KR20150113660A - 배터리 셀 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 셀 제조방법은, (a) 전극 조립체를 파우치 케이스로 케이싱 하는 단계; (b) 파우치 케이스의 제1 연장부를 통해 전해액을 주입하는 단계; (c) 상기 제1 연장부를 실링하는 단계; (d) 충방전을 진행하는 단계; (e) 상기 제1 연장부 상에 디가스 홀을 형성하여 상기 파우치 케이스 내부에 발생된 가스를 배출시키는 단계; 및 (f) 상기 디가스 홀이 형성된 영역에 테이핑 처리를 하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 파우치 타입 배터리 셀의 제조공정에 있어서 마이크로 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 이로써 제조된 배터리 셀의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

배터리 셀 제조방법{Method for manufacturing the battery cell}
본 발명은 배터리 셀 제조방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 전해액 주입 이후의 디가스 공정이 진행되는 과정에서 파우치 케이스의 PP 층에 마이크로 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있는 배터리 셀 제조방법에 관한 것이다.
도 1 내지 도 5을 참조하면, 파우치 타입 배터리 셀의 제조는, 통상적으로, 준비된 파우치 타입 배터리 셀(1)의 테두리 영역(2) 중 일 측에 위치한 전해액 주입부(2a, 실링되지 않은 영역에 해당함)를 통해 전해액을 주입하는 단계(도 1 참조), 1차 실링 라인(3)을 따라 전해액 주입부(2a)를 1차 실링 한 후 충방전을 진행하는 단계(도 2 참조), 1차 실링 라인(3)보다 내측에 위치한 1차 컷팅 라인(4)을 따라 전해액 주입부(2a)의 일부를 컷팅하는 단계(도 3 참조), 디가스(degas)를 수행하는 단계(도 4 참조), 2차 실링 라인(5)을 따라 전해액 주입부(2a)를 2차 실링 하는 단계(도 5 참조) 및 2차 실링 라인(5)보다 외측에 위치한 제2 컷팅 라인(6)을 따라 전해액 주입부(2a)의 일부를 컷팅하는 단계(도 6 참조)를 포함한다.
그러나, 이러한 방법에 의하는 경우, 전해액 주입 과정에서 파우치 케이스의 내측에 묻은 전해액이 디가스 과정에서 인가되는 높은 온도에 의해 기화될 수 있고, 이로써 디가스 과정을 마친 후 파우치 케이스의 테두리 영역을 재실링 하는 과정에서 파우치 케이스에 마이크로 크랙의 발생이 심화될 수 있다.
이러한 마이크로 크랙의 발생은 셀의 절연저항을 감소시키게 되어, 제작된 배터리 셀의 품질을 저하시키는 원인이 될 수 있으므로, 파우치 타입 배터리 셀의 제조공정에 있어서 마이크로 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있는 방안의 도입이 절실히 요구되는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 파우치 타입 배터리 셀의 제조공정에 있어서 마이크로 크랙이 발생되는 것을 방지함으로써 제품의 품질을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 배터리 셀 제조방법은, (a) 전극 조립체를 파우치 케이스로 케이싱 하는 단계; (b) 파우치 케이스의 제1 연장부를 통해 전해액을 주입하는 단계; (c) 상기 제1 연장부를 실링하는 단계; (d) 충방전을 진행하는 단계; (e) 상기 제1 연장부 상에 디가스 홀을 형성하여 상기 파우치 케이스 내부에 발생된 가스를 배출시키는 단계; 및 (f) 상기 디가스 홀이 형성된 영역에 테이핑 처리를 하는 단계를 포함한다.
상기 (a)단계는, 최 내측에 위치하여 전해액에 대한 내부식성, 절연성 및 열 융착성을 갖는 제1 층; 최 외측에 위치하며 절연성을 갖는 제2 층; 및 상기 제1 층과 제2 층 사이에 개재되며 금속 성분으로 이루어지는 제3 층을 포함하는 파우치 케이스로 전극 조립체를 케이싱 하는 단계에 해당할 수 있다.
상기 제1 층은 폴리프로필렌(PP)으로 이루어지고, 상기 제2 층은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어지며, 상기 제3 층은 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있다.
상기 (b)단계는, 상기 제1 연장부에 형성된 개방부를 통해 전해액을 주입하는 단계에 해당할 수 있다.
상기 (e)단계는, 상기 실링에 의해 형성된 실링 라인보다 내측에 디가스 홀을 형성하여 가스를 배출시키는 단계에 해당할 수 있다.
상기 (e)단계는, 상기 실링에 의해 형성된 실링 라인과 나란한 방향을 따라 복수의 디가스 홀을 형성하여 가스를 배출시키는 단계에 해당할 수 있다.
상기 (e)단계는, 펀칭에 의해 디가스 홀을 형성하여 가스를 배출시키는 단계에 해당할 수 있다.
상기 (f)단계는, 상기 테이핑 처리는 상기 파우치 케이스의 제1 층과 동일한 재질로 이루어진 테이프를 이용하여 이루어질 수 있다.
상기 배터리 셀 제조방법은, 상기 (c)단계와 (e)단계 사이에, 상기 실링이 이루어진 영역보다 더 외측에서 상기 제1 연장부의 일부를 컷팅하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀 제조방법은, 상기 (f)단계 이후에, 상기 제1 연장부를 윙 폴딩하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 파우치 타입 배터리 셀의 제조공정에 있어서 마이크로 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 이로써 제조된 배터리 셀의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1 내지 도 6은, 종래의 배터리 셀 제조과정을 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 8 내지 도 15는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 제조방법을 이루는 각 단계를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 제조방법을 개략적으로 설명하기로 한다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 제조방법은 케이싱 단계(a단계), 전해액 주입 단계(b단계), 실링 단계(c단계), 충방전 단계(d단계), 디가스 홀(degas hole)을 형성하는 단계(e단계) 및 디가스 단계(f단계)를 포함할 수 있다.
도 8 내지 도 15를 참조하여 상기 각 단계들에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 8 내지 도 15는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 제조방법을 이루는 각 단계를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 8을 참조하면, 상기 (a)단계는 전극 조립체(11)를 파우치 케이스(14)로 케이싱 하는 단계이다. 이 때, 상기 전극 조립체(11)에 구비된 전극 탭(11a)과 연결된 한 쌍의 전극 리드(12)는 파우치 케이스(14)의 외부로 인출되며, 전극 리드(12)에 부착된 실란트(13)는 전극 리드(12)와 파우치 케이스(14)의 내측 면 사이에 개재된다.
한편, 상기 케이싱 단계에서 있어서, 파우치 케이스(14)는 서로 맞닿는 테두리 부분, 즉 연장부가 열 융착됨으로써 전극 조립체(11)를 밀봉시킬 수 있는데, 본 발명에서는 파우치 케이스(14)의 일측에 위치한 제1 연장부(E, 도 9 참조)에 대해서는 전해액의 주입을 위해 적어도 부분적으로 열 융착이 생략됨으로써 개방부가 형성될 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 케이싱에 이용되는 파우치 케이스(14)는 최 내측에 위치하여 전해액에 대한 내부식성, 절연성 및 열 융착성을 갖는 제1 층; 최 외측에 위치하며 절연성을 갖는 제2 층; 및 상기 제1 층과 제2 층 사이에 개재되며 금속 성분으로 이루어지는 제3 층을 포함하여 이루어질 수 있다.
좀 더 구체적으로는, 상기 제1 층은 폴리프로필렌(PP)으로 이루어질 수 있고, 상기 제2 층은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어질 수 있으며, 상기 제3 층은 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 9를 참조하면, 상기 (b)단계는 케이싱이 완료된 후 파우치 케이스(14)의 제1 연장부(E)를 통해 전해액을 주입함으로써 전극 조립체(11)에 전해액을 함침시키는 단계에 해당한다.
상기 파우치 케이스(14)는, 전극 조립체(11)를 수용하는 수용부(14a) 및 수용부(14a)의 둘레로부터 외측 방향으로 연장되어 형성된 연장부(14d)를 포함하는 형태를 가질 수 있다.
상기 연장부(14d) 중 일측에 위치한 제1 연장부(E)는 전해액의 안정적인 주입을 위해 연장부(14d)의 나머지 부분들보다 좀 더 길게 연장된 형태를 가질 수 있으며, 파우치 케이스의 실링이 부분적으로 또는 전체적으로 생략되어 개방부를 구비하는데, 이러한 개방부를 통해 전해액 주입이 이루어진다.
다음으로, 도 10을 참조하면, 상기 (c)단계는 전해액의 주입이 완료된 후 전극 조립체(11)의 완전한 밀봉을 위해 실링 라인(S)을 따라 제1 연장부(E)를 실링하는 단계에 해당한다.
이처럼 제1 연장부(E)에 대한 실링이 완료되고 나면, 배터리 셀(10)에 대한 충방전을 진행(d단계)하게 된다.
다음으로, 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 제조방법은, 충방전이 완료된 이 후에 실링 라인(S)보다 더 외측에 위치한 컷팅 라인(C)을 따라 제1 연장부(E)의 일부를 컷팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다만, 이러한 컷팅 단계는, 제1 연장부(E)에 대한 실링이 완료된 이 후에 불필요한 부분을 잘라내는 단계에 해당하는 것이므로, 실링 단계(c단계)와 충방전 단계(d단계) 사이에 이루어져도 무방하다. 즉, 상기 컷팅 단계는, (c)단계와 (e)단계 사이에서 어느 때라도 이루어질 수 있는 것이다.
다음으로, 도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 (e)단계는 제1 연장부(E)에 대한 실링이 완료된 이 후 제1 연장부(E) 상에 디가스 홀(H)을 형성하여 충방전 과정에서 파우치 케이스(14) 내에 발생된 가스를 배출시키는 단계이다.
여기서, 상기 디가스 홀(H)은 가스 배출을 위해 제1 연장부(E)를 관통하여 형성된 미세한 홀로서, 실링에 의해 형성된 실링 라인(S)보다 더 내측에 형성되며, 실링 라인(S)과 나란한 방향을 따라 펀칭 등에 의해 복수 개 형성될 수 있다.
다음으로, 도 14를 참조하면, 상기 (f)단계는, 디가스 홀(H)이 형성된 영역에 테이핑 처리를 하는 단계이다.
이러한 테이핑 처리는 파우치 케이스(14)의 최 내측 면, 즉 제1 층과 동일한 재질로 이루어진 테이프(T)를 이용하여 이루어질 수 있다.
즉, 상기 테이프(T)는 가스의 배출 이후 디가스 홀(H)을 폐쇄시켜 전극 조립체(11)를 밀봉시키기 위한 것이므로, 파우치 케이스(14) 내부의 전해액과 접촉할 수도 있고, 이로써 파우치 케이스(14)의 절연이 깨질 수 있으므로 전해액에 대한 내부식성 및 절연성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
이러한 관점에서 볼 때, 상기 테이프(T)는, 예를 들어 폴리프로필렌(PP) 재질로 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 제조방법은, 테이핑이 완료된 이 후에 제1 연장부(E)를 수용부(14a) 쪽으로 접어 올리는 단계, 즉 윙 폴딩(wing folding)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이처럼, 나머지 연장부(14b)와 비교하여 더 길게 연장되어 형성된 제1 연장부(E)를 접어 올림으로써 배터리 셀(10)을 모듈 케이스로 케이싱 하여 배터리 모듈을 형성함에 있어서 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 제조방법은, 전해액의 주입 및 충방전 이후에 가스를 배출 하는 공정을 수행함에 있어서, 실링 라인(S) 내측에 형성되는 디가스 홀(H)을 이용함으로써 제1 연장부(E)의 실링 영역에 마이크로 크랙이 발생되는 현상을 방지할 수 있다.
즉, 전해액의 주입 시에 파우치 케이스(14)의 내측 면에 묻은 전해액은 디가스 과정에서 인가되는 높은 온도에 의해 기화될 수 있고, 이로써 디가스 과정을 마친 후 파우치 케이스의 테두리 영역을 재실링 하는 과정에서 파우치 케이스에 마이크로 크랙의 발생이 심화될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 배터리 셀 제조방법은, 디가스 과정을 마친 후 다시 파우치 케이스의 테두리 영역을 재실링 하는 과정을 거치지 않으므로 이러한 마이크로 크랙의 발생의 염려가 없는 것이며, 이로써 배터리 셀(10)의 품질을 향상시키고 사용상의 안전성 또한 확보할 수 있는 것이다.
이상에서 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 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10: 배터리 셀
11: 전극 조립체 11a: 전극 탭
12: 전극 리드 13: 실란트
14: 파우치 케이스 14a: 수용부
14b: 연장부 E: 제1 연장부
S: 실링 라인 C: 컷팅 라인
T: 테이프 H: 디가스 홀(degas hole)

Claims (10)

  1. (a) 전극 조립체를 파우치 케이스로 케이싱 하는 단계;
    (b) 파우치 케이스의 제1 연장부를 통해 전해액을 주입하는 단계;
    (c) 상기 제1 연장부를 실링하는 단계;
    (d) 충방전을 진행하는 단계;
    (e) 상기 제1 연장부 상에 디가스 홀을 형성하여 상기 파우치 케이스 내부에 발생된 가스를 배출시키는 단계; 및
    (f) 상기 디가스 홀이 형성된 영역에 테이핑 처리를 하는 단계를 포함하는 배터리 셀 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a)단계는,
    최 내측에 위치하여 전해액에 대한 내부식성, 절연성 및 열 융착성을 갖는 제1 층; 최 외측에 위치하며 절연성을 갖는 제2 층; 및 상기 제1 층과 제2 층 사이에 개재되며 금속 성분으로 이루어지는 제3 층을 포함하는 파우치 케이스로 전극 조립체를 케이싱 하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 층은 폴리프로필렌(PP)으로 이루어지고, 상기 제2 층은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어지며, 상기 제3 층은 알루미늄(Al)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (b)단계는,
    상기 제1 연장부에 형성된 개방부를 통해 전해액을 주입하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (e)단계는,
    상기 실링에 의해 형성된 실링 라인보다 내측에 디가스 홀을 형성하여 가스를 배출시키는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (e)단계는,
    상기 실링에 의해 형성된 실링 라인과 나란한 방향을 따라 복수의 디가스 홀을 형성하여 가스를 배출시키는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (e)단계는,
    펀칭에 의해 디가스 홀을 형성하여 가스를 배출시키는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 (f)단계는,
    상기 테이핑 처리는 상기 파우치 케이스의 제1 층과 동일한 재질로 이루어진 테이프를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (c)단계와 (e)단계 사이에, 상기 실링이 이루어진 영역보다 더 외측에서 상기 제1 연장부의 일부를 컷팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 (f)단계 이후에, 상기 제1 연장부를 윙 폴딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조방법.
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