KR20110033640A - 리튬 이온 이차 전지 제조 방법 - Google Patents

리튬 이온 이차 전지 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110033640A
KR20110033640A KR1020090091206A KR20090091206A KR20110033640A KR 20110033640 A KR20110033640 A KR 20110033640A KR 1020090091206 A KR1020090091206 A KR 1020090091206A KR 20090091206 A KR20090091206 A KR 20090091206A KR 20110033640 A KR20110033640 A KR 20110033640A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aging
battery
room temperature
lithium ion
ion secondary
Prior art date
Application number
KR1020090091206A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101106359B1 (ko
Inventor
김선경
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 KR1020090091206A priority Critical patent/KR101106359B1/ko
Priority to CN201010285111.3A priority patent/CN102035026B/zh
Publication of KR20110033640A publication Critical patent/KR20110033640A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101106359B1 publication Critical patent/KR101106359B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/049Processes for forming or storing electrodes in the battery container
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/30Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명은 리튬 이차 전지 제조 공정 중 화성 공정을 개선하여 전지의 용량을 증가시킬 수 있는 리튬 이온 이차 전지 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 리튬 이온 이차 전지 제조 방법은 전해액이 주입된 전지를 상온에서 에이징하는 상온 에이징 단계, 상온 에이징된 전지를 예비충전하는 예비충전 단계 및 예비충전된 전지를 상온보다 높은 온도에서 에이징하는 고온 에이징 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
리튬 이온 이차 전지, 용량, 예비충전, SEI

Description

리튬 이온 이차 전지 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING LITHIUM ION SECONDARY BATTERY}
본 발명은 리튬 이온 이차 전지 제조 방법에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지는 유기 전해액을 사용하여 기존의 알칼리 수용액을 사용한 전지보다 2 배 이상의 높은 방전 전압을 보임으로써 높은 에너지 밀도를 나타내는 전지이다.
리튬 이온 이차 전지는 극판 제조 공정, 조립 공정 및 화성 공정 등을 포함하는 일련의 과정을 통하여 제조된다. 여기서, 화성 공정은 조립이 완료된 전지에 대해 충전, 에이징, 방전 등의 일련의 공정을 통해 전지 구조를 안정화시키고 사용가능한 상태가 되도록 하는 과정이다.
휴대용 전자기기는 점점 소형화되나, 그 기능은 점점 추가된다. 따라서, 휴대용 전자기기에 사용되는 전지의 용량도 증가되어야 한다.
본 발명은 리튬 이차 전지 제조 공정 중 화성 공정을 개선하여 전지의 용량을 증가시킬 수 있는 리튬 이온 이차 전지 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 리튬 이온 이차 전지 제조 방법은 전해액이 주입된 전지를 상온에서 에이징하는 상온 에이징 단계, 상온 에이징된 전지를 예비충전하는 예비충전 단계 및 예비충전된 전지를 상온보다 높은 온도에서 에이징하는 고온 에이징 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상온 에이징 단계는, 에이징 시간이 22 시간 내지 26 시간일 수 있다.
또한, 예비충전 단계는, 충전전압이 2.0 ~ 2.4 V, 충전전류는 0.045 ~ 0.055 C 및 충전시간 5 ~ 7 분의 조건에서 실시될 수 있다.
또한, 고온 에이징 단계는, 에이징온도는 40 ~ 50 ℃ 및 에이징시간이 43 ~ 53 시간의 조건에서 에이징하는 제 1 에이징 단계 및 에이징온도는 70 ~ 80 ℃ 및 에이징시간이 2.3 ~ 2.8 시간의 조건에서 에이징하는 제 2 에이징 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 상온 에이징 단계 후에, 전지 내부의 가스를 제거하는 디가싱 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 고온 에이징 단계 후에 전지를 가압하는 가압 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 리튬 이온 이차 전지 제조 방법에 의하면, 상온에서의 상온 에이징에 의해 전지를 활성화시키고, 예비충전에 의해 실질적인 가역 용량을 증대시키고, 고온에서의 고온 에이징을 의해 예비충전시 생성된 SEI(Solid Electrolyte Interface) 막을 안정화하고 균일하게 함으로써, 리튬 이온 이차 전지의 용량을 증가시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 화성공정의 공정순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 화성공정은 상온 에이징 단계(S10), 디가싱 단계(S20), 예비충전 단계(S30), 고온 에이징 단계(S40), 가압 단계(S50), 포메이션 단계(S60), 제 3 에이징 단계(S70), 제 4 에이징 단계(S80), 제 2 만방전 단계(90) 및 반충전단계(S100)를 포함할 수 있다.
여기서, 디가싱 단계(S20), 가압 단계(S50), 포메이션 단계(S60), 제 3 에이징 단계(S70), 제 4 에이징 단계(S80), 제 2 만방전 단계(90) 및 반충전단계(S100)는 선택적으로 실시될 수 있다.
상기 상온 에이징 단계(S10)는 전해액이 주입된 전지를 방치하여 전지를 안정화시키는 단계이다.
일반적으로, 리튬 이온 이차 전지는 고온에서 전해액 분해 반응의 가속화 또는 충방전 용량 감소의 염려가 있다. 따라서, 일차적으로 상온에서 에이징을 진행하는 것이 바람직하다. 그리고, 다가싱 단계(S20)을 수반하여 고온에서 발생할 수 있는 가스를 미리 제거하여 주는 것이 바람직하다.
상기 상온 에이징 단계(S10)는 22 시간 내지 26 시간 동안 진행하는 것이 바람직하다. 상온 에이징을 22 시간 미만으로 진행하게 되면, 전해액이 고르게 함침되지 않아 예비충전단계(30)에서 균일한 SEI 막이 생성되는 것을 저해한다. 이와 달리, 상온 에이징을 26 시간 초과하여 진행하게 되면 제조 공정이 지연되는 문제점이 있다.
그리고, 상온 에이징된 전지의 IR/OCV(Internal Resistance/Open Circuit Voltage)를 분해능 0.001 이하의 Multi-meter로 측정할 수 있다. 측정된 값을 토대로 용접 불량 및 전해액 함침 이상이 있는 전지를 선별할 수 있다.
상기 디가싱 단계(20)는 상온 에이징 단계(S10)에서 발생된 가스를 제거하는 단계이다.
상온 에이징 단계(S10)에서 생성된 가스는 전지의 부풀림(swelling) 현상을 초래할 수 있다. 따라서, 디가싱 단계(S20)를 진행하여 가스를 제거하는 것이 바람직하다.
상기 예비충전 단계(S30)는 음극 표면에 SEI 막을 형성하기 위한 단계이다.
SEI 막은 전지의 이온 이동량이 많아질때 형성되는 부도체이다. SEI 막은 일단 형성이 되면 차후 전지 충전시 음극에서 리튬 이온과 다른 물질이 반응하는 것을 막아준다. 또한, SEI 막은 일종의 이온 터널기능을 한다. 즉, 리튬 이온 만을 통과시키는 역할을 한다. 이온 터널 효과에 의해 리튬 이온과 함께 이동하는 분자량이 큰 유기 용매들이 음극과 반응하여 음극의 구조를 붕괴시키는 것을 방지한다. 즉, SEI 막이 형성되고 나면 리튬 이온은 음극이나 다른 물질과 부반응을 하지 않으므로, 리튬 이온의 양을 가역적으로 유지시킬 수 있다. 또한, 유기 용매들이 리튬 이온과 함께 삽입되어 음극의 구조가 붕괴되는 것을 막음으로써, 리튬 이온 폴리머 이차 전지의 충방전이 가역적으로 유지되어 전지 수명이 향상된다. 그리고, SEI 막은 고온의 방치시나 충방전을 반복해도 쉽게 붕괴되지 않기 때문에 고온 방치시 두께 증가도 덜하고 충전 초기의 용량을 유지시킨다. 결과적으로, 예비충전에 의해 형성된 SEI 막은 전지의 용량을 확보하게 한다.
즉, 예비충전은 고온 에이징 전에 충전을 실시함으로써 부방응 가스를 유도하고, 이로써 미충전 영역이 감소시킨다. 이로써, 미충전 영역의 실질적인 가역용량을 증가시킬 수 있다.
예비충전은 전지 용량의 10 내지 40 %까지 전지를 충전한다.
상기 예비 충전 단계(S30)는 충전전압을 2.0 ~ 2.4 V, 충전전류를 0.045 ~ 0.055 C로 하여 진행되는 것이 바람직하고, 상기와 같은 충전 조건에서 충전이 되는 시간은 5 ~ 7 분 가량 소요된다. 예비충전을 충전 전압을 2.0 V 또는 충전 전류를 0.045 C 미만에서 예비충전을 하면 충분한 SEI 막을 생성할 수 없고, 예비충전에 장시간이 소요되므로 양산 공정에 적합하지 않다. 이와 달리, 충전 전압을 2.4 V 또는 충전 전류를 0.055 C에서 예비충전을 하면 일정 용량을 맞추기 위해서 고율로 충전해야하므로 전지에 과부하가 걸려 과전압이 생기기 쉬워 바람직하지 않다. 또한, 고른 SEI 막이 생성될 수 없고 전지의 뒤틀림(deform)이 생기기 쉬워 바람직하지 않다.
상기 고온 에이징 단계(S40)는 예비충전된 전지를 상온보다 높은 온도에서 에이징하는 단계이다.
고온에서의 에이징은 열에너지와 전기화학 에너지에 의해 SEI 막이 보다 안정화되고 부분적으로 치우침이 없이 고르고 균일한 두께로 재형성되게 한다. 앞서 본 바와 같이, 이렇게 형성된 SEI 막은 고온의 방치시나 사이클을 돌려도 쉽게 붕괴되지 않기 때문에 고온 방치시 두께 증가도 덜하고 충전 초기의 용량을 유지시킴 으로써 전지의 용량을 확보한다.
여기서, 고온 에이징은 제 1 에이징 및 제 2 에이징으로 나누어 진행될 수 있다.
제 1 에이징은 40 ~ 50 ℃의 온도에서 진행될 수 있다. 제 1 에이징은 미충전 영역을 개선하고, 만충전의 두께를 개선하며, SEI 막을 안정화시킨다. 제 1 에이징 온도가 40 ℃ 미만인 경우에는 열에너지가 부족하여 SEI 막을 안정화하는데 미미하다. 또한, 제 1 에이징 온도가 50 ℃ 이상인 경우에는 SEI 막이 안정화되지 않은 상태에서 고온에 노출되어 SEI 막이 붕괴될 수 있다.
제 1 에이징이 진행되는 시간은 활물질의 종류, 전해액, 그 외 소재나 전지 기종에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 예를 들어, 음극활물질이 KPL3, 음극활물질의 용제는 순수, 음극활물질의 바인더는 SBR + CMC이고 양극활물질은 KD10, 양극활물질의 바인더는 PVdF, 양극활물질의 도전재는 Solef6020인 경우에는 제 1 에이징 시간은 43 ~ 53 시간이 바람직하다.
제 2 에이징은 70 ~ 80 ℃의 온도에서 진행될 수 있다. 제 2 에이징은 모노머(monomer)의 열 중합을 촉진시키고 전해액을 함침시키며, 전지의 성능 저하 없이 부풀림(swelling) 특성을 개선할 수 있다. 제 2 에이징 온도가 70 ℃ 미만인 경우에는 부풀림 감소 효과가 미미할 수 있다. 또한, 제 2 에이징 온도가 80 ℃ 이상인 경우에는 전해액의 증발로 인해 외장재가 파멸되거나 전지가 발화될 가능성이 있다.
제 2 에이징이 진행되는 시간은 활물질의 종류, 전해액, 그 외 소재나 전지 기종에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 예를 들어, 음극활물질이 KPL3, 음극활물질의 용제는 순수, 음극활물질의 바인더는 SBR + CMC이고 양극활물질은 KD10, 양극활물질의 바인더는 PVdF, 양극활물질의 도전재는 Solef6020인 경우에는 제 2 에이징 시간은 2.3 ~ 2.8 시간이 바람직하다.
상기 가압단계(S50)는 고온 에이징된 전지를 가압하는 단계이다.
상기 가압단계(S50)에서 가압은 680 ~ 820 kgf로하고, 가압시간은 4 ~ 6 초로 하여 실시할 수 있다. 외장재로 파우치(pouch)를 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지의 경우에는 화성 공정 진행에 따라 발생하는 가스 등에 의해 두께 팽창이 일어날 수 있다. 따라서, 고객의 spec 상의 cell의 두께를 맞추기 위해 가압을 통하여 cell의 두께를 개선하는 것이 바람직하다.
상기 포메이션 단계(S60)는 가압된 전지를 충방전을 반복하여 포메이션하는 단계이다. 이때, 포메이션하는 단계는 충전전류가 0.18 ~ 0.22 C, 충전 전압이 3.8 ~ 4.6 V에서 충전시간을 54 ~ 66 분으로 하여 충전하는 단계, 충전 전류는 0.63 ~ 0.77 C, 충전 전압이 3.8 ~ 4.6 V에서 만충전하는 단계, 0.09 ~ 0.11 C의 충전전류에서 cut - off 충전하는 단계, 0.9 ~ 1.1 C의 방전전류, 2.5 ~ 2.9 V의 방전전압에서 제 1 만방전하는 단계 및 0.9 ~ 1.1 C의 충전전류, 3.8 ~ 4.6 V의 충전전압에서 충전 시간을 4.5 ~ 5.5 분으로 하여 보충전하는 단계를 포함할 수 있 다.
상기 제 3 에이징 단계(S70)는 포메이션된 전지를 상온에서 에이징하는 단계이다. 이때, 제 3 에이징은 전지를 에이징 시간을 11 ~ 13 시간으로 하고, 에이징 온도를 상온으로 하여 실시할 수 있다. 제 3 에이징을 통해 보충전후에 전지의 전압을 안정화시킬 수 있다.
그리고, 제 3 에이징된 전지의 IR/OCV를 분해능 0.001 이하의 Multi-meter로 측정할 수 있다. 이는 후술할 제 4 에이징된 전지의 IR/OCV를 측정할 때 ΔV의 기준 전압을 제공한다. 이때 측정된 OCV를 OCV2라 한다.
상기 제 4 에이징 단계(S80)는 제 3 에이징된 전지를 상온에서 에이징하는 단계이다. 이때, 제 4 에이징은, 에이징 시간을 6 ~ 8일로 하고, 에이징 온도를 상온으로 하여 실시할 수 있다. 제 4 에이징을 통해 미세 쇼트(short) 전압을 유도할 수 있다.
그리고, 제 4 에이징된 전지의 IR/OCV를 분해능 0.001 이하의 Multi-meter로 측정할 수 있다. 이는 미세 쇼트가 발생한 전지를 선별하고, IR불량을 선별하게 한다. 이때, 측정된 OCV를 OCV3라 한다. ΔV= OCV2 - OCV3라 한다. ΔV를 사용하여 미세쇼트가 있는 전지를 선별할 수 있다.
상기 제 2 만방전 단계(90)는 제 4 에이징된 전지를 만방전하는 단계이다. 이때, 제 2 만방전은 방전전류가 0.9 ~ 1.1 C, 방전 전압을 2.5 ~ 2.9 V로 하여 실시할 수 있다.
상기 반충전 단계(S100)는 제 2 만방전된 전지를 50 %에 해당하는 용량까지 충전하는 단계이다. 이때, 반충전은 충전전류를 0.9 ~ 1.1C으로 하여 실시할 수 있다. 이때 고객 출하 요구 전압으로 충전할 수 있다.
여기서, 반충전된 전지의 IR/OCV를 분해능 0.001 이하의 Multi-meter로 측정할 수 있다. 이때 고객 출하 조건에 부합하는 전지를 선별할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
먼저, 화성공정이 대상이 되는 전지는 다음과 같다. 전지는 리튬 이온 폴리머 전지이다. 전해질은 겔(gel) 타입이고, 필름 타입으로 형성된다. 두께는 약 0.137 ㎜, 폭은 약 41 ㎜, 높이는 약 67 ㎜이다. 정격전압은 약 3.7 V이고, 정격용량은 약 1230 ㎃h이다.
음극활물질은 KPL3 약 97.5 %, 음극활물질의 용제는 순수, 음극활물질의 바인더는 SBR(Styrene Butadiene Rubber) 약 1.5 % + CMC 약 1 % 이고 음극활물질의 도전재는 없다. 양극활물질은 KD10 약 96%, 양극활물질의 바인더는 PVDF(polyvinylidene flouride) 약 2 %, 양극활물질의 도전재는 Solef6020 약 2 % 이다. 전해액에는 HSPG(High Strength Polymer Gel)이 첨가된다.
화성공정은 다음과 같이 진행하였다.
먼저, 상온에서 약 24 시간 동안 상온 에이징을 진행하고, 분해능 약 0.001 이하의 Multi-meter로 IR/OCV를 측정하여, 용접이 불량하거나 전해액 함침에 이상이 있는 전지를 선별하였다.
그 다음, 진공에서 약 15초 동안 디가싱 공정을 진행하였다.
그 다음, 약 2.2 V, 약 0.05 C의 조건에서 약 6 분 동안 예비충전을 진행하였다.
그 다음, 약 45 ℃에서 약 48 시간 동안 제 1 에이징을 진행하였다.
그 다음, 약 75 ℃에서 약 2.5 시간 동안 제 2 에이징을 진행하였다.
그 다음, 약 750kgf에서 가압 공정을 진행하였다.
그 다음, 약 0.2 C, 약 4.2 V에서 약 60 분 동안 충전, 약 0.7 C, 약 4.2 V에서 만충전, 약 0.1 C에서 cut - off 충전, 약 1 C, 약 2.75 V에서 제 1 만방전, 약 1 C, 4.2 V에서 약 5 분 동안 보충전을 순차로 진행하여 포메이션을 진행하였다.
그 다음, 상온에서 약 12 시간 동안 제 3 에이징을 진행하였다.
그 다음, 분해능 약 0.001 이하의 Multi-meter로 IR/OCV를 측정하여 Hard 쇼트 전지를 선별하였다. 이때 측정된 OCV를 OCV2라 한다.
그 다음, 상온에서 약 7 일 동안 제 4 에이징 공정을 진행하였다.
그 다음 , 분해능 약 0.001 이하의 Multi-meter로 IR/OCV를 측정하여 미세 쇼트및 IR 불량이 있는 전지를 선별하였다. 이때 측정된 OCV를 OCV3라 한다. ΔV= OCV2 - OCV3라 한다. ΔV를 사용하여 미세쇼트가 있는 전지를 선별할 수 있다.
그 다음 약 1C, 약 2.75의 조건에서 제 2 만방전을 하고, 약 1 C에서 충전 용량을 기준으로 약 50 % 까지 반충전하였다. 반충전에는 약 30 분이 소요되었다.
그 다음, 분해능 약 0.001 이하의 Multi-meter로 IR/OCV를 측정하여 전지를 선별하였다.
(비교예 1)
예비충전의 효과를 보기 위해 예비충전을 제외한 나머지 공정은 동일하다.
실시예 1과 비교예 1를 비교한 결과 실시예 1이 비교예에서 보다 용량이 30 ㎃h 더 높다는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 2)
먼저, 화성공정이 대상이 되는 전지는 다음과 같다. 전지는 리튬 이온 폴리 머 전지이다. 전해질은 겔(gel) 타입이고, 필름 타입으로 형성된다. 두께는 약 0.165 ㎜, 폭은 약 45 ㎜, 높이는 약 68 ㎜이다. 정격전압은 약 3.7 V이고, 정격용량은 약 2400 ㎃h이다.
음극활물질은 KPL3 약 97.5 %, 음극활물질의 용제는 순수, 음극활물질의 바인더는 SBR 약 1.5 % + CMC 약 1 % 이고 음극활물질의 도전재는 없다. 양극활물질은 KD10 약 96%, 양극활물질의 바인더는 PVdF 약 2 %, 양극활물질의 도전재는 Solef6020 약 2 % 이다.
화성공정은 다음과 같이 진행하였다.
먼저, 상온에서 약 24 시간 동안 상온 에이징을 진행하고, 분해능 약 0.001 이하의 Multi-meter로 IR/OCV를 측정하여, 용접이 불량하거나 전해액 함침에 이상이 있는 전지를 선별하였다.
그 다음, 진공에서 약 15초 동안 디가싱 공정을 진행하였다.
그 다음, 약 2.2 V, 약 0.05 C의 조건에서 약 6 분 동안 예비충전을 진행하였다.
그 다음, 약 45 ℃에서 약 48 시간 동안 제 1 에이징을 진행하였다.
그 다음, 약 75 ℃에서 약 2.5 시간 동안 제 2 에이징을 진행하였다.
그 다음, 약 750kgf에서 가압 공정을 진행하였다.
그 다음, 약 0.2 C, 약 4.2 V에서 약 60 분 동안 충전, 약 0.7 C, 약 4.2 V에서 만충전, 약 0.1 C에서 cut - off 충전, 약 1 C, 약 2.75 V에서 제 1 만방전, 약 1 C, 4.2 V에서 약 5 분 동안 보충전을 순차로 진행하여 포메이션을 진행하였 다.
그 다음, 상온에서 약 12 시간 동안 제 3 에이징을 진행하였다.
그 다음, 분해능 약 0.001 이하의 Multi-meter로 IR/OCV를 측정하여 Hard 쇼트 전지를 선별하였다. 이때 측정된 OCV를 OCV2라 한다.
그 다음, 상온에서 약 7 일 동안 제 4 에이징 공정을 진행하였다.
그 다음 , 분해능 약 0.001 이하의 Multi-meter로 IR/OCV를 측정하여 미세 쇼트및 IR 불량이 있는 전지를 선별하였다. 이때 측정된 OCV를 OCV3라 한다. ΔV= OCV2 - OCV3라 한다. ΔV를 사용하여 미세쇼트가 있는 전지를 선별할 수 있다.
그 다음 약 1C, 약 2.75의 조건에서 제 2 만방전을 하고, 약 1 C에서 충전 용량을 기준으로 약 50 % 까지 반충전하였다. 반충전에는 약 30 분이 소요되었다.
그 다음, 분해능 약 0.001 이하의 Multi-meter로 IR/OCV를 측정하여 전지를 선별하였다.
(비교예 2)
예비충전의 효과를 보기 위해 예비충전을 제외한 나머지 공정은 동일하다.
도 2는 실시예 2및 비교예 2에서 제조된 전지의 용량 분포를 나타낸 빈도수/용량 그래프이다.
그래프에서 분홍색 선이 실시예 2에 대한 결과이며, 파란색 선이 비교예 2에 대한 결과이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 실시예 2의 경우는 평균 용량이 약 2420 ㎃h 이고, 비교예 2의 경우는 평균 용량이 약 2300 ㎃h 이다. 따라서, 실시예 2와 비교예 2를 비교할 때, 실시예 2가 평균 용량이 약 120 ㎃h 더 높다는 것을 확인할 수 있다.
즉, 실시예 1 및 실시예 2에서 본 바와 같이 예비충전을 통해 전지의 용량이 개선된다.
또한, 본 발명은 화성 공정에서 IR/OCV의 측정을 통해 OCV 산포를 개선할 수 있으며, 최적화된 화성 공정 조건을 제시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 화성공정의 공정순서도이다.
도 2는 실시예 2및 비교예 2에서 제조된 전지의 용량 분포를 나타낸 빈도수/용량 그래프이다.

Claims (6)

  1. 전해액이 주입된 전지를 상온에서 에이징하는 상온 에이징 단계;
    상기 상온 에이징된 전지를 예비충전하는 예비충전 단계; 및
    상기 예비충전된 전지를 상기 상온보다 높은 온도에서 에이징하는 고온 에이징 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상온 에이징 단계는,
    에이징 시간이 22 시간 내지 26 시간인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 예비충전 단계는,
    충전전압이 2.0 ~ 2.4 V, 충전전류가 0.045 ~ 0.055 C 및 충전시간이 5 ~ 7 분의 조건에서 실시되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 고온 에이징 단계는,
    에이징 온도가 40 ~ 50 ℃ 및 에이징 시간이 43 ~ 53 시간의 조건에서 에이 징하는 제 1 에이징 단계; 및
    에이징 온도가 70 ~ 80 ℃ 및 에이징 시간이 2.3 ~ 2.8 시간의 조건에서 에이징하는 제 2 에이징 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 상온 에이징 단계 후에,
    전지 내부의 가스를 제거하는 디가싱 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 고온 에이징 단계 후에,
    전지를 가압하는 가압 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지 제조 방법.
KR1020090091206A 2009-09-25 2009-09-25 리튬 이온 이차 전지 제조 방법 KR101106359B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090091206A KR101106359B1 (ko) 2009-09-25 2009-09-25 리튬 이온 이차 전지 제조 방법
CN201010285111.3A CN102035026B (zh) 2009-09-25 2010-09-15 用于制造锂离子二次电池的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090091206A KR101106359B1 (ko) 2009-09-25 2009-09-25 리튬 이온 이차 전지 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110033640A true KR20110033640A (ko) 2011-03-31
KR101106359B1 KR101106359B1 (ko) 2012-01-18

Family

ID=43887588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090091206A KR101106359B1 (ko) 2009-09-25 2009-09-25 리튬 이온 이차 전지 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101106359B1 (ko)
CN (1) CN102035026B (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102637903A (zh) * 2012-04-06 2012-08-15 宁德新能源科技有限公司 一种锂离子电池的化成方法
CN106129505A (zh) * 2016-07-19 2016-11-16 珠海光宇电池有限公司 一种锂离子电池化成方法
CN106207293A (zh) * 2016-07-25 2016-12-07 珠海光宇电池有限公司 锂离子电池的化成方法
KR20200077619A (ko) * 2012-12-17 2020-06-30 시온 파워 코퍼레이션 리튬-이온 전기화학 전지, 그의 구성요소, 및 그의 제조 및 사용 방법
US11316161B2 (en) 2016-10-18 2022-04-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium secondary battery
WO2023128492A1 (ko) * 2021-12-27 2023-07-06 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지의 제조방법

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101626190B1 (ko) * 2013-05-27 2016-05-31 주식회사 엘지화학 이차전지의 활성화 방법
CN103985911B (zh) * 2014-05-29 2017-06-06 江苏智航新能源有限公司 一种锂离子电池老化方法
US10018681B2 (en) * 2015-02-09 2018-07-10 Tesla, Inc. Cell manufacturing using liquid-based thermal system
KR102064459B1 (ko) * 2017-01-05 2020-01-09 주식회사 엘지화학 이차 전지의 저전압 불량 검사 방법 및 장치
KR102283684B1 (ko) * 2017-07-31 2021-08-02 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지용 음극의 제조방법 및 이차전지용 음극
CN110611124A (zh) * 2018-06-14 2019-12-24 深圳市比克动力电池有限公司 一种锂离子电池的微电预充活化方法
KR20210144342A (ko) * 2020-05-22 2021-11-30 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지의 활성화 방법
CN111934018B (zh) * 2020-06-29 2024-03-01 宁波新思创机电科技股份有限公司 一种动力钛酸锂电池的制作方法
KR20220050529A (ko) * 2020-10-16 2022-04-25 주식회사 엘지에너지솔루션 활성화 프로토콜 생성 방법, 이를 이용한 활성화 방법 및 활성화 장치

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6371995B1 (en) 1996-02-16 2002-04-16 Fuji Photo Film Co., Ltd. Nonaqueous secondary battery and method for preparing same
JPH10289729A (ja) * 1997-04-16 1998-10-27 Fuji Photo Film Co Ltd 二次電池の製造システム及び二次電池の製造方法
JPH10320013A (ja) * 1997-05-15 1998-12-04 Fuji Photo Film Co Ltd 物品の製造システム、物品の製造方法、二次電池の製造システム及び二次電池の製造方法
JPH11250929A (ja) 1998-03-03 1999-09-17 Fuji Photo Film Co Ltd リチウム二次電池の製造方法
JPH11250930A (ja) 1998-03-03 1999-09-17 Fuji Photo Film Co Ltd 金属リチウム二次電池の製造システムおよびその製造方法
KR100416093B1 (ko) * 2001-05-23 2004-01-24 삼성에스디아이 주식회사 리튬전지의 제조방법
CN101315994B (zh) * 2007-05-31 2010-06-02 上海比亚迪有限公司 一种锂离子二次电池的化成方法
CN100595965C (zh) * 2007-06-28 2010-03-24 比亚迪股份有限公司 一种锂离子二次电池的化成方法
CN101504995A (zh) * 2009-02-11 2009-08-12 中信国安盟固利新能源科技有限公司 一种提高锰酸锂锂离子电池稳定性能和循环性能的方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102637903A (zh) * 2012-04-06 2012-08-15 宁德新能源科技有限公司 一种锂离子电池的化成方法
KR20200077619A (ko) * 2012-12-17 2020-06-30 시온 파워 코퍼레이션 리튬-이온 전기화학 전지, 그의 구성요소, 및 그의 제조 및 사용 방법
CN106129505A (zh) * 2016-07-19 2016-11-16 珠海光宇电池有限公司 一种锂离子电池化成方法
CN106207293A (zh) * 2016-07-25 2016-12-07 珠海光宇电池有限公司 锂离子电池的化成方法
US11316161B2 (en) 2016-10-18 2022-04-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium secondary battery
WO2023128492A1 (ko) * 2021-12-27 2023-07-06 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101106359B1 (ko) 2012-01-18
CN102035026B (zh) 2016-01-20
CN102035026A (zh) 2011-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101106359B1 (ko) 리튬 이온 이차 전지 제조 방법
US8523958B2 (en) Fabrication of lithium secondary battery
JP6306168B2 (ja) 電極−分離膜複合体の製造方法、その製造方法によって製造された電極−分離膜複合体及びそれを含むリチウム二次電池
US20110039156A1 (en) Cathode plate of a lithium ion battery and method for manufacturing the same
US20100313410A1 (en) Fabrication of lithium secondary battery
US20100192362A1 (en) Split Charge Forming Process for Battery
KR101626190B1 (ko) 이차전지의 활성화 방법
JP2011069775A (ja) 二次電池検査方法
JP2002352861A (ja) リチウム電池の製造方法
KR101609423B1 (ko) 각형 이차 전지 제조 방법
CN110994037A (zh) 一种软包装锂离子电池满电电压化成方法及设备
KR101602015B1 (ko) 이차전지의 제조방법
KR101823175B1 (ko) 이차 전지 제조 방법
US20240047643A1 (en) Negative pressure formation method for lithium iron manganese phosphate batteries and batteries applying the same
WO2022067485A1 (zh) 电池充电方法、装置及存储介质
JP6988084B2 (ja) 非水系電解質二次電池用正極材料の容量評価方法
JP2000090974A (ja) リチウムイオン二次電池及びその製造方法
KR20080008138A (ko) 고온 안전성이 우수한 전기화학소자
KR20100121586A (ko) 고온 안전성이 우수한 전기화학소자
KR20220146362A (ko) 이차 전지의 제조 방법
KR20190079960A (ko) Eol 셀의 재생방법
CN114545236A (zh) 一种用扣式半电池评估软包锂离子全电池性能的方法
KR20040110331A (ko) 리튬 이차 전지의 후처리 방법
CN115084679B (zh) 一种退役锂离子电池容量恢复的方法
EP4276973A1 (en) Method for inspecting low-voltage defect in lithium secondary battery and method for manufacturing lithium secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141211

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151218

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee