KR20150107102A - 전지셀의 제조방법 및 전지셀의 가스 제거 장치 - Google Patents

전지셀의 제조방법 및 전지셀의 가스 제거 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20150107102A
KR20150107102A KR1020140029494A KR20140029494A KR20150107102A KR 20150107102 A KR20150107102 A KR 20150107102A KR 1020140029494 A KR1020140029494 A KR 1020140029494A KR 20140029494 A KR20140029494 A KR 20140029494A KR 20150107102 A KR20150107102 A KR 20150107102A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery cell
gas
gas pocket
battery
pocket
Prior art date
Application number
KR1020140029494A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101650858B1 (ko
Inventor
정이헌
신정훈
김동명
류상백
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020140029494A priority Critical patent/KR101650858B1/ko
Publication of KR20150107102A publication Critical patent/KR20150107102A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101650858B1 publication Critical patent/KR101650858B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/52—Removing gases inside the secondary cell, e.g. by absorption
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체 및 전해액이 내장되어 있는 전지셀을 제조하는 방법으로서, (a) 전지셀의 외주면 실링부의 일측에 제 1 가스 포켓이 형성되어 있고, 대향측 실링부에 제 2 가스 포켓이 형성되어 있는 전지셀을 준비하는 과정, (b) 충전과 방전을 수행하여 상기 전지셀을 활성화시키는 과정, (c) 상기 전지셀을 가압하여 활성화 과정에서 발생한 가스를 제 1 가스 포켓 및 제 2 가스 포켓에 포집하는 과정, (d) 상기 제 1 가스 포켓 및 제 2 가스 포켓에 포집된 가스를 외부로 배출하기 위해 전지케이스의 내부와 통하는 제 1 관통구를 제 1 가스 포켓에 천공하고 제 2 관통구를 제 2 가스 포켓에 천공하는 과정, 및 (e) 상기 과정(d)에서 관통구를 통해 가스를 배출한 후 열융착에 의해 실링하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법에 관한 것이다.

Description

전지셀의 제조방법 및 전지셀의 가스 제거 장치 {Method for Manufacturing Battery Cell and Device for Eliminating Gas from Battery Cell}
본 발명은 전지셀의 제조 과정 중 활성화 공정에서 발생한 전지셀 내부의 가스를 제거하여 전지셀을 제조하는 방법 및 전지셀의 가스 제거 장치에 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/분리막/음극 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.
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.
이러한 파우치형 전지를 포함한 대부분의 이차전지들은 전지셀의 제조 과정에서 충방전에 의해 전지를 활성화시키는 과정을 거치는 바, 최종 전지셀의 제조를 위해서는 상기 활성화 과정에서 발생하는 가스를 제거하여야 하며, 이를 탈기(degas) 공정이라고 한다.
종래의 일부 기술은 활성화 된 전지셀을 다이(die)에 고정하고, 상부에서 단순 가압하여 가스를 제거하나, 이 경우 전지셀 내부의 가스는 유체에 해당하므로, 외부에서 압력을 받는 경우 일정한 방향성 없이 사방으로 분산되는 바, 일부 가스는 전지셀의 실링부 중 일측에 위치한 가스 포집용 잉여부에 포집되어 제거되나, 다른 방향으로 분산되는 가스는 전지셀 내부에 잔존하게 된다.
이와 같이 종래의 기술은 전지셀 내부의 가스가 충분히 제거되지 못하여 열융착에 의한 실링 과정에서 불량이 다수 발생하고, 잔여 가스에 의해 전극조립체에 충전이 불가한 부분이 발생하여 전지의 초기 용량이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 이러한 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전지셀의 제조에 있어, 전지셀의 실링부의 양측에 가스 포켓을 형성하고, 이를 통해 활성화 공정에서 발생한 가스를 포집한 후, 배출하는 과정을 거치는 경우, 소망하는 효과를 달성할 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀 제조 방법은, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체 및 전해액이 내장되어 있는 전지셀을 제조하는 방법으로서, (a) 전지셀의 외주면 실링부의 일측에 제 1 가스 포켓이 형성되어 있고, 대향측 실링부에 제 2 가스 포켓이 형성되어 있는 전지셀을 준비하는 과정, (b) 충전과 방전을 수행하여 상기 전지셀을 활성화시키는 과정, (c) 상기 전지셀을 가압하여 활성화 과정에서 발생한 가스를 제 1 가스 포켓 및 제 2 가스 포켓에 포집하는 과정, (d) 상기 제 1 가스 포켓 및 제 2 가스 포켓에 포집된 가스를 외부로 배출하기 위해 전지케이스의 내부와 통하는 제 1 관통구를 제 1 가스 포켓에 천공하고 제 2 관통구를 제 2 가스 포켓에 천공하는 과정, 및 (e) 상기 과정(d)에서 관통구를 통해 가스를 배출한 후 열융착에 의해 실링하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 전지셀 제조 방법은, 가스 포켓이 양쪽 실링부에 형성되어 있는 전지셀을 바탕으로 하는 바, 가스를 제거하기 위해 전지셀을 가압 할 때, 가스가 양 방향으로 이동하더라도 제 1 가스 포켓 및 제 2 가스 포켓에 포집되므로, 전지셀 내의 가스를 포집 및 제거하는데 현저한 효과가 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(a)는, (a1) 전지케이스의 일측에 제 1 잉여부와 대향측에 제 2 잉여부가 각각 형성된 전지케이스를 준비하고, 전지케이스의 수납부에 전극조립체를 장착하는 과정, (a2) 상기 전지케이스의 외주면 중에서 제 2 잉여부의 단부를 제외한 나머지 외주면을 열융착시켜 제 1 잉여부에 제 1 가스 포켓을 형성하는 과정, 및 (a3) 미실링 상태의 상기 제 2 잉여부의 단부를 통해 전해액을 주입한 후, 상기 제 2 잉여부의 단부를 열융착에 의해 실링하여 제 2 잉여부에 제 2 가스 포켓을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.
이때, 상기 전지셀의 구성과 관련하여, 하나의 예에서, 상기 전지셀의 상부 실링부에는 전극단자들이 위치하고, 상기 상부 실링부에 인접한 양 측면 실링부들에는 제 1 잉여부와 제 2 잉여부가 각각 위치할 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 전지셀의 상부 실링부에는 제 1 전극단자가 위치하고, 하부 실링부에는 제 2 전극단자가 위치하며, 상기 상부 실링부에 인접한 양 측면 실링부들에는 제 1 잉여부와 제 2 잉여부가 각각 위치할 수 있다.
상기 제 1 잉여부의 폭과 제 2 잉여부의 폭은 각각 독립적으로 상부 실링부의 폭에 대해 200% 내지 900%의 크기일 수 있으며, 상세하게는 200% 내지 500%일 수 있다. 다만, 상기 잉여부의 폭은 이러한 범위에 한정되는 것은 아니며, 전지셀 내의 가스 발생 정도 및 소망하는 정도의 밀봉력을 얻기 위해 변경 가능하다.
한편, 하나의 구체적인 예에서, 상기 실링부에 형성되어 있는 제 1 가스 포켓의 체적과 제 2 가스 포켓의 체적은 동일할 수 있고, 다른 예에서, 상기 제 1 가스 포켓의 체적은 제 2 가스 포켓의 체적의 50% 내지 200%일 수 있다.
특히, 전지셀 내부의 전극조립체가 비대칭 형상인 경우, 제 1 가스 포켓의 체적과 제 2 가스 포켓의 체적이 전극조립체의 형상에 비추어 서로 다른 체적을 갖도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(e)에서, 가스 배출 후 열융착 하는 방법은 한정되지 아니하나, 제 1 관통구를 포함한 제 1 가스 포켓의 미실링부 전체를 열융착에 의해 실링할 수 있고, 제 2 관통구를 포함한 제 2 가스 포켓의 미실링부 전체를 열융착에 의해 실링할 수 있으며, 또한, 상기 제 1 가스 포켓과 제 2 가스 포켓의 미실링부 모두를 열융착에 의해 실링할 수도 있다.
이와 관련하여, 본 발명의 경우 가스 포켓을 전지셀의 양측에 형성한 전지셀을 바탕으로 하므로, 한 개의 가스 포켓을 포함하는 전지셀을 사용하는 경우에 비해 각각의 가스 포켓의 폭을 작게 구성하더라도 가스 포집에 충분한 체적을 확보할 수 있음은 물론, 각각의 가스 포켓의 폭이 크지 않으므로 미실링부 전체를 열융착에 의해 실링할 때, 외측 부위를 절취하는 과정을 따로 거치지 않더라도 소망하는 크기의 전지셀을 제조 할 수 있는 바, 공정 단순화 및 공정 비용 절감의 효과가 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 잉여부의 폭은 전지셀 내의 가스 발생 정도 등에 따라서 가변적이며, 이에 따라 상기 가스 포켓의 크기도 가변적이므로, 경우에 따라서는 소망하는 크기의 전지셀을 얻기 위해서는, 상기 과정(e)에서, 미실링부 중 전극조립체 수납부에 접한 부위를 열융착에 의해 실링한 후, 상기 열융착에 의해 실링한 부분의 나머지 외측 부위를 절취하는 과정을 추가로 포함하는 것도 가능하다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극조립체와 전해액이 내장되어 있는 파우치형 전지셀일 수 있다
이때, 상기 라미네이트 시트는, 알루미늄 라미네이트 시트일 수 있고, 상세하게는 금속 차단층의 일면(외면)에 내구성이 우수한 수지 외곽층이 부가되어 있고, 타면(내면)에 열용융성의 수지 실란트층이 부가되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 수지 외곽층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 수지 외곽층의 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 금속 차단층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 상세하게는 알루미늄이 사용될 수 있다.
상기 수지 실란트층의 고분자 수지로는 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 바람직하게 사용될 수 있으며, 더욱 상세하게는 무연신 폴리프로필렌(CPP)이 사용될 수 있다.
일반적으로 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀계 수지는 금속과의 접착력이 낮으므로, 상기 금속 차단층과의 접착력을 향상시키기 위한 방안으로서, 상세하게는 상기 금속층과 수지 실란트층 사이에 접착층을 추가로 포함하여 접착력 및 차단 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 접착층의 소재로는, 예를 들어, 우레탄(urethane)계 물질, 아크릴(acryl)계 물질, 열가소성 일래스토머(elastomer)를 함유하는 조성물 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀 제조 방법에 의해 제조된 전지셀을 제공하며, 이때, 상기 전지셀은 리튬 이차전지일 수 있고, 하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 활성화 과정에서 발생되는 가스의 배출 이후 실링에 의해, 외주면의 실링부들 중에서 적어도 하나의 실링부에 가스 배출용 관통구가 천공되어 있는 상태로 열융착 되어있는 구조일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기와 같은 구조의 전지셀의 활성화 공정에서 발생한 가스를 제거하는 장치를 제공하며, 이러한 가스 제거 장치는 전지셀의 외주면 실링부의 일측에 제 1 가스 포켓이 형성되어 있고 대향측 실링부에 제 2 가스 포켓이 형성되어 있는 전지셀이 활성화 과정을 거친 후 탑재되는 다이(die), 및 전지셀을 가압하여 제 1 가스 포켓 및 제 2 가스 포켓이 형성된 양측 외주면 실링부들 쪽으로 가스를 이동시키는 지그(jig)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 지그는 전지셀의 중심부에서 가압을 개시하여 제 1 가스 포켓 및 제 2 가스 포켓이 형성된 양측 외주면 실링부들 쪽으로 순차적으로 가압하는 구조일 수 있고, 이러한 구조의 구체적이 예로, 상기 지그는 수직 단면 상으로 하향 돌출된 원호 형상일 수 있다.
상기와 같은 구조의 가스 제거 장치는, 중앙에서 가압을 시작하여 가스 포켓이 형성되어 있는 양측 실링부 방향으로 순차적으로 가압하여, 가스가 일정한 방향성을 가지고 이동하도록 유도하는 바, 양측 가스 포켓에 가스를 포집하는데 더욱 효과적이며, 전지셀 내의 잔여 가스를 현저히 감소 시키는 효과가 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 지그의 적어도 일부에 탄성 소재가 부가되어 있을 수 있으며, 구체적으로 상기 지그의 외면 중 적어도 전지셀과 접촉하는 부분에 탄성 소재가 부가되어 있을 수 있다.
이와 관련하여, 지그가 전지셀을 가압하는 과정에서, 지그와 전지셀이 접촉하는 부분은 국소적으로 무리한 힘이 가해지게 되고, 경우에 따라서는 전지케이스가 파손되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 지그와 전지셀의 접촉 시 힘을 분산해주고 전지셀을 보호하기 위해서 지그의 외면에 탄성 소재를 부가하는 것이 효과적이다.
상기 탄성 소재는, 한정되지는 아니하나, 예를 들어, 폴리스틸렌, 폴리우레탄 수지, 실리콘, 에폭시 수지 및 고무 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 또 다른 예에서 발포 소재일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 다이 및/또는 지그는 전지셀에 열을 가하는 히터를 내장하거나, 전지셀에 진동을 인가하는 가진기를 내장 할 수 있고, 이 경우 전지셀 내부에 흡착되어 있는 가스에 운동 에너지를 전달하여, 가스를 탈착시키는 것이 가능하므로, 가스를 효과적으로 포집 및 제거 할 수 있어, 전지셀 내의 잔여 가스를 더욱 감소 시킬 수 있다.
이때, 상기 히터는 전지셀의 온도를 30 내지 100℃로 가열 할 수 있고, 상세하게는 40 내지 80℃로 가열할 수 있다. 상기 전지셀의 온도가 30℃ 미만인 경우에는 가스에 전달되는 운동 에너지가 크지 않으므로 흡착되어있는 가스를 탈착 및 제거함에 있어 큰 효과를 기대하기 어려우며, 100℃를 초과하는 경우에는 전지셀 내의 전해액이 분해 되거나, 전지케이스의 변형을 초래 할 수 있어 바람직하지 않다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 제조 방법은, 전지셀의 외주면 실링부의 일측에 제 1 가스 포켓이 형성되어 있고, 대향측 실링부에 제 2 가스 포켓이 형성되어 있는 전지셀을 준비하고, 이를 가압하여 제 1 가스 포켓 및 제 2 가스 포켓에 가스를 포집하고 배출하는 과정을 포함하므로, 전지셀 내부의 가스를 효율적으로 제거할 수 있고, 열융착에 의한 실링 과정에서 불량율을 감소 시키며, 잔여 가스에 의한 전지의 초기 용량 감소를 방지하는 효과가 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조 방법의 순서를 나타내는 모식도들이다;
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조 방법의 일부 순서를 나타내는 모식도들이다;
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가스 제거 장치를 모식적으로 표현한 사시도이다;
도 9는 도 8의 가스 제거 장치의 수직 단면도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조방법의 모식도들이 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하여 전지셀 제조방법을 설명하면 하기와 같다.
먼저 도 1과 같이, 전지케이스(130)의 일측에 제 1 잉여부(110)와 대향측에 제 2 잉여부(111)가 각각 형성된 전지케이스(130)를 준비하여, 전극조립체(120)를 전지케이스(130)의 수납부(140)에 장착한 후 전지케이스(130)를 반으로 접는다.
다음으로 도 2와 같이, 전지케이스(130)의 수납부(140)에 전극조립체(120)를 장착한 상태에서 전지케이스(130)의 외주면 중 제 2 잉여부(111)를 제외한 나머지 부위들을 열융착시켜 제 1 잉여부에 제 1 가스 포켓(112)을 형성한다.
이때, 전지케이스(130)의 4변중 전극단자들(121, 122)이 돌출되어 있는 상변 및 제 1 잉여부를 포함하여 3개의 변에는 열압축에 의해 실링부(160)를 형성하며, 나머지 변인 제 2 잉여부(111)는 미실링의 상태로 남겨 이러한 제 2 잉여부(111)의 단부를 통해 전해액을 주입한다.
이후, 도 3과 같이 제 2 잉여부의 끝단(150)을 열융착하여, 제 2 가스 포켓(113)을 형성하고, 충전과 방전을 수행하여 전지셀(100)을 활성화시킨다.
상기 활성화 과정에서 발생한 가스를 가스 제거 장치를 사용하여 제 1 가스 포켓(112) 및 제 2 가스 포켓(113)에 포집한다.
다음으로, 도 4와 같이 제 1 가스 포켓(112) 및 제 2 가스 포켓(113)에 전지케이스(130)의 내부와 통하는 제 1 관통구(170) 및 제 2 관통구(171)를 천공하여 전지셀(100) 내의 가스를 배출한다.
마지막으로, 도 5와 같이 제 1 관통구(170)를 포함한 제 1 가스 포켓 및 제 2 관통구(171)를 포함한 제 2 가스 포켓 각각의 미실링부 전체를 열융착에 의해 실링하여 전지셀(100)을 완성한다.
이 경우 외측 부위를 절취하는 과정을 따로 거치지 않으므로 공정 단순화 및 공정 비용 절감의 효과가 있다.
한편, 도 6 및 도 7에는 도 1 내지 도 4의 과정 이후에 도 5와는 다른, 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조 방법이 도시되어 있다.
먼저 도 6을 참조하면, 가스 포켓들(112, 113)에 관통구들(170, 171)을 각각 천공하여 전지셀(100) 내의 가스를 배출한 후, 제 1 가스 포켓(112)에서 전극조립체 수납부(140)와 접한 부위(114)룰 열융착에 의해 실링하고, 제 2 가스 포켓(113)의 전극조립체 수납부(140)와 접한 부위(115)도 열융착에 의해 실링한다.
이후, 도 7에서와 같이, 열융착에 의해 실링한 전극조립체수납부(140)와 접한 부위들(114, 115)의 외측 부위를 절취하여 전지셀을 완성한다.
도 8 및 도 9에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가스 제거 장치를 모식적으로 표현한 사시도 및 이의 수직 단면도가 각각 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 가스 제거 장치는 활성화 과정을 거친 전지셀(100)이 탑재되는 다이(200) 및 전지셀(100)을 가압하여 제 1 가스 포켓(110) 및 제 2 가스 포켓(111)이 형성된 양측 외주면 실링부들 쪽으로 가스를 이동시키는 지그(300)로 구성되어 있다.
지그(300)는 수직 단면 상으로 하향 돌출된 원호 형상이고, 전지셀(100)의 상부에 분리되어 위치하며, 하부로 이동하며 전지셀(100)을 가압한다. 지그(300)의 형상이 하향 돌출된 원호 형상이므로, 지그(300)가 하부로 이동 시 전지셀(100)의 중심부에서 가압이 개시되며, 제 1 가스 포켓(110) 및 제 2 가스 포켓(111)이 형성된 양측 외주면 실링부들 쪽으로 순차적으로 가압을 하게 되는 바, 효과적으로 가스 포켓들(110, 111)에 가스를 포집 할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (20)

  1. 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체 및 전해액이 내장되어 있는 전지셀을 제조하는 방법으로서,
    (a) 전지셀의 외주면 실링부의 일측에 제 1 가스 포켓이 형성되어 있고, 대향측 실링부에 제 2 가스 포켓이 형성되어 있는 전지셀을 준비하는 과정;
    (b) 충전과 방전을 수행하여 상기 전지셀을 활성화시키는 과정;
    (c) 상기 전지셀을 가압하여 활성화 과정에서 발생한 가스를 제 1 가스 포켓 및 제 2 가스 포켓에 포집하는 과정;
    (d) 상기 제 1 가스 포켓 및 제 2 가스 포켓에 포집된 가스를 외부로 배출하기 위해 전지케이스의 내부와 통하는 제 1 관통구를 제 1 가스 포켓에 천공하고 제 2 관통구를 제 2 가스 포켓에 천공하는 과정; 및
    (e) 상기 과정(d)에서 관통구를 통해 가스를 배출한 후 열융착에 의해 실링하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(a)는,
    (a1) 전지케이스의 일측에 제 1 잉여부와 대향측에 제 2 잉여부가 각각 형성된 전지케이스를 준비하고, 전지케이스의 수납부에 전극조립체를 장착하는 과정;
    (a2) 상기 전지케이스의 외주면 중에서 제 2 잉여부의 단부를 제외한 나머지 외주면을 열융착시켜 제 1 잉여부에 제 1 가스 포켓을 형성하는 과정; 및
    (a3) 미실링 상태의 상기 제 2 잉여부의 단부를 통해 전해액을 주입한 후, 상기 제 2 잉여부의 단부를 열융착에 의해 실링하여 제 2 잉여부에 제 2 가스 포켓을 형성하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전지셀의 상부 실링부에 전극단자들이 위치하고, 상기 상부 실링부에 인접한 양 측면 실링부들에 제 1 잉여부와 제 2 잉여부가 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 전지셀의 상부 실링부에 제 1 전극단자가 위치하고, 하부 실링부에 제 2 전극단자가 위치하며, 상기 상부 실링부에 인접한 양 측면 실링부들에 제 1 잉여부와 제 2 잉여부가 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 잉여부의 폭과 제 2 잉여부의 폭은 각각 독립적으로 상부 실링부의 폭에 대해 200% 내지 900%의 크기인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 가스 포켓의 체적과 제 2 가스 포켓의 체적은 동일한 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 가스 포켓의 체적은 제 2 가스 포켓의 체적의 50% 내지 200%인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(e)에서, 제 1 관통구를 포함한 제 1 가스 포켓의 미실링부 전체를 열융착에 의해 실링하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(e)에서, 제 2 관통구를 포함한 제 2 가스 포켓의 미실링부 전체를 열융착에 의해 실링하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(e)에서, 미실링부 중 전극조립체 수납부에 접한 부위를 열융착에 의해 실링하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 열융착에 의해 실링한 부분의 나머지 외측 부위를 절취하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.
  12. 제 1 항에 따른 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 전지셀.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  14. 제 12 항에 있어서, 외주면의 실링부들 중에서 적어도 하나의 실링부는 가스 배출용 관통구가 천공되어 있는 상태로 열융착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  15. 전지셀의 외주면 실링부의 일측에 제 1 가스 포켓이 형성되어 있고, 대향측 실링부에 제 2 가스 포켓이 형성되어 있는 전지셀의 활성화 공정에서 발생한 가스를 제거하는 장치로서,
    활성화 과정을 거친 전지셀이 탑재되는 다이(die); 및
    전지셀을 가압하여 제 1 가스 포켓 및 제 2 가스 포켓이 형성된 양측 외주면 실링부들 쪽으로 가스를 이동시키는 지그(jig);
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 가스 제거 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 지그는 전지셀의 중심부에서 가압을 개시하여 제 1 가스 포켓 및 제 2 가스 포켓이 형성된 양측 외주면 실링부들 쪽으로 순차적으로 가압하는 것을 특징으로 하는 가스 제거 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 지그는 수직 단면 상으로 하향 돌출된 원호 형상인 것을 특징으로 하는 가스 제거 장치.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 지그의 외면 중에서 적어도 전지셀과 접촉하는 부분에는 탄성 소재가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 제거 장치.
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 다이 및/또는 지그는 전지셀에 열을 가하는 히터를 내장하고 있는 것을 특징으로 하는 가스 제거 장치.
  20. 제 15 항에 있어서, 상기 다이 및/또는 지그는 전지셀에 진동을 인가하는 가진기를 내장하고 있는 것을 특징으로 하는 가스 제거 장치.
KR1020140029494A 2014-03-13 2014-03-13 전지셀의 제조방법 및 전지셀의 가스 제거 장치 KR101650858B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140029494A KR101650858B1 (ko) 2014-03-13 2014-03-13 전지셀의 제조방법 및 전지셀의 가스 제거 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140029494A KR101650858B1 (ko) 2014-03-13 2014-03-13 전지셀의 제조방법 및 전지셀의 가스 제거 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150107102A true KR20150107102A (ko) 2015-09-23
KR101650858B1 KR101650858B1 (ko) 2016-08-24

Family

ID=54245670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140029494A KR101650858B1 (ko) 2014-03-13 2014-03-13 전지셀의 제조방법 및 전지셀의 가스 제거 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101650858B1 (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170110300A (ko) * 2016-03-23 2017-10-11 주식회사 엘지화학 전극 리드 예열 방식의 전지셀 제조 방법
KR20180093321A (ko) * 2017-02-13 2018-08-22 주식회사 엘지화학 배터리 셀 제조 장치 및 방법
WO2019117558A1 (ko) * 2017-12-15 2019-06-20 주식회사 엘지화학 이차전지의 제조방법
WO2020218785A1 (ko) * 2019-04-26 2020-10-29 주식회사 엘지화학 이차전지 내부가스 포집 장치
WO2020226319A1 (ko) * 2019-05-07 2020-11-12 주식회사 엘지화학 이차전지 내부가스 포집 장치
CN113839081A (zh) * 2021-08-12 2021-12-24 曙鹏科技（深圳）有限公司 一种锂离子电池制备方法
WO2022139448A1 (ko) * 2020-12-23 2022-06-30 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치 및 이를 포함하는 이차전지와, 그 제조방법
US11539068B2 (en) 2017-12-15 2022-12-27 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing secondary battery
WO2024054021A1 (ko) * 2022-09-06 2024-03-14 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 전지셀의 포메이션 방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210090459A (ko) 2020-01-10 2021-07-20 주식회사 엘지에너지솔루션 가스 트랩 제거를 위한 가압 지그 및 이를 이용한 이차전지의 제조방법
KR20230075963A (ko) 2021-11-23 2023-05-31 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 활성화 장치 및 이를 이용한 이차전지 제조 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080011477A (ko) * 2006-07-31 2008-02-05 주식회사 엘지화학 미실링 잉여부를 포함하고 있는 파우치형 이차전지
KR20120060707A (ko) * 2010-12-02 2012-06-12 주식회사 엘지화학 전지셀의 제조방법 및 이를 이용하여 생산되는 전지셀
KR20120060708A (ko) * 2010-12-02 2012-06-12 주식회사 엘지화학 원심력을 이용한 이차전지의 탈기 방법
KR20130097881A (ko) * 2012-02-27 2013-09-04 주식회사 엘지화학 이차전지의 제조방법 및 이를 이용하여 생산되는 이차전지

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080011477A (ko) * 2006-07-31 2008-02-05 주식회사 엘지화학 미실링 잉여부를 포함하고 있는 파우치형 이차전지
KR20120060707A (ko) * 2010-12-02 2012-06-12 주식회사 엘지화학 전지셀의 제조방법 및 이를 이용하여 생산되는 전지셀
KR20120060708A (ko) * 2010-12-02 2012-06-12 주식회사 엘지화학 원심력을 이용한 이차전지의 탈기 방법
KR20130097881A (ko) * 2012-02-27 2013-09-04 주식회사 엘지화학 이차전지의 제조방법 및 이를 이용하여 생산되는 이차전지

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170110300A (ko) * 2016-03-23 2017-10-11 주식회사 엘지화학 전극 리드 예열 방식의 전지셀 제조 방법
KR20180093321A (ko) * 2017-02-13 2018-08-22 주식회사 엘지화학 배터리 셀 제조 장치 및 방법
WO2019117558A1 (ko) * 2017-12-15 2019-06-20 주식회사 엘지화학 이차전지의 제조방법
US11539068B2 (en) 2017-12-15 2022-12-27 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing secondary battery
US11870082B2 (en) 2017-12-15 2024-01-09 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing secondary battery
WO2020218785A1 (ko) * 2019-04-26 2020-10-29 주식회사 엘지화학 이차전지 내부가스 포집 장치
US11362396B2 (en) 2019-04-26 2022-06-14 Lg Chem, Ltd. Apparatus for collecting gas in secondary battery
WO2020226319A1 (ko) * 2019-05-07 2020-11-12 주식회사 엘지화학 이차전지 내부가스 포집 장치
US11437658B2 (en) 2019-05-07 2022-09-06 Lg Chem, Ltd. Apparatus for collecting gas in secondary battery
WO2022139448A1 (ko) * 2020-12-23 2022-06-30 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치 및 이를 포함하는 이차전지와, 그 제조방법
CN113839081A (zh) * 2021-08-12 2021-12-24 曙鹏科技（深圳）有限公司 一种锂离子电池制备方法
WO2024054021A1 (ko) * 2022-09-06 2024-03-14 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 전지셀의 포메이션 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101650858B1 (ko) 2016-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101650858B1 (ko) 전지셀의 제조방법 및 전지셀의 가스 제거 장치
KR101713068B1 (ko) 활성화된 전지셀의 가스 제거 장치 및 전지셀 제조방법
US10873065B2 (en) Battery cell degassing apparatus
KR102381443B1 (ko) 파우치형 이차전지의 제조방법
KR101704760B1 (ko) 가압 트레이
KR102045246B1 (ko) 탈기 과정의 공정성이 향상된 이차전지의 제조 방법
KR102092269B1 (ko) 배터리 셀 디가싱 장치
KR102244119B1 (ko) 이차 전지 제조 장치 및 이차 전지 제조 방법
KR102256599B1 (ko) 가압 지그 및 이를 이용한 이차전지 제조 방법
KR101811474B1 (ko) 배터리 셀의 디가싱 장치 및 이를 이용한 배터리 셀의 디가싱 방법
KR101791535B1 (ko) 가스 제거 장치에 의한 전지셀의 제조방법
KR20150050223A (ko) 가압 트레이 및 이에 적용되는 가압 지그
CN113767506B (zh) 顺序压力化成夹具和使用其的化成方法
KR20130128033A (ko) 전지셀 가스 제거 장치
KR102183772B1 (ko) 전해액 토출 방지용 부재를 사용하는 전지셀 제조방법
KR101675960B1 (ko) 경화성 물질 부가 수단을 구비한 전지셀 제조장치
KR20190055595A (ko) 이차 전지의 제조 방법 및 이차 전지의 디가싱 장치
KR102326441B1 (ko) 이차전지용 파우치의 실링 장치 및 실링 방법
KR20180107859A (ko) 활성화된 전지셀의 가스 제거 장치
KR20170058047A (ko) 일회용 가스 포집부를 포함하고 있는 파우치형 전지케이스 및 이를 포함하는 이차전지의 제조방법
KR100546878B1 (ko) 2차 전지용 전극탭 부착체의 제조방법 및 장치
US11949062B2 (en) Pressing jig for removing gas trap and method for manufacturing secondary battery using same
KR102216744B1 (ko) 배터리셀, 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR101819692B1 (ko) 복수의 가스 제거부를 포함하고 있는 전지케이스
KR102282481B1 (ko) 가압 지그 및 이를 이용한 이차전지 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190625

Year of fee payment: 4