KR20020071177A - 파우치를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지 및 그 제조방법 - Google Patents

파우치를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 그 내부에 공간이 마련된 파우치; 및 양극 활물질이 코팅된 양극과, 음극 활물질이 코팅된 음극과, 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터가 권취되어 파우치 내부의 공간에 개재되는 전극 조립체; 를 구비하는 파우치를 외장재로 리튬이온 이차전지에 있어서, 세퍼레이터는, 코-폴리머 또는 모노-폴리머 소재로 이루어지거나, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 소재에 코-폴리머 또는 모노-폴리머가 코팅되어 이루어진다.
또한, 파우치를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지의 제조방법은 양극 활물질이 코팅된 양극과 음극 활물질이 코팅된 음극과 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터가 롤러를 통과하면서 압착되어 전극 조립체가 형성되는 단계; 전극 조립체가 히터 사이를 통과하면서 예열되는 단계; 및 예열된 전극 조립체가 적어도 1회 이상씩 권취될 때마다 반복적으로 프레싱되어 압착되는 단계; 를 포함한다.

Description

파우치를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지 및 그 제조방법{Lithium ion Secondary battery including the case of which is a pouch and method for manufacturing the same}
본 발명은 파우치를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 세퍼레이터에 대한 양극과 음극의 접착력이 향상된 전극 조립체를 구비하는 파우치를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지 및 그 제조방법에관한 것이다.
캔형 또는 각형 리튬이온 이차전지에 대하여, 파우치(pouch)를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지는 단위중량 및 체적 당 에너지 밀도가 높고 또한 그 재료비가 낮아 현재 관심의 대상이 되고 있다.
이러한 파우치를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지에 있어서, 권취된 전극 조립체가 파우치에 내장되는데, 사용 시 파우치 내부에 가스가 발생하게 되면, 전극 조립체가 부풀어오르게 되고, 세퍼레이터에 대한 양극 및 음극의 접착성이 감소하게 된다. 그 결과, 이차전지의 충방전 효율이 떨어지며 전지용량의 감소를 초래할 수 있다.
따라서, 파우치를 외장재로 하고, 권취된 전극 조립체가 내장되는 리튬이온 이차전지의 경우, 세퍼레이터에 대한 양극과 음극의 밀착성을 보다 향상시킬 필요가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 세퍼레이터에 대한 양극과 음극의 접착력을 향상시켜 전지의 충방전 효율을 개선한 전극 조립체가 구비된 파우치를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 파우치를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지를 도시한 사시도,
도 2는 도 1에 있어서, 전극 조립체의 형성공정을 도식적으로 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
21..양극 22..음극
23..세퍼레이터 30..롤러
40..히터 50..프레서
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 그 내부에 공간이 마련된 파우치; 및 양극 활물질이 코팅된 양극과, 음극 활물질이 코팅된 음극과, 상기 양극과음극 사이에 개재되는 세퍼레이터가 권취되어 상기 파우치 내부의 공간에 개재되는 전극 조립체; 를 구비하는 파우치를 외장재로 리튬이온 이차전지에 있어서, 상기 세퍼레이터는, 코-폴리머 또는 모노-폴리머 소재로 이루어지거나, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 소재에 코-폴리머 또는 모노-폴리머가 코팅되어 이루어진 것을 일특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파우치를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지의 제조방법은, 양극 활물질이 코팅된 양극과 음극 활물질이 코팅된 음극과 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터가 롤러를 통과하면서 압착되어 전극 조립체가 형성되는 단계; 상기 전극 조립체가 히터 사이를 통과하면서 예열되는 단계; 및 상기 예열된 전극 조립체가 적어도 1회 이상씩 권취될 때마다 반복적으로 프레싱되어 압착되는 단계; 를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 파우치를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지를 도시하고 있다.
도면을 참조하면, 파우치를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지는, 그 내부에 공간(28a)이 형성된 파우치(28)와, 상기 파우치(28)에 내장되고, 양극 활물질이 양극 집전체에 코팅된 양극(21)과, 음극 활물질이 음극 집전체에 코팅된 음극(22)과, 이들 양극(21) 및 음극(22) 사이에 개재되는 세퍼레이터(23)를 포함하는 전극 조립체(10)를 구비한다.
상기 전극 조립체(10)는 양극(21), 세퍼레이터(23), 음극(22)이 순차적으로 적층된 후 권취된 젤리-롤 타입이다. 그리고, 각각의 양극(21)과 음극(22)으로부터 인출된 양극 탭(24)과 음극 탭(25)은 파우치(28)의 외부로 연장되어 전극단자를 형성하고 있다. 그리고, 상기 파우치(28)의 내부에는 전해액이 주입된다.
한편, 상기 세퍼레이터(23)는 끓는점이 낮은 소재가 사용되는데, 본 실시예에 따르면, 통상적으로 리튬이온 이차전지에서 사용되는 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 폴리프로필렌(polypropylene) 소재에 대하여, 그 외면에 코-폴리머(co-polymer) 또는 모노-폴리머(mono-polymer) 소재가 코팅된 것이다.
대안으로서, 세퍼레이터(23)가 그 자체로 코-폴리머(co-polymer) 또는 모노-폴리머(mono-polymer) 소재인 것도 가능하다.
도 2는 도 1의 파우치를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지에 있어서, 전극 조립체의 형성공정을 도식적으로 나타낸 것이다.
도면을 참조하면, 양극 활물질이 양극 집전체에 결합된 양극(21)과, 음극 활물질이 음극 집전체에 결합된 음극(22)과, 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터(23)가 롤러(30)를 통과한다. 이에 따라 상기 양극(21), 세퍼레이터(23), 음극(22)이 순서대로 적층되며 상호간에 압착되어 전극 조립체(10)가 형성된다. 상기와 같이 상호간에 일차 압착되어 형성된 전극 조립체(10)는 그 다음 단계로서 히터(40)를 통과하면서 가열된다.
상기 히터(40)를 통과한 후 예열이 이루어진 전극 조립체(10)는, 1회 또는 2회 권취될 때마다 한번씩 프레서 (50,presser)에 의하여 프레싱된다. 이렇게 권취 및 프레싱을 반복하면서 상기 세퍼레이터(23)에 양극(21)과 음극(22)은 더욱 압착이되고, 접착된다. 상기 과정을 거쳐 권취된 전극 조립체(10)는 이후 각각의 양극(21) 및 음극(22)으로부터 양극 탭(24) 및 음극 탭(25)이 인출된 후 파우치(28)의 내부공간(28a)에 내장이 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 전극 조립체에 있어서, 양극과 음극 사이의 접착성이 크게 향상될 수 있다.
따라서, 파우치를 외장재로 하는 경우에 있어서, 이차전지의 사용 시 가스가 발생됨에도 불구하고 전극 조립체가 부풀어오르지 않고 안정적으로 사용이 가능해지며 또한 충방전 효율이 안정적으로 유지된다. 또한 전극 조립체에 있어서, 세퍼레이터는 끓는점이 낮은 폴리머 소재를 사용함으로써, 이차전지의 안정성이 크게 향상된다.

Claims (3)

  1. 그 내부에 공간이 마련된 파우치; 및
    양극 활물질이 코팅된 양극과, 음극 활물질이 코팅된 음극과, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터가 권취되어 상기 파우치 내부의 공간에 개재되는 전극 조립체; 를 구비하는 파우치를 외장재로 리튬이온 이차전지에 있어서,
    상기 세퍼레이터는, 코-폴리머 또는 모노-폴리머 소재로 이루어지거나, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 소재에 코-폴리머 또는 모노-폴리머가 코팅되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 파우치를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지.
  2. 양극 활물질이 코팅된 양극과 음극 활물질이 코팅된 음극과 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터가 롤러를 통과하면서 압착되어 전극 조립체가 형성되는 단계;
    상기 전극 조립체가 히터 사이를 통과하면서 예열되는 단계; 및
    상기 예열된 전극 조립체가 적어도 1회 이상씩 권취될 때마다 반복적으로 프레싱되어 압착되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 예열되는 단계에 있어서, 예열 온도는 90℃∼150℃ 인 것을 특징으로 하는 파우치를 외장재로 하는 리튬이온 이차전지의 제조방법.
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