell 100' and manufacturing it into an embedded battery pack. there is. However, when applying the cell process jig formation, the stable pressing shape and compression moldability are superior to simple pressurization in the pack state.

도 11은 본 발명에 따른 다른 파우치형 이차전지로서 내장형 전지팩의 도면이다.Figure 11 is a diagram of an embedded battery pack as another pouch-type secondary battery according to the present invention.

파우치형 전지셀(100')을 조립한 후, PCM을 장착하고, 정면에 이차전지 정보를 인쇄하고, 후면에는 앞에서 설명한 바와 같은 오목한 둥근 엠보 패턴(380)을 형성하면, 도 11에 도시한 바와 같은 내장형 전지팩(300)을 제조할 수 있다. PCM은 PCB, 접속부재, 와이어 커넥터 및 안전소자 등으로 이루어진 것일 수 있다. 도 11에는 와이어 커넥터를 가진 PCB를 예로서 도시하였다. After assembling the pouch-type battery cell 100', a PCM is mounted, secondary battery information is printed on the front, and a concave round emboss pattern 380 as described above is formed on the back, as shown in FIG. 11. The same built-in battery pack 300 can be manufactured. The PCM may be composed of a PCB, connection members, wire connectors, and safety elements. Figure 11 shows a PCB with wire connectors as an example.

와이어 커넥터는 PCB의 상면에 결합될 수 있고, 안전소자는 PCB의 하면에 형성된 접속부재에 연결되어 있을 수 있다. 예를 들어, 접속부재는 파우치형 전지셀(100')의 전극 리드(150) 중 양극에 용접에 의해 결합되고, 안전소자는 파우치형 전지셀(100')의 전극 리드(150) 중 음극에 결합될 수 있다. 와이어 커넥터는 PCB의 상면에 결합되는 PCB 접속부, 내장형 전지팩(300)이 내장되는 디바이스에 연결되는 단부 커넥터 및 PCB 접속부와 단부 커넥터를 연결하는 와이어 케이블로 이루어져 있을 수 있다.The wire connector may be coupled to the upper surface of the PCB, and the safety element may be connected to a connection member formed on the lower surface of the PCB. For example, the connection member is connected to the positive electrode of the electrode lead 150 of the pouch-type battery cell 100' by welding, and the safety element is connected to the negative electrode of the electrode lead 150 of the pouch-type battery cell 100'. can be combined The wire connector may be composed of a PCB connection part coupled to the upper surface of the PCB, an end connector connected to a device containing the built-in battery pack 300, and a wire cable connecting the PCB connection part and the end connector.

오목한 둥근 엠보 패턴(380)은 엠보싱 프레스 플레이트로 단순 가압을 하여 형성한다. 가열은 하지 않고 상온에서 진행한다. 가열을 해서 파우치 외장재(120)의 연신이 잘 되게 하는 경우보다는 크랙 발생 가능성이 있으므로, 단순 가압으로 형성하는 오목한 둥근 엠보 패턴(380)의 깊이는 지그 포메이션시 형성하는 오목한 둥근 엠보 패턴(180)의 깊이보다는 작게 하는 것이 바람직하다. The concave round embossed pattern 380 is formed by simple pressing with an embossing press plate. Do not heat and proceed at room temperature. Since cracks are more likely to occur than when the pouch exterior material 120 is easily stretched by heating, the depth of the concave round emboss pattern 380 formed by simple pressure is less than that of the concave round emboss pattern 180 formed during jig formation. It is preferable to make it smaller than deep.

예를 들어, 오목한 둥근 엠보 패턴(380)의 깊이는 오목한 둥근 엠보 패턴(380) 형성 전후로 파우치형 전지셀(100) 부피가 1~3% 감소되게 하는 정도로 한다. 86 um 내지 111 um 정도의 두께를 가지는 파우치 외장재가 파단없이 형성될 수 있는 오목한 둥근 엠보 패턴(380)의 최대 깊이가 0.8 mm 정도라고 한다면, 상기와 같은 부피 감소를 일으키는 오목한 둥근 엠보 패턴(380)의 깊이는 약 0.24~0.30mm 정도가 될 수 있다. 이를 위해 엠보싱 프레스 플레이트의 볼록 형상 압력점 크기도 바뀔 수 있다. 오목한 둥근 엠보 패턴(380)의 깊이를 오목한 둥근 엠보 패턴(380) 형성 전후로 파우치형 전지셀(100) 부피가 1~3% 감소되게 하는 정도로 하는 이유는 1% 미만으로 감소되게 하는 경우이면 낙하 시험시 강성을 높이는 데에 만족할 만한 정도가 아니고, 3% 초과로 감소되게 하는 정도까지는 필요하지 않기 때문이다.For example, the depth of the concave round embossed pattern 380 is set to such that the volume of the pouch-type battery cell 100 is reduced by 1 to 3% before and after forming the concave round embossed pattern 380. If the maximum depth of the concave round embossed pattern 380 that can form a pouch exterior material having a thickness of about 86 um to 111 um without fracture is about 0.8 mm, the concave round embossed pattern 380 that causes the above volume reduction The depth can be about 0.24 to 0.30 mm. For this purpose, the size of the convex pressure point of the embossing press plate can also be changed. The reason why the depth of the concave round embossed pattern 380 is set to a level where the volume of the pouch-type battery cell 100 is reduced by 1 to 3% before and after forming the concave round embossed pattern 380 is to reduce it to less than 1% is a drop test. This is because it is not satisfactory for increasing the stiffness, and it is not necessary to reduce it by more than 3%.

이상 설명한 오목한 둥근 엠보 패턴(180, 380)은 볼록한 둥근 엠보 패턴이 형성된 엠보싱 프레스 플레이트를 셀 공정 또는 팩 공정에 적용하여 형성할 수 있다. 가압은 바람직하게 최대 1,019 kg/f로 한다. 최대 압력을 넘어 누르면 파우치형 전지셀(100')에 데미지가 가해져 크랙이 발생할 위험이 있다. 압력은 0N보다 크기만 하면 된다. 그러나 압력이 작을수록 효과는 적기 때문에 가급적 최대 압력 미만에서 크게 하면 좋다. The concave round emboss patterns 180 and 380 described above can be formed by applying an embossing press plate on which the convex round emboss pattern is formed to a cell process or a pack process. Pressurization is preferably up to 1,019 kg/f. If you press beyond the maximum pressure, there is a risk of damage to the pouch-type battery cell (100') and cracks. The pressure only needs to be greater than 0N. However, the smaller the pressure, the less effective it is, so it is best to increase it below the maximum pressure if possible.

도 12는 실험예에서 제작한 내장형 전지팩(300)의 모식도이다. 길이 × 너비 × 두께가 81.9 mm × 40.1 mm × 5.22 mm인 파우치형 전지셀을 제작해 PCM 장착 등 과정을 거쳐 팩 제조한 후 엠보싱 프레스 플레이트로 단순 가압하여 제조하였다. 셀의 용량은 3060 mAh이었으며 가압력은 10,000N로 하였다. 전극 조립체는 폴디드형이었다. 가압 전 파우치형 전지셀의 부피는 16005.1mm3이었고, 가압 후에는 15448.5mm3으로 측정되어, 가압 전후로 약 3.48% 부피 감소를 확인하였다. 실제 눌림 깊이는 0.3 ~ 0.5mm이었다. Figure 12 is a schematic diagram of the built-in battery pack 300 manufactured in the experimental example. A pouch-type battery cell with a length × width × thickness of 81.9 mm × 40.1 mm × 5.22 mm was manufactured and manufactured as a pack through a process such as PCM installation, and then simply pressed with an embossing press plate. The capacity of the cell was 3060 mAh and the pressing force was 10,000N. The electrode assembly was of the folded type. The volume of the pouch-type battery cell before pressurization was 16005.1mm 3 , and after pressurization it was measured to be 15448.5mm 3 , confirming a volume reduction of about 3.48% before and after pressurization. The actual compression depth was 0.3 to 0.5 mm.

이하 비교예와 실험예를 설명하여 본 발명의 효과에 대해 상세히 기술한다. 도 12와 같은 내장형 전지팩(300)을 실험예로써 준비하였다. 엠보싱 프레스 플레이트로 가압을 하지 않은 기존과 같은 내장형 전지팩인 비교예도 준비하였다. Hereinafter, comparative examples and experimental examples will be described to describe the effects of the present invention in detail. An embedded battery pack 300 as shown in Figure 12 was prepared as an experimental example. A comparative example was also prepared, which was a conventional built-in battery pack that was not pressurized with an embossing press plate.

비교예의 전해액 주액량은 1.70 g/Ah이고, 실험예의 전해액 주액량은 1.60 g/Ah이었다. 실험예의 경우 비교예보다 전해액의 주액량을 적게 하였어도 셀 용량은 동일함을 확인하였다. 바꾸어 말하면, 가압으로 눌러 없애는 부피만큼 전해액 필요량을 줄이는 효과를 확인한 것이다. The amount of electrolyte solution injected in the comparative example was 1.70 g/Ah, and the amount of electrolyte solution injected in the experimental example was 1.60 g/Ah. In the case of the experimental example, it was confirmed that the cell capacity was the same even though the amount of electrolyte injected was lower than that of the comparative example. In other words, the effect of reducing the amount of electrolyte required by the volume removed by pressurization was confirmed.

비교예의 경우 전해액 함침 후, 실험예의 경우 전해액 함침과 엠보싱 프레스까지 적용한 후 셀을 해체하여 양극과 음극의 밀도를 계산하였다. 비교예의 양극 밀도는 3.850 g/cc, 음극 밀도는 1.590 g/cc이었다. 실험예의 양극 밀도는 3.900 g/cc, 음극 밀도는 1.630 g/cc이었다. 실험예의 경우 비교예보다 밀도가 높은 것으로부터, 본 발명에서와 같은 프레싱 후에 함침 효과가 더욱 개선되는 것을 확인할 수 있었다. In the case of the comparative example, after electrolyte impregnation, in the experimental example, after electrolyte impregnation and embossing press were applied, the cell was disassembled and the density of the anode and cathode were calculated. The anode density of the comparative example was 3.850 g/cc, and the cathode density was 1.590 g/cc. The anode density of the experimental example was 3.900 g/cc, and the cathode density was 1.630 g/cc. Since the experimental example had a higher density than the comparative example, it was confirmed that the impregnation effect was further improved after pressing as in the present invention.

낙하 시험은 총 5개의 내장형 전지팩에 대해 실시해 검증하였다. 비교예 대해서도 낙하 시험을 동일하게 진행하였다. The drop test was conducted and verified on a total of five built-in battery packs. The drop test was performed in the same way for the comparative example.

도 13은 도 12의 내장형 전지팩(300)을 낙하 시험하기 위한 준비 상태의 도면이다. 내장형 전지팩(300) 테두리에 테이프(310)를 붙이고 이것을 도 1에 도시한 것과 같은 낙하 시험용 지그(10)에 부착한 후, 소정 높이에서 자유낙하 시험을 실시한다. FIG. 13 is a diagram showing the built-in battery pack 300 of FIG. 12 in preparation for a drop test. Tape 310 is attached to the edge of the built-in battery pack 300 and attached to the drop test jig 10 as shown in FIG. 1, and then a free fall test is performed from a predetermined height.

도 14는 도 12의 내장형 전지팩의 낙하 시험 준비 상태 및 낙하 시험 후의 사진이다. 도 14의 좌측 도면은 낙하 시험용 지그(10)에 부착된 내장형 전지팩(300)의 사진이다. FIG. 14 is a photograph of the built-in battery pack of FIG. 12 in preparation for a drop test and after the drop test. The left drawing of FIG. 14 is a photograph of the built-in battery pack 300 attached to the drop test jig 10.

낙하 시험에서, 비교예의 경우 셀 하단 실링부에 크랙이 발생하여 도 2와 같은 상태가 되었으나, 실험예의 경우 도 14의 우측 도면에서 보는 바와 같이 5개 모두에서 파우치 외장재 하단부 찢어짐없이 유지되었다. 비교예와 같이 파우치 외장재 표면에 패턴이 없이 매끈한 경우, 낙하 시험용 지그(10)와 테이프(310), 그리고 파우치 외장재가 서로 빈 공간이 없게 완전히 밀착(접착)이 된다. 이 경우 낙하 시험시 파우치 외장재는 테이프(310)에 접착된 상태로 낙하 시험용 지그(10)에 붙어 있지만, 파우치 외장재 내의 전극 조립체는 파우치 외장재 내부에서 유동을 하기 때문에, 실험 결과에서 보는 바와 같이 파우치 외장재 찢어짐 또는 크랙 발생 등의 빈도가 높아진다. 본 발명에서와 같이 오목한 엠보 패턴을 적용하면, 파우치 외장재가 전극 조립체를 잡아준다. 즉, 폴디드형 전극 조립체를 부분 압축해, 낙사 시험시 파우치 외장재와 그 내부의 전극 조립체가 함께 움직일 수 있는 여지를 더 준다. 오목한 엠보 패턴은 낙하 시험시 전극 조립체의 분리막이 말려 올라가지 않도록 잡아주는 역할을 하여, 낙하 시험시 안정성을 보이게 된다. 이처럼, 오목한 엠보 패턴은 파우치 외장재 내부에서의 전극 조립체 미끄러짐을 완화해 낙하 충격을 완화하고 전극 조립체 유동에 의한 파우치 외장재 찢어짐 발생 빈도를 낮출 수 있다. In the drop test, in the comparative example, cracks occurred in the sealing portion at the bottom of the cell, resulting in the state shown in FIG. 2, but in the experimental example, as shown in the right drawing of FIG. 14, the lower part of the pouch exterior material was maintained without tearing in all five cases. When the surface of the pouch exterior material is smooth without a pattern as in the comparative example, the drop test jig 10, the tape 310, and the pouch exterior material are completely adhered (adhered) to each other without any empty spaces. In this case, during the drop test, the pouch exterior material is attached to the tape 310 and attached to the drop test jig 10, but since the electrode assembly within the pouch exterior material flows inside the pouch exterior material, as shown in the experiment results, the pouch exterior material is attached to the drop test jig 10. The frequency of tearing or cracking increases. When a concave embossed pattern is applied as in the present invention, the pouch exterior material holds the electrode assembly. In other words, the folded electrode assembly is partially compressed, giving more room for the pouch exterior material and the electrode assembly inside it to move together during a falling-drop test. The concave embossed pattern serves to prevent the separator of the electrode assembly from rolling up during the drop test, thereby providing stability during the drop test. In this way, the concave embossed pattern can alleviate the slippage of the electrode assembly inside the pouch exterior material, thereby alleviating the impact of dropping and reducing the frequency of tearing of the pouch exterior material due to the movement of the electrode assembly.

이와 같이, 실험을 통해, 기존보다 0.1g/Ah 적은 전해액 주입으로도 가압, 함침, 밀도량을 높인 효과를 확인하였다. 낙하 시험시 안정성이 우수하다는 점도 확인하였다. 이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 함침성 효과를 높일 수 있고, 파우치형 이차전지의 신뢰성(낙하 시험 통과율)을 높일 수 있다. In this way, through experiments, the effect of increasing the amount of pressurization, impregnation, and density was confirmed even with the injection of 0.1 g/Ah less electrolyte than before. It was also confirmed that stability was excellent during the drop test. As described above, according to the present invention, the impregnation effect can be improved and the reliability (drop test passing rate) of the pouch-type secondary battery can be increased.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the patent claims to be described.

10 : 낙하 시험용 지그 100, 100' : 파우치형 전지셀
120 : 파우치 외장재 130 : 전극 조립체
150 : 전극 리드 170 : 실링 테이프
180, 380 : 오목한 둥근 엠보 패턴 230, 330 : 압착 플레이트
240, 340 : 간지 250 : 고정대
260 : 볼트 232 : 평평한 플레이트
234 : 볼록한 둥근 엠보 패턴 236 : 히터
300 : 내장형 전지팩10: Drop test jig 100, 100': Pouch-type battery cell
120: Pouch exterior material 130: Electrode assembly
150: electrode lead 170: sealing tape
180, 380: Concave round emboss pattern 230, 330: Pressing plate
240, 340: Sheet 250: Fixing stand
260: bolt 232: flat plate
234: Convex round emboss pattern 236: Heater
300: Built-in battery pack

Claims (11)

전극 조립체와 전해액을 파우치 외장재 내에 수납하고 테두리를 실링하여 제조한 파우치형 이차전지에 있어서,
상기 파우치 외장재로부터 상기 전극 조립체 쪽으로 오목한 둥근 엠보 패턴이 다수 형성되어 있고, 상기 오목한 둥근 엠보 패턴이 상기 전극 조립체를 잡아주어 상기 파우치 외장재 내에서의 상기 전극 조립체의 미끄러짐을 방지하며,
상기 오목한 둥근 엠보 패턴은 상기 파우치형 이차전지의 상단에서부터 전체 면적의 10~20% 이내에 있는 부분에는 형성되어 있지 않고, 그 아래의 80~90% 면적에 해당하는 부분에 형성되어 있어 하단 실링부 쪽의 강성을 보완하며, 상기 오목한 둥근 엠보 패턴에 의해 상기 전극 조립체가 압축되어 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지. In a pouch-type secondary battery manufactured by storing the electrode assembly and electrolyte within the pouch exterior material and sealing the edges,
A plurality of concave round embossed patterns are formed from the pouch exterior material toward the electrode assembly, and the concave round embossed patterns hold the electrode assembly to prevent slippage of the electrode assembly within the pouch exterior material,
The concave round embossed pattern is not formed in the area within 10 to 20% of the total area from the top of the pouch-type secondary battery, but is formed in the area corresponding to 80 to 90% of the area below it, so that it is formed on the lower sealing part. A pouch-type secondary battery that complements the rigidity of and wherein the electrode assembly is compressed by the concave round embossed pattern. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 오목한 둥근 엠보 패턴은 원형, 반구형, 곡면형 또는 원추대(truncated cone)형 패턴인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.The pouch-type secondary battery according to claim 1, wherein the concave round embossed pattern is a circular, hemispherical, curved, or truncated cone-shaped pattern. 전극 조립체와 전해액을 파우치 외장재 내에 수납하고 테두리를 실링하여 제조하는 파우치형 이차전지 제조 방법에 있어서,
볼록한 둥근 엠보 패턴이 형성된 엠보싱 프레스 플레이트를 적용해 상기 파우치형 이차전지 표면을 눌러주는 단계를 포함함으로써, 상기 파우치 외장재로부터 상기 전극 조립체 쪽으로 오목한 둥근 엠보 패턴을 다수 형성하는 단계를 포함하고,
상기 오목한 둥근 엠보 패턴이 상기 전극 조립체를 잡아주어 상기 파우치 외장재 내에서의 상기 전극 조립체의 미끄러짐을 방지하며,
상기 오목한 둥근 엠보 패턴은 상기 파우치형 이차전지의 상단에서부터 전체 면적의 10~20% 이내에 있는 부분에는 형성되어 있지 않고, 그 아래의 80~90% 면적에 해당하는 부분에 형성되어 있어 하단 실링부 쪽의 강성을 보완하도록 하며, 상기 오목한 둥근 엠보 패턴에 의해 상기 전극 조립체가 압축되도록 하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조 방법. In the method of manufacturing a pouch-type secondary battery, which is manufactured by storing the electrode assembly and the electrolyte in the pouch exterior material and sealing the edge,
A step of pressing the surface of the pouch-type secondary battery by applying an embossing press plate on which a convex round embossed pattern is formed, thereby forming a plurality of concave round embossed patterns from the pouch exterior material toward the electrode assembly,
The concave round embossed pattern holds the electrode assembly and prevents the electrode assembly from slipping within the pouch exterior material,
The concave round embossed pattern is not formed in the area within 10 to 20% of the total area from the top of the pouch-type secondary battery, but is formed in the area corresponding to 80 to 90% of the area below it, so that it is formed on the lower sealing part. A method of manufacturing a pouch-type secondary battery, characterized in that the electrode assembly is compressed by the concave round embossed pattern to complement the rigidity of the. 제4항에 있어서, 상기 파우치형 이차전지 표면을 눌러주는 단계는 파우치형 전지셀 조립 이후 활성화 충방전 단계의 지그 포메이션시 수행하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조 방법. The method of claim 4, wherein the step of pressing the surface of the pouch-type secondary battery is performed during jig formation in the activation charge and discharge step after assembling the pouch-type battery cell. 제5항에 있어서, 상기 지그 포메이션시 상기 파우치형 전지셀 양 쪽에 위치하는 두 개의 압착 플레이트 중 적어도 어느 하나를 상기 엠보싱 프레스 플레이트로 하여 상기 파우치형 전지셀을 압착하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조 방법.The pouch-type secondary battery according to claim 5, wherein the pouch-type battery cell is compressed by using at least one of two compression plates located on both sides of the pouch-type battery cell as the embossing press plate during the jig formation. Manufacturing method. 전극 조립체와 전해액을 파우치 외장재 내에 수납하고 테두리를 실링하여 제조하는 파우치형 이차전지 제조 방법에 있어서,
볼록한 둥근 엠보 패턴이 형성된 엠보싱 프레스 플레이트를 적용해 상기 파우치형 이차전지 표면을 눌러주는 단계를 포함함으로써, 상기 파우치 외장재로부터 상기 전극 조립체 쪽으로 오목한 둥근 엠보 패턴을 다수 형성하는 단계를 포함하고,
상기 파우치형 이차전지 표면을 눌러주는 단계는 파우치형 전지셀 조립 이후 활성화 충방전 단계의 지그 포메이션시 수행하며,
상기 지그 포메이션시 간지를 사용하여 상기 파우치형 전지셀을 떠받힌 상태에서 상기 파우치형 전지셀 양 쪽에 위치하는 두 개의 압착 플레이트 중 적어도 어느 하나를 상기 엠보싱 프레스 플레이트로 하여 상기 파우치형 전지셀을 압착하고,
상기 파우치형 전지셀을 압착하는 동안 상기 파우치형 전지셀을 가열하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조 방법.In the method of manufacturing a pouch-type secondary battery, which is manufactured by storing the electrode assembly and the electrolyte in the pouch exterior material and sealing the edge,
It includes the step of pressing the surface of the pouch-type secondary battery by applying an embossing press plate on which a convex round embossed pattern is formed, thereby forming a plurality of concave round embossed patterns from the pouch exterior material toward the electrode assembly,
The step of pressing the surface of the pouch-type secondary battery is performed during jig formation in the activation charge and discharge step after assembly of the pouch-type battery cell,
During the jig formation, while supporting the pouch-type battery cell using a slip, at least one of the two pressing plates located on both sides of the pouch-type battery cell is used as the embossing press plate to compress the pouch-type battery cell, ,
A pouch-type secondary battery manufacturing method characterized by heating the pouch-type battery cell while compressing the pouch-type battery cell. 제4항에 있어서, 상기 볼록한 둥근 엠보 패턴은 원형, 반구형, 곡면형 또는 원추대형 패턴인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조 방법. The method of claim 4, wherein the convex round embossed pattern is a circular, hemispherical, curved or conical pattern. 제5항에 있어서, 상기 오목한 둥근 엠보 패턴의 깊이는 상기 오목한 둥근 엠보 패턴 형성 전후로 파우치형 이차전지 부피가 2~5% 감소되게 하는 정도인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조 방법.The method of claim 5, wherein the depth of the concave round emboss pattern is such that the volume of the pouch type secondary battery is reduced by 2 to 5% before and after forming the concave round emboss pattern. 전극 조립체와 전해액을 파우치 외장재 내에 수납하고 테두리를 실링하여 제조하는 파우치형 이차전지 제조 방법에 있어서,
볼록한 둥근 엠보 패턴이 형성된 엠보싱 프레스 플레이트를 적용해 상기 파우치형 이차전지 표면을 눌러주는 단계를 포함함으로써, 상기 파우치 외장재로부터 상기 전극 조립체 쪽으로 오목한 둥근 엠보 패턴을 다수 형성하는 단계를 포함하고,
상기 파우치형 이차전지 표면을 눌러주는 단계는 파우치형 전지셀에 PCM을 장착해 내장형 전지팩으로 제조한 이후에 상온에서 최대 1,019 kg/f로 단순 가압하는 단계인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조 방법. In the method of manufacturing a pouch-type secondary battery, which is manufactured by storing the electrode assembly and the electrolyte in the pouch exterior material and sealing the edge,
A step of pressing the surface of the pouch-type secondary battery by applying an embossing press plate on which a convex round embossed pattern is formed, thereby forming a plurality of concave round embossed patterns from the pouch exterior material toward the electrode assembly,
The step of pressing the surface of the pouch-type secondary battery is a step of simply pressurizing the pouch-type secondary battery at a maximum of 1,019 kg/f at room temperature after mounting the PCM on the pouch-type battery cell to manufacture it as an embedded battery pack. method. 제10항에 있어서, 상기 오목한 둥근 엠보 패턴의 깊이는 상기 오목한 둥근 엠보 패턴 형성 전후로 파우치형 이차전지 부피가 1~3% 감소되게 하는 정도인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조 방법. The method of claim 10, wherein the depth of the concave round emboss pattern is such that the volume of the pouch type secondary battery is reduced by 1 to 3% before and after forming the concave round emboss pattern.
KR1020180122135A 2018-10-12 2018-10-12 Pouch type secondary battery and manufacturing method thereof KR102663277B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180122135A KR102663277B1 (en) 2018-10-12 2018-10-12 Pouch type secondary battery and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180122135A KR102663277B1 (en) 2018-10-12 2018-10-12 Pouch type secondary battery and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200041710A KR20200041710A (en) 2020-04-22
KR102663277B1 true KR102663277B1 (en) 2024-05-02

Family

ID=70473157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180122135A KR102663277B1 (en) 2018-10-12 2018-10-12 Pouch type secondary battery and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102663277B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001057179A (en) * 1999-08-18 2001-02-27 Sony Corp Secondary battery and case thereof
JP2011253763A (en) * 2010-06-03 2011-12-15 Toyota Motor Corp Secondary battery

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101735511B1 (en) * 2013-10-31 2017-05-15 주식회사 엘지화학 Battery cell with patterned shape and Method for manufacturing the same
KR102208998B1 (en) * 2016-07-18 2021-01-27 삼성에스디아이 주식회사 Rechargeable battery and module of the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001057179A (en) * 1999-08-18 2001-02-27 Sony Corp Secondary battery and case thereof
JP2011253763A (en) * 2010-06-03 2011-12-15 Toyota Motor Corp Secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200041710A (en) 2020-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101636371B1 (en) Battery Cell of Stair-like Structure
KR101382554B1 (en) Battery Cell of Curved Shape and Battery Pack Employed with the Same
US10147912B2 (en) Method for manufacturing battery cell and battery module
EP2587566B1 (en) Rechargeable battery with improved safety
KR102143558B1 (en) Electrode assembly and the manufacturing method
EP2264811B1 (en) Secondary battery
KR20070053614A (en) Stack-type lithium-ion polymer battery
KR102075618B1 (en) Pouch type secondary battery and Apparatus for forming Pouch film
KR20130044776A (en) Degassing apparatus for battery cell and method of the same
KR20080005623A (en) Safety kit for secondary battery
KR20200095896A (en) Electrode assembly manufacturing method, and electrode assembly and rechargeable battery manufactured from thereof
KR100914108B1 (en) Electrode assembly and rechargeable battery with the same
KR20140131714A (en) Formimg apparatus for pouch film
KR20130038655A (en) Secondary battery with automatic electrolyte supplementing function
KR101749729B1 (en) Secondary battery
CN107750407B (en) Lithium ion secondary battery
KR20170110821A (en) Battery Cell Comprising Cylindrical Can Having Screw-typed Fastening Portion
KR101539788B1 (en) Battery case and Pouch type secondary battery
EP3147963B1 (en) Battery case having anti-wrinkle pattern
KR102663277B1 (en) Pouch type secondary battery and manufacturing method thereof
KR100877811B1 (en) Safety Member for Secondary Battery Having Steps-formed End Portion at Bottom of Both Sides
KR101755161B1 (en) Pouched type case, battery cell and manufacturing method of battery cell
KR20160015778A (en) A sylnder type battery having enhanced vibration resistant property
KR20180115064A (en) Battery Cell Comprising Hot-melting Adhesive Part
KR101274914B1 (en) Pouch type secondary battery

Legal Events

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