KR20150062849A - 폴리머 전지의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리머 전지의 제조 방법에 관한 것으로서, 폴리머 전지의 제조 방법에 있어서, 파우치에 열과 압력을 가하여 상기 파우치 내의 기포를 상기 파우치의 가스 포켓부로 밀어주는 제1 핫프레스 단계와; 상기 파우치 내의 전극 조립체에 대한 충방전 공정 중에 상기 파우치 내에서 발생한 가스를 진공 상태에서 제거하는 디개싱(Degassing) 단계와; 상기 디개싱 단계 이후에 상기 파우치의 개구 부분을 실링하는 실링 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 디개싱 단계 이전에 1차 핫프레스 단계를 수행하여 파우치 내부의 가스 팽창을 통해 가스 및 전해액의 배출을 원활하게 하고 파우치 내의 기포를 가스 포켓부로 밀어줌으로써 기포 불량을 개선할 수 있다.

Description

폴리머 전지의 제조 방법{Method For Manufacturing Polymer Battery}
본 발명은 폴리머 전지의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기포 불량을 개선할 수 있는 폴리머 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 전자 기술의 발전에 따라 휴대폰, 캠코더, 노트북 컴퓨터와 같은 전자기기용 전원으로 소형화, 경량화, 고 에너지 밀도화가 요구되고 있다. 이러한 추세에 따라 활발한 연구개발이 진행되고 있는 이차전지는 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 것으로, 이차 전지는 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속 전지와, 리튬 이온 전지 및, 고분자 고체 전해질을 사용하는 폴리머 전지로 구별된다.
이러한 폴리머 전지를 제조하기 위해서는 각각의 제조공정을 거쳐 양극판과 음극판을 제조하여 양극판과 음극판의 사이에 세퍼레이터를 개재하여 전극 조립체를 제조한 후, 전극 조립체(11)를 파우치에 삽입하고, 전극 조립체를 몇 회의 충방전 사이클을 통해 활성화시키는 충방전 단계를 실시한다. 도 1은 이러한 충방전 단계 중 발생되는 가스를 제거하기 위한 방법의 순서도를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 파우치 내의 가스를 제거하기 위하여 디개싱(Degassing) 단계(S11)를 실시한다. 디개싱 단계(S11)는 파우치 가장자리의 일부분을 개봉하여 개구 부분을 형성한 후에, 진공에 의해 파우치 내부의 가스를 개구 부분으로 배출시킨다. 디개싱 단계(S11) 이후, 실링 단계(S12)를 통해 개구 부분을 재실링하여 파우치의 내부를 외부로부터 밀봉시킨다. 이후, 개구 부분을 절단시키는 트리밍 단계(S13), 절단면을 정리하는 사이드 폴딩 단계(S14) 및 폴리머 전지 두께 조절을 위한 핫프레스 단계(S15)를 거친다.
이와 같은 방법으로 제조되는 종래 폴리머 전지는 디개싱 단계 수행 시 충분한 압력으로 가압하지 않을 경우 파우치 내에 가스가 잔존하여 도 2에 도시된 바와 같이 기포가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기포 불량을 개선할 수 있는 폴리머 전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 폴리머 전지의 제조 방법은, 폴리머 전지의 제조 방법에 있어서, 파우치에 열과 압력을 가하여 상기 파우치 내의 기포를 상기 파우치의 가스 포켓부로 밀어주는 제1 핫프레스 단계와; 상기 파우치 내의 전극 조립체에 대한 충방전 공정 중에 상기 파우치 내에서 발생한 가스를 진공 상태에서 제거하는 디개싱(Degassing) 단계와; 상기 디개싱 단계 이후에 상기 파우치의 개구 부분을 실링하는 실링 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제1 핫프레스 단계는 고온의 푸셔(Pusher)로 상기 파우치를 가압하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 푸셔는 상기 파우치의 상기 가스 포켓부의 반대쪽에서 상기 가스 포켓부를 향해 이동하며 상하에서 가압하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 푸셔는 상기 파우치의 전면(全面)을 상하에서 가압하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 제1 핫프레스 단계는 고온의 롤러로 상기 파우치를 가압하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 롤러는 상기 파우치의 상기 가스 포켓부의 반대쪽에서 상기 가스 포켓부를 향해 이동하며 상하에서 가압하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 제1 핫프레스 단계는 75 내지 85?의 온도로 상기 파우치에 열을 가하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 제1 핫프레스 단계는 140 내지 160 kgf/100 ㎠ 의 압력으로 상기 파우치를 가압하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 제1 핫프레스 단계는 3 내지 4 sec의 시간으로 상기 파우치에 열과 압력을 가하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 실링 단계 이후, 상기 가스 포켓부를 상기 파우치로부터 절단시키는 트리밍 단계와; 상기 파우치의 상기 가스 포켓부를 절단시킨 절단 부분을 접는 사이드 폴딩 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 사이드 폴딩 단계 이후, 상기 파우치에 열과 압력을 가하여 상기 파우치의 두께를 조절하는 제2 핫프레스 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리머 전지의 제조 방법은 디개싱 단계 이전에 1차 핫프레스 단계를 수행하여 파우치 내부의 가스 팽창을 통해 가스 및 전해액의 배출을 원활하게 하고 파우치 내의 기포를 가스 포켓부로 밀어줌으로써 기포 불량을 개선할 수 있다.
도 1은 종래 폴리머 전지의 제조 방법에 대한 순서를 도시한 도면.
도 2는 종래 폴리머 전지의 기포 불량을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 폴리머 전지의 제조 방법에 대한 순서를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 폴리머 전지의 제1 핫프레스 단계의 제1 실시예를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 폴리머 전지의 제1 핫프레스 단계의 제2 실시예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 폴리머 전지를 도시한 도면.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 폴리머 전지의 제조 방법은, 파우치에 열과 압력을 가하여 파우치 내의 기포를 가스 포켓부로 밀어주는 제1 핫프레스 단계(S1)와; 파우치 내의 전극 조립체에 대한 충방전 공정 중에 파우치 내에서 발생한 가스를 진공 상태에서 제거하는 디개싱(Degassing) 단계(S2)와; 디개싱 단계 이후에 파우치의 개구 부분을 실링하는 실링 단계(S3)와; 트리밍 단계(S4)와; 사이드 폴딩 단계(S5); 및 제2 핫프레스 단계(S6)를 포함한다.
우선, 양극 활물질 및 음극 활물질을 각각 도포한 양극판 및 음극판을 절연체인 분리막과 함께 권취하거나 적층함으로써 전극 조립체를 제조한다. 전극 조립체는 파우치(10)에 수납되고, 파우치(10) 내의 전극 조립체를 몇 회의 충방전 사이클을 통해 활성화시키는 충방전을 실시하게 된다.
이후, 제1 핫프레스 단계(S1)를 통하여 파우치(10)에 열과 압력을 가한다. 이에, 활성화에 의해 발생된 파우치(10) 내의 가스가 열에 의해 팽창되어 전극 조립체의 전극과 분리막 경계면에 존재하는 가스 및 전해액의 배출이 보다 원활해진다. 한편, 파우치(10)에 열과 함께 압력을 가함으로써 가스를 팽창시킴과 동시에 파우치의 가스 포켓부(12)로 가스와 전해액을 밀어주게 된다.
이를 위하여 제1 핫프레스 단계(S1)는 푸셔(Pusher)(20) 또는 롤러(30)를 이용하여 파우치(10)에 열과 압력을 가한다. 도 4는 푸셔(20)가 파우치(10)에 열과 압력을 가하는 것을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 푸셔(20)는 고온으로 구비되며 파우치(10)의 가스 포켓부(12)의 반대쪽에서 가스 포켓부(12)를 향해 이동하며 상하에서 가압하거나 파우치(10)의 전면(全面)을 상하에서 가압한다.
도 5는 롤러(30)가 파우치에 열과 압력을 가하는 모습을 도시한 도면이다. 롤러(30)는 고온으로 구비되며 파우치(10)의 가스 포켓부(12)의 반대쪽에서 가스 포켓부(12)를 향해 이동하며 파우치(10)를 상하에서 가압한다.
이러한 푸셔(20) 또는 롤러(30)는 75 내지 85?의 온도와, 140 내지 160 kgf/100 ㎠ 의 압력으로 3초 내지 4초 동안 파우치(10)에 열과 압력을 가한다. 이는 고온으로 파우치(10)를 태우거나 과도한 압력으로 인하여 파우치(10) 및 파우치 내의 전극 조립체를 파손시키지 않으면서, 충분히 열과 압력을 가하여 파우치 내의 가스를 팽창시키고 가스 포켓부(12)로 밀어줄 수 있는 온도, 압력 및 시간이다.
이와 같이 이루어지는 제1 핫프레스 단계(S1) 이후, 파우치(10) 내의 가스를 제거하기 위한 디개싱 단계(S2)를 수행한다. 디개싱 단계(S2)는 진공 하에서 이루어지며, 가스 포켓부(12)의 일부분을 개봉하여 개구 부분을 형성한 후, 진공을 통해 파우치(10) 내의 가스를 개구 부분을 통해 배출시킨다.
디개싱 단계(S2)를 통하여 파우치(10) 내의 가스를 제거한 후, 실링 단계(S3)를 통하여 디개싱 단계(S2)를 위한 개구 부분을 실링한다. 이에 파우치(10) 내의 전극 조립체를 외부로부터 밀폐시킨다.
실링 단계(S3) 이후, 가스 포켓부(12)를 파우치(10)로부터 절단시키는 트리밍 단계(S4)와, 사이드 폴딩 단계(S5)를 수행하여 파우치(10)의 절단된 부분을 접어 절단면을 정리한다.
사이드 폴딩 단계(S5) 이후, 한번 더 파우치(10)에 열과 압력을 가하여 파우치(10)의 두께를 조절하는 제2 핫프레스 단계(S6)를 수행한다. 제2 핫프레스 단계(S6)는 푸셔(20) 또는 핫프레스기와 같은 장치로 파우치(10)의 전면에 열과 압력을 가함으로써 최종적으로 폴리머 전지의 두께를 조절한다.
전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 상기와 같이 제조된 폴리머 전지는 디개싱 단계 이전에 제1 핫프레스 단계를 통해 열과 압력을 가하여 파우치 내의 가스 배출이 용이하도록 가스를 팽창시킴으로써 파우치 내의 기포 불량을 개선할 수 있다. 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 파우치 12: 가스 포켓부
20: 푸셔 30: 롤러

Claims (12)

  1. 폴리머 전지의 제조 방법에 있어서,
    파우치에 열과 압력을 가하여 상기 파우치 내의 기포를 상기 파우치의 가스 포켓부로 밀어주는 제1 핫프레스 단계와;
    상기 파우치 내의 전극 조립체에 대한 충방전 공정 중에 상기 파우치 내에서 발생한 가스를 진공 상태에서 제거하는 디개싱(Degassing) 단계와;
    상기 디개싱 단계 이후에 상기 파우치의 개구 부분을 실링하는 실링 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 핫프레스 단계는 고온의 푸셔(Pusher)로 상기 파우치를 가압하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지의 제조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 푸셔는 상기 파우치의 상기 가스 포켓부의 반대쪽에서 상기 가스 포켓부를 향해 이동하며 상하에서 가압하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지의 제조 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 푸셔는 상기 파우치의 전면(全面)을 상하에서 가압하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 핫프레스 단계는 고온의 롤러로 상기 파우치를 가압하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지의 제조 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 롤러는 상기 파우치의 상기 가스 포켓부의 반대쪽에서 상기 가스 포켓부를 향해 이동하며 상하에서 가압하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지의 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 핫프레스 단계는 75 내지 85℃의 온도로 상기 파우치에 열을 가하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지의 제조 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 핫프레스 단계는 140 내지 160 kgf/100 ㎠의 압력으로 상기 파우치를 가압하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지의 제조 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 핫프레스 단계는 3 내지 4 sec의 시간으로 상기 파우치에 열과 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지의 제조 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 실링 단계 이후, 상기 가스 포켓부를 상기 파우치로부터 절단시키는 트리밍 단계와;
    상기 파우치의 상기 가스 포켓부를 절단시킨 절단 부분을 접는 사이드 폴딩 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지의 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 사이드 폴딩 단계 이후, 상기 파우치에 열과 압력을 가하여 상기 파우치의 두께를 조절하는 제2 핫프레스 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지의 제조 방법.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 하나에 따른 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지.
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