KR20150037081A - 이차전지의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 이차전지 - Google Patents

이차전지의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 이차전지 Download PDF

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박지원
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Abstract

본 발명은 이차전지의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 이차전지에 관한 것으로서, 특히 진공챔버(100) 내부에 전극조립체를 포함하는 전지셀(110)을 배치하는 제1단계(S10)와; 상기 진공챔버(100) 내부를 대기압 이하로 감압하는 제2단계(S20)와; 상기 진공챔버(100) 내부를 대기압 이하로 감압한 상태에서 상기 전지셀(110) 내부에 전해액을 주입하는 제3단계(S30)와; 상기 진공챔버(100) 내부를 대기압 이하로 감압한 상태에서 상기 전지셀(110)을 실링하는 제4단계(S40)로 구성되어, 진공상태에서 진지셀에 전해액을 주입하고 실링함으로 인해 종래에 필수적으로 거쳐야 했던 웨팅챔버를 통한 웨팅공정을 삭제할 수 있어 비용 및 생산시간을 절감시켜 효율성을 증대시키는데 효과가 있도록 하는 것이다.

Description

이차전지의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 이차전지{fabricating method of secondary battery and secondary battery fabricated using the same}
본 발명은 이차전지의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 이차전지에 관한 것으로서, 특히 진공상태에서 전지셀에 전해액을 주입하고 실링하여 공정을 간소화시킬 수 있게 하기 위한 이차전지의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지는 전기자동차용 전원으로 사용되고 있으며, 보다 경제적이며 고출력을 낼 수 있도록 그 기술이 진보하고 있으며, 이차전지의 종류에는 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지, 리튬전지, 리튬이온이차 전지 등이 있다.
이러한 이차전지는 양극탭이 연결되어 있는 양극판과, 음극탭이 연결되어 있는 음극판과, 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되어 양극판과 음극판을 이격시키는 세퍼레이터와, 상기 양극판과 음극판과 세퍼레이터를 수용하고 밀폐되는 파우치와, 상기 파우치에 충진되는 전해질(electrolyte)로 이루어진다.
한편, 이차전지를 제작하는 과정에는 파우치에 양극판과 음극판의 적층체를 넣은 후 전해액을 주입하고 파우치를 밀봉하는 과정이 포함된다. 그런데 종래의 이차전지 제작과정에 있어서의 전해액 주액과정은 일반 대기압의 환경에서 진행되었다. 즉, 대기압 상태에서 파우치를 열고 전해액을 주액 후, 입구가 개방된 파우치를 웨팅챔버(wetting chamber)로 이동시킨 후 웨팅과정을 진행하였다.
그러나, 종래의 이차전지 제작과정은 주액과정과 웨팅과정이 한 곳에서 이루어지지 못하므로 파우치를 이동해야 하는 불편이 있었고, 특히 웨팅과정을 추가적으로 수행하기는 하나 주액 과정 시 전해액에 다량의 공기나 수분이 혼입된다는 문제를 가지며, 특히 주액 시 이물질이 다량 혼입되므로 전지의 성능과 용량이 설계치보다 현저히 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 이차전지의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 이차전지에 관한 것으로서, 특히 진공상태에서 전지셀에 전해액을 주입하고 실링함으로써 전해액에 공기나 수분이 혼입되는 것을 방지하는 동시에 별도의 웨팅과정을 삭제함으로 인해 공정을 간소화시킬 수 있게 하기 위한 것을 목적으로 한다.
이러한 본 발명은 진공챔버 내부에 전극조립체를 포함하는 전지셀을 배치하는 제1단계와; 상기 진공챔버 내부를 대기압 이하로 감압하는 제2단계와; 상기 진공챔버 내부를 대기압 이하로 감압한 상태에서 상기 전지셀 내부에 전해액을 주입하는 제3단계와; 상기 진공챔버 내부를 대기압 이하로 감압한 상태에서 상기 전지셀을 실링하는 제4단계;를 포함함으로써 달성된다.
상기 제2단계는 상기 진공챔버 내부를 10-1 torr 내지 10-3 torr로 감압하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 전지셀은 상기 전극조립체를 수용하는 파우치형 케이스를 더 포함하고, 상기 파우치형 케이스는 필름 형태의 파우치를 적층한 다음에 4개의 테두리 중에서 3개의 테두리를 실링하여 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제4단계는 상기 제3단계가 마무리된 다음에 상기 4개의 테두리 중에서 실링되지 않은 1개의 테두리를 열융착으로 실링하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상술한 제조방법으로 제조되는 이차전지인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
상기 이차전지는 리튬 이차전지가 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 이차전지에 포함되는 전극조립체는 권취형 구조, 스택형 구조 또는 스택/폴딩형 구조 중 선택되는 어느 하나로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 진공상태에서 진지셀에 전해액을 주입하고 실링함으로 인해 종래에 필수적으로 거쳐야 했던 웨팅공정을 삭제할 수 있어 비용 및 생산시간을 절감시켜 효율성을 증대시키고, 주액 시 이물질의 혼입을 방지하여 상품성을 향상시키는데 효과가 있는 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 이차전지의 제조방법을 도시하는 흐름도,
도 2는 본 발명의 이차전지의 제조방법의 공정을 도시하는 도면.
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 이차전지의 제조방법은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 진공챔버(100)에 전지셀(110)을 배치하는 제1단계(S10)와, 진공챔버(100)를 감압시키는 제2단계(S20)와, 전지셀(110)에 전해액을 주입하는 제3단계(S30)와, 전지셀(110)을 실링하는 제4단계(S40)를 포함한다.
제1단계(S10)는 전극조립체를 포함하는 전지셀(110)을 진공챔버(100) 내부에 배치시키는 단계이다.
이때, 진공챔버(100)는 내부에 전지셀(110)이 수용되도록 소정의 내부 공간이 형성되도록 한다.
또한, 전지셀(110)은 파우치형 케이스를 포함하도록 하여 전극조립체를 수용하는 것이 가능하게 하며, 파우치형 케이스는 필름 형태의 파우치를 적층한 다음에 총 4개의 테두리 중 좌측, 우측 및 하측의 테두리가 실링되어 상측이 개구되도록 한다.
제2단계(S20)는 진공챔버(100) 내부를 대기압 이하로 감압하는 단계이다.
한편, 제2단계(S20)에서 진공챔버(100) 내부를 대기압 이하로 감압하여 진공 상태로 만드는 것은 별도로 구비되는 감압장치(미도시)를 통해 가능하도록 한다.
제3단계(S30)는 제2단계(S20)를 통해 진공챔버(100) 내부를 대기압 이하로 감압한 상태에서 전지셀(110) 내부에 전해액을 주입하게 되는 단계이다.
이때, 전해액을 주입하기 위해서는 외부와 연결된 전해액 주입장치(120)가 진공챔버(100) 내부에 구비되도록 하여 진공챔버(100) 내부에 구비된 전지셀(110)에 전해액 주입이 가능하게 하는 것이 바람직하다.
여기서, 진공챔버(100) 내부를 감압하여 진공 조건을 형성하게 하는 것은 전지셀(110) 내부에 공기가 제거된 후 전해액을 주입해야 전극과 분리막 사이에 전해액 침투가 용이하게 이루어지기 때문이다.
한편, 진공챔버(100) 내부의 기압은 10-1torr 내지 10-3torr로 감압시키도록 하여 진공챔버(100) 내부의 기압과 대기압의 압력차를 유지할 수 있게 함으로써 진공챔버(100) 내부에 구비된 전지셀(110)에 전해액 주입이 용이하게 한다.
제4단계(S40)는 대기압 이하로 감압된 진공챔버(100) 내부에서 전해액이 주입될 수 있도록 개구되었던 전지셀(110) 상측을 실링하게 된다.
여기서, 제4단계(S40)에서는 개구된 전지셀(110) 상측을 실링장치(130)를 이용하여 열융착으로 실링하도록 하여 전지셀(110)을 밀봉시킬 수 있게 함으로써, 진공챔버(100) 내에서 전지셀(110)에 전해액 주입이 완료된 후 실링을 통해 전지셀(110)을 밀봉시켜 전지셀(110)의 내부 진공도가 유지되게 하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 이차전지의 제조방법에 의해 이차전지를 제조할 수 있으며, 이러한 방법으로 제조된 이차전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명의 이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 단위 셀이 적층되어 권취되는 권취형 구조, 또는 다수의 양극 및 음극 단위 셀들이 순차적으로 적층된 스택형 구조, 또는 일정한 단위 크기의 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이-셀(bicell)로 구성된 단위셀들을 소정 패턴으로 올려놓은 상태에서 분리 필름을 두루마리 형태로 권취한 스택/폴딩형 구조 중 하나의 구조로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
S10 : 제1단계 S20 : 제2단계
S30 : 제3단계 S40 : 제4단계
100 : 진공챔버 110 : 전지셀
120 : 전해액 주입장치 130 : 실링장치

Claims (7)

  1. 진공챔버 내부에 전극조립체를 포함하는 전지셀을 배치하는 제1단계와;
    상기 진공챔버 내부를 대기압 이하로 감압하는 제2단계와;
    상기 진공챔버 내부를 대기압 이하로 감압한 상태에서 상기 전지셀 내부에 전해액을 주입하는 제3단계와;
    상기 진공챔버 내부를 대기압 이하로 감압한 상태에서 상기 전지셀을 실링하는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2단계는 상기 진공챔버 내부를 10-1 torr 내지 10-3 torr로 감압하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전지셀은 상기 전극조립체를 수용하는 파우치형 케이스를 더 포함하고, 상기 파우치형 케이스는 필름 형태의 파우치를 적층한 다음에 4개의 테두리 중에서 3개의 테두리를 실링하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제4단계는 상기 제3단계가 마무리된 다음에 상기 4개의 테두리 중에서 실링되지 않은 1개의 테두리를 열융착으로 실링하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 이차전지의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 이차전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 이차전지에 포함되는 전극조립체는 권취형 구조, 스택형 구조 또는 스택/폴딩형 구조 중 선택되는 어느 하나로 이루어지는 이차전지.
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