KR20140066047A - 밀봉 잉여부가 절곡된 전지셀의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있고, 상기 전지케이스는 열융착에 의해 밀봉된 밀봉 잉여부를 포함하고, 상기 밀봉 잉여부가 전극조립체 수납부의 측부면에 절곡되어 고정되어 있는 구조의 전지셀을 제조하는 방법으로서, (a) 상기 전지셀을 지그(jig)에 고정시킨 후, 상기 밀봉 잉여부 상에 점착성 부재를 인가하고, 예열된 제 1 블록에 의해 밀봉 잉여부를 수직 절곡하여 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착시키는 과정; (b) 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착된 밀봉 잉여부를 예열된 제 2 블록에 의해 가압 및 고정시키는 과정; 및 (c) 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착된 밀봉 잉여부를 냉각된 제 3 블록에 의해 가압 및 고정시키는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 밀봉 잉여부가 절곡된 전지셀의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전지셀을 지그(jig)에 고정시킨 후, 밀봉 잉여부 상에 점착성 부재를 인가하고, 예열된 제 1 블록에 의해 밀봉 잉여부를 수직 절곡하여 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착시키는 과정, 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착된 밀봉 잉여부를 예열된 제 2 블록에 의해 가압 및 고정시키는 과정, 및 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착된 밀봉 잉여부를 냉각된 제 3 블록에 의해 가압 및 고정시키는 과정을 포함하는 전지셀 제조방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 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) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
특히, 최근에는 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 전극조립체(30), 전극조립체(30)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(31, 32), 전극 탭들(31, 32)에 용접되어 있는 전극리드(40, 41), 및 전극조립체(30)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전극조립체(30)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(31, 32)은 전극조립체(30)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(40, 42)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, 전극리드(40, 41)의 상하면 일부에는 전지케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(50)이 부착되어 있다.
전지케이스(20)는 전극조립체(30)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(23)를 포함하는 케이스 본체(22)와 그러한 본체(22)에 일체로 연결되어 있는 덮개(21)로 이루어져 있고, 수납부(23)에 전극조립체(30)을 수납한 상태로 접촉부위인 양측부(24)와 상단부(25)를 결합시킴으로써 전지를 완성한다. 전지케이스(20)는 수지층/금속박층/수지층의 알루미늄 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 덮개(21)와 본체(22)의 양측부(24) 및 상단부(25) 부위에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 결합시킨다. 양측부(24)는 상하 전지케이스(20)의 동일한 수지층들이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(25)에는 전극리드(40, 41)가 돌출되어 있으므로 전극리드(40, 41)의 두께 및 전지케이스(20) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드(40, 41)와의 사이에 절연 필름(50)을 개재한 상태에서 열융착시킨다.
이러한 파우치형 전지셀에서, 전극조립체와 전해액을 외부로부터 밀봉하기 위해 형성된 외주면의 밀봉 잉여부들은 전지의 크기 증가를 유발하므로, 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착시키는 것이 필요하다.
이러한 밀착 과정은 일반적으로 수작업에 의해 수행되므로 생산성이 매우 떨어질 뿐만 아니라, 일부 자동화 공정을 통해 수행하는 경우에는, 다수의 층들이 적층된 단일 시트의 파우치형 케이스가 절곡 이전의 상태로 복원되는 경향이 높아, 절곡 상태의 구조적 안정성이 우수하지 못하다는 문제점들이 확인되었다.
따라서, 이러한 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 통해, 밀봉 잉여부가 절곡된 전지셀의 제조 공정을, 소정의 블록을 사용하여 점착성 부재로 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착시키고, 예열된 블록에 의해 밀봉 잉여부를 절곡 및 압착한 후 냉각된 블록으로 고정하는 공정으로 수행할 경우, 전지셀의 밀봉 잉여부를 절곡 및 고정하는 전체 과정을 자동화 공정으로 수행할 수 있고, 절곡 이후에도 우수한 밀착력을 제공할 수 있어서 구조적 안정성이 크게 향상됨을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 자동화 공정에 의해 생산 효율성을 발휘하면서 절곡 상태의 구조적 안정성이 우수한 전지셀의 제조방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀 제조방법은,
양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있고, 상기 전지케이스는 열융착에 의해 밀봉된 밀봉 잉여부를 포함하고, 상기 밀봉 잉여부가 전극조립체 수납부의 측부면에 절곡되어 고정되어 있는 구조의 전지셀을 제조하는 방법으로서,
(a) 상기 전지셀을 지그(jig)에 고정시킨 후, 상기 밀봉 잉여부 상에 점착성 부재를 인가하고, 예열된 제 1 블록에 의해 밀봉 잉여부를 수직 절곡하여 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착시키는 과정;
(b) 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착된 밀봉 잉여부를 예열된 제 2 블록에 의해 가압 및 고정시키는 과정; 및
(c) 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착된 밀봉 잉여부를 냉각된 제 3 블록에 의해 가압 및 고정시키는 과정;
을 포함하는 것으로 구성되어 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 제조방법은, 예열된 블록들에 의해 점착성 부재가 개재된 상태에서 밀봉 잉여부를 절곡 및 압착한 후 냉각된 블록으로 고정하는 공정으로 구성함으로써, 전지셀의 밀봉 잉여부를 절곡 및 고정하는 과정이 자동화 공정에 의해 수행될 수 있어서 생산 효율성이 향상되고, 이와 더불어, 밀봉 상태의 구조적 안정성을 크게 향상시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 본 발명에 따른 전지셀 제조방법은 양극단자 및 음극단자가 형성되어 있지 않은 부위의 밀봉 잉여부들이 수직 절곡되어 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착되는 구조일 수 있다.
상기 과정(a)에서, 지그는 상세하게는 전지셀의 상면과 하면을 각각 고정하는 상부 지그와 하부 지그를 포함하고 있고, 상기 상부 지그 및/또는 하부 지그에는, 전지셀을 흡착 고정할 수 있도록, 공기 흡입 방식의 하나 이상의 흡입구를 포함하는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 블록은 상부 블록 및 하부 블록을 포함하고, 상기 상부 블록 및 하부 블록은 밀봉 잉여부를 사이에 두고 서로 대면하도록 상부와 하부에 위치해 있고, 상호 대면하는 상부 블록의 하단면과 하부 블록의 상단면은 전지셀의 수평면을 기준으로 10 내지 80도, 바람직하게는 20 내지 70도의 경사면을 형성하고 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 제 1 블록은, 밀봉 잉여부와 전극조립체 수납부에 대한 점착성 부재의 점착성 부여 과정을 용이하게 하기 위해, 예를 들어, 100 내지 150도로 예열될 수 있다. 상기 온도가 너무 낮을 경우, 점착성 부여 과정이 용이하지 않을 수 있고, 반대로, 온도가 너무 높을 경우, 점착성 부재의 점도 저하에 의해 일부 성분이 누액될 가능성이 있으므로, 바람직하지 않다. 더욱 바람직하게는 100 내지 140도로, 특히 바람직하게는 110 내지 130도로 예열될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(a)은,
(i) 지그에 의해 전지셀을 고정하는 단계;
(ii) 제 1 블록에 의해 밀봉 잉여부 상에 점착성 부재를 인가하는 단계; 및
(iii) 제 1 블록에 의해 밀봉 잉여부를 절곡하여 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착시키는 단계;
를 포함하는 구조일 수 있다.
이러한 경우, 상기 단계(ii)는, 제 1 블록이 밀봉 잉여부를 사이에 두고 0.1 내지 0.7 Mpa의 압력으로 상하 방향에서 1 내지 5 초 동안 압착하는 조건으로 수행될 수 있으며, 바람직하게는, 0.1 내지 0.5 Mpa의 압력으로 1 내지 2 초 동안 가압하는 조건으로 수행될 수 있다.
상기 점착성 부재는, 예를 들어, 점착성 물질 또는 점착성 양면 테이프일 수 있으며, 전극조립체 수납부의 측부면과 밀봉 잉여부 사이에 인가됨으로써, 상기 밀봉 잉여부를 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착시킨다.
상기 과정(b)에서, 제 2 블록은 80 내지 150도로 예열될 수 있으며, 바람직하게는, 80 내지 130도로, 더욱 바람직하게는, 90 내지 110도로 예열될 수 있다.
또한, 상기 과정(b)는 제 2 블록이 전지셀을 사이에 두고, 전지셀의 변형을 일으키지 않는 범위 내에서, 0.1 내지 0.5 Mpa의 압력으로 상기 측부면에 밀착된 밀봉 잉여부를 1 내지 10 초 동안 가압할 수 있으며, 바람직하게는, 0.1 내지 0.2 Mpa의 압력으로 3 내지 9 초 동안 가압할 수 있다.
상기 과정(c)에서, 제 3 블록은 10 내지 25도로 냉각될 수 있으며, 바람직하게는, 10 내지 20도로, 더욱 바람직하게는, 15 내지 20도로 냉각될 수 있다.
또한, 상기 과정(c)는, 제 3 블록이 전지셀을 사이에 두고 0.1 내지 0.7 Mpa의 압력으로 상기 측부면에 밀착된 밀봉 잉여부를 1 내지 10 초 동안 압착하는 조건으로 수행될 수 있고, 바람직하게는, 0.1 내지 0.5 Mpa의 압력으로 3 내지 9 초 동안 압착하는 조건으로 수행될 수 있다.
경우에 따라서는, 상기 과정(c)에서, 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착된 밀봉 잉여부가 제 3 블록에 의해 압착된 상태에서, 상기 밀봉 잉여부에 압축 공기를 분사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 압축 공기의 분사는 0.10 내지 0.50 Mpa의 압력으로 1 내지 10 초 동안 수행될 수 있으며, 바람직하게는, 0.10 내지 0.20 Mpa의 압력으로 3 내지 9 초 동안 수행될 수 있다.
따라서, 상기 과정(a)와 과정 (b)의 제 1 블록 및 제 2 블록이 소정 온도로 예열되어 밀봉 잉여부를 가압함으로써, 전극조립체 수납부의 측부면에 용이하게 밀착시키고, 상기 과정(c)의 제 3 블록이 소정 온도로 냉각되어 상기 밀봉 잉여부를 가압함으로써, 밀봉 잉여부는 전극조립체 수납부의 측부면에 더욱 견고히 밀착 고정될 수 있다. 결과적으로, 절곡 상태의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 과정(a), 과정(b) 및 과정(c)는, 예를 들어, 각각 5 내지 10 초 동안 수행될 수 있지만, 블록 등의 온도, 가압력 등의 조건을 달리할 경우, 공정의 수행시간이 변경될 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 상기 전지케이스는 열융착에 의한 밀봉을 행할 수 있는 소재라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 금속층과 수지층을 포함하는 구조의 라미네이트 시트일 수 있다. 구체적인 예로서, 이러한 라미네이트 시트는 알루미늄 라미네이트 시트일 수 있다.
또한, 상기 전극조립체는 양극과 음극 및 그 사이에 개재되어 있는 분리막으로 이루어진 구조라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 권취형, 스택형 또는 스택/권취형 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 밀봉 잉여부를 각각 수직으로 절곡하여 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착시킴에 있어서, 상기 전극조립체는 다수의 양극과 음극 및 분리막이 순차적으로 적층되어 있는 구조로서, 전체적으로 판상형의 육면체 구조일 수 있다.
이 경우, 상기 밀봉 잉여부는, 수납부의 측면으로 밀착되기 위한 절곡이 용이하게 수행될 수 있도록, 밀봉 잉여부들이 교차되는 모서리 부분에서 소정의 크기로 모따기가 행해질 수도 있다.
본 발명은 또한 상기 방법으로 제조되는 전지셀을 제공하며, 구체적으로, 상기 전지셀은 리튬 이차전지일 수 있다.
상기 이차전지는 바람직하게는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성의 리튬 이차전지일 수 있다. 이러한 리튬 이차전지의 기타 구성 요소들에 대하여 이하에서 상세히 설명한다.
일반적으로 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 리튬염 함유 비수 전해액 등으로 구성되어 있다.
양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 충진제를 더 첨가하기도 한다. 음극은 또한 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.
상기 분리막은 음극과 양극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다.
리튬염 함유 비수계 전해액은, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 비수 전해액으로는 액상 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 집전체, 전극 활물질, 도전재, 바인더, 충진제, 분리막, 전해액, 리튬염 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
이러한 리튬 이차전지는 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 양극과 음극 사이에 다공성 분리막을 삽입하고 거기에 전해액을 주입하여 제조할 수 있다.
양극은, 예를 들어, 앞서 설명한 리튬 전이 금속 산화물 활물질과 도전재 및 결합제를 함유한 슬러리를 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다. 마찬가지로 음극은, 예를 들어, 앞서 설명한 탄소 활물질과 도전재 및 결합제를 함유한 슬러리를 얇은 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 파워 툴, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치 등으로 이루어진 것일 수 있다.
상기와 같은 디바이스 내지 장치들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 전지셀 제조방법은, 예열된 블록들에 의해 점착성 부재가 개재된 상태에서 밀봉 잉여부를 절곡 및 압착한 후 냉각된 블록으로 고정하는 공정으로 구성함으로써, 공정의 자동화가 가능하여 생산 효율성이 향상되고, 이와 더불어, 밀봉 잉여부가 절곡된 상태의 구조적 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2 내지 도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조방법의 개략적인 모식도들이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조방법의 개략적인 모식도들이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2 내지 도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조방법의 개략적인 모식도가 도시되어 있다.
우선, 도 2를 참조하면, 전지셀(100)을 고정하기 위해 전지셀(100)의 상면 및 하면에 상부 지그(110) 및 하부 지그(120)가 위치한 상태에서 하부 지그(120)에 의해 흡착된다.
이와 같이 고정된 전지셀(100)의 밀봉 잉여부(130, 140)에는 제 1 블록에 의해 점착성 부재(170, 180)가 인가되고, 상기 제 1 블록은 점착성 부재(170, 180)가 인가된 밀봉 잉여부(130, 140)를 압착한 후 제거된다.
이 때, 상기 제 1 블록은 상부 블록(150) 및 하부 블록(160)을 포함하는 구조이고, 상부 블록(150) 및 하부 블록(160)은 밀봉 잉여부(130, 140)를 사이에 두고 서로 대면하도록 상부와 하부에 위치해 있으며, 상호 대면하는 상부 블록(150)의 하단면과 하부 블록(160)의 상단면은 전지셀(100)의 수평면을 기준으로 10 내지 80도의 경사면을 형성하고 있다.
또한, 상기 제 1 블록은 100 내지 150 도로 예열되어 0.1 내지 0.5 Mpa의 압력으로 상하 방향에서 1 내지 2 초 동안 밀봉 잉여부(130, 140)를 압착한 후 제거되며, 이와 동시에, 점착성 부재(170, 180)에서 밀봉 잉여부(130, 140)에 인가되는 면의 배향면에 부착되어 있는 보호테이프(171, 181)가 제거된다.
이러한 압착에 의해, 점착성 부재(170, 180)가 인가된 밀봉 잉여부(130, 140)는 하부 블록(160)의 상하 이동에 의해 완전히 수직 절곡되어, 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착된다.
도 3을 참조하면, 제 1 블록(150, 160)에 의해 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착된 밀봉 잉여부(130, 140)는 전지셀(100)의 하면이 지그(220)에 고정되어 제 2 블록(250)에 의해 가압 및 고정된다.
제 2 블록(250)은 90 내지 110 도로 예열되어, 전지셀(100)의 측부면에서 전지셀(100)을 사이에 두고 0.1 내지 0.2 Mpa의 압력으로 3 내지 9 초 동안 가압한 후 제거된다.
도 4를 참조하면, 제 2 블록(250)에 의해 전극조립체 수납부의 측부면에 가압 및 고정된 밀봉 잉여부(130, 140)가 전지셀(100)의 하면이 지그(320)에 고정되어 제 3 블록(350)에 의해 가압 및 고정된다.
제 3 블록(350)은 15 내지 20 도로 냉각되어, 전지셀(100)의 측부면에서 전지셀(100)을 사이에 두고 0.1 내지 0.5 Mpa의 압력으로 3 내지 9 초 동안 가압한 후 제거된다.
또한, 밀봉 잉여부(130, 140)는 제 3 블록(350)이 가압되는 동시에, 0.10 내지 0.20 Mpa의 압력으로 3 내지 9 초 동안 압축 공기(330)를 분사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 도 2 내지 도 4에 따라 고온으로 압착된 후 냉각 및 고정된 밀봉 잉여부(130, 140)에 인가된 점착성 부재(170, 180)는 블록(150, 160, 250, 350)에 의한 온도 변화 및 가압으로 인해 높은 점착력을 발휘하여, 전극조립체 수납부에 강하게 고정됨으로써, 구조적으로 더욱 안정된 전지셀(100)을 제공한다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
Claims (21)
- 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있고, 상기 전지케이스는 열융착에 의해 밀봉된 밀봉 잉여부를 포함하고, 상기 밀봉 잉여부가 전극조립체 수납부의 측부면에 절곡되어 고정되어 있는 구조의 전지셀을 제조하는 방법으로서,
(a) 상기 전지셀을 지그(jig)에 고정시킨 후, 상기 밀봉 잉여부 상에 점착성 부재를 인가하고, 예열된 제 1 블록에 의해 밀봉 잉여부를 수직 절곡하여 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착시키는 과정;
(b) 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착된 밀봉 잉여부를 예열된 제 2 블록에 의해 가압 및 고정시키는 과정; 및
(c) 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착된 밀봉 잉여부를 냉각된 제 3 블록에 의해 가압 및 고정시키는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법. - 제 1 항에 있어서, 양극단자 및 음극단자가 형성되어 있지 않은 부위의 밀봉 잉여부들이 수직 절곡되어 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 지그는 전지셀의 상면과 하면을 각각 고정하는 상부 지그와 하부 지그를 포함하고 있고, 상기 상부 지그 및/또는 하부 지그에는, 전지셀을 흡착 고정할 수 있도록, 공기 흡입 방식의 하나 이상의 흡입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 블록은 상부 블록 및 하부 블록을 포함하고,
상기 상부 블록 및 하부 블록은 밀봉 잉여부를 사이에 두고 서로 대면하도록 상부와 하부에 위치해 있고, 상호 대면하는 상부 블록의 하단면과 하부 블록의 상단면은 전지셀의 수평면을 기준으로 10 내지 80도의 경사면을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 블록은 100 내지 150 도로 예열되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 과정(a)은,
(i) 지그에 의해 전지셀을 고정하는 단계;
(ii) 제 1 블록에 의해 밀봉 잉여부 상에 점착성 부재를 인가하는 단계; 및
(iii) 제 1 블록에 의해 밀봉 잉여부를 절곡하여 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법. - 제 6 항에 있어서, 상기 단계(ii)는, 제 1 블록이 밀봉 잉여부를 사이에 두고 0.1 내지 0.5 Mpa의 압력으로 상하 방향에서 1 내지 2 초 동안 압착하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 점착성 부재는 점착성 물질 또는 점착성 양면 테이프이고, 전극조립체 수납부의 측부면과 밀봉 잉여부 사이에 인가되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 블록은 90 내지 110 도로 예열된 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 과정(b)는 제 2 블록이 전지셀을 사이에 두고 0.1 내지 0.2 Mpa의 압력으로 상기 측부면에 밀착된 밀봉 잉여부를 3 내지 9 초 동안 가압하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 블록은 15 내지 20도로 냉각되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 과정(c)는, 제 3 블록이 전지셀을 사이에 두고 0.1 내지 0.5 Mpa의 압력으로 상기 측부면에 밀착된 밀봉 잉여부를 3 내지 9 초 동안 압착하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 과정(c)는, 전극조립체 수납부의 측부면에 밀착된 밀봉 잉여부가 제 3 블록에 의해 압착된 상태에서, 상기 밀봉 잉여부에 압축 공기를 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
- 제 13 항에 있어서, 상기 압축 공기의 분사는 0.10 내지 0.20 Mpa의 압력으로 3 내지 9 초 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 과정(a), 과정(b) 및 과정(c)는 각각 5 내지 10 초 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 판상형 육면체 구조로 이루어져 있고, 상기 밀봉 잉여부의 모서리는 절곡이 용이할 수 있도록 소정 크기의 모따기가 행해진 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
- 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 하나에 따른 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 18 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 19 항에 따른 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 디바이스.
- 제 20 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 파워 툴, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160094620A (ko) * | 2015-02-02 | 2016-08-10 | 주식회사 엘지화학 | 전지셀의 실링부를 절곡하기 위한 장치 |
| KR20170089276A (ko) * | 2016-01-26 | 2017-08-03 | 주식회사 엘지화학 | 원스톱 절곡 부재를 포함하는 전지셀 제조 장치 |
| KR20170118322A (ko) * | 2016-04-15 | 2017-10-25 | 주식회사 엘지화학 | 간편한 결합 구조를 가지는 전지셀 위치 정렬 수단을 포함하는 셀 제조 장치 |
| WO2018084563A3 (ko) * | 2016-11-07 | 2018-08-09 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차전지 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102010037B1 (ko) * | 2015-11-17 | 2019-08-12 | 주식회사 엘지화학 | 파우치형 이차전지를 위한 실링장치 및 파우치형 이차전지의 제작방법 |
| KR102111445B1 (ko) * | 2016-04-14 | 2020-05-15 | 주식회사 엘지화학 | 전지셀에 접착테이프를 부착 가능한 테이핑 장치 |
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| KR20220114978A (ko) * | 2021-02-09 | 2022-08-17 | 주식회사 클레버 | 파우치형 이차전지용 흡착 보조장치 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4154633B2 (ja) * | 1999-03-12 | 2008-09-24 | ソニー株式会社 | 非水電解質電池 |
| JP2001110375A (ja) * | 1999-10-06 | 2001-04-20 | Sony Corp | バッテリーフラップの接着方法 |
| JP2002331309A (ja) * | 2001-05-09 | 2002-11-19 | Toshiba Electronic Engineering Corp | 薄板の折り曲げ成形方法、金型および密閉二次電池の製造方法 |
| KR100667891B1 (ko) * | 2002-05-03 | 2007-01-11 | 주식회사 에스에프에이 | 파우치형 2차전지용 폴딩장치 |
-
2012
- 2012-11-22 KR KR1020120133265A patent/KR101533574B1/ko active IP Right Grant
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160094620A (ko) * | 2015-02-02 | 2016-08-10 | 주식회사 엘지화학 | 전지셀의 실링부를 절곡하기 위한 장치 |
| KR20170089276A (ko) * | 2016-01-26 | 2017-08-03 | 주식회사 엘지화학 | 원스톱 절곡 부재를 포함하는 전지셀 제조 장치 |
| KR20170118322A (ko) * | 2016-04-15 | 2017-10-25 | 주식회사 엘지화학 | 간편한 결합 구조를 가지는 전지셀 위치 정렬 수단을 포함하는 셀 제조 장치 |
| WO2018084563A3 (ko) * | 2016-11-07 | 2018-08-09 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차전지 |
| US11557804B2 (en) | 2016-11-07 | 2023-01-17 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
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