KR20130124098A - Method for preparing bi-cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 양극/음극/양극 또는 음극/양극/음극의 기본 적층 구조를 가진 바이셀(bi-cell)을 제조하는 방법으로서, (a) 제 1 전극에 분리막과 제 2 전극을 적층하여 라미네이션 하는 단계; (b) 상기 단계(a)의 조립체에서 제 1 전극 및 제 2 전극의 불량 여부 및 정위치 배열을 검사하는 단계; (c) 상기 단계(a)의 조립체에서 제 2 전극에 분리막과 제 3 전극을 적층하여 라미네이션 하는 단계; (d) 상기 단계(c)의 조립체에서 제 3 전극의 불량 여부 및 정위치 배열을 검사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이셀의 제조방법에 관한 것이다.The present invention is a method for manufacturing a bi-cell having a basic laminated structure of anode / cathode / anode or cathode / anode / cathode, (a) by laminating a separator and a second electrode on the first electrode step; (b) inspecting whether the first electrode and the second electrode are defective and in-situ arrangement in the assembly of step (a); (c) stacking and laminating a separator and a third electrode on the second electrode in the assembly of step (a); (d) inspecting whether or not the third electrode is defective and in-situ arrangement in the assembly of step (c).
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices have increased, there has been a rapid increase in demand for secondary batteries as energy sources. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries, which exhibit high energy density and operational potential, long cycle life, Batteries have been commercialized and widely used.
이차전지를 구성하는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체는 그것의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다. 젤리-롤형 전극조립체는, 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조된다. 젤리-롤형 전극조립체는 원통형 전지에는 적합하지만, 각형 또는 파우치형 전지에 적용함에 있어서는 전극 활물질의 박리 문제, 낮은 공간 활용성 등의 단점을 가지고 있다. 반면에, 스택형 전극조립체는 다수의 양극 및 음극 단위체들을 순차적으로 적층한 구조로서, 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있지만, 제조과정이 번잡하고 충격이 가해졌을 때 전극이 밀려서 단락이 유발되는 단점이 있다.The electrode assembly of the anode / separator / cathode structure constituting the secondary battery is largely classified into a jelly-roll type (winding type) and a stack type (laminate type) depending on its structure. In the jelly-roll type electrode assembly, an electrode active material or the like is coated on a metal foil used as a current collector, dried and pressed, cut into a band shape having a desired width and length, and a cathode and an anode are diaphragm- . Although the jelly-roll type electrode assembly is suitable for a cylindrical battery, when applied to a square or pouch type battery, it has disadvantages such as separation of electrode active material and low space utilization. On the other hand, the stacked electrode assembly has a structure in which a plurality of anode and cathode unit members are sequentially laminated, and it is easy to obtain a rectangular shape. However, when the manufacturing process is troublesome and impact is applied, .
이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 일정한 단위 크기의 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이셀(bicell)을 긴 길이의 연속적인 분리막 필름을 이용하여 폴딩한 구조의 전극조립체가 개발되었고, 이는 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-82058호, 제2001-82059호, 제2001-82060호 등에 개시된 바가 있다. 본 출원에서는 이러한 구조의 전극조립체를 스택/폴딩형 전극조립체로서 칭한다.In order to solve this problem, the electrode assembly of the advanced structure of the jelly-roll type and the stacked form, a full cell or anode (cathode) / separator / cathode of a certain unit size of the anode / separator / cathode structure An electrode assembly was developed in which a bicell having a structure of (cathode) / membrane / anode (cathode) was folded using a continuous membrane film having a long length, which is the applicant's Korean Patent Application Publication No. 2001-82058 No. 2001-82059, 2001-82060, and the like. In the present application, the electrode assembly having such a structure is referred to as a stack / foldable electrode assembly.
상기 바이셀의 기존 제조방법은 전극을 3단으로 분리막과 함께 적층하여 라미네이션하고 전극의 불량 여부 및 정위치 배열을 검사하는 것으로 구성되어 있다.The existing manufacturing method of the bicell consists of laminating the electrode in three stages together with the separator and inspecting whether the electrode is defective or not.
그러나, 상기 바이셀은 최소 3단 적층 구조로 이루어져 있기 때문에, 내부에 위치하고 있는 전극의 불량 여부 및 정위치 배열을 검사하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.However, since the bi-cell is composed of at least a three-stage stacking structure, it is difficult to inspect whether the electrodes located therein are defective or not.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다. Therefore, there is a high need for a technique for solving such a problem.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 바이셀의 라미네이션 공정에서 2단계 라미네이션을 통하여 불량 검사를 2단계로 진행함으로써 외부 전극 뿐만 아니라 내부 전극의 불량을 검사할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.After extensive research and various experiments, the inventors of the present application proceed with defect inspection in two stages through two-stage lamination in the bi-cell lamination process, so that defects of not only external electrodes but also internal electrodes can be eliminated. It confirmed that it could test and came to complete this invention.
따라서, 본 발명은 양극/음극/양극 또는 음극/양극/음극의 기본 적층 구조를 가진 바이셀(bi-cell)을 제조하는 방법으로서,Accordingly, the present invention is a method for manufacturing a bi-cell having a basic laminated structure of anode / cathode / anode or cathode / anode / cathode,
(a) 제 1 전극에 분리막과 제 2 전극을 적층하여 라미네이션 하는 단계;(a) laminating a separator and a second electrode on the first electrode;
(b) 상기 단계(a)의 조립체에서 제 1 전극 및 제 2 전극의 불량 여부 및 정위치 배열을 검사하는 단계;(b) inspecting whether the first electrode and the second electrode are defective and in-situ arrangement in the assembly of step (a);
(c) 상기 단계(a)의 조립체에서 제 2 전극에 분리막과 제 3 전극을 적층하여 라미네이션 하는 단계;(c) stacking and laminating a separator and a third electrode on the second electrode in the assembly of step (a);
(d) 상기 단계(c)의 조립체에서 제 3 전극의 불량 여부 및 정위치 배열을 검사하는 단계;(d) inspecting the third electrode for defects and in-situ alignment in the assembly of step (c);
를 포함하는 바이셀의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a bicell comprising a.
상기 바이셀은 양극/분리막/음극/분리막/양극의 단위 구조 및 음극/분리막/양극/분리막/음극의 단위구조와 같이 셀의 양측에 동일한 전극이 위치하는 셀이다. 본 명세서에서는 양극/분리막/음극/분리막/양극 구조의 셀을 dC형 바이셀d로서 칭하고, 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 셀을 dA형 바이셀d로서 칭한다. 즉, 양측에 양극이 위치하는 셀을 "C형 바이셀"이라 하고, 양측에 음극이 위치하는 셀을 "A형 바이셀"이라 한다.The bicell is a cell in which the same electrodes are positioned on both sides of the cell, such as a unit structure of an anode / separator / cathode / separator / anode and a unit structure of a cathode / separator / anode / separator / cathode. In this specification, a cell having an anode / separation membrane / cathode / separation membrane / anode structure is referred to as a dC type bicell d, and a cell having a cathode / separation membrane / anode / separation membrane / cathode structure is referred to as a dA type bicell d. That is, a cell in which the anodes are located at both sides is called a "C-type bicell", and a cell in which the cathodes are located at both sides is called a "A-type bicell".
이러한 바이셀들은 셀 양측의 전극이 동일한 구조라면 그것을 이루는 양극 및 음극과 분리막의 수가 특별히 제한되는 것은 아니다.If the electrodes on both sides of the cell have the same structure, the number of the positive electrode, the negative electrode, and the separator constituting the bi-cell are not particularly limited.
바이셀은 양극 및 음극을 그 사이에 분리막을 개재시킨 상태에서 상호 결합시켜 제조된다. 이러한 결합 방법의 바람직한 예로는 열융착 방식을 들 수 있다.The bicell is manufactured by mutually bonding the positive electrode and the negative electrode with a separator interposed therebetween. A preferable example of such a bonding method is a heat fusion bonding method.
바이셀에서 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.In the bicell, the positive electrode is prepared by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder onto a positive electrode current collector, followed by drying and pressing, and further adding a filler to the mixture, if necessary.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, aluminum or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2 - xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 - x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2, and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2 - x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.
반면에, 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.On the other hand, the negative electrode is manufactured by applying, drying and pressing an anode active material on an anode current collector, and may optionally further include a conductive material, a binder, a filler, and the like as described above.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples of the anode current collector include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, a surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1 - xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1 - x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x < Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다. 본 발명에서 사용되는 분리막 필름은 상기 분리막과 동일한 소재일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane. The separator film used in the present invention may or may not be the same material as the separator.
기존 바이셀의 라미네이션 공정은 제 1 전극, 제 2 전극 및 제 3 전극을 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층하여 라미네이션하고, 전극의 불량 여부 및 정위치 배열을 검사하는 단계로 이루어져 있다. 이 경우, 내부에 위치하고 있는 제 2 전극의 불량 여부 및 정위치 배열을 검사하기가 매우 어렵다.The conventional bicell lamination process includes laminating the first electrode, the second electrode, and the third electrode with a separator interposed therebetween, and inspecting whether the electrode is defective or not and in-situ arrangement is performed. In this case, it is very difficult to inspect whether the second electrode located therein is defective and the alignment is correct.
본 발명에 따른 제조방법은 바이셀의 라미네이션 공정을 2단계로 나누어 진행함으로써, 전극의 불량 여부 및 정위치 배열을 검사하는 단계도 2단계로 구분하여 내부 및 외부 전극에 대하여 모두 불량 여부 및 정위치 배열을 검사할 수 있다.In the manufacturing method according to the present invention by dividing the lamination process of the bi-cell in two stages, the step of inspecting whether the electrode is defective or the exact position is also divided into two stages for both the internal and external electrodes whether the defect and the exact position You can check the array.
여러 바이셀을 스택/폴딩하여 전극조립체를 제조하는 이차전지에 있어서, 전극의 불량 여부 및 정위치 배열은 전지 자체 또는 전지모듈 등의 안전성에 큰 영향을 미칠 수 있어 매우 중요하다. 구체적으로, 불량인 전극의 사용으로 인하여 분리막의 손상, 나아가 전지의 폭발을 야기할 수도 있다.In a secondary battery that manufactures an electrode assembly by stacking / folding a plurality of bicells, whether or not an electrode is defective or in-situ is very important because it may greatly affect the safety of the battery itself or a battery module. Specifically, the use of a defective electrode may cause damage to the separator, and furthermore, explosion of the battery.
본 발명의 하나의 예에서, 상기 검사는,In one example of the invention, the test is
전극의 형태 및 위치를 촬영하여 취득한 화상 신호를 하기 제어부로 보내는 검사부;An inspection unit which sends an image signal obtained by photographing the shape and position of the electrode to the following control unit;
상기 검사부로부터 수신된 화상 신호를 바탕으로 전극의 형태 및 배열 상태를 확인하여, 하기 선별기의 작동을 제어하는 제어부;A control unit which checks the shape and arrangement of electrodes based on the image signal received from the inspection unit and controls the operation of the following sorter;
상기 제어부의 신호에 따라 불량인 조립체를 선별하는 선별기;A sorter for sorting a defective assembly according to a signal from the controller;
를 포함하는 비전(vision) 검사부에 의해 이루어질 수 있다.It may be made by a vision inspection unit including a.
상기 검사부는, 예를 들어, 라미네이션 된 전극의 상부 및/또는 하부에 설치되어 전극을 촬영하는 카메라일 수 있다. 하나의 바람직한 예에서, 상기 검사부는 전극 자체의 불량 여부 및 정위치 배열을 확인할 수 있도록 전극의 전체를 촬영하여 취득한 화상 신호를 생성하는 것을 들 수 있다.The inspection unit may be, for example, a camera installed at an upper portion and / or a lower portion of the laminated electrode to photograph the electrode. In one preferred example, the inspection unit may generate an image signal obtained by photographing the whole of the electrode so as to confirm whether the electrode itself is defective or not.
상기 제어부는 화상 신호의 전극 형태 및 배열을 기설정 형태 및 배열과 비교하여, 전극 형태 및 배열이 기설정 배열과 차이가 있는 경우, 선별기가 불량으로 선별하도록 신호를 송부하는 것으로 구성될 수 있다.The control unit may be configured to compare the electrode form and arrangement of the image signal with the preset form and arrangement, and send a signal to sort the defective unit when the electrode form and arrangement are different from the preset arrangement.
상기 기설정 배열이란 전극에 대해 해당 공정에 표준화된 형태 및 정배열에 대한 정보를 의미하는 바, 제어부는 화상 신호에서 취득된 전극의 형태 및 배열을 상기 기설정 배열과 중첩시켜 비교하는 방식으로, 전극의 형태 및 배열이 기설정 배열에서 어긋나는지 여부를 확인할 수 있다. 즉, 검사부가 전극의 형태 및 배열을 촬영하여 화상 신호를 만드는 경우에는, 제어부에는 그러한 전극에 대한 표준화된 형태 및 정배열 정보가 저장되어 있어서, 이를 검사부로부터의 전극 형태 및 배열과 비교하게 된다.The preset array refers to information about a shape and a normal array normalized in a corresponding process with respect to the electrode, and the controller compares the shape and the arrangement of the electrodes acquired from the image signal with the preset array. It is possible to check whether the shape and the arrangement of deviate from the preset arrangement. That is, when the inspection unit photographs the shape and arrangement of the electrodes to produce an image signal, the control unit stores standardized form and regular array information about such electrodes, and compares them with the electrode form and arrangement from the inspection unit.
본 발명은 또한, 상기에서 설명한 방법을 사용하여 제조되는 바이셀을 제공하고, 상기 바이셀을 유닛셀로 포함하는 전극조립체를 제공한다.The present invention also provides a bicell manufactured using the method described above, and provides an electrode assembly including the bicell as a unit cell.
상기 전극조립체는 유닛셀이 분리막을 사이에 두고 순차적으로 쌓여 있는 스택형 전극조립체, 또는 유닛셀을 긴 길이의 연속적인 분리막 필름을 이용하여 폴딩한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체일 수 있다.The electrode assembly may be a stack type electrode assembly in which unit cells are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, or a stack / foldable electrode assembly having a unit cell folded using a continuous membrane film having a long length.
본 발명은 또한, 상기 전극조립체와 전해액으로 구성된 이차전지를 제공한다. 하나의 바람직한 예로, 상기 이차전지는 상기 전극조립체와 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성된 리튬 이차전지일 수 있다.The present invention also provides a secondary battery composed of the electrode assembly and the electrolyte. As a preferred example, the secondary battery may be a lithium secondary battery composed of the electrode assembly and a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte.
상기 리튬염 함유 비수계 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.The lithium salt-containing nonaqueous electrolyte solution is composed of an electrolyte solution and a lithium salt. As the electrolyte solution, a nonaqueous organic solvent, an organic solid electrolyte, and an inorganic solid electrolyte may be used.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, A polymer containing an ionic dissociation group and the like may be used.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, sulfates and the like of Li, such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , and the like, may be used.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is good to dissolve in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic lithium carbonate, lithium phenyl borate, imide and the like can be used.
또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.For the purpose of improving the charge / discharge characteristics and the flame retardancy, the electrolytic solution is preferably mixed with an organic solvent such as pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, Benzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol, . In some cases, in order to impart nonflammability, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further included, and carbon dioxide gas may be further included to improve high temperature storage characteristics, and FEC (Fluoro-Ethylene) may be further included. carbonate), PRS (propene sultone) and the like may be further included.
본 발명은 또한, 상기 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈 및 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공한다.The present invention also provides a battery module including the secondary battery as a unit cell and a battery pack including the battery module.
상기 전지팩은 중대형 디바이스 및/또는 파워 툴(power tool)의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있다.The battery pack may be preferably used as a power source for medium and large devices and / or power tools.
상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferred examples of the medium-to-large devices include electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) driven by electric motors. Electric vehicles including); An electric motorcycle including an electric bike (E-bike) and an electric scooter (E-scooter); An electric golf cart; And a power storage system, but the present invention is not limited thereto.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 바이셀 제조방법은 내부에 위치하는 전극의 불량을 판별할 수 있어, 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.As described above, the bicell manufacturing method according to the present invention can determine the failure of the electrode located inside, it is possible to improve the safety of the secondary battery.
도 1은 기존 바이셀의 제조방법의 일부분을 나타내고 있는 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 바이셀의 제조방법의 일부분을 나타내고 있는 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 비전(vision) 검사부의 구성도이다.1 is a schematic diagram showing a part of a conventional method for manufacturing a bicell;
Figure 2 is a schematic diagram showing a part of the manufacturing method of the bi-cell according to one embodiment of the present invention;
3 is a block diagram of a vision inspection unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 1에는 기존 바이셀의 제조방법의 일부분을 나타내고 있는 모식도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 바이셀의 제조방법의 일부분을 나타내고 있는 모식도가 도시되어 있다.1 is a schematic diagram showing a part of a conventional method for manufacturing a bicell, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a part of a method for manufacturing a bicell according to an embodiment of the present invention.
먼저 도 1을 참조하면, 기존 바이셀 제조방법은, 양극(111, 112)과 음극(120)이 분리막(131, 132)을 사이에 두고 서로 적층된 상태로 라미네이션하여 바이셀을 제조한 다음, 제조된 바이셀의 상하부에 각각 위치한, 검사부(141, 142)를 통하여 전극의 불량 여부 및 정위치 배열을 검사한다.First, referring to FIG. 1, according to the conventional bicell manufacturing method, the
그러나, 상기와 같은 방법으로는, 제조된 바이셀의 내부에 위치하는 음극(120)의 불량 여부 및 정위치 배열을 검사할 수 없다. 상기 음극(120)의 불량이 존재하는 경우, 전지의 안전성을 크게 저하시킬 수 있으므로 바람직하지 않다.However, in the above method, it is not possible to inspect whether the
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 바이셀 제조방법은, 제 1 양극(211)과 음극(220) 사이에 제 1 분리막(231)을 위치하여 적층하고 라미네이션한 뒤, 상게 제조된 중간 조립체의 상하부에 각각 위치한, 제 1 검사부(241) 및 제 2 검사부(242)를 통하여 제 1 양극(211) 및 음극(220)의 불량 여부 및 정위치 배열을 검사하고, 다음 단계에서 상기 음극(220) 위에 제 2 분리막(232) 및 제 2 양극(212)을 적층하여 라미네이션 하여 바이셀을 제조한 후, 제 3 검사부(243)를 통하여 제 2 양극(212)의 불량 여부 및 정위치 배열을 검사한다.Referring to FIG. 2, in the bicell manufacturing method according to the present invention, the
상기와 같은 방법을 통하여, 내부에 위치하는 전극의 불량 여부 및 정위치 배열을 검사함으로써, 전극의 불량에 의한 전지의 안전성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.Through the above-described method, by inspecting whether the electrodes located therein are defective or in the correct position, there is an effect that the safety of the battery due to the failure of the electrodes can be prevented.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 비전(vision) 검사부의 구성도가 모식적으로 도시되어 있다.3 is a schematic diagram of a vision inspection unit according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 제 1 검사부(310), 제 2 검사부(320) 및 제 3 검사부(330)는 각각 독립적으로 제어부(340)에 연결되어 있다. 즉, 각 검사부에서 촬영한 화상 신호가 제어부(340)로 전송되고, 제어부(340)에서는 촬영된 화상 신호의 전극 형태 및 배열을 기설정 형태 및 배열과 비교하여, 전극 형태 및 배열이 기설정 배열과 차이가 있는 경우, 선별기(350)가 불량으로 선별하도록 신호를 송부하게 된다.
Referring to FIG. 3, the
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
Claims (11)
(a) 제 1 전극에 분리막과 제 2 전극을 적층하여 라미네이션 하는 단계;
(b) 상기 단계(a)의 조립체에서 제 1 전극 및 제 2 전극의 불량 여부 및 정위치 배열을 검사하는 단계;
(c) 상기 단계(a)의 조립체에서 제 2 전극에 분리막과 제 3 전극을 적층하여 라미네이션 하는 단계;
(d) 상기 단계(c)의 조립체에서 제 3 전극의 불량 여부 및 정위치 배열을 검사하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이셀의 제조방법.A method of manufacturing a bi-cell having a basic stacked structure of anode / cathode / anode or cathode / anode / cathode,
(a) laminating a separator and a second electrode on the first electrode;
(b) inspecting whether the first electrode and the second electrode are defective and in-situ arrangement in the assembly of step (a);
(c) stacking and laminating a separator and a third electrode on the second electrode in the assembly of step (a);
(d) inspecting the third electrode for defects and in-situ alignment in the assembly of step (c);
Bicell manufacturing method comprising a.
전극의 형태 및 위치를 촬영하여 취득한 화상 신호를 하기 제어부로 보내는 검사부;
상기 검사부로부터 수신된 화상 신호를 바탕으로 전극의 형태 및 배열 상태를 확인하여, 하기 선별기의 작동을 제어하는 제어부;
상기 제어부의 신호에 따라 불량인 조립체를 선별하는 선별기;
를 포함하는 비전(vision) 검사부에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이셀의 제조방법.The method of claim 1, wherein the inspection,
An inspection unit which sends an image signal obtained by photographing the shape and position of the electrode to the following control unit;
A control unit which checks the shape and arrangement of electrodes based on the image signal received from the inspection unit and controls the operation of the following sorter;
A sorter for sorting a defective assembly according to a signal from the controller;
Bicell manufacturing method characterized by comprising a vision (vision) inspection unit comprising a.
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