KR20070071239A - The method of minimizing ocv distribution of cylinderical lithium rechargeable battery - Google Patents

The method of minimizing ocv distribution of cylinderical lithium rechargeable battery Download PDF

Info

Publication number
KR20070071239A
KR20070071239A KR1020050134535A KR20050134535A KR20070071239A KR 20070071239 A KR20070071239 A KR 20070071239A KR 1020050134535 A KR1020050134535 A KR 1020050134535A KR 20050134535 A KR20050134535 A KR 20050134535A KR 20070071239 A KR20070071239 A KR 20070071239A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ocv
battery
lithium secondary
charging
dispersion
Prior art date
Application number
KR1020050134535A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
형유업
송수용
김중석
김용태
윤영은
성낙두
정종한
남상봉
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020050134535A priority Critical patent/KR20070071239A/en
Publication of KR20070071239A publication Critical patent/KR20070071239A/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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • 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
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • 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
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • 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 of a single cell or a single battery
    • H01M50/102—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/512—Connection only in parallel
    • 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
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • 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

Abstract

Provided is a method for minimizing the distribution of OCV of a cylindrical lithium secondary battery to improve the lifetime and performance of a battery pack. The method comprises the steps of firstly aging a battery for the infiltration of an electrolyte solution at a certain temperature and a certain humidity; fully charging a battery to activate the battery and to remove the defect generated during the first aging process; secondly aging the battery to activate the battery and to examine OCV at a certain temperature and at a certain humidity; completely discharging the battery to select capacity; charging the battery to a certain potential for maintaining the voltage to be the warehousing state; and controlling the distribution of OCV of unit batteries within a certain range.

Description

원통형 리튬 이차전지의 무부하전압의 산포를 최소화하는 방법{The method of minimizing OCV distribution of cylinderical lithium rechargeable battery}The method of minimizing OCV distribution of cylinderical lithium rechargeable battery}

도 1은 일반적인 원통형 리튬 이차전지의 단면도1 is a cross-sectional view of a typical cylindrical lithium secondary battery

도 2는 본 발명에 따라 OCV의 산포를 최소화하는 방법이 적용된 원통형 리튬 이차전지의 화성공정을 나타낸 그래프2 is a graph showing a chemical conversion process of a cylindrical lithium secondary battery to which a method of minimizing OCV dispersion is applied according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 OCV 조정단계를 도시한 회로도3 is a circuit diagram showing an OCV adjustment step according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100 - 원통형 리튬 이차전지(단전지) 200 - 전극조립체100-Cylindrical Lithium Secondary Battery (Single Cell) 200-Electrode Assembly

300 - 캔 400 - 캡조립체300-can 400-cap assembly

500 - 병렬 연결 회로 S 1 - 제 1에이징 단계500-parallel connection circuit S 1-first aging stage

S 2 - 화성충전 단계 S 3 - 제 2에이징 단계S 2-Mars Charging Stage S 3-Second Aging Stage

S 4 - 제 3에이징 단계 S 5 - 화성방전 단계S 4-Third Aging Stage S 5-Mars Discharge Stage

S 6 - 출하충전 단계 S 7 - OCV 조정 단계 S 6-Shipping Charge Stage S 7-OCV Adjustment Stage

본 발명은 원통형 리튬 이차전지의 전압 산포를 줄이기 위한 방법에 관한 것 으로, 보다 상세하게는 원통형 리튬 이차전지의 화성 공정에서 단위 전지간 전압 산포를 줄이기 위해 조(組)전지를 구성할 각 단(單)전지들끼리 전기적으로 병렬 연결하여 일정 시간 유지함으로써 전압 산포를 일정 수치 이내로 맞추어 조전지의 수명과 성능을 향상시키고, 효율성이 향상된 화성 공정을 수행할 수 있는 원통형 리튬 이차전지의 전압 산포를 줄이기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reducing the voltage distribution of a cylindrical lithium secondary battery, and more particularly, to form a unit cell to reduce the voltage distribution between unit cells in the chemical conversion process of the cylindrical lithium secondary battery ( 병렬) The cells are electrically connected in parallel and maintained for a certain period of time, so that the voltage distribution is within a certain value, thereby improving the life and performance of the assembled battery and reducing the voltage distribution of the cylindrical lithium secondary battery capable of performing an improved chemical conversion process. It is about a method.

리튬 이차전지는 외관의 형상에 따라 원통형 리튬 이차전지와 각형 리튬 이차전지, 파우치형 리튬 이차전지로 구분된다. 원통형 리튬 이차전지는 과충전이나 이상 작동에 의해 전지의 내부 압력이 규정 이상으로 상승되고 폭발의 위험성이 있을 때 캡조립체에서 이차전지 내부의 전류를 차단하여 더 이상 반응이 일어나지 않게 함으로써 리튬 이차전지의 안전성을 향상시키고 있다.Lithium secondary batteries are classified into cylindrical lithium secondary batteries, rectangular lithium secondary batteries, and pouch type lithium secondary batteries according to their appearance. Cylindrical lithium secondary battery is a safety of lithium secondary battery by blocking the current inside the secondary battery in the cap assembly when the internal pressure of the battery rises above the specified level due to overcharge or abnormal operation and there is a risk of explosion. Is improving.

도 1은 일반적인 원통형 리튬 이차전지의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a general cylindrical lithium secondary battery.

원통형 리튬 이차전지(100)는, 도 1을 참조하면, 전극조립체(200)와, 상기 전극조립체(200)와 전해액을 수용하는 원통형 캔(300)과, 상기 원통형 캔(300) 상부에 조립되어 상기 원통형 캔(300)을 밀봉하며 상기 전극조립체(200)에서 발생되는 전류를 외부 장치로 흐르게 하는 캡조립체(400)를 포함하여 형성된다. 1, the cylindrical lithium secondary battery 100 is assembled to an electrode assembly 200, a cylindrical can 300 containing the electrode assembly 200 and an electrolyte, and an upper portion of the cylindrical can 300. A cap assembly 400 is formed to seal the cylindrical can 300 and to flow a current generated from the electrode assembly 200 to an external device.

상기 전극조립체(200)는 양극집전체의 표면에 양극활물질층이 코팅된 양극판(210)과 음극집전체의 표면에 음극활물질층이 코팅된 음극판(220)과 상기 양극판(210) 및 음극판(220) 사이에 위치하여 상기 양극판(210)과 음극판(220)을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터(230)가 젤리-롤 형상으로 권취되어 형성된다. 상기 양극판(210)은, 도면에는 상세히 도시되지 않았지만, 도전성이 우수한 금속 박판, 예 를 들면, 알루미늄(Al) 호일(foil)로 이루어진 양극집전체와, 그 양면에 코팅된 양극활물질층을 포함하고 있다. 상기 양극판(210)의 양 말단에는 양극활물질층이 형성되지 않은 양극집전체 영역, 즉, 양극무지부가 형성된다. 상기 양극무지부의 일단에는 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 형성되며, 전극조립체(200)의 상부로 일정 길이 돌출되는 양극 탭(215)이 접합되어 있다. 또한, 상기 음극판(220)은 전도성 금속 박판, 예를 들면, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 호일로 이루어진 음극집전체와, 그 양면에 코팅된 음극활물질층을 포함하고 있다. 상기 음극판(220)의 양 말단은 음극활물질층이 형성되지 않은 음극집전체 영역, 즉 음극무지부가 형성된다. 상기 음극무지부의 일단에는 일반적으로 니켈(Ni) 재질로 형성되며, 전극조립체(200)의 하부로 일정 길이 돌출된 음극 탭(225)이 접합되어 있다. 더불어 상기 전극조립체(200)의 상부 및 하부에는 각각 캡조립체(400) 또는 원통형 캔(300)과의 접촉을 방지하기 위한 절연 플레이트(241, 245)가 더 포함되어 형성될 수 있다.The electrode assembly 200 includes a positive electrode plate 210 coated with a positive electrode active material layer on a surface of a positive electrode current collector, and a negative electrode plate 220 coated with a negative electrode active material layer on a surface of a negative electrode current collector, and the positive electrode plate 210 and a negative electrode plate 220. The separator 230, which is positioned between the electrodes and electrically insulates the positive electrode plate 210 and the negative electrode plate 220, is wound and formed in a jelly-roll shape. Although not shown in detail in the drawing, the positive electrode plate 210 includes a positive electrode current collector made of a thin metal plate having excellent conductivity, for example, aluminum (Al) foil, and a positive electrode active material layer coated on both surfaces thereof. have. Both ends of the positive electrode plate 210 are provided with a positive electrode current collector region, that is, a positive electrode non-coating portion, in which a positive electrode active material layer is not formed. One end of the positive electrode non-coating portion is generally formed of aluminum (Al), and the positive electrode tab 215 protruding a predetermined length to the upper portion of the electrode assembly 200 is bonded. In addition, the negative electrode plate 220 includes a negative electrode current collector made of a conductive metal thin plate, for example, copper (Cu) or nickel (Ni) foil, and a negative electrode active material layer coated on both surfaces thereof. Both ends of the negative electrode plate 220 are provided with a negative electrode current collector region, that is, a negative electrode non-coating portion, in which a negative electrode active material layer is not formed. One end of the negative electrode non-coating portion is generally formed of nickel (Ni), and the negative electrode tab 225 protruding a predetermined length to the lower portion of the electrode assembly 200 is bonded. In addition, the upper and lower portions of the electrode assembly 200 may further include insulating plates 241 and 245 for preventing contact with the cap assembly 400 or the cylindrical can 300, respectively.

상기 원통형 캔(300)은 상기 원통형 전극조립체(200)가 수용될 수 있는 소정 공간이 형성되도록 일정 직경을 갖는 원통형 측면판(310)과 상기 원통형 측면판(310)의 하부를 밀폐하는 하면판(320)을 포함하여 형성되며, 상기 원통형 측면판(310)의 상부는 상기 전극조립체(200)를 삽입하기 위하여 개구(開口)되어 있다. 상기 원통형 캔(300)의 하면판(320) 중앙에 상기 전극조립체(200)의 음극 탭(225)이 접합됨으로써, 상기 원통형 캔(300) 자체는 음극 역할을 수행하게 된다. 또한, 상기 원통형 캔(300)은 일반적으로 알루미늄(Al), 철(Fe) 또는 이들의 합금으로 형성된다. 더불어 상기 원통형 캔(300)은 상부의 개구에 결합되는 상기 캡조립체(400) 의 상부를 압박하도록 상단에서 내부로 휘어진 크리핑(clipping)부(330)가 형성된다. 또한, 상기 원통형 캔(300)은 상기 크리핑부(330)로부터 하방으로 상기 캡조립체의 두께에 대응되는 거리만큼 이격된 위치에 상기 캡조립체(400)의 하부를 압박하도록 안쪽으로 움푹 파인 비딩(beading)부(340)가 더 형성되어 있다.The cylindrical can 300 has a cylindrical side plate 310 having a predetermined diameter and a bottom plate sealing the lower portion of the cylindrical side plate 310 so that a predetermined space in which the cylindrical electrode assembly 200 can be accommodated is formed. 320 is formed, and an upper portion of the cylindrical side plate 310 is opened to insert the electrode assembly 200. By bonding the negative electrode tab 225 of the electrode assembly 200 to the center of the lower plate 320 of the cylindrical can 300, the cylindrical can 300 itself serves as a negative electrode. In addition, the cylindrical can 300 is generally formed of aluminum (Al), iron (Fe) or an alloy thereof. In addition, the cylindrical can 300 has a clipping portion 330 bent from the top to the inside to press the upper portion of the cap assembly 400 coupled to the opening of the upper portion. In addition, the cylindrical can 300 is beaded inwardly so as to press the lower portion of the cap assembly 400 at a position spaced apart from the creeping portion 330 by a distance corresponding to the thickness of the cap assembly (beading) A portion 340 is further formed.

상기 캡조립체(400)는 안전밴트(410)와 전류차단수단(420)과 이차보호소자 (480)및 캡업(490)을 포함하여 형성된다. 상기 안전밴트(410)는 판상으로 중앙에 하부로 돌출되는 돌출부가 형성되어 상기 캡조립체(400)의 하부에 위치하며, 이차전지의 내부에서 발생한 압력에 의하여 돌출부가 상부 방향으로 변형하게 된다. 상기 안전밴트(410)의 하면 소정위치에는 전극조립체(200)의 양극판(210) 및 음극판(220) 중에서 한 전극판 예를 들어, 양극판(210)에서 인출한 양극탭(215)이 용접되어 상기 안전밴트(410)와 전극조립체(200)의 양극판(210)이 전기적으로 연결된다. 여기서 양극판(210) 및 음극판(220) 중 나머지전극판 예를 들어 음극은 도시하지 않은 탭 혹은 직접 접촉 방식에 의해 캔(300)과 전기적으로 연결된다.The cap assembly 400 includes a safety vent 410, a current blocking means 420, a secondary protective element 480, and a cap up 490. The safety vent 410 has a plate-like protrusion formed at the center to protrude downward, and is positioned below the cap assembly 400, and the protrusion is deformed upward by the pressure generated inside the secondary battery. The positive electrode tab 215 drawn from the positive electrode plate 210 and the negative electrode plate 220 of the electrode assembly 200, for example, the positive electrode plate 210, is welded to a predetermined surface of the lower surface of the safety vent 410. The safety vent 410 and the positive electrode plate 210 of the electrode assembly 200 are electrically connected. Here, the remaining electrode plate, for example, the cathode, of the positive electrode plate 210 and the negative electrode plate 220 is electrically connected to the can 300 by a tab or direct contact method (not shown).

한편, 단전지와는 달리 전지를 전력원으로 하는 기기에서 실제 사용가능한 상태로 만들어진 전지를 조전지 또는 팩전지라 하며, 통상적으로 플라스틱 케이스에 다수개의 단전지를 직렬 또는 병렬 연결하고, 여기에 보호회로를 장착하여 제조된다. 리튬 이차전지를 조전지로 사용하기 위해서는 용량 선별이 필요하다. 조전지내 단전지가 동일한 특성, 즉 동일한 용량 및 전압을 가지고 있지 않을 경우 성능 및 수명이 저하되며, 안전성의 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, unlike a single cell, a battery made in a state that can be actually used in a device that uses a battery as a power source is called a pack battery or a pack battery. In general, a plurality of single cells are connected in series or parallel to a plastic case, and a protection circuit is provided therein. It is manufactured by mounting. In order to use a lithium secondary battery as an assembled battery, capacity selection is required. If the unit cells in the assembled battery do not have the same characteristics, i.e., the same capacity and voltage, performance and life will be reduced, and safety problems may occur.

전압 산포를 줄이기 위한 종래 기술로는 정전압 충전이 있다. 즉, 출하충전 단계에서 강제로 전압을 일정하게 맞추는 것으로, 이 경우 화성충방전기의 분해능이 클 경우, 즉 충전전압의 간격이 작을 경우에는 별 문제가 없다. 그러나 화성충방전기의 분해능이 작아 미세한 컨트롤이 힘들 경우에는 충전 전압의 간격이 커져 오히려 전압 산포를 크게 만들 수 있다는 문제점이 있다. Conventional techniques for reducing voltage spread include constant voltage charging. In other words, by forcibly adjusting the voltage at the shipping charge stage, there is no problem when the resolution of the Mars charger is large, that is, when the interval of the charging voltage is small. However, if the resolution of the Mars charger is small and fine control is difficult, there is a problem in that the interval of the charging voltage becomes large, rather, the voltage distribution can be made large.

본 발명은 상술한 종래의 정전압 충전 방식의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 화성충방전기의 분해능 정도에 관계없이 단전지들의 전압산포를 최소화하여 조전지의 수명과 성능을 향상시키고, 화성공정 중 선별 공정을 용이하게 수행할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the conventional constant voltage charging method described above, and to minimize the voltage distribution of the unit cells regardless of the resolution of the Mars charger and charger to improve the life and performance of the assembled battery, the screening process during the chemical process The purpose is to facilitate the operation.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원통형 리튬 이차전지의 무부하전압(이하, OCV라 한다)의 산포(散布)를 최소화하는 방법은, 전해액 함침을 위해 전지를 일정한 온도와 습도에서 일정 기간동안 방치하는 제 1에이징(aging) 단계와; 전지 활성화 및 상기 제 1에이징 기간 중 발생한 불량 제거를 위해 전지를 만(滿)충전 시키는 화성충전 단계와; 전지 활성화 및 무부하전압(OCV) 검사를 위해 전지를 일정한 온도와 습도에서 일정 기간동안 방치하는 제 2에이징 단계와; 용량 선별을 위해 전지를 완전방전하는 화성방전 단계와; 입고(入庫) 상태의 전압 유지를 위해 일정 전위로 충전하는 출하충전 단계와; 상기 출하충전 공정 이후에 조(組)전지를 구성하는 단(單)전지들의 무부하전압(OCV)의 산포를 일정 범위 이내로 조정하는 무부하전압(OCV) 조정단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Method for minimizing the dispersion of the no-load voltage (hereinafter referred to as OCV) of the cylindrical lithium secondary battery according to the present invention for achieving the above object, the battery is left for a certain period of time at a constant temperature and humidity for electrolyte impregnation A first aging step; A chemical conversion step of fully charging the battery for battery activation and removal of defects occurring during the first aging period; A second aging step of leaving the battery at a constant temperature and humidity for a period of time for battery activation and OCV testing; A chemical discharge step of completely discharging the battery for capacity selection; A shipping charging step of charging at a predetermined potential to maintain a voltage in a received state; And a no-load voltage (OCV) adjusting step of adjusting a distribution of no-load voltages (OCV) of the unit cells constituting the assembled battery after the shipment charging process to within a predetermined range.

이 때, 상기 OCV 조정단계는 조전지를 이루는 단전지들을 서로 전기적으로 병렬 연결하여 일정 시간동안 유지하는 것일 수 있다. 또한, 상기 OCV 조정단계는 OCV의 산포를 2mV이내로 조정하는 것일 수 있다. At this time, the OCV adjustment step may be to maintain a predetermined time by electrically connecting the unit cells forming the assembled battery to each other in parallel. In addition, the OCV adjustment step may be to adjust the distribution of OCV within 2mV.

또한, 상기 OCV 조정단계는 1시간 이내로 이루어질 수 있으며, 상기 OCV 조정단계는 23~29℃에서 이루어질 수 있다.In addition, the OCV adjustment step may be made within 1 hour, the OCV adjustment step may be made at 23 ~ 29 ℃.

또한, 상기 제 1에이징 단계는 전해액 주입 완료 후 48~72시간동안 행해질 수 있으며, 또한, 상기 화성충전 단계는 4.2V의 전압, 330mA의 전류 조건에서 7시간동안 행해질 수 있다.In addition, the first aging step may be performed for 48-72 hours after the completion of the electrolyte injection, and the chemical conversion step may be performed for 7 hours at a voltage of 4.2V, a current of 330mA.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따라 OCV의 산포를 최소화하는 방법이 적용된 원통형 리튬 이차전지의 화성공정을 나타낸 그래프이다. 세로축은 각 단계에 대한 OCV의 값을 나타내고, 가로축은 화성공정의 흐름, 즉 시간을 나타낸다. 도 3은 본 발명에 따른 OCV 조정단계를 도시한 회로도이다.2 is a graph showing a chemical conversion process of a cylindrical lithium secondary battery to which a method of minimizing dispersion of OCV is applied according to the present invention. The vertical axis represents the value of OCV for each step, and the horizontal axis represents the flow of the chemical conversion process, that is, time. 3 is a circuit diagram illustrating an OCV adjusting step according to the present invention.

원통형 리튬 이차전지의 제조공정이 끝나면, 화성공정을 거치게 된다. 화성공정은 대체로 다음과 같은 목적으로 행해진다. 첫째, 조립이 완료된 전지에 대해 충전, 에이징(aging), 방전 등 일련의 공정을 통해 전지 구조를 안정화시키고 사용가능한 상태가 되도록 하기 위한, 즉 전지의 활성화를 위함이고, 둘째, 에이징 중의 OCV 측정과 방전용량 측정을 통해 불량전지를 제거하기 위함이고, 셋째, 원통형 리튬 이차전지를 조전지로 사용하기 위해 용량선별을 하기 위함이다.When the manufacturing process of the cylindrical lithium secondary battery is finished, it goes through the chemical conversion process. The chemical conversion process is generally performed for the following purposes. First, to stabilize the battery structure and make it usable through a series of processes such as charging, aging, and discharging for the assembled battery, that is, for activating the battery. This is to remove the defective battery by measuring the discharge capacity, and thirdly, to select the capacity to use the cylindrical lithium secondary battery as a battery pack.

구체적으로 살펴 보면, 전지의 활성화 과정을 통해 초충전시 전지 전압 3.3V 부근에서 음극 표면에 SEI(Solid Electrolyte Interface) 피막이 형성되는데, 이는 리튬 이온의 이동을 용이하게 하고 전해액의 분해를 억제하는 역할을 한다. 활성화 정도는 전지의 성능, 수명, 안전성 등에 영향을 준다. 불량전지의 원인은 주로 전지 내부의 미세 쇼트에 의한 것이며, 이는 에이징 기간 중의 OCV 및 방전용량 저하 현상으로 검출된다. 또한, 리튬 이차전지를 조전지로 사용하기 위해서는 용량선별이 필요한데, 조전지내 단전지가 동일한 특성(용량, 전압)을 가지고 있지 않을 경우 성능 및 수명이 저하되며 안전성의 문제가 발생할 수 있다.Specifically, the SEI (Solid Electrolyte Interface) film is formed on the surface of the negative electrode near the battery voltage of 3.3 V during the supercharging through activation of the battery, which facilitates the movement of lithium ions and suppresses the decomposition of the electrolyte. do. The degree of activation affects the performance, lifespan, and safety of the battery. The cause of the defective battery is mainly due to the minute short inside the battery, which is detected by the OCV and the discharge capacity drop phenomenon during the aging period. In addition, in order to use a lithium secondary battery as a battery pack, capacity selection is required. When the unit cells in the battery pack do not have the same characteristics (capacity and voltage), performance and lifespan may be deteriorated and safety problems may occur.

본 발명에 따른 원통형 리튬 이차전지의 화성 공정은, 도 2를 참조하면, 제 1에이징 단계(S 1), 화성충전 단계(S 2), 제 2에이징 단계(S 3), 제 3에이징 단계(S 4), 화성방전 단계(S 5), 출하충전 단계(S 6), OCV 조정 단계(S 7), 입고(入庫), 출하 등의 흐름으로 이루어진다.For the chemical conversion process of the cylindrical lithium secondary battery according to the present invention, referring to FIG. 2, a first aging step S 1, a chemical charge charging step S 2, a second aging step S 3, and a third aging step ( S 4), the Mars discharge step (S 5), shipping charge step (S 6), OCV adjustment step (S 7), receipt (package), the flow of the shipment.

일단 조립이 끝난 전지는 외관 검사를 통해 누액, 이물, 변형 여부를 육안으로 검사한다. 이상이 없는 전지는 전해액 함침을 위해 일정 온도와 습도에 방치하는 제 1에이징 단계(S 1)를 거친다. 적정 기간 이후에는 전지 내부의 부식 등의 부반응이 일어날 수 있으므로 기간 설정에 유의해야 하는데, 전해액 주입 완료 후 48~72시간동안 행해지는 것이 적당하다. 그 후 전지 활성화 및 상기 제 1에이징 기간 중 발생한 불량 제거를 위해 전지를 만충전 시키는 화성충전 단계(S 2)를 거친다. 충전시 전지 전압 3.3V 부근에서 음극 표면에 SEI 피막이 형성된다. 상기 화성 충전 단계(S 2)는 4.2V의 전압, 330mA의 전류 조건에서 대략 7시간 동안 행해지는 것이 적당하다. 따라서 만충전시의 전압은 대략 4.2V에 달한다. 그 후 전지 활성화 및 OCV 검사를 위해 전지를 일정한 온도와 습도에서 일정 기간동안 방치하는 제 2에이징 단계(S 3) 및 제 3에이징 단계(S 4)를 거친다. 이 기간동안 전압은 서서히 하강한다. 그 후, 전지의 용량 선별을 위해 전지를 완전방전하는 화성방전 단계(S 5)를 거친다. 완전방전시 전지의 전압은 대략 2.75V까지 하강하게 된다. 조전지의 구성을 위해 방전용량에 따른 용량 선별을 실시한다. 그 후, 입고 상태의 전압유지를 위해 출하충전 단계(S 6)를 거친다. 이 경우, 통상 50% 정도의 수준으로 충전을 하게 된다. Once assembled, the battery is visually inspected for leaks, foreign objects and deformation. The battery having no abnormality is subjected to the first aging step S 1 which is left at a constant temperature and humidity for impregnation of the electrolyte. After a proper period of time, side reactions such as corrosion of the battery may occur, so it is necessary to pay attention to the setting of the period, which is appropriate for 48 to 72 hours after the completion of the electrolyte injection. Thereafter, the battery is subjected to a chemical charging step (S 2) of fully charging the battery for battery activation and removal of defects generated during the first aging period. During charging, an SEI film is formed on the surface of the negative electrode near the battery voltage of 3.3V. The chemical charging step S 2 is preferably performed for about 7 hours under a voltage of 4.2V and a current of 330mA. Therefore, the voltage at full charge reaches approximately 4.2V. Thereafter, the battery is subjected to a second aging step S 3 and a third aging step S 4 in which the battery is left for a certain period of time at a constant temperature and humidity for battery activation and OCV inspection. During this period, the voltage drops slowly. Thereafter, the battery is subjected to a chemical discharge step (S 5) of discharging the battery completely to select the capacity of the battery. When fully discharged, the voltage of the battery drops to approximately 2.75V. Capacity selection according to the discharge capacity is performed to configure the assembled battery. After that, the charging and charging step (S 6) is carried out to maintain the voltage in the stock state. In this case, the charge is usually about 50%.

상기 출하충전이 끝나고 나면, 조전지를 구성하는 단전지들의 OCV의 산포를 일정 범위 이내로 조정하는 OCV 조정단계(S 7)를 거치게 된다.After the shipping charge is completed, the OCV adjustment step (S 7) of adjusting the distribution of the OCV of the unit cells constituting the assembled battery within a certain range.

원통형 리튬 이차전지로 조전지를 구성하는 경우 주기가 반복됨에 따라 각 단전지의 전압 불균형 현상이 발생할 수 있는데, 이것의 주요 원인은 각 단전지간의 용량 차이와 내부 저항(IR)의 차이 때문이다. 더구나, 팩전지가 사용되는 전자 제품은 부위에 따라 온도차이가 생길 수 있다. 이러한 온도 구배로 인해 각 셀간에 용량 구배와 IR구배가 더 커지게 된다. 따라서, 조전지를 구성하기 위한 단전지의 선별시 전지의 용량 및 IR을 기준으로 하는 것이 타당하지만, 용량과 IR은 산포도(散布度)가 커서 선별이 복잡해지므로, 무부하전압(OCV)으로 선별하는 것이 일반적이다. 특히, IR의 경우 산포가 매우 크게 나타나는데, 원통형 리튬 이차전지 12,400개의 양품 셀들을 대상으로 데이터를 산출해 본 결과, OCV의 산포(0.21%)에 비해 IR의 산포(23%)가 대략 100배나 크게 나왔다. 즉, IR을 기준으로 전지 선별을 하는 대신, 산포가 작은 OCV를 기준으로 조전지를 이루는 단전지의 선별 작업을 수행하는 것이 보다 용이하다.When the battery pack is composed of a cylindrical lithium secondary battery, the voltage unbalance of each unit cell may occur as the cycle is repeated. The main reason for this is due to the difference in capacity between the unit cells and the difference in internal resistance (IR). In addition, the electronic products using the battery pack may have a temperature difference depending on the part. This temperature gradient results in a larger capacity gradient and IR gradient between cells. Therefore, it is reasonable to use the capacity and the IR of the battery when selecting the unit cell to constitute the assembled battery, but the capacity and the IR have a large scattering degree, which makes the selection complicated. Therefore, screening by no-load voltage (OCV) is performed. Is common. In particular, in the case of IR, the dispersion is very large. As a result of calculating data for 12,400 cylindrical cells of cylindrical lithium secondary batteries, the dispersion of IR (23%) is approximately 100 times larger than that of OCV (0.21%). Came out. That is, instead of performing battery sorting on the basis of IR, it is easier to perform the sorting operation of the unit cell that forms the assembled battery based on the OCV having a small dispersion.

따라서, 본 발명에서는 출하충전 단계(S 6) 이후에 OCV 조정 단계(S 7)를 거침으로써, 원통형 리튬 이차전지의 OCV의 산포를 최소화하였다. OCV의 산포를 최소화하기 위한 방법으로, 출하충전 단계(S 6)에서 충전 전압을 일정하게 맞추는 정전압 충전 방법도 있다. 이 방법은 화성충방전기의 전압 범위가 작을 경우에는, 즉 분해능이 클 경우에는 미세한 전압 간격으로 나누어서 정전압 충전을 할 수 있어 OCV의 산포를 줄일 수 있다. 그러나, 화성충방전기의 전압 범위가 클 경우, 예를 들어 ±5mV이상일 경우에는 미세한 간격으로 컨트롤하는 것이 불가능하므로 오히려 OCV의 산포가 커지게 된다는 문제점이 있다.Therefore, in the present invention, by passing the OCV adjustment step (S 7) after the shipping charge step (S 6), the distribution of OCV of the cylindrical lithium secondary battery is minimized. As a method for minimizing the dispersion of the OCV, there is also a constant voltage charging method of uniformly adjusting the charging voltage in the shipping charging step (S6). In this method, when the voltage range of the Mars charger is small, that is, when the resolution is large, the constant voltage charging can be performed by dividing the voltage into minute voltage intervals, thereby reducing the dispersion of the OCV. However, if the voltage range of the Mars charger is large, for example, ± 5mV or more, it is impossible to control at minute intervals, so there is a problem in that the distribution of OCV becomes large.

본 발명에서는 원통형 리튬 이차전지의 OCV의 산포를 최소화하기 위해, 도 3을 참조하면, 조전지로 출하될 예정인 각 단전지(100)들을 양극은 양극끼리, 음극은 음극끼리 연결하여 병렬 연결 회로(500)를 구성하고 일정 시간 유지하는 방법을 사용하였다. 이렇게 단전지(100)끼리 병렬 연결하는 방법을 사용한 결과, OCV의 산포는 1mV 이내로 감소하였다. 화성룸의 온도가 대략 23~29℃로 유지된 상태에서 단전지(100)끼리 병렬 연결하여 유지하는 시간은 1시간이면 충분하다. 여기서 한 번에 병렬 연결할 단전지의 개수에는 제한이 없으며, 조전지를 구성할 단전지의 개수에 따라 조정가능하다. In the present invention, in order to minimize the dispersion of the OCV of the cylindrical lithium secondary battery, referring to Figure 3, each of the unit cells 100 to be shipped as an assembled battery, the positive electrode is connected to the positive electrode, the negative electrode to the parallel connection circuit ( 500) was used to construct and maintain a certain time. As a result of using the method of connecting the cells 100 in parallel with each other, the dispersion of OCV was reduced to within 1mV. In the state where the temperature of the Hwaseong room is maintained at approximately 23 ~ 29 ℃ time to keep the unit cells 100 connected in parallel is sufficient 1 hour. The number of unit cells connected in parallel at one time is not limited, and may be adjusted according to the number of unit cells that will constitute the assembled battery.

이렇게 병렬 연결 회로(500)를 구성하여 OCV의 산포를 1mV 이내로 맞춤으로 써 조전지 제작시 성능, 수명, 안전성에 문제가 없도록 하고, 또한 조전지 제작시 별도의 분류 작업(sorting)이 불필요하게 되어 공정 시간을 감소시킬 수 있다.The parallel connection circuit 500 is configured so that the dispersion of the OCV within 1 mV so that there is no problem in performance, life and safety when manufacturing the assembled battery, and no separate sorting work is required when the assembled battery is manufactured. Process time can be reduced.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.As described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Various modifications are possible, of course, and such changes are within the scope of the claims.

본 발명에 따른 원통형 리튬 이차전지의 OCV 산포를 최소화하는 방법에 의하면, 화성충방전기의 전압 범위가 커서 정전압 충전이 비효율적일 경우에도 OCV의 산포를 최소화할 수 있어 단전지간 전압 불균형에 의한 수명 단축, 성능 저하, 안전성 저하 등을 방지할 수 있다. 또한, 출하 충전 후 조전지를 구성하게 될 각 단전지간 OCV를 거의 동일한 수준으로 맞출 수 있게 되어, 조전지 제작시 별도의 분류 작업을 거치지 않을 수 있으므로, 공정 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.According to the method for minimizing the OCV dispersion of the cylindrical lithium secondary battery according to the present invention, even when the constant voltage charging is inefficient because the voltage range of the Mars charger is large, it is possible to minimize the dispersion of OCV, shortening the life due to voltage imbalance between cells, It is possible to prevent performance degradation and safety degradation. In addition, since the OCV between the unit cells which will constitute the assembled battery after shipping charge can be adjusted to almost the same level, it is possible to shorten the process time since it may not undergo a separate sorting operation during the assembled battery.

Claims (7)

전해액 함침을 위해 전지를 일정한 온도와 습도에서 일정 기간동안 방치하는 제 1에이징(aging) 단계와;A first aging step of leaving the battery at a constant temperature and humidity for a period of time for impregnation of the electrolyte; 전지 활성화 및 상기 제 1에이징 기간 중 발생한 불량 제거를 위해 전지를 만(滿)충전 시키는 화성충전 단계와;A chemical conversion step of fully charging the battery for battery activation and removal of defects occurring during the first aging period; 전지 활성화 및 무부하전압(OCV) 검사를 위해 전지를 일정한 온도와 습도에서 일정 기간동안 방치하는 제 2에이징 단계와;A second aging step of leaving the battery at a constant temperature and humidity for a period of time for battery activation and OCV testing; 용량 선별을 위해 전지를 완전방전하는 화성방전 단계와;A chemical discharge step of completely discharging the battery for capacity selection; 입고(入庫) 상태의 전압 유지를 위해 일정 전위로 충전하는 출하충전 단계와;A shipping charging step of charging at a predetermined potential to maintain a voltage in a received state; 상기 출하충전 단계 이후에 조(組)전지를 구성하는 단(單)전지들의 무부하전압(OCV)의 산포(散布)를 일정 범위 이내로 조정하는 무부하전압(OCV) 조정단계;를 포함하여 이루어지는 원통형 리튬 이차전지의 OCV의 산포를 최소화하는 방법.Cylindrical lithium made after the charging and charging step; adjusting the no-load voltage (OCV) of adjusting the distribution of no-load voltage (OCV) of the unit cells constituting the assembled battery within a certain range; A method for minimizing the dispersion of OCV in secondary batteries. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 OCV 조정단계는 조전지를 이루는 단전지들을 서로 전기적으로 병렬 연결하여 일정 시간동안 유지하는 것임을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지의 OCV의 산포를 최소화하는 방법.The OCV adjustment step is to minimize the dispersion of the OCV of the cylindrical lithium secondary battery, characterized in that for maintaining a predetermined time by electrically connecting the unit cells constituting the assembled battery. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 OCV 조정단계는 OCV의 산포를 2mV이내로 조정하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지의 OCV의 산포를 최소화하는 방법.The OCV adjustment step is to minimize the dispersion of OCV of the cylindrical lithium secondary battery, characterized in that to adjust the distribution of OCV within 2mV. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 OCV 조정단계는 1시간 이내로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지의 OCV의 산포를 최소화하는 방법.The OCV adjustment step is to minimize the dispersion of OCV of the cylindrical lithium secondary battery, characterized in that made within 1 hour. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 OCV 조정단계는 23~29℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지의 OCV의 산포를 최소화하는 방법.The OCV adjusting step is to minimize the dispersion of OCV of the cylindrical lithium secondary battery, characterized in that made at 23 ~ 29 ℃. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1에이징 단계는 전해액 주입 완료 후 48~72시간동안 행해지는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지의 OCV의 산포를 최소화하는 방법.The first aging step is a method for minimizing the dispersion of OCV of the cylindrical lithium secondary battery, characterized in that performed for 48 to 72 hours after the completion of the electrolyte injection. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 화성충전 단계는 4.2V의 전압, 330mA의 전류 조건에서 7시간동안 행해지는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지의 OCV의 산포를 최소화하는 방법.The Mars charging step is a method of minimizing the dispersion of OCV of the cylindrical lithium secondary battery, characterized in that performed for 7 hours at a voltage of 4.2V, a current of 330mA.
KR1020050134535A 2005-12-29 2005-12-29 The method of minimizing ocv distribution of cylinderical lithium rechargeable battery KR20070071239A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050134535A KR20070071239A (en) 2005-12-29 2005-12-29 The method of minimizing ocv distribution of cylinderical lithium rechargeable battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050134535A KR20070071239A (en) 2005-12-29 2005-12-29 The method of minimizing ocv distribution of cylinderical lithium rechargeable battery

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080044070A Division KR20080056118A (en) 2008-05-13 2008-05-13 The method of minimizing ocv distribution of cylinderical lithium rechargeable battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070071239A true KR20070071239A (en) 2007-07-04

Family

ID=38506402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050134535A KR20070071239A (en) 2005-12-29 2005-12-29 The method of minimizing ocv distribution of cylinderical lithium rechargeable battery

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20070071239A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170033601A (en) * 2015-09-17 2017-03-27 주식회사 엘지화학 Method for Preparing Secondary Battery Having Improved Performance of Degassing Process

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170033601A (en) * 2015-09-17 2017-03-27 주식회사 엘지화학 Method for Preparing Secondary Battery Having Improved Performance of Degassing Process

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6936371B2 (en) Method for recycling battery pack
US8057928B2 (en) Cell cap assembly with recessed terminal and enlarged insulating gasket
US9091733B2 (en) Method of inspecting secondary battery
US8323825B2 (en) Cap assembly and secondary battery using the same
US7258949B2 (en) Bipolar battery and a method for manufacturing a bipolar battery
US20090061310A1 (en) Secondary battery
US20100136421A1 (en) Cell cap assembly with recessed terminal and enlarged insulating gasket
JP2017106867A (en) Manufacturing method for secondary batteries
KR100599793B1 (en) Secondary battery and electrodes assembly using the same
JP4720221B2 (en) Manufacturing method of secondary battery
JP4048031B2 (en) Sealed electricity storage device
US11500027B2 (en) Method and apparatus for testing secondary battery internal short and secondary battery used therefor
JP2001228224A (en) Inferiority selection method of non-aqueous electrolyte battery
KR101602015B1 (en) Manufacturing method of secondary battery
KR101769182B1 (en) Method for detecting a secondary battery whose electrolyte is defectively impregnated
CN112018456A (en) Method for manufacturing secondary battery and nickel-hydrogen secondary battery
KR20070071239A (en) The method of minimizing ocv distribution of cylinderical lithium rechargeable battery
US20200335736A1 (en) Method of Manufacturing Cylindrical Battery Case Having Reduced Surface Roughness
US20220359962A1 (en) Secondary battery
KR20080056118A (en) The method of minimizing ocv distribution of cylinderical lithium rechargeable battery
KR100946455B1 (en) The Cylindrical Battery
KR20220138739A (en) Method for detecting abnormal battery through relative comparison
JP2002334722A (en) Method for inspecting secondary battery
JP2018067498A (en) Method of manufacturing battery
CN111239631A (en) Lithium ion battery self-discharge identification screening method, storage medium and equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
E801 Decision on dismissal of amendment
J201 Request for trial against refusal decision
A107 Divisional application of patent
AMND Amendment
E801 Decision on dismissal of amendment
B601 Maintenance of original decision after re-examination before a trial
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20080414

Effective date: 20090213