KR20140000489A - Secondary battery and fabricating method of the same, and cell moudle with the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a technique capable of performing the stable mold of a pouch structure. Especially, in a molding process of a secondary battery, a heating-pressure process and a cooling process are successively performed to obtain moldability and processing property. Therefore, a pluse process is realized. [Reference numerals] (AA) First sheet; (BB) Second sheet; (CC) Electrode assembly align; (DD) Pulse type molding process; (EE) Heating-pressure(60-100째); (FF) Cooling at room temperatures(60-100째)

Description

이차전지 및 그 제조방법, 이를 포함하는 중대형 전지모듈{SECONDARY BATTERY AND FABRICATING METHOD OF THE SAME, AND CELL MOUDLE WITH THE SAME}Secondary battery and method for manufacturing same, medium and large battery module including the same {SECONDARY BATTERY AND FABRICATING METHOD OF THE SAME, AND CELL MOUDLE WITH THE SAME}

본 발명은 파우치 구조의 안정적인 성형이 가능한 기술 및 이에 따라 제조되는 이차전지에 대한 것이다.The present invention relates to a technology capable of stable molding of a pouch structure and a secondary battery manufactured accordingly.

최근, 충방전이 가능하고 가벼우면서도 에너지 밀도 및 출력 밀도가 높은 리튬이차전지가 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 기존 내연 기관 자동차의 대기오염 및 온실가스 문제를 해결하기 위한 대체방안으로 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(PHEV), 배터리 전기자동차(BEV), 전기자동차(EV) 등이 제시되고 있는데, 리튬이차전지는 이러한 내연기관 대체 자동차의 동력원으로서도 주목받고 있다.In recent years, lithium secondary batteries capable of charging and discharging, light weight, high energy density and high output density have been widely used as energy sources of wireless mobile devices. In addition, hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), and battery electric vehicles (BEVs) as alternatives to solve air pollution and greenhouse gas problems of existing internal combustion engine cars using fossil fuels such as gasoline and diesel vehicles. ), And electric vehicles (EVs), have been proposed, and lithium secondary batteries are attracting attention as a power source of such internal combustion engine replacement vehicles.

리튬이차전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬이온전지와 고분자 전해질을 사용하는 리튬폴리머전지로 분류되며, 전극조립체가 수용되는 외장재의 형상에 따라 원통형, 각형 또는 파우치형으로 분류된다.Lithium secondary batteries are classified into lithium ion batteries using liquid electrolytes and lithium polymer batteries using polymer electrolytes according to the type of electrolyte, and are classified into cylindrical, square or pouch types according to the shape of the exterior material in which the electrode assembly is accommodated.

이 중, 파우치형은 금속층(포일)과 상기 금속층의 상면과 하면에 코팅되는 합성수지층의 다층막으로 구성되는 파우치 외장재를 사용하여 외관을 구성하기 때문에, 금속 캔을 사용하는 원통형 또는 각형보다 전지의 무게를 현저히 줄일 수 있어 전지의 경량화가 가능하며, 다양한 형태로의 변화가 가능하다는 장점이 있다.Among them, the pouch type uses a pouch case composed of a metal layer (foil) and a multi-layered film of a synthetic resin layer coated on the upper and lower surfaces of the metal layer. It is possible to significantly reduce the weight of the battery is possible, there is an advantage that can be changed in various forms.

이러한 파우치 외장재는 직방형 외장재를 한 변의 길이 방향을 기준으로 중간을 접철하여 형성된 상부 외장재와 하부 외장재로 이루어지는데, 하부 외장재에는 프레스(press) 가공 등을 통해 전극조립체를 수용하기 위한 공간 부가 형성된다. 하부 외장재의 공간부에는 주로 판형의 양극, 분리막 및 음극이 적층된 구조의 다양한 전극조립체가 수용된다. 그 다음 전해액을 주입하게 되고 상기 하부 외장재 공간부 주위의 가장자리부와 이에 대응되는 상부 외장재의 가장자리를 밀착시키고 밀착된 부분을 열융착 하면 밀봉된 형태의 파우치형 이차전지가 형성된다.The pouch sheathing material is composed of an upper sheathing material and a lower sheathing material formed by folding the middle of the rectangular sheathing material in the longitudinal direction of one side thereof. The lower sheathing material has a space for accommodating the electrode assembly through a press process. . In the space portion of the lower housing member, various electrode assemblies having a structure in which a plate-shaped anode, a separator, and a cathode are stacked are accommodated. Then, the electrolyte is injected, and the edges around the lower facer space portion and the edges of the upper facer corresponding thereto are closely contacted with each other and heat-sealed to the close contact portion, thereby forming a sealed pouch type secondary battery.

도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 1 schematically shows a general structure of a typical conventional pouch-type secondary battery as an exploded perspective view.

도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(1)는, 전극조립체(10), 전극조립체(10)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(31, 32), 전극 탭들(31, 32)에 용접되어 있는 전극 리드(51, 52), 및 전극조립체(1)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, the pouch type secondary battery 1 includes an electrode assembly 10, electrode tabs 31 and 32 extending from the electrode assembly 10, and electrodes welded to the electrode tabs 31 and 32. And a battery case 20 accommodating the leads 51 and 52 and the electrode assembly 1.

전극조립체(10)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(31, 32)은 전극조립체(10)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(51, 52)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(31, 32)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(20)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극 리드(51, 52)의 상하면 일부에는 전지 케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(53)이 부착되어 있다.The electrode assembly 10 is a power generator in which a positive electrode and a negative electrode are sequentially stacked in a state where a separator is interposed therebetween, and the electrode assembly 10 has a stack type or a stack / fold type structure. The electrode tabs 31, 32 extend from each pole plate of the electrode assembly 10, and the electrode leads 51, 52 are welded, for example, with a plurality of electrode tabs 31, 32 extending from each pole plate. Each is electrically connected to each other, and part of the battery case 20 is exposed to the outside. In addition, an insulating film 53 is attached to a portion of the upper and lower surfaces of the electrode leads 51 and 52 to increase the sealing degree with the battery case 20 and to secure an electrical insulating state.

또한, 다수의 양극, 음극 탭들(31, 32)이 일체로 결합되어 용착부를 형성함으로 인해, 전지케이스(20)의 내부 상단은 전극조립체(10)의 상단 면으로부터 일정한 거리만큼 이격되어 있고, 용착부의 탭들(31, 32)은 대략 V자 형상으로 절곡되어 있다(전극 탭들과 전극 리드의 결합부위를 V-포밍(V-forming; 41, 42) 부위로 칭하기도 한다). 전지 케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(10)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 이차전지는, 전지 케이스(20)의 수납부에 전극조립체(10)를 내장하고 전해액(도시하지 않음)을 주입한 후, 전지 케이스(20)의 상부 라미네이트 시트와 하부 라미네이트 시트가 접하는 외주 면을 열융착시키는 과정을 통해 제조된다.In addition, since a plurality of positive and negative electrode tabs 31 and 32 are integrally coupled to form a welded portion, the inner upper end of the battery case 20 is spaced apart from the upper end surface of the electrode assembly 10 by a predetermined distance and is welded. The negative tabs 31 and 32 are bent in a substantially V-shape (also referred to as a V-forming part 41 and 42 where the coupling portion of the electrode tabs and the electrode leads is formed). The battery case 20 is made of an aluminum laminate sheet, provides a space for accommodating the electrode assembly 10, and has a pouch shape as a whole. The secondary battery includes the electrode assembly 10 embedded in the battery case 20, the electrolyte assembly (not shown) is injected, and then the outer peripheral surface of the battery case 20 is in contact with the upper laminate sheet and the lower laminate sheet. It is manufactured through a process of heat fusion.

그러나 상술한 공정에서 알루미늄라미네이스 시트로 구성되는 전지케이스의 경우, 상부와 하부로 나누어지는 시트 상에 전극조립체(10)가 배치되고, 이후 최종 외각형상을 구현하기 위해 일정한 형상을 주는 성형을 하게 되는데, 일반적으로는 상온의 몰드로 눌러 형상(forming cup)을 만들어 주게 된다. 하지만 이러한 과정에서 성형되는 형상(forming cup)의 에지부위에 많은 스트레스가 가해지게 되며, 이 부분의 변형율이 다른 부위에 비해 크게 나타나게 된다. 특히, 셀의 용량을 늘리기 위해 전극조립체의 두께를 상승시키면, 형상(forming cup)의 깊이(depth)가 깊어져야 하는바, 이러한 과도한 변형은 파우치의 에지부위에 고분자필름이 파괴되는 크랙(crack)을 발생하게 된다. 이러한 크랙의 발생은 국부적인 부분에 과도한 스트레스가 집중되어 생기는 문제로, 특히 파우치를 형성하는 상하부 시트의 고분자층의 파괴는 알루미늄 시트의 부식을 유발하여 최종 셀의 수명을 단축시키는 문제로 이어지게 된다.However, in the case of the battery case consisting of aluminum lamination sheet in the above-described process, the electrode assembly 10 is disposed on the sheet divided into the upper and lower, and then the molding to give a constant shape to implement the final outer shape In general, the mold is pressed at room temperature to form a forming cup. However, in this process, a lot of stress is applied to the edge of the forming cup (forming cup), the strain of this portion is shown to be larger than other areas. In particular, when the thickness of the electrode assembly is increased in order to increase the capacity of the cell, the depth of the forming cup must be deepened. Such excessive deformation causes cracking of the polymer film at the edge of the pouch. Will occur. The occurrence of such cracks is a problem caused by excessive stress concentrated in the local portion, in particular, the destruction of the polymer layer of the upper and lower sheets forming the pouch leads to a problem of causing corrosion of the aluminum sheet to shorten the life of the final cell.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 파우치형 이차전지를 제조하는 공정에서 포장재를 형성하는 상하부 시트를 성형하는 성형공정에서 성형몰드를 가열하여 성형 후 연속적으로 상온에서 냉각하는 공정을 도입함으로써, 시트재의 변형으로 인한 크랙의 발생을 제거하여 신뢰성 있는 이차전지를 구현할 수 있도록 하는 데 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, an object of the present invention is to continuously heat the molding mold in the molding process of forming the upper and lower sheets forming the packaging material in the process of manufacturing a pouch type secondary battery after molding at room temperature continuously By introducing a process to cool in, it is possible to implement a reliable secondary battery by removing the occurrence of cracks due to deformation of the sheet material.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 이차전지의 파우치의 성형 공정에서 가열압착과 냉각 공정을 연속적으로 구현하여 성형성의 확보와 공정성을 확보할 수 있도록 하는 펄스형(pluse) 공정을 구현한다.As a means for solving the above problems, the present invention implements a pulse type (pluse) process to ensure the formability and processability by continuously implementing the heat pressing and cooling process in the molding process of the pouch of the secondary battery do.

구체적으로는, 본 발명은 상호 대향하는 제1시트 및 제2시트 사이에 전극조립체를 수용시키는 어라인 공정과 가열조건 및 냉각조건을 인가하여 상기 제1시트 및 제2시트를 성형하는 펄스형 성형공정를 포함하는 이차전지의 제조방법을 제공할 수 있도록 한다. 이 경우 상기 펄스형 성형 공정은, 상기 가열조건을 몰드의 온도를 60℃ ~200 ℃ 로 가열하여 상기 제1시트 및 제2시트를 성형하고, 상기 가열조건이 수행된 이후에, 상기 제1시트 및 제2시트에 상온의 냉각조건을 인가하여 냉각(cooling)하는 공정으로 구현될 수 있다.Specifically, the present invention is a pulse type molding for forming the first sheet and the second sheet by applying an alignment process and a heating condition and a cooling condition to accommodate the electrode assembly between the first sheet and the second sheet facing each other It is possible to provide a method for manufacturing a secondary battery comprising the step. In this case, the pulse type molding process, the heating conditions to mold the first sheet and the second sheet by heating the temperature of the mold to 60 ℃ ~ 200 ℃, after the heating conditions are performed, the first sheet And it may be implemented as a process of cooling (cooling) by applying a cooling condition of room temperature to the second sheet.

이러한 본 발명에 따른 제조공정으로 제조되는 이차전지는 제1시트 및 제2시트의 사이에 삽입되는 구조로 배치되는 전극조립체의 수용부와 상기 수용부의 외각인 상기 제1시트 및 제2시트의 융착영역인 실링부를 구비하되, 상기 수용부의 측면을 형성하는 고분자층의 밀도가 실링부의 밀도의 0.7~0.9의 범위를 만족하는 구조로 구현될 수 있다.The secondary battery manufactured by the manufacturing process according to the present invention is a fusion of the first sheet and the second sheet is an outer portion of the receiving portion and the receiving portion of the electrode assembly disposed in a structure inserted between the first sheet and the second sheet. Although provided with a sealing portion as an area, the density of the polymer layer forming the side surface of the receiving portion may be implemented in a structure satisfying the range of 0.7 ~ 0.9 of the density of the sealing portion.

이 경우, 상술한 이차전지에서의 상기 제1시트 및 제2시트는, 금속층의 일면 또는 상기 일면에 대향하는 타면에 적어도 2 이상의 고분자층이 구비되는 구조가 적용될 수 있으며, 특히 상기 고분자층 중 금속층과 접촉하는 고분자층은, 다른 고분자층보다 보다 높은 녹는점을 가지는 물질로서 구성될 수 있다.
In this case, the first sheet and the second sheet in the above-described secondary battery, a structure in which at least two or more polymer layers are provided on one surface of the metal layer or the other surface facing the one surface, in particular, the metal layer of the polymer layer The polymer layer in contact with may be configured as a material having a higher melting point than other polymer layers.

본 발명에 따르면, 파우치형 이차전지를 제조하는 공정에서 포장재를 형성하는 상하부 시트를 성형하는 성형공정에서 성형몰드를 가열하여 성형 후 연속적으로 상온에서 냉각하는 공정을 도입함으로써, 시트재의 변형으로 인한 크랙의 발생을 제거하여 신뢰성 있는 이차전지를 구현할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the present invention, in the process of manufacturing a pouch-type secondary battery, in the forming process of forming the upper and lower sheets forming the packaging material, by introducing a process of heating the molding mold to cool continuously at room temperature after molding, cracks due to deformation of the sheet material Eliminating the occurrence of the has the effect of implementing a reliable secondary battery.

특히, 가열로 인한 성형으로 성형성을 향상시키고, 이어서 냉각공정을 거쳐 플렉시블(flexible)한 상태의 시트를 구성하는 고분자층의 상태를 회복하여 마찰로 인한 공정성 하락을 방지할 수 있는 장점도 구현된다.
In particular, it is possible to improve the formability by forming by heating, and then to recover the state of the polymer layer constituting the flexible sheet through a cooling process to prevent the processability due to friction is also realized. .

도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 구조를 도시한 요부 사사도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지의 제조공정을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 이차전지의 구조를 도시한 요부 단면개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 파우치를 구성하는 시트의 구성을 도시한 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 이차전지의 구조를 도시한 요부 단면개념도 및 분리사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 제조공정을 적용한 파우치의 에지부의 실제 이미지를 도시한 것이다.
1 is a principal part perspective view showing the structure of a conventional pouch type secondary battery.
2 is a block diagram illustrating a manufacturing process of a secondary battery according to the present invention.
3 is a cross-sectional conceptual view illustrating main parts of a secondary battery according to the present invention.
4 shows the configuration of a sheet constituting the pouch according to the present invention.
5 and 6 are a cross-sectional conceptual view and an exploded perspective view of the main portion showing the structure of the secondary battery according to the present invention.
Figure 7 shows the actual image of the edge portion of the pouch applying the manufacturing process according to the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation according to the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals denote the same elements regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

도 2는 본 발명에 따른 이차전지의 제조공정을 도시한 공정블럭도이다.2 is a process block diagram showing a manufacturing process of a secondary battery according to the present invention.

도시된 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지의 제조공정은 상호 대향하는 제1시트 및 제2시트 사이에 전극조립체를 수용시키는 어라인 공정과 가열조건 및 냉각조건을 인가하여 상기 제1시트 및 제2시트를 성형하는 펄스형 성형공정을 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서, 펄스형 성형공정이란, 가열과 냉각을 반복하는 공정으로 정의하며, 특히 본 발명에서는 공정 초기 상온에서 성형 가공을 위한 특정 온도까지 몰드의 온도를 상승시키며, 이후 파우치의 성형 후, 다시 상온으로 냉각을 수행하도록 하는 연속의 공정으로 구현하여 이후 공정성을 높일 수 있도록 한다.Referring to the drawings, the manufacturing process of the secondary battery according to the present invention is the first sheet by applying an heating process and a heating condition and cooling conditions to accommodate the electrode assembly between the first sheet and the second sheet facing each other And a pulsed molding process of molding the second sheet. Herein, the pulse type molding process is defined as a process of repeating heating and cooling, and in particular, in the present invention, the temperature of the mold is raised from the initial temperature of the process to a specific temperature for the molding process, and then, after forming the pouch, the normal temperature is again. By implementing a continuous process to perform the cooling to improve the fairness afterwards.

구체적으로는, 우선 이차전지의 파우치를 형성하는 제1시트 및 제2시트를 로딩하고, 그 사이에 전극조립체를 어라인하여 삽입하는 공정(어라인공정)이 수행된다. 이 경우 상기 제1시트 및 제2시트는, 금속층 상에 고분자이 적층된 구조를 적용할 수 있다. 상기 금속층은 적정 두께를 유지하고 외부로부터 내부로 수증기, 가스가 침투하는 것을 방지하며, 전해액의 누수를 방지하는 역할을 한다. 이러한 금속층을 구성하는 재료로는 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)의 합금, 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)의 합금, 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 그 등가물 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나, 상기 금속층을 철이 함유된 재질로 할 경우에는 기계적 강도가 강해지고, 알루미늄이 함유된 재질로 할 경우에는 유연성이 좋아진다. 통상, 알루미늄 금속시트가 바람직하게 사용된다. 상기 고분자층은 PE, 우레탄, PET, PI, NY, PP, CPP, 불소계수지 중 선택되는 어느 하나 또는 2 이상의 물질의 혼합물로 이루어지는 것을 적용할 수 있다. Specifically, first, the first sheet and the second sheet forming the pouch of the secondary battery are loaded, and the process of arranging and inserting the electrode assembly therebetween (alignment process) is performed. In this case, the first sheet and the second sheet may apply a structure in which a polymer is laminated on a metal layer. The metal layer maintains an appropriate thickness, prevents water vapor and gas from penetrating from the outside to the inside, and serves to prevent leakage of the electrolyte. The material constituting the metal layer is an alloy of iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr) and manganese (Mn), iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr) and nickel (Ni). Alloy, aluminum (Al), copper (Cu) or any one selected from the equivalents may be used, but is not limited thereto. However, when the metal layer is made of a material containing iron, mechanical strength is increased, and when the material is made of aluminum, flexibility is improved. Usually, an aluminum metal sheet is used preferably. The polymer layer may be applied to any one selected from PE, urethane, PET, PI, NY, PP, CPP, fluorine resin or a mixture of two or more materials.

다음으로, 상기 제1시트 및 제2시트의 외각부분, 즉 전극조립체가 수용되는 영역의 외각부분에 대하여 몰드를 이용하여 본 발명에 따른 성형공정을 수행한다. 이 경우 본 발명에 따른 성형 공정은 펄스형 성형공정, 즉 몰드에 열원을 공급하여 몰드의 온도를 상승시킨 후 압착을 하는 가열압착공정으로 수행됨이 바람직하다. 이 경우, 몰드를 가열시키는 가열조건은 몰드의 온도를 60℃ ~200 ℃ 로 가열하여 상기 제1시트 및 제2시트에 대한 성형을 수행함이 바람직하다. 이는 60℃ 보다 낮은 온도로 형성하여 가열압착을 수행하는 경우에는 성형공정시 가열에 의한 효과를 얻을 수 없으며, 200 ℃ 보다 높은 온도로 가열조건을 인가하는 경우에는 시트 자체에 형성되어 있는 고분자층이 녹아서 성형성을 유지할 수 없게 되기 때문이다.Next, the molding process according to the present invention is performed by using a mold on the outer parts of the first sheet and the second sheet, that is, the outer parts of the region in which the electrode assembly is accommodated. In this case, the molding process according to the present invention is preferably performed by a pulsed molding process, that is, a heating pressing process in which a heat source is supplied to the mold to raise the temperature of the mold and then press the mold. In this case, the heating conditions for heating the mold is preferably performed to mold the first sheet and the second sheet by heating the temperature of the mold to 60 ℃ ~ 200 ℃. It is not possible to obtain the effect of heating during the molding process in the case of performing heat compression by forming at a temperature lower than 60 ° C., and when the heating condition is applied at a temperature higher than 200 ° C., the polymer layer formed on the sheet itself is This is because the moldability cannot be maintained by melting.

특히, 본 발명에 따른 펄스형 성형공정은, 상술한 가열조건의 인가와 동시에 성형을 완료하고, 이후 상온에서 냉각을 수행하는 공정이 연속적으로 이어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. 이 경우 냉각에 따른 냉각조건은 성형된 제1시트 및 제2시트를 15℃ ~25℃의 환경에서 냉각(cooling)하는 공정으로 수행되거나, 몰드 자체의 온도를 15℃ ~25℃로 낮추어 냉각압착하는 공정으로 수행될 수 있다.In particular, the pulse type molding process according to the present invention is characterized in that the molding is completed at the same time as the above-described heating conditions are applied, and then the process of performing cooling at room temperature can be continued continuously. In this case, the cooling conditions according to the cooling is performed by a process of cooling the molded first sheet and the second sheet in an environment of 15 ° C. to 25 ° C., or by lowering the temperature of the mold itself to 15 ° C. to 25 ° C. It can be carried out in the process.

전체적으로 본 발명에 따른 펄스형 성형공정은 상기 제1시트 및 제2시트 사이에 전극조립체를 어라인한 이후에, 상기 전극조립체가 수용된 영역 외각부에 몰드를 이용해 가열 및 냉각을 수행하여 전극조립체의 수용공간부(forming depth)를 형성하는 공정으로 압축할 수 있다. 이를 통해 각 시트를 형성하는 고분자층의 유연성(flexibility)이 증가하여 변형을 용이하게 하여, 성형의 한계점을 늘릴 수 있도록 한다. 이를 통해 파우치를 구성하는 국부영역에 가해지는 스트레스를 줄여 파우치가 파괴되는 현상을 방지할 수 있게 된다. 일반적으로, 가열을 한 상태에서 연성을 확보하여 공정을 진행해게 되면, 가열 상태의 고분자층의 연신되기는 하나, 파우치의 고분자층의 마찰력이 증가하게 되며, 이렇게 증가된 마찰력은 공정상 성형후, 다름 공정으로 이송시 미끄러지지 않아 이후 공정을 진행할 수 없게 되는 문제가 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해 다시 온도를 낮추어 파우치에 대한 이송성 등의 공정성을 높일 수 있도록 한다.
In general, in the pulse type molding process according to the present invention, after arranging the electrode assembly between the first sheet and the second sheet, the electrode assembly is accommodated by performing heating and cooling using a mold on an outer portion of the region in which the electrode assembly is accommodated. It can be compressed in a process of forming a forming depth. This increases the flexibility (flexibility) of the polymer layer forming each sheet to facilitate deformation, thereby increasing the limit of the molding. This reduces the stress on the local area constituting the pouch, thereby preventing the pouch from being destroyed. In general, when the process is carried out by securing the ductility in a heated state, the polymer layer in the heated state is stretched, but the frictional force of the polymer layer of the pouch increases, and this increased frictional force is different after molding in the process When the transfer to the process does not slip, there is a problem that can not proceed after the process. To solve this problem, the temperature is lowered again to increase the fairness such as transportability to the pouch.

도 3은 본 발명에 따른 제조공정으로 제조되는 성형 공정 후의 이차전지의 개략적인 구성을 도시한 요부 단면개념도이다.3 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a secondary battery after a molding process manufactured by a manufacturing process according to the present invention.

도시된 것과 같이, 상술한 본 발명에 따라 제조되는 이차전지는, 제1시트(110) 및 제2시트(120)의 사이에 삽입되는 구조로 배치되는 전극조립체(130)의 수용부(X)와 상기 수용부의 외각인 상기 제1시트 및 제2시트의 융착영역인 실링부(Y)를 구비하되, 상기 수용부의 측면을 형성하는 고분자층의 밀도가 실링부의 밀도의 0.7~0.9배의 범위를 만족하는 구조로 구현할 수 있다. 특히, 상기 측면을 형성하는 부분 중 절곡부(edge 부분: a1, a2)를 형성하는 부분의 고분자층 밀도가 상술한 것과 같이, 실링부(Y)의 고분자층 밀도에 0.7~0.9배의 범위를 만족하는 구조로 구현됨이 더욱 바람직하다. 성형으로 인해 발생하는 크랙은 상술한 절곡부에 국부적으로 많이 발생하게 되는데, 본 발명에 따른 가공방식에 따르면 이러한 문제를 일소할 수 있게 된다.As shown, the secondary battery manufactured according to the present invention described above, the receiving portion (X) of the electrode assembly 130 is arranged in a structure that is inserted between the first sheet 110 and the second sheet 120. And a sealing portion (Y) that is a fusion region of the first sheet and the second sheet, which is an outer surface of the accommodating portion, wherein the density of the polymer layer forming the side surface of the accommodating portion is 0.7 to 0.9 times the density of the sealing portion. It can be implemented with a satisfactory structure. In particular, as described above, the polymer layer density of the portion forming the bent portion (edge portions a1 and a2) among the portions forming the side surface is 0.7 to 0.9 times the range of the polymer layer density of the sealing portion (Y). More preferably, it is implemented with a satisfactory structure. Cracks generated by the molding is generated locally a lot of the above-described bent portion, according to the processing method according to the invention it is possible to eliminate this problem.

즉, 파우치에 대한 성형시 종래의 몰딩 기술로는 국부적인 부분에 가해지는 힘이 매우 강하여 연신되는 부분의 강도나 밀도가 다른 부위에 비해 현저하게 낮아져 파우치 내부의 금속층이 노출되는 크랙이 발생하게 되나, 본 발명에 따른 공정에 의하면, 전극조립체가 수용되는 수용부(X)의 측면부(A,B)가 연신되는 경우라도, 일정한 고분자층의 두께와 강도, 밀도를 유지할 수 있게 되며, 이후 연속된 냉각공정으로 연신 후에 외부의 공정에도 영향을 받지 않고 일정한 두께 및 강도를 구비할 수 있게 된다.That is, in the molding of the pouch, the conventional molding technique has a very strong force applied to the local part, so that the strength or density of the stretched part is significantly lower than that of other parts, resulting in cracking of the metal layer inside the pouch. According to the process according to the invention, even if the side (A, B) of the receiving portion (X) in which the electrode assembly is accommodated is stretched, it is possible to maintain the thickness, strength, and density of the constant polymer layer, After stretching by the cooling process, it is possible to have a constant thickness and strength without being affected by external processes.

본 발명에 따른 제1시트 또는 제2시트는 금속층에 고분자층이 형성되는 구조를 활용할 수 있음은 상술한바 있으며, 더욱 구체적으로는 제1시트 또는 제2시트를 구성하는 금속층의 일면 또는 상기 일면에 대향하는 타면에 코팅되는 다수의 코팅층으로 구성될 수 있다.As described above, the first sheet or the second sheet according to the present invention may utilize a structure in which a polymer layer is formed on the metal layer, and more specifically, on one side or one side of the metal layer constituting the first sheet or the second sheet. It may be composed of a plurality of coating layers that are coated on the other side opposite.

도 4는 이러한 본 발명에 따른 제1시트 또는 제2시트의 단면 구조를 도시한 것으로, 일반적으로는 금속층(122)의 일면에 형성되는 외부 수지층(121)과, 타면에 내부 수지층(123)을 구비하는 구조로 구현할 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 각 수지층은 다수의 층으로 구현될 수도 있다.4 illustrates a cross-sectional structure of the first sheet or the second sheet according to the present invention. In general, an outer resin layer 121 formed on one surface of the metal layer 122 and an inner resin layer 123 on the other surface of the first sheet or the second sheet. It may be implemented in a structure having a), not limited to this, each resin layer may be implemented in a plurality of layers.

특히, 외부수지층(121) 또는 내부수지층(123)과 같이 금속층(122)와 대면하여 직접 접촉하는 수지층 상에 추가되는 보조수지층(124)와 같은 구조에서는 상기 금속층과 직접 대면되는 층은, 나머지 보조수지층의 보다 높은 녹는점을 가지는 물질로서 구성될 수 있도록 구현할 수 있다. 도시된 도면에서는 내부수지층(123)에 적층되는 구조를 들어 설명하기로 한다.In particular, in a structure such as an auxiliary resin layer 124 which is added on a resin layer in direct contact with the metal layer 122 such as the outer resin layer 121 or the inner resin layer 123, the layer directly faces the metal layer. Silver may be implemented to be configured as a material having a higher melting point of the remaining auxiliary resin layer. In the drawings, a structure stacked on the inner resin layer 123 will be described.

즉, 금속층(122)와 접촉하는 수지층의 경우, 다른 보조수지층 보다 서브층의 보다 20 ~ 30℃ 높은 녹는점을 가지는 물질로서 구성할 수 있다. 이렇게 하면, 본 발명에 따른 가열압착 공정에서 녹는 점이 상대적으로 더 낮은 층이 먼저 녹아 실링성을 높혀줄 뿐만 아니라, 금속층과 직접 대면되는 층은 녹지 않아, 금속층 상호 간에 직접적으로 접촉되는 일이 발생하지 않게 된다. 즉, 금속층 상호 간 접촉을 억제하여 절연특성을 향상시킬 수 있다.That is, in the case of the resin layer in contact with the metal layer 122, it can be configured as a material having a melting point of 20 ~ 30 ℃ higher than the sub-layer than the other auxiliary resin layer. In this case, in the hot pressing process according to the present invention, the layer having a lower melting point is first melted to increase the sealing property, and the layer directly facing the metal layer does not melt, so that the metal layers do not directly contact each other. Will not. That is, the insulating properties can be improved by suppressing contact between the metal layers.

특히, 이 경우, 금속층의 내측에 형성되는 상기 내부 수지층은 총 두께가 20 ~ 100 ㎛ 범위 이내인 것이 바람직하다. 상기 내부 수지층이 20㎛ 보다 얇을 경우, 실링시 수지층이 밀려나와 두께가 감소함에 따른 실링 강도의 저하나 절연특성의 저하를 가져오는 치명적인 결함이 발생하게 된다. 나아가, 상기 내부 수지층이 100㎛ 보다 두꺼울 경우에는 내부 수지층에 의핸 수분침투 면적의 증가로 인해 전지성능을 저하하게 되는 문제가 발생하게 된다. 상기 내부 수지층은 폴리올레핀 수지, 폴리우레탄 수지, 및 폴리이미드 수지에서 선택되어지는 1 종 이상의 물질인이나, PET(polyethylene terephthalate), Ny(nylon), PAN(peroxyacetyl nitrate), PP(PolyPropylene), 불소계수지 중에서 선택되는 어느 하나의 물질을 이용할 수 있다.In particular, in this case, it is preferable that the total thickness of the internal resin layer formed inside the metal layer is within a range of 20 to 100 μm. When the inner resin layer is thinner than 20 μm, a fatal defect that causes the resin layer to be pushed out during sealing and decreases in sealing strength or insulation property due to a decrease in thickness occurs. In addition, when the inner resin layer is thicker than 100 μm, there is a problem that the battery performance is lowered due to an increase in the moisture penetration area by the inner resin layer. The inner resin layer is at least one material selected from polyolefin resins, polyurethane resins, and polyimide resins, but polyethylene terephthalate (PET), Ny (nylon), peroxyacetyl nitrate (PAN), polypropylene (PP), and fluorine-based resins. Any one material selected from resins can be used.

도 5 및 도 6은 도 4에서 설명한 제2시트만을 성형하는 구조(single cup)가 아닌 중대형 모듈에 적용되는 제1시트 및 제2시트를 동시에 성형하는 구조(double cup)의 예를 설명한 것이다. 즉, 제1시트(110)과 제2시트(120)을 성형하는 경우, 상술한 본 발명에 따른 공정을 그대로 적용할 수 있게 된다. 즉, 제1시트(110)과 제2시트(120)를 어라인 한 후, 몰드에 열원을 공급하여 몰드의 온도를 60℃ ~200 ℃ 로 가열하여 상기 제1시트 및 제2시트에 대한 성형을 수행하고, 상술한 가열조건의 인가와 동시에 성형을 완료하고, 이후 성형된 제1시트 및 제2시트를 15℃ ~25℃의 환경에서 냉각(cooling)하는 공정으로 수행되거나, 몰드 자체의 온도를 15℃ ~25℃로 낮추어 냉각압착하는 공정으로 수행될 수 있다.5 and 6 illustrate an example of a structure in which a first cup and a second sheet which are applied to a medium-large module are formed simultaneously, rather than a single cup that forms only the second sheet described with reference to FIG. 4. That is, when the first sheet 110 and the second sheet 120 are molded, the above-described process according to the present invention can be applied as it is. That is, after arranging the first sheet 110 and the second sheet 120, by supplying a heat source to the mold to heat the temperature of the mold to 60 ℃ ~ 200 ℃ molding for the first sheet and the second sheet Is performed, and the molding is completed at the same time as the above-described heating conditions are applied, and then the first and second sheets are cooled in an environment of 15 ° C. to 25 ° C., or the temperature of the mold itself is Lower the temperature to 15 ℃ ~ 25 ℃ can be carried out by the process of cold pressing.

이상의 구조(double cup)에서도 도 3에서 상술한 구조의 성형에서 구현될 수 있는 본 발명의 유리한 효과가 구현될 수 있음은 물론이다.Of course, in the above double cup, the advantageous effects of the present invention, which can be realized in the molding of the above-described structure, can be realized.

즉, 상기 전극조립체(130)을 수용하는 수용부의 측면(C, D)은 제1시트 및 제2 시트에 모두 구현되는 점에서 도 3의 구조와 차이가 있으나, 각 수용부(X)의 측면에서의 에지부(b1, b2)를 형성하는 고분자층의 밀도가 실링부(Y)의 밀도의 0.7~0.9배의 범위를 만족하는 구조로 구현할 수 있으며, 이는 성형으로 인해 발생하는 에지부의 크랙을 현저하게 줄일 수 있게 된다. 이는 후술하는 도 7의 실제 가공 사진을 통해 확인이 가능하다.That is, the side (C, D) of the receiving portion for receiving the electrode assembly 130 is different from the structure of Figure 3 in that both the first sheet and the second sheet is implemented, but the side of each receiving portion (X) The density of the polymer layer forming the edge portion (b1, b2) in the can be implemented in a structure that satisfies the range of 0.7 ~ 0.9 times the density of the sealing portion (Y), which is the crack of the edge portion generated by the molding Can be significantly reduced. This can be confirmed through the actual processing photo of FIG. 7 to be described later.

이후, 성형된 제1시트(110)과 제2시트(120)의 내부에 전극조립체(130)을 배치하고, 이후 성형된 제1시트(110)과 제2시트(120)의 사이의 수용홈에 전해액을 주입하고, 실링공정을 거치게 된다.Thereafter, the electrode assembly 130 is disposed in the molded first sheet 110 and the second sheet 120, and thereafter, an accommodation groove between the molded first sheet 110 and the second sheet 120 is provided. The electrolyte is injected into the sealant and subjected to a sealing process.

도 7은 본 발명에 따른 제1시트(110)과 제2시트(120)에 펄스형 성형 공정을 인가하여 성형을 수행한 경우, 성형 깊이를 3mm, 4mm, 4.5mm, 5mm로 순차적으로 증가시켜 가공을 하는 경우에라도, 상술한 절곡부 부분(에지부분)에 크랙이 발생하지 않고 에지부분의 내부(inner side) 및 외부(outer side)의 표면이 매끄럽게 형성되는 실제 공정 후 제품 사진을 도시한 것이다.FIG. 7 illustrates that when molding is performed by applying a pulse molding process to the first sheet 110 and the second sheet 120 according to the present invention, the molding depth is sequentially increased to 3 mm, 4 mm, 4.5 mm, and 5 mm. Even in the case of processing, the photo of the product after the actual process is shown in which the cracks do not occur in the above-described bent portion (edge portion) and the surfaces of the inner side and the outer side of the edge portion are smoothly formed. .

이상, 도면을 참조하여 본 발명의 일구현예를 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
While one embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to make various applications and modifications within the scope of the present invention.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but the present invention is not limited thereto.

실시예Example

두께 40㎛의 CPP 필름으로 이루어진 내부 층에 알루미늄 호일 금속박층을 형성시킨 다음, 상기 알루미늄 금속층에 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자를 이용하여 20㎛ 두께의 내부 수지 제 1 층을 형성시켰다. 그 다음, 상기 내부 수지 제 1 층 상에 CPP(무연신 폴리프로필렌)로 20㎛ 두께의 내부 수지 제 2 층을 형성시켰다. 그 다음, 내부 수지 제 1 층이 형성된 상기 알루미늄 금속층의 반대면에 외부층으로 작용하는 나일론층(Nylon Layer)을 적층시켜 파우치 외장재를 제조하였다.
An aluminum foil metal foil layer was formed on an inner layer made of a CPP film having a thickness of 40 μm, and then a first layer of an inner resin having a thickness of 20 μm was formed on the aluminum metal layer by using a polyethylene terephthalate polymer. Then, an inner resin second layer having a thickness of 20 mu m was formed on the inner resin first layer by CPP (non-stretched polypropylene). Then, a pouch case was manufactured by laminating a nylon layer serving as an outer layer on the opposite side of the aluminum metal layer on which the inner resin first layer was formed.

비교예Comparative Example

상기 실시예에서 금속산화막을 포함하지 않는 통상의 내부층/금속층/외부층으로 이루어진 파우치 외장재를 제조하고, 일반적인 몰드를 이용하여 성형공정을 진행하였다.
In the above embodiment, a pouch packaging material including a conventional inner layer / metal layer / outer layer that does not include a metal oxide film was manufactured, and a molding process was performed using a general mold.

실험예Experimental Example

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 파우치 외장재를 사용하여 그 내부에 통상의 전극조립체를 위치시키고, 100℃ 범위에서 가열하여 성형한 후, 이후 상온에서 냉각시켰다. 그 다음, 이들의 절연특성 및 파우치재의 크랙 발생으로 인한 불량율을 다음과 같이 평가하였으며, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.Using the pouch packaging material prepared in Examples and Comparative Examples, a conventional electrode assembly was placed therein, heated and molded in a range of 100 ° C., and then cooled at room temperature. Then, the failure rate due to the cracking of the insulating properties and pouches were evaluated as follows, and the results are shown in Table 1 below.

총 제조된 전지수Total manufactured cells 절연불량전지Insulation Batteries 크랙발생수Cracked water 양품전지A good battery 실시예Example 100100 33 33 9494 비교예Comparative Example 100100 2525 2020 5555

절연특성 : 완성된 전지의 포장재 금속층인 알루미늄과 전지의 음극 간의 저항을 메가오옴미터(Megaohmmeter)를 이용하여 측정하였으며 그 저항값이 10Mohm 이하인 경우를 불량으로 평가하였다.Insulation Characteristics: The resistance between the aluminum of the packaging metal layer of the battery and the cathode of the battery was measured using a megaohmmeter, and the resistance value of 10 Mohm or less was evaluated as defective.

크랙 발생: 육안검사를 통해 발생되는 미세크랙의 존재 여부로 불량을 평가하였다.Crack occurrence: The defect was evaluated by the presence of microcracks generated through visual inspection.

상기 표 1의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 경우에 크랙의 발생 및 절연 불량의 발생이 개선됨을 알 수 있다.
As can be seen from the results of Table 1, in the case of the present invention it can be seen that the occurrence of cracks and the occurrence of poor insulation.

본 발명에서 적용되는 전극조립체는 긴 시트 형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체로 구분된다. 바람직하게는 스택형 구조와 스택/폴딩형 구조를 들 수 있다. 상기 스택형 구조는 당업계에 널리 공지되어 있으므로, 본 명세서에서 그에 대한 설명은 생략한다. 상기 스택/폴딩형 구조의 전극조립체에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 본 발명의 내용에 참조로서 합체된다.The electrode assembly to be applied in the present invention is a jelly-roll (wound) electrode assembly having a structure in which the long sheet-type anodes and cathodes are wound with a separator interposed therebetween, and a plurality of anodes and cathodes cut in units of a predetermined size. It is divided into a stack type (laminated) electrode assembly sequentially stacked with a separator interposed therebetween. The stacked structure and the stacked / folded structure are preferable. Since the stacked structure is well known in the art, a description thereof will be omitted herein. Details of the electrode assembly of the stack / foldable structure are disclosed in Korean Patent Application Publication Nos. 2001-0082058, 2001-0082059, and 2001-0082060 of the present applicant. Is incorporated by reference.

이하에서는 상술한 본 발명에 따른 실시예에 적용되는 전극조립체를 구성하는 구성요소의 구체적인 재료 및 구성상의 특징을 설명하기로 한다.Hereinafter, specific materials and structural features of the components constituting the electrode assembly to be applied to the embodiment according to the present invention will be described.

양극구조Anode structure

본 발명에서 상기 단위 전극은 양극 또는 음극으로 구별되고, 상기 풀셀과 바이셀은 상기 양극 및 음극을 그 사이에 분리막을 개재시킨 상태에서 상호 결합시켜 제조된다. 양극은 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진재를 더 첨가하기도 한다.In the present invention, the unit electrode is divided into an anode or a cathode, and the full cell and the bicell are manufactured by mutually bonding the anode and the cathode with a separator interposed therebetween. 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. If necessary, a filler may be further added to the mixture.

[양극집전체][Positive collector]

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 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 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 change in the battery. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel Surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like on the surface of 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.

[양극활물질][Positive electrode active material]

상기 양극 활물질은 리튬 이차전지인 경우 예를 들어, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2 - xO4 (여기서, x는 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 lithium secondary battery, for example, a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or 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 , Cu 2 V 2 O 7 and the like; Ni-site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1 - x M x O 2 , wherein 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; and the like, but Fe 2 (MoO 4) 3, but is not limited to these.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 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, 채널블랙, 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 도전성금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 50% 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 50 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 that 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 50 wt% 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 inhibiting expansion of the positive electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing chemical change in the battery. Examples of the filler include olefinic polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

음극 구조Cathode structure

음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.The negative electrode is manufactured by coating, drying, and pressing a negative electrode active material on a negative electrode current collector, and optionally, the conductive material, binder, filler, and the like as described above may be further included.

[음극 집전체][Cathode collector]

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 표면 처리한 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 a negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. For example, the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel Surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like, 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.

[음극활물질][Cathode active material]

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 ≦ 1; 1 ≦ y ≦ 3; 1 ≦ z ≦ 8); 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.

[분리막][Separation membrane]

상기 풀셀들은 긴 길이의 분리막 시트 상에 위치시킨 후 중첩부에는 분리막 시트가 개재되는 구조로 권취하는 바, 각 풀셀들은 분리막 필름이 개재된 상태에서 양극과 음극이 서로 대면하도록 적층하여야 한다. 상기 분리막 시트는 권취 후 전극조립체를 한차례 감싸는 연장된 길이를 가질 수 있고, 분리막 시트의 최 외각 말단은 열융착되거나 테이프가 붙여져 고정될 수 있다. 예를 들어, 열용접기 또는 열판 등을 마무리되는 분리막 시트에 접촉시켜 분리막 시트 자체가 열에 의해 용융되어 접착 고정되도록 하는 것이다. 이에 따라, 압력이 계속 유지되게 하는바 전극과 분리막 시트 사이의 안정적인 계면 접촉을 가능케 한다.The full cells are placed on the separator sheet having a long length and then wound in a structure in which the separator sheet is interposed therebetween. Each full cell should be laminated so that the anode and the cathode face each other while the separator film is interposed therebetween. The separator sheet may have an extended length wrapping the electrode assembly once after winding up, and the outermost end of the separator sheet may be fixed by heat fusion or tape. For example, a thermal welder or a hot plate is brought into contact with the finished separator sheet so that the separator sheet itself is melted by heat and adhesively fixed. This allows the pressure to be maintained continuously, thereby enabling stable interfacial contact between the electrode and the separator sheet.

상기 분리막 시트 또는 셀의 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막은 절연성을 나타내고 이온의 이동이 가능한 다공성 구조라면, 그것의 소재가 특별히 제한되는 것은 아니며, 상기 분리막과 분리막 시트는 동일한 소재일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.As long as the separator interposed between the anode and the cathode of the separator sheet or cell has an insulating property and a porous structure capable of moving ions, the material thereof is not particularly limited, and the separator and the separator sheet may or may not be the same material. It may be.

상기 분리막 또는 분리막 시트는, 예를 들어, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용될 수 있고, 분리막 또는 분리막 시트의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막 또는 분리막 시트로는, 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. 바람직하게는, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 또는 이들 필름의 조합에 의해서 제조되는 다층 필름이나 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 또는 폴리비닐리덴 플로라이드 헥사플루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene) 공중합체 등의 고분자 전해질용 또는 겔형 고분자 전해질용 고분자 필름일 수 있다.The separator or separator sheet may be a thin insulating film having high ion permeability and mechanical strength. The separator or separator sheet generally has a pore diameter of 0.01 to 10 mu m, 300 mu m. Examples of the separator or separator sheet include olefin polymers such as polypropylene, which is resistant to chemicals 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. Preferably, a multilayer film produced by a polyethylene film, a polypropylene film, or a combination of these films, or a film made of polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polyacrylonitrile, or poly A polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene copolymer or the like, or a polymer film for a gel-type polymer electrolyte.

상기 분리막은 풀셀 또는 바이셀을 구성하기 위해서 열융착에 의한 접착 기능을 가지고 있는 것이 바람직하고, 상기 분리막 시트는 반드시 그러한 기능을 가질 필요는 없으나 권취 공정을 용이하게 수행하기 위해서는 접착 기능을 가지는 것을 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable that the separator has an adhesive function by thermal fusion to form a full cell or a bicell, and the separator sheet does not necessarily have such a function, but an adhesive function is used to easily perform a winding process. It is desirable to.

또한, 본 발명에서는 풀셀 또는 바이셀을 구성하기 위해 하나의 분리막에 전극을 배치하고 이를 한 방향으로 권취하거나, 지그재그 방향으로 권취한 형태 등의 구조를 들어 예시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다수의 전극 사이에 별도의 분리막을 개재하여 적층한 형태로 라미네이션 하는 구조도 적용될 수 있음은 물론이다.In addition, in the present invention, an electrode is disposed on one separator to form a full cell or a bicell, and the structure is illustrated in a form in which it is wound in one direction or wound in a zigzag direction, but is not necessarily limited thereto. Of course, the lamination may be applied to a stacked structure in the form of a separate intervening electrode between the electrodes.

본 발명에 따른 이차전지는, 이를 단위 전지로 하는 중대형 전지모듈에 적용될 수 있음은 물론, 전지 모듈을 포함하는 전지 팩에 적용되는 경우, 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)로 이루어진 군에서 선택된 전기차; 이-바이크(E-bike); 이-스쿠터(E-scooter); 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 및 전기 상용차로 이루어진 중대형 디바이스 군에서 선택된 하나 이상의 전원으로 사용될 수 있다.The secondary battery according to the present invention may be applied to a medium-large battery module having a unit cell as a unit cell, as well as a power tool when applied to a battery pack including a battery module; Electric vehicles selected from the group consisting of electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); E-bikes; E-scooters; Electric golf cart; Electric truck; And it can be used as one or more power source selected from the medium-large device group consisting of electric commercial vehicles.

중대형 전지모듈은 다수의 단위전지들을 직렬 방식 또는 직렬/병렬 방식으로 연결하여 고출력 대용량을 제공하도록 구성되어 있으며, 그에 대해서는 당업계에 공지되어 있으므로 본 명세서에는 관련 설명을 생략한다.The medium-large battery module is configured to provide a high output capacity by connecting a plurality of unit cells in series or in series / parallel manner, which is well known in the art, and thus, description thereof is omitted herein.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
In the foregoing detailed description of the present invention, specific examples have been described. However, various modifications are possible within the scope of the present invention. The technical idea of the present invention should not be limited to the embodiments of the present invention but should be determined by the equivalents of the claims and the claims.

110: 제1시트
120: 제2시트
121: 외부수지층
122: 금속층
123: 내부수지층
124: 보조수지층
130: 전극조립체
X: 수용부
Y: 실링부
A, B: 측면부
110: first sheet
120: second sheet
121: outer resin layer
122: metal layer
123: inner resin layer
124: auxiliary resin layer
130: electrode assembly
X: receptacle
Y: sealing part
A, B: side part

Claims (16)

상호 대향하는 제1시트 및 제2시트 사이에 전극조립체를 수용시키는 어라인 공정;과
가열조건 및 냉각조건을 인가하여 상기 제1시트 또는 상기 제2시트를 성형하는 펄스형 성형공정;
를 포함하는 이차전지의 제조방법.
An alignment process for accommodating the electrode assembly between the first and second sheets facing each other; and
A pulse type molding process of molding the first sheet or the second sheet by applying heating and cooling conditions;
Wherein the secondary battery is manufactured by a method comprising the steps of:
청구항 1에 있어서,
상기 펄스형 성형 공정은,
상기 가열조건을 몰드의 온도를 60℃ ~200 ℃ 로 가열하여 상기 제1시트 또는 상기 제2시트를 성형하는 공정인 이차전지의 제조방법.
The method according to claim 1,
The pulse forming process,
The heating condition is a method of manufacturing a secondary battery is a step of molding the first sheet or the second sheet by heating the temperature of the mold to 60 ℃ ~ 200 ℃.
청구항 2에 있어서,
상기 펄스형 성형 공정은,
상기 가열조건이 수행된 이후에,
상기 제1시트 또는 상기 제2시트에 상온의 냉각조건을 인가하여 냉각(cooling)하는 공정인 이차전지의 제조방법.
The method according to claim 2,
The pulse forming process,
After the heating condition is performed,
A method of manufacturing a secondary battery, which is a step of cooling by applying cooling conditions at room temperature to the first sheet or the second sheet.
청구항 3에 있어서,
상기 제1시트 및 제2시트는,
고분자층 및 금속층의 적층으로 구성되는 구조를 적용하는 이차전지의 제조방법.
The method according to claim 3,
The first sheet and the second sheet,
A method of manufacturing a secondary battery applying a structure consisting of a lamination of a polymer layer and a metal layer.
청구항 4에 있어서,
상기 고분자층은,
PE, 우레탄, PET, PI, NY, PP, CPP, 불소계수지 중 선택되는 어느 하나 또는 2 이상의 물질의 혼합물로 이루어지는 것을 적용하는 이차전지의 제조방법.
The method of claim 4,
The polymer layer,
PE, urethane, PET, PI, NY, PP, CPP, fluorine resin of any one selected from the group consisting of or a mixture of two or more materials of the secondary battery manufacturing method.
청구항 4에 있어서,
상기 냉각조건을 인가하는 공정은,
상기 몰드의 온도를 15℃ ~25℃으로 낮추어 냉각 압착하는 공정인 이차전지의 제조방법.
The method of claim 4,
The step of applying the cooling conditions,
A method of manufacturing a secondary battery, which is a step of cooling and pressing the temperature of the mold to 15 ° C. to 25 ° C.
청구항 4에 있어서,
상기 펄스형 성형공정은,
상기 제1시트 및 제2시트 사이에 전극조립체를 어라인한 이후에,
상기 전극조립체가 수용된 영역 외각부에 몰드를 이용해 가열 및 냉각을 수행하여 전극조립체의 수용공간부(forming depth)를 형성하는 공정인 이차전지의 제조방법.
The method of claim 4,
The pulse forming process,
After the electrode assembly is aligned between the first sheet and the second sheet,
And forming a receiving depth of the electrode assembly by performing heating and cooling using a mold on an outer portion of the region in which the electrode assembly is accommodated.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 이차전지.
The secondary battery manufactured by the manufacturing method of any one of Claims 1-7.
청구항 8에 있어서,
상기 이차전지는,
제1시트 및 제2시트의 사이에 삽입되는 구조로 배치되는 전극조립체의 수용부;와
상기 수용부의 외각인 상기 제1시트 및 제2시트의 융착영역인 실링부;를 구비하되,
상기 수용부의 측면을 형성하는 고분자층의 밀도가 실링부의 밀도의 0.7~0.9의 범위를 만족하는 이차전지.
The method according to claim 8,
The secondary battery,
Receiving portion of the electrode assembly disposed in a structure inserted between the first sheet and the second sheet; And
And a sealing part that is a fusion region of the first sheet and the second sheet, which is an outer surface of the receiving part.
The secondary battery of which the density of the polymer layer forming the side of the receiving portion satisfies the range of 0.7 ~ 0.9 of the density of the sealing portion.
청구항 9에 있어서,
상기 제1시트 및 제2시트는,
금속층의 일면 또는 상기 일면에 대향하는 타면에 적어도 2 이상의 고분자층이 구비되는 구조의 이차전지.
The method of claim 9,
The first sheet and the second sheet,
A secondary battery having a structure in which at least two polymer layers are provided on one surface of the metal layer or on the other surface of the metal layer.
청구항 10에 있어서,
상기 고분자층 중 금속층과 접촉하는 고분자층은,
다른 고분자층보다 보다 높은 녹는점을 가지는 물질로서 구성되는 이차전지.
The method of claim 10,
The polymer layer in contact with the metal layer of the polymer layer,
Secondary battery configured as a material having a higher melting point than other polymer layers.
청구항 11에 있어서,
상기 고분자층 중 금속층과 접촉하는 고분자층은,
다른 고분자층보다 보다 20℃ ~ 30℃ 높은 녹는점을 가지는 물질로서 구성되는 이차전지.
The method of claim 11,
The polymer layer in contact with the metal layer of the polymer layer,
Secondary battery configured as a material having a melting point 20 ℃ ~ 30 ℃ higher than other polymer layers.
청구항 10에 있어서,
상기 고분자층은 총 두께가 20 ~ 100 ㎛ 범위 이내인 이차전지.
The method of claim 10,
The polymer layer has a total thickness of 20 to 100 ㎛ within the secondary battery.
청구항 8에 있어서,
상기 전극조립체는 권취형, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조 중 어느 하나로 이루어지는 이차전지.
The method according to claim 8,
The electrode assembly is a secondary battery consisting of any one of a wound type, a stack type, or a stack / fold type structure.
청구항 10에 있어서,
상기 금속층은,
철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)의 합금, 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)의 합금, 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 그 등가물 중 선택된 어느 하나인 이차전지.
The method of claim 10,
The metal layer may include,
Alloys of iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr) and manganese (Mn), alloys of iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr) and nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu) or a secondary battery selected from any of the equivalents.
청구항 9에 따른 이차전지를 단위전지로 포함하는 중대형 전지모듈.Medium and large battery module comprising a secondary battery according to claim 9 as a unit cell.
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