KR20130042105A - Wrapping method of jelly roll for battery cell of secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전극판과 분리막으로 구성되는 이차 전지용 배터리 셀의 젤리 롤에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 젤리 롤의 외면을 수축 필름으로 감싸 마감하는 이차 전지용 배터리 셀의 젤리 롤 랩핑 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a jelly roll of a battery cell for a secondary battery comprising an electrode plate and a separator, and more particularly, to a jelly roll wrapping method for a battery cell for a secondary battery that covers the outer surface of the jellyroll with a shrink film.
통상적으로 2차 전지는 재충전이 가능하고 대용량화가 가능한 것으로 대표적인 것으로 니켈카드뮴, 니켈수소 및 리튬이온전지 등이 있다. 이중에서 상기 리튬이온전지는 장 수명, 고용량 등 우수한 특성으로 인하여 차세대 동력원으로 주목받고 있다. 이 중에서, 리튬 2차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용이 증가되고 있는 추세이다.In general, secondary batteries are rechargeable and have a large capacity, such as nickel cadmium, nickel hydrogen, and lithium ion batteries. In particular, the lithium ion battery has attracted attention as a next generation power source due to its excellent characteristics such as long service life and high capacity. Among them, the lithium secondary battery has a working voltage of 3.6 V or more and is used as a power source for portable electronic devices, or a series of several batteries are used in a high-output hybrid vehicle. In a nickel-cadmium battery or a nickel-metal hydride battery The operating voltage is three times higher and the energy density per unit weight is also excellent. Thus, the use thereof is rapidly increasing.
상기 리튬 2차 전지는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있다. 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type)으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한 리튬 폴리머 전지는 안전성도 우수하고, 무게가 가벼워서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다.The lithium secondary battery may be manufactured in various forms, and typical shapes include cylindrical and prismatic types that are mainly used in lithium ion batteries. Lithium polymer batteries, which are in the spotlight in recent years, have been manufactured in a flexible pouched type, and their shapes are relatively free. In addition, the lithium polymer battery is excellent in safety and light in weight, which is advantageous for slimmer and lighter portable electronic devices.
통상의 배터리 셀은 전지부와, 상기 전지부가 수용되는 공간을 제공하는 케이스를 포함한다. 상기 전지부는 세퍼레이터에 전극판이 일정간격으로 배치되어 일방향으로 와인딩되거나, 다수 장의 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 적층된 형상이다. 상기 전극판은 양극판과 음극판이 교번 적층될 수 있다. 상기 케이스는 후막의 금소재로 성형한 원통형이나 각형으로 된 캔 구조와는 달리, 중간층이 금속 호일이고, 금속 호일의 양면에 부착되는 내외피층이 절연성 필름으로 이루어진 파우치형 케이스이다. 파우치형 케이스는 성형성이 우수하여 자유자재로 구부림이 가능하다.A typical battery cell includes a battery unit and a case for providing a space in which the battery unit is accommodated. The battery unit has a shape in which electrode plates are arranged on the separator at regular intervals and wound in one direction, or a plurality of positive electrode plates, separators, and negative electrode plates are stacked. The electrode plate may be alternately laminated with a positive electrode plate and a negative electrode plate. The case is a pouch type case in which the intermediate layer is a metal foil and the inner and outer sheath layers adhered to both surfaces of the metal foil are insulating films, unlike a cylindrical or canned can structure formed of a thick film of gold. The pouch-type case has excellent formability and can bend freely.
상기 전지부는 젤리(Jelly)를 와인딩한 형상과 같다하여 젤리 롤(Jelly Roll)이라고도 하는데, 종래 젤리 롤은 파우치형 케이스에 삽입 시 다음과 같은 문제점이 있었다.The battery unit is also called a jelly roll, which is similar to a shape in which a jelly is wound. Conventional jelly rolls have the following problems when they are inserted into a pouch-type case.
상기 젤리 롤의 세퍼레이터는 얇은 막 형태로 이루어지기 때문에, 파우치 케이스에 삽입 후 밀봉하는 공정에서 젤리 롤 모서리부에 위치한 세퍼레이터가 케이스 밀봉 부에 끼워진 상태로 밀봉될 수가 있으며, 이 경우 파우치 케이스의 밀봉면과 전극탭 간의 절연저항이 저하되어 배터리 셀의 신뢰성이 저하된다. 또한 이러한 배터리 셀을 장기간 사용할 경우 부식을 유발하는 문제점도 발생한다.
Since the separator of the jelly roll is formed in a thin film form, the separator positioned at the corner of the jelly roll can be sealed in a state where it is inserted into the case sealing part in the step of sealing after inserting into the pouch case. In this case, The insulation resistance between the electrode tab and the electrode tab is lowered and the reliability of the battery cell is lowered. Also, when such a battery cell is used for a long period of time, corrosion may occur.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 젤리 롤을 절연 재질의 수축 필름으로 감싸도록 하여 세퍼레이터의 케이스 밀봉부 끼워짐으로 인한 절연 저항을 개선하게 되는 이차 전지용 배터리 셀의 젤리 롤 랩핑 방법을 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a rechargeable battery for a secondary battery, which is capable of improving the insulation resistance of the jelly roll by wrapping the jelly roll in a shrinkable film of insulating material, Cell jelly roll wrapping method.
본 발명의 젤리 롤 랩핑 방법은, 전극판이 일정 간격으로 배치되며, 각각의 전극판 사이에 구비되는 세퍼레이터와, 상기 전극판과 전기적으로 연결되며 상기 전극판의 상부 외측으로 돌출되도록 형성되는 양극탭 및 음극탭을 포함하는 젤리 롤 랩핑 방법에 있어서, 젤리 롤에 필름을 감싸는 랩핑단계; 및 젤리 롤에 랩핑된 필름을 가열하여 상기 필름을 수축시키는 수축단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The jelly roll wrapping method of the present invention is a jelly roll wrapping method of a jelly roll wrapping method, comprising: a separator disposed between a plurality of electrode plates at regular intervals; a cathode tab electrically connected to the electrode plate,
다른 실시 예로는, 전지부 안착부가 함몰 형성되는 형틀에 필름을 배치하는 필름 배치단계; 전지부의 측면 및 하면에 필름이 밀착되도록 필름이 배치된 형틀의 안착부에 전지부를 안착시키는 전지부 안착단계; 가압기를 이용하여 필름을 절곡시켜 전지부 상단에 필름을 밀착시키는 필름 절곡단계; 및 전지부를 감싸는 필름 및 형틀에 열을 가하여 필름을 수축시키는 필름수축단계: 를 포함하며, 전지부 상단에 중첩되는 필름에 열을 가하여 밀봉하는 히트실링 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another embodiment, there is provided a method of manufacturing a battery pack, comprising: a film disposing step of disposing a film on a mold frame in which a battery mount is recessed; A step of placing the battery part in a seating part of a mold frame in which a film is disposed so that the film is in close contact with the side surface and the bottom surface of the battery part; A film bending step of bending the film using a presser to adhere the film to the top of the electrode part; And a film shrinking step of shrinking the film by applying heat to the film and the mold surrounding the battery part, the method comprising: a heat sealing step of applying heat to the film superimposed on the top of the electrode part to seal the film; And further comprising:
이때, 상기 필름은, 상기 양극 및 음극탭이 노출되도록 상측과 하측이 개방되며 가열 시 수축되는 수축 튜브로 되며, 재질은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
At this time, the film is a shrinkable tube which is opened upward and downward to expose the positive electrode and negative electrode tabs and shrinks upon heating. The material is selected from among polyethylene (PE), polypropylene (PP) and polyethylene terephthalate Or the like.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 이차 전지용 배터리 셀의 젤리 롤 랩핑 방법은 절연 저항이 개선된 배터리 셀의 제조가 가능하여 배터리 셀의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
The jelly roll wrapping method of a battery cell for a secondary battery according to the present invention having the above structure can manufacture a battery cell with improved insulation resistance, thereby improving the reliability of the battery cell.
도 1은 본 발명이 적용되는 배터리 셀 전체사시도
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시 예의 젤리 롤 랩핑 방법 순서도
도 4는 본 발명에 따른 랩핑된 젤리 롤 사시도
도 5는 도 3의 AA' 단면도
도 6 내지 도 12는 본 발명의 제2 실시 예의 젤리 롤 랩핑 방법 순서도1 is a perspective view of an entire battery cell to which the present invention is applied.
2 and 3 are flowcharts of a jelly roll wrapping method according to the first embodiment of the present invention
4 is a perspective view of a wrapped jelly roll perspective view
5 is a cross-sectional view taken along the line AA '
6 to 12 are flow charts of the jelly roll wrapping method of the second embodiment of the present invention
도 1은 본 발명의 구성요소인 젤리 롤(100)이 포함되는 2차 전지 배터리 셀의 구조를 나타낸 도면으로서, 배터리 셀(1)은 젤리 롤(100)과, 상기 젤리 롤(100)이 수용되는 공간을 제공하는 케이스(2)를 포함하고 있다.1 illustrates a structure of a secondary battery cell including a
도 1 및 도 5를 참조하면, 상기 젤리 롤(100)은 전극판(11)과, 세퍼레이터(12)와, 양극탭 및 음극탭(13, 14)으로 되는 전지부(10) 및 필름(20)을 포함하여 이루어진다.1 and 5, the
상기 전지부(10)는 다수의 전극판(11)이 적층되는 형태로 이루어질 수 있으며, 상기 전극판(11)은 양극판과 음극판이 교번 적층될 수 있다. 이때 상기 양극판과 음극판 사이에는 세퍼레이터(12)가 삽입 구성될 수 있으며, 상기와 같은 구성을 이루기 위한 제조 방법 중 일예는 다음과 같다.The
상기 세퍼레이터(12)를 길이방향으로 배치한 후 상면에 전극판(11)을 일정 간격으로 배치하게 된다. 다음으로 상기 전극판(11)을 기준단위로 하여 상기 세퍼레이터(12)를 와인딩하면, 전지부(10)가 완성된다. 상기 각각의 전극판(11)은 양극 및 음극탭(13, 14)과 전기적으로 연결되어 있다.After the
상기 양극탭 및 음극탭(13, 14)의 일단부는 케이스(2)의 밀폐면을 통하여 외부로 돌출되도록 구성된다. 돌출된 양극탭 및 음극탭(13, 14)의 일단부는 도시되지 않은 보호 회로기판의 단자와 접속된다.One end of each of the positive and
상기 전지부(10)의 측면은 세퍼레이터(12)가 적층된 구조를 이루며 상기 세퍼레이터(12)는 얇은 막의 형태를 이루기 때문에 케이스(2)에 삽입 후 밀봉 시 밀봉면에 끼워져 밀봉되는 경우가 발생하므로 본 발명에서는 이를 방지하기 위한 젤리 롤(100)의 랩핑 방법을 제안한다.
Since the side surface of the
이하, 상기와 같은 본 발명의 젤리 롤 랩핑 방법의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, one embodiment of the jelly roll wrapping method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
- 실시 예 1- Example 1
상기와 같은 구성의 젤리 롤(100)을 구현하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 필름(20)을 준비한다. 다음으로 상기 전지부(10)에 상기 필름(20)을 감싸는 랩핑 단계를 수행한다. 상기 필름(20)의 랩핑을 용이하게 하기 위해 상기 필름(20)은 상기 전지부(10) 보다 크게 형성할 수 있다. 또한 상기 필름(20)은 열에 의해 수축되는 수축필름이 적용될 수 있으며, 구체적 재질로는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중 어느 하나일 수 있다. 상기 재질은 본 발명에 적용된 재질의 일예일 뿐 열에 의해 수축되는 재질이면 어떠한 재질이 적용되어도 가능함은 자명하다.In order to implement the
상기 전지부(10)가 삽입되었을 때 전지부(10)의 상부와 하부가 노출되도록 상기 필름(20)은 상측과 하측이 개방 형성되는 튜브로 이루어질 수 있다.The
다음으로 도 3에 도시된 바와 같이 상기 필름(20)의 외면을 가열하여 상기 필름(20)을 수축시키는 필름수축단계를 수행한다. 상기와 같은 단계를 통해 상기 필름(20)이 전지부(10)에 밀착 고정된다. Next, as illustrated in FIG. 3, a film shrinkage step of shrinking the
상기와 같은 과정을 수행하면 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 전지부(10)가 필름(20)으로 감싸져 구성되는 젤리 롤(100)이 완성된다.
As shown in FIGS. 5 and 6, the
- 실시 예 2- Example 2
본 실시 예에서는 전지부(10)를 랩핑하기 위해 형틀(200)과 가압기(310, 320)가 구비된다.In this embodiment, a
상기 형틀(200)의 상면에는 안착부(210)가 형성된다. 상기 안착부(210)는 상기 형틀(200)의 상면에서 내측으로 함몰 형성되며 그 형상은 상기 전지부(10)의 형상과 대응되도록 형성된다.A seating part 210 is formed on the upper surface of the
우선 도 6에 도시된 바와 같이 상기 형틀(200)의 상면에 필름(20)을 배치하는 필름 배치단계를 수행한다. 상기 필름(20)의 길이는 상기 전지부(10)의 측면을 모두 감쌀 수 있을 정도로 구성되는 것이 바람직하며, 밀봉을 위한 여분의 길이가 포함될 수 있다. A film disposing step of disposing the
다음으로 도 7에 도시된 바와 같이 상기 필름(20)이 배치된 상기 형틀(200)의 안착부(210)에 전지부(10)를 안착시키는 전지부 안착단계를 수행한다. 상기 단계를 통해 상기 전지부(10)의 하면과 측면에 상기 필름(20)이 밀착된다. 이때 상기 전지부(10)는 필름(20)이 밀착되지 않는 전측면 및 후측면에 양극탭 및 음극탭(13, 14)이 위치하도록 안착되는 것이 바람직하다.Next, as shown in FIG. 7, the step of attaching the
다음으로 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 상기 전지부(10)의 상측으로 연장 형성되는 필름(20)을 가압기(310, 320)로 절곡시켜 전지부(10)의 상면에 필름(20)이 밀착되도록 하는 필름 절곡단계를 수행한다. 이때 상기 전지부(10)의 일측에 위치한 제1 가압기(310)를 먼저 이동시킨 후 상기 전지부(10)의 타측에 위치한 제2 가압기(320)를 이동시켜 상기 필름(20)이 겹쳐져 중첩부가 형성되도록 절곡시킨다. 8 and 9, the
다음으로 도 10에 도시된 바와 같이 상기 필름(20)의 중첩부에 열을 가하여 밀봉하는 히트 실링 단계를 수행하게 된다. 상기와 같은 히트 실링 단계를 통해 필름(20)이 상기 전지부(10)를 감싸도록 구성된다.Next, as shown in FIG. 10, a heat sealing step is performed in which the overlapped portion of the
다음으로 도 11에 도시된 바와 같이 필름(20)의 둘레에 열을 가하여 상기 필름(20)을 수축시키는 필름수축단계를 수행한다. 상기 과정을 수행함으로 써 필름(20)이 전지부(10)에 밀착된다. 이때 상기 필름(20)의 측면 및 하면은 형틀(200)을 통해 차단되기 때문에 필름(20)의 상면은 직접 열을 가하고 필름(20)의 하면 및 측면은 상기 형틀(200)을 가열하여 간접 가열되도록 구성한다.Next, as shown in FIG. 11, a film shrinking step for shrinking the
상기와 같은 과정을 수행하면 도 12에 도시된 바와 같이 전지부(10)가 필름(20)으로 감싸져 구성되는 젤리 롤(100)이 완성된다.
As shown in FIG. 12, the
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
The technical spirit should not be interpreted as being limited to the above embodiments of the present invention. Various modifications may be made at the level of those skilled in the art without departing from the spirit of the invention as claimed in the claims. Therefore, such improvements and modifications fall within the protection scope of the present invention as long as it will be apparent to those skilled in the art.
100 : 젤리 롤
10 : 전지부 11 : 전극판
12 : 세퍼레이터 13 : 양극탭
14 : 음극탭
20 : 필름
200 : 형틀 210 : 안착부
310 : 제1 가압기 320 : 제2 가압기100: Jelly roll
10: Electrode 11: Electrode plate
12: separator 13: positive electrode tab
14: Negative electrode tab
20: Film
200: a mold frame 210:
310: first presser 320: second presser
Claims (5)
젤리 롤에 필름을 감싸는 랩핑단계; 및
젤리 롤에 랩핑된 필름을 가열하여 상기 필름을 수축시키는 수축단계;
를 포함하는, 이차 전지용 배터리 셀의 젤리 롤 랩핑 방법.
Electrode plate is disposed at regular intervals, jelly roll wrapping method comprising a separator provided between each of the electrode plate, the positive electrode tab and the negative electrode tab is electrically connected to the electrode plate and formed to protrude out of the upper portion of the electrode plate To
Wrapping step of wrapping the film in a jelly roll; And
A shrinkage step of shrinking the film by heating the film wrapped in a jelly roll;
Wherein the jelly roll wrapping method comprises the steps of:
전지부 안착부가 함몰 형성되는 형틀에 필름을 배치하는 필름 배치단계;
전지부의 측면 및 하면에 필름이 밀착되도록 필름이 배치된 형틀의 안착부에 전지부를 안착시키는 전지부 안착단계;
가압기를 이용하여 필름을 절곡시켜 전지부 상단에 필름을 밀착시키는 필름 절곡단계; 및
전지부를 감싸는 필름 및 형틀에 열을 가하여 필름을 수축시키는 필름수축단계:
를 포함하는, 이차 전지용 배터리 셀의 젤리 롤 랩핑 방법.
Electrode plate is disposed at regular intervals, jelly roll wrapping method comprising a separator provided between each of the electrode plate, the positive electrode tab and the negative electrode tab electrically connected to the electrode plate and formed to protrude out of the upper portion of the electrode plate To
A film disposing step of disposing a film in a mold in which battery cell mounting portions are recessed;
A step of placing the battery part in a seating part of a mold frame in which a film is disposed so that the film is in close contact with the side surface and the bottom surface of the battery part;
A film bending step of bending the film using a presser to adhere the film to the top of the electrode part; And
Film shrinking step of shrinking the film by applying heat to the film and the mold surrounding the battery unit:
Wherein the jelly roll wrapping method comprises the steps of:
전지부 상단에 중첩되는 필름에 열을 가하여 밀봉하는 히트실링 단계;
를 더 포함하는, 이차 전지용 배터리 셀의 젤리 롤 랩핑 방법.
The method of claim 2,
A heat sealing step of applying heat to the film superimposed on the top of the electrode to seal the film;
Wherein the jelly roll wrapping method further comprises the steps of:
상기 필름은,
상기 양극 및 음극탭이 노출되도록 상측과 하측이 개방되며 가열 시 수축되는 수축 튜브로 되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 배터리 셀의 젤리 롤 랩핑 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The film may be,
Wherein the upper and lower sides are opened to expose the positive and negative tabs and are shrinkable when heated.
상기 필름의 재질은,
폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차 전지용 배터리 셀의 젤리 롤 랩핑 방법.5. The method of claim 4,
The material of the film is,
Wherein the jelly roll wrapping method is any one selected from the group consisting of polyethylene (PE), polypropylene (PP), and polyethylene terephthalate (PET).
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