KR20160135974A - Device For Filling Electrolyte Comprising Evacuated Chamber and Filling Electrolyte Method Using the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 진공 챔버를 포함하는 전해액 주입 장치 및 이를 사용하는 전해액 주입 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolyte injection device including a vacuum chamber and an electrolyte injection method using the same.
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.As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, a lot of researches on batteries capable of meeting various demands have been conducted.
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.Typically, in terms of the shape of a battery, there is a high demand for a prismatic secondary battery and a pouch-type secondary battery which can be applied to products such as mobile phones with a small thickness, and has advantages such as high energy density, discharge voltage, There is a high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries.
최근에는, 리튬 이차전지로서, 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.Recently, as a lithium secondary battery, a pouch-shaped battery having a structure in which a stacked or stacked / folded electrode assembly is embedded in a pouch-shaped battery case of an aluminum laminate sheet has been proposed as a lithium secondary battery because of its low manufacturing cost, small weight, It is attracting much attention and its usage is gradually increasing.
한편, 리튬 이차전지는 집전체 상에 각각 활물질이 도포되어 있는 양극과 음극 사이에 다공성의 분리막이 개재된 전극조립체에 리튬염을 포함하는 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다. 양극 활물질은 주로 리튬 코발트계 산화물, 리튬 망간계 산화물, 리튬 니켈계 산화물, 리튬 복합 산화물 등으로 이루어져 있으며, 음극 활물질은 주로 탄소계 물질로 이루어져 있다. 충전 시에는 양극 활물질의 리튬 이온이 방출되어 음극의 탄소층으로 삽입되고, 방전시에는 반대로 음극 탄소층의 리튬 이온이 방출되어 양극 활물질로 삽입되며, 이때 전해액은 음극과 양극 사이에서 리튬 이온을 이동시키는 매질 역할을 한다. On the other hand, the lithium secondary battery has a structure in which an electrolyte solution containing a lithium salt is impregnated in an electrode assembly having a porous separator interposed between a positive electrode and a negative electrode coated with an active material on a current collector. The cathode active material is mainly composed of a lithium cobalt oxide, a lithium manganese oxide, a lithium nickel oxide, a lithium composite oxide and the like, and the anode active material is mainly composed of a carbon-based material. During charging, lithium ions of the positive electrode active material are released and inserted into the carbon layer of the negative electrode. In discharging, lithium ions of the negative electrode carbon layer are released and inserted into the positive electrode active material. At this time, the electrolyte moves lithium ions between the negative electrode and the positive electrode It acts as a medium to make.
따라서, 상기와 같은 전극조립체들을 포함하는 이차전지가 고용량 및 고에너지 밀도를 갖고 긴 수명을 유지하기 위해서는 전지 내부에 개재된 전극조립체가 전해액에 완전히 함침되어 전극들 간의 전극반응이 활발히 일어날 수 있도록 하여야 하며, 전극조립체가 전해액에 불완전하게 함침되는 경우에는 전극간의 반응이 원활하지 못하여 저항이 높아지고 출력 특성 및 전지의 용량이 급격히 떨어지며, 이로 인하여 전지 성능 저하, 수명 단축 현상 등이 나타나는 것은 물론, 높은 저항의 발현으로 전지의 열화 또는 폭발 현상이 일어날 수 있는 위험에 노출되게 된다.Therefore, in order for the secondary battery including the above-mentioned electrode assemblies to have a high capacity and a high energy density and to maintain a long lifetime, the electrode assembly disposed inside the battery is completely impregnated with the electrolyte solution so that the electrode reaction between the electrodes can be actively performed When the electrode assembly is impregnated incompletely in the electrolyte solution, the reaction between the electrodes is not smooth, the resistance is increased, the output characteristics and the capacity of the battery are drastically lowered, thereby deteriorating the battery performance, shortening the life span, The battery is exposed to the risk of deterioration or explosion of the battery.
상기 전해액은 리튬 이차전지 제조의 마지막 단계에서 전지 내로 투입되는데, 일반적으로 전해액은 전해질 염을 효과적으로 용해시키고 해리시킬 수 있는 극성을 가진 극성 용매임과 동시에, 활성수소를 갖고 있지 않은 비양자성 용매이다. 이러한 전해액은 종종 전해액 내부의 광범위한 상호작용으로 인해 점성 및 표면장력이 높은 바, 고밀도로 적층되어 있거나 또는 적층 상태로 권취되어 있는 전극조립체에 침투시키기 어렵고, 따라서, 전해액을 함침시키기까지 긴 시간을 필요로 한다.The electrolyte solution is introduced into the battery at the final stage of the production of the lithium secondary battery. In general, the electrolyte solution is a polar solvent having a polarity capable of effectively dissolving and dissociating the electrolyte salt, and is an aprotic solvent having no active hydrogen. These electrolytic solutions often have a high viscosity and surface tension due to extensive interactions within the electrolyte and are difficult to penetrate into an electrode assembly that is laminated at high density or wound in a laminated state and therefore requires a long time to impregnate the electrolyte .
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 이차전지 내부에 전해액을 주입한 이후에 상기 이차전지를 특정한 구조의 챔버(chamber)에 위치시키고, 진공을 인가하는 과정을 통해 전해액 함침성을 향상시키는 연구가 진행되고 있으며, 예를 들어, 다수의 이차전지에 대해 전해액 주입 공정을 원활하게 진행하기 위하여 상기 이차전지들이 복수개의 챔버들 사이를 이동하면서 각 챔버들에서 진공을 인가하는 과정들을 반복하는 전해액 주입 장치 및 방법 등에 대한 연구가 행해지고 있다.In order to solve such a problem, studies have been conducted to improve the impregnability of the electrolyte by injecting an electrolyte into the secondary battery, placing the secondary battery in a chamber having a specific structure, and applying a vacuum For example, an electrolyte injection device and a method for repeating the process of applying vacuum in each of the chambers while the secondary cells move between a plurality of chambers in order to smoothly carry out the electrolyte injection process for a plurality of secondary cells Research is being conducted.
그러나, 이러한 전해액 주입 장치 및 방법의 경우, 다수의 이차전지가 챔버들을 이동하는 과정에서 전해액이 넘치는 현상(overflow)이 발생할 수 있으며, 특히, 전지케이스의 양측에 수납부가 형성된 구조의 파우치형 이차전지에서는 챔버들간의 이동 시 전해액이 넘치는 현상이 다수 발생하고, 전해액을 주입하는 과정에서도 전해액이 넘치는 현상이 계속해서 발생하는 문제가 있으며, 진공을 인가하는 설비 등이 매우 복잡하고, 추가적인 부재의 필요로 인해 설비 비용이 증가되는 문제가 있다.However, in the case of such an apparatus and method for injecting an electrolyte, an overflow of the electrolyte may occur during the movement of the plurality of secondary batteries in the chambers. Particularly, the pouch type secondary battery There is a problem that the electrolytic solution overflows when moving between the chambers, and the electrolytic solution overflows even in the process of injecting the electrolytic solution, and the equipment for applying the vacuum is very complicated and the need for additional members There is a problem that the equipment cost is increased.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique capable of fundamentally solving such problems.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 하나의 챔버 내부에서 진공을 인가하고, 가공용 전지셀 외주면을 실링하며, 실링된 외주면을 통해 전해액을 주입하는 과정을 동시에 진행할 수 있는 구조의 전해액 주입 장치를 사용하는 경우, 전해액을 주입하는 과정 및 이동 과정에서 전해액이 넘치는 현상을 해결할 수 있으며, 전해액 주입 공정의 시간을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 전해액 함침성이 향상되는 효과가 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have found that a structure capable of simultaneously applying a vacuum in one chamber, sealing an outer circumferential surface of a working battery cell, and injecting an electrolyte through a sealed outer circumferential surface It is possible to solve the phenomenon that the electrolytic solution overflows during the process of injecting and moving the electrolyte, and it is possible to reduce the time of the electrolyte injecting process and to improve the impregnability of the electrolyte solution And completed the present invention.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전해액 주입 장치는, 전극조립체 수납부가 형성된 파우치형 전지케이스의 내부에 전극조립체를 장착한 구조의 가공용 전지셀에 전해액을 주입하기 위한 장치로서,To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided an apparatus for injecting an electrolyte into a working battery cell having a structure in which an electrode assembly is mounted inside a pouch-
하나 이상의 가공용 전지셀이 장착되는 네스트(nest);A nest to which one or more working battery cells are mounted;
내부 압력을 변경하기 위하여 일측 또는 양측에 인렛(inlet) 및 아웃렛(outlet)이 형성되어 있는 진공 챔버;A vacuum chamber in which an inlet and an outlet are formed on one side or both sides to change the internal pressure;
전해액이 저장되어 있는 탱크에 연결되어 있고 전해액을 주입하기 위한 주입 노즐을 구비하고 있는 하나 이상의 전해액 주입기; 및At least one electrolyte injector connected to a tank storing an electrolyte and having an injection nozzle for injecting an electrolyte; And
가공용 전지셀의 외주면을 실링하는 하나 이상의 실링 부재;At least one sealing member sealing the outer circumferential surface of the working battery cell;
를 포함하는 구조로 구성되어 있다.As shown in FIG.
앞서 설명한 바와 같이, 일반적으로 다수의 전지셀들에 대해 전해액 주입 공정을 원활하게 진행하기 위하여 전지셀들이 복수개의 챔버들 사이를 이동하면서 각 챔버들에서 진공을 인가하는 과정들을 반복하는 전해액 주입 방법을 사용하며, 상기 전지셀들이 상기 챔버들 사이를 이동하는 과정에서 전해액이 넘치는 현상이 발생한다.As described above, in general, in order to smoothly perform the electrolyte injection process for a plurality of battery cells, an electrolyte injection method in which cells are moved between a plurality of chambers and vacuum is repeated in each chamber is repeated And the electrolyte is overflowed in the process of moving the battery cells between the chambers.
반면에, 본 발명에 따른 전해액 주입 장치는 챔버 내부에서 진공을 인가하고, 전지셀 외주면을 실링하며, 실링된 외주면을 통해 전해액을 주입하는 과정을 동시에 진행할 수 있는 구조로 구성함으로써, 전해액을 주입하는 과정 및 이동 과정에서 전해액이 넘치는 현상을 해결할 수 있으며, 전해액 주입 공정의 시간을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 전해액 함침성이 향상되는 효과가 있다.On the other hand, the apparatus for injecting an electrolyte according to the present invention has a structure in which vacuum is applied inside the chamber, the outer circumferential surface of the battery cell is sealed, and the electrolyte is injected through the sealed outer circumferential surface, It is possible to solve the phenomenon that the electrolytic solution overflows during the process and the movement process, and it is possible not only to reduce the time of the electrolyte injection process, but also to improve the electrolyte impregnability.
본 발명에 따른 전지셀은 특히 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트, 하나의 구체적인 예에서 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스의 수납부에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀에 바람직하게 적용될 수 있다.The battery cell according to the present invention can be suitably applied to a pouch-shaped battery cell in which an electrode assembly is embedded in a laminate sheet including a metal layer and a resin layer, and in one specific example, a pouch-shaped case of an aluminum laminate sheet .
일반적으로 파우치형 전지셀은, 예를 들어, 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스의 수납부에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다. 즉, 파우치형 전지셀은 라미네이트 시트에 전극조립체의 장착을 위한 수납부를 형성하고, 상기 수납부에 전극조립체를 장착한 상태에서 상기 시트와 분리되어 있는 별도의 시트 또는 그로부터 연장되어 있는 시트를 열융착하여 밀봉하는 것으로 제조된다.Generally, the pouch-shaped battery cell is structured such that, for example, an electrode assembly is housed in a storage portion of a pouch-shaped battery case made of an aluminum laminate sheet. That is, the pouch-shaped battery cell has a laminated sheet in which a receiving portion for mounting an electrode assembly is formed, a separate sheet separated from the sheet in a state where the electrode assembly is mounted on the receiving portion, or a sheet extending therefrom, And then sealing it.
상기 라미네이트 시트는 전극조립체 수납부가 상부 및 하부 라미네이트 시트의 일측 또는 양측에 형성되어 있는 구조일 수 있다. 즉, 상호 분리된 별도의 상부 및 하부 라미네이트 시트를 사용하거나 또는 상부 및 하부 라미네이트 시트의 일측이 연결되어 있는 하나의 시트를 사용하는 것이 가능하다. 이러한 파우치 케이스는 수십 내지 수백 ㎛ 두께의 라미네이트 시트를 다이와 펀치를 사용하여 드로잉 공정으로 부분 압축함으로써 수납부를 형성한다.The laminate sheet may have a structure in which the electrode assembly receiving part is formed on one side or both sides of the upper and lower laminate sheets. That is, it is possible to use separate upper and lower laminate sheets separated from each other or to use one sheet to which one side of the upper and lower laminate sheets are connected. Such a pouch case forms a receiving portion by partially compressing a laminate sheet having a thickness of several tens to several hundreds of micrometers by a drawing process using a die and a punch.
하나의 구체적인 예에서, 상기 라미네이트 시트는 부 및 하부 라미네이트 시트 각각에 전극조립체 수납부가 형성되어 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다. 이러한 구조의 파우치형 전지셀은 수납부의 단부에 형성된 에지(edge)면의 굴곡으로 인하여 챔버들 간의 이동 시 전해액이 넘치는 현상이 다수 발생하고, 전해액을 주입하는 과정에서도 전해액이 넘치는 현상이 계속해서 발생하는 문제가 있는 바, 본 발명의 전해액 주입 장치는 상기와 같은 구조의 파우치형 전지셀에 바람직하다 적용될 수 있다.In one specific example, the laminate sheet may have a structure in which an electrode assembly accommodating portion is formed in each of the lower and upper laminate sheets. In the pouch-shaped battery cell having such a structure, a phenomenon that the electrolytic solution overflows during movement between the chambers due to the curvature of the edge surface formed at the end portion of the housing portion occurs, and the phenomenon of overflow of the electrolytic solution continues in the process of injecting the electrolytic solution The electrolyte injection device of the present invention is preferably applied to a pouch-shaped battery cell having the above-described structure.
또한, 상기 파우치형 전지케이스는 전극조립체 수납부에 전극조립체가 장착된 상태에서 외주면을 실링할 수 있도록 전지케이스의 외주면에는 실링 예정부(“외주면 실링 예정부”)가 형성되어 있으며, 상기 외주면 실링 예정부의 하나에 가스 포집용 포켓이 외측방향으로 돌출된 형태로 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.Also, the pouch-shaped battery case has a sealing part (outer circumferential surface sealing part) formed on the outer circumferential surface of the battery case so that the outer circumferential surface can be sealed when the electrode assembly is mounted on the electrode assembly receiving part, And a gas collecting pocket protruding outwardly is formed in one of the predetermined portions.
한편, 상기 가공용 전지셀은 일측 또는 양측에 전극 탭이 돌출되어 있고, 상기 전극 탭이 위치하는 부위에 인접한 일측이 지면에 대해 상단 방향으로 위치하도록 네스트에 장착되는 구조일 수 있다.The working battery cell may have a structure in which electrode tabs protrude from one side or both sides of the working battery cell and one side adjacent to the position where the electrode tabs are positioned is mounted on the nest so as to be positioned in the upper direction with respect to the ground.
이러한 구조의 전지셀은 예를 들어, 전극 탭이 돌출된 면을 포함하여 3개의 외주면이 실링되고, 실링되지 않은 1면이 지면에 대해 상단 방향으로 위치하도록 네스트에 장착되는 구조로서, 상기 실링되지 않은 1면의 일부를 실링하고, 실링되지 않은 나머지 부위를 통해 전해액이 주입되는 구조일 수 있다.The battery cell having such a structure is, for example, a structure in which three outer circumferential surfaces, including a surface on which the electrode tab protrudes, are sealed, and one unsealed surface is mounted on the nest such that the one surface is positioned in the upper direction with respect to the paper surface, And a structure in which an electrolyte is injected through the remaining unsealed portion.
본 발명에 따른 가공용 전지셀은 챔버 내부가 진공인 상태에서 전해액이 주입되는 바, 원활한 주입을 위해서 전해액이 저장되어 있는 탱크가 상압인 상태에서 전해액을 주입하는 것이 바람직하다.In the working battery cell according to the present invention, the electrolytic solution is injected in a state where the inside of the chamber is evacuated. It is preferable that the electrolytic solution is injected in a state where the tank storing the electrolytic solution is at atmospheric pressure for smooth injection.
하나의 구체적인 예에서, 상기 탱크는 진공 챔버의 외부에 위치하고, 상기 전해액 주입기의 주입 노즐이 탱크로부터 가공용 전지셀이 위치하는 진공 챔버의 내부로 이동하도록 작동되는 구조일 수 있다.In one specific example, the tank may be located outside the vacuum chamber, and the injection nozzle of the electrolyte injector may be operated to move from the tank to the inside of the vacuum chamber where the working battery cell is located.
이러한 구조에서 진공 챔버는 주입 노즐이 관통하여 내부에 위치한 가공용 전지셀에 전해액을 주입하기 위한 관통구를 포함하는 구조로 구성되어 탱크가 진공 챔버의 외부에서 상압인 조건에 위치하고, 진공 챔버 내부와의 압력차가 발생하도록 구성되어 전해액 주입 속도를 향상시킬 수 있다.In this structure, the vacuum chamber has a structure including a through-hole through which the injection nozzle penetrates to inject the electrolyte into the working battery cell located inside, so that the tank is positioned under the atmospheric pressure condition outside the vacuum chamber, A pressure difference is generated so that the electrolyte injection rate can be improved.
앞서 설명한 바와 같이, 가공용 전지셀은 실링되지 않은 1면이 지면에 대해 상단 방향으로 위치하도록 네스트에 장착되어 진공 챔버 내부에 위치하게 되며, 상기 실링되지 않은 1면의 일부를 실링하고, 실링되지 않은 나머지 부위에 주입 노즐이 삽입되어 전해액을 주입하게 된다.As described above, the working battery cell is mounted in the nest and positioned inside the vacuum chamber so that one unsealed surface is located in the upper direction with respect to the paper surface, and a part of the unsealed one surface is sealed, And the injection nozzle is inserted into the remaining portion to inject the electrolyte.
이때, 진공 챔버 내부에 위치하는 실링 부재는 진공 챔버의 내부에서 위치를 변경 가능한 구조로 이루어져 있고, 주입 노즐이 관통하기 위한 만입 홈이 각각 형성된 2개의 부재들로 이루어진 구조일 수 있다.In this case, the sealing member located inside the vacuum chamber may have a structure capable of changing its position inside the vacuum chamber, and may be composed of two members each having a recessed groove for penetrating the injection nozzle.
상기 만입 홈은 가공용 전지셀의 외주면 실링 과정에서 주입 노즐의 도입을 위한 미실링 잉여부를 형성하고, 주입 노즐이 상기 미실링 잉여부에 삽입되어 전해액을 주입하는 구조로 구성될 수 있는 바, 이러한 구조에서는 미실링 잉여부를 제외한 부위에 1차 실링이 이루어지고, 전해액을 주입하기 위한 부위의 크기를 최소화 할 수 있으므로, 전해액 주입과정에서의 넘침 현상을 예방할 수 있다.The indentation groove may be formed of a structure in which an unshielded excess portion for introducing the injection nozzle is formed in the outer peripheral surface sealing process of the working battery cell and the injection nozzle is inserted into the unshielded portion to inject the electrolyte, , The primary sealing is performed at a portion excluding the unshielded excess portion, and the size of the portion for injecting the electrolyte can be minimized, so that overflow phenomenon during the electrolyte injection process can be prevented.
즉, 진공 챔버 내부에서 주입 노즐이 통과할 수 있을 정도의 미실링 잉여부를 제외하고, 가공용 전지셀의 4면이 실링된 상태로 전해액 주입이 완료되므로, 전해액 주입이 완료된 가공용 전지셀이 진공 챔버 내부에서 제거된 이후에 필요에 따라 이동하게 되는 경우에도 전해액이 넘치는 현상을 방지할 수 있다.In other words, since the injection of the electrolyte solution is completed in a state in which the four faces of the working battery cell are sealed, except for the unshielded excess portion in which the injection nozzle can pass through the inside of the vacuum chamber, the working battery cell, It is possible to prevent the phenomenon that the electrolytic solution is overflowed even when it is moved as needed.
또한, 상기 주입 노즐은 만입홈을 통해 실링 부재를 관통하고 있으므로, 실링 부재의 열에 의해 주입 노즐이 녹거나 전지케이스에 같이 실링되는 현상을 예방하기 위하여 상대적으로 비열이 높은 소재를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, since the injection nozzle penetrates the sealing member through the indentation groove, it is preferable to use a material having a relatively high specific heat in order to prevent the injecting nozzle from melting due to the heat of the sealing member or being sealed to the battery case .
참고로, 상기 전지셀은 리튬 이온 전지일 수 있으며, 상기 리튬 이온 전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다. For reference, the battery cell may be a lithium ion battery, and the lithium ion battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, and then drying the mixture. Optionally, a filler may be further added to the mixture.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying a negative electrode active material on a negative electrode collector, and if necessary, the above-described components may be selectively included.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon such as non-graphitized carbon and graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x < Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.
리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The non-aqueous electrolyte solution containing a lithium salt is composed of a polar organic electrolyte and a lithium salt. As the electrolytic solution, a non-aqueous liquid electrolytic solution, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used.
상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous liquid electrolytic solution include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.
또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.For the purpose of improving the charge-discharge characteristics and the flame retardancy, the non-aqueous liquid electrolyte may contain, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride and the like are added It is possible. In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.
본 발명은 또한 상기 전해액 주입 장치를 사용하여 가공용 전지셀에 전해액을 주입하는 방법으로서, The present invention also provides a method for injecting an electrolytic solution into a working battery cell using the electrolytic solution injecting apparatus,
(a) 가공용 전지셀이 장착된 네스트를 진공 챔버 내부에 위치시키는 과정; (a) positioning a nest equipped with a working battery cell inside a vacuum chamber;
(b) 진공 챔버의 인렛을 통해 내부에 진공을 인가하는 과정;(b) applying a vacuum through the inlet of the vacuum chamber;
(c) 진공 챔버의 상단에 전해액 주입기를 위치시키는 과정;(c) placing the electrolyte injector at the top of the vacuum chamber;
(d) 실링 부재에 의해 가공용 전지셀의 외주면을 실링하는 과정;(d) sealing the outer peripheral surface of the working battery cell by the sealing member;
(e) 주입 노즐을 통해 전해액을 주입하는 과정; 및(e) injecting an electrolyte through the injection nozzle; And
(f) 주입 노즐이 가공용 전지셀로부터 이탈하고 진공 챔버의 아웃렛을 통해 내부의 진공을 제거하는 과정;(f) removing the internal vacuum through the outlet of the vacuum chamber, with the injection nozzle separating from the working battery cell;
을 포함하는 전해액 주입 방법을 제공할 수 있다.And the electrolyte solution is injected into the electrolyte solution.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 과정(a)의 가공용 전지셀은 외주면 실링 예정부에서 전해액이 주입되기 위한 일 면을 제외한 면들이 실링되어 있고, 실링되지 않은 일 면이 지면에 대해 상단 방향으로 위치하도록 장착되며, 상기 실링 부재는 주입 노즐이 관통하기 위한 만입 홈이 각각 형성된 2개의 부재들로 이루어져 있다.As described above, in the working battery cell in the process (a), the surfaces except the one surface for injecting the electrolyte are sealed in the outer circumferential surface sealing preliminary part, and the one surface without sealing is placed in the upper direction with respect to the ground And the sealing member is composed of two members each having a recessed groove for penetrating the injection nozzle.
또한, 상기 만입 홈은 가공용 전지셀의 외주면 실링 과정에서 주입 노즐의 도입을 위한 미실링 잉여부를 형성하고, 주입 노즐이 상기 미실링 잉여부에 삽입되어 전해액을 주입하는 구조로 구성된다.In addition, the indentation groove has a structure in which an unshrouding residue for introducing the injection nozzle is formed in the process of sealing the outer circumference of the working battery cell, and the injection nozzle is inserted into the unshielding insert and the electrolyte is injected.
한편, 상기 가공용 전지셀은 미실링 잉여부를 포함하는 바, 상기 과정(f) 이후에 가공용 전지셀이 진공 챔버 내부에서 제거되는 과정을 추가로 포함할 수 있고, 가공용 전지셀이 진공 챔버 내부에서 제거된 이후에 가공용 전지셀의 외주면을 추가로 실링하는 과정을 포함함으로써, 4면이 완전히 실링된 가공용 전지셀을 완성할 수 있다.The working cell may further include a process of removing the working cell from the inside of the vacuum chamber after the step (f), and the process cell may be removed from the inside of the vacuum chamber And further sealing the outer circumferential surface of the working battery cell after the outer surface of the working battery cell is sealed. Thus, the working battery cell in which the four surfaces are completely sealed can be completed.
또한, 전해액 주입 속도를 높이기 위하여, 상기 과정(e)의 전해액 주입 과정은 전해액 주입기의 탱크가 상압인 상태 및 진공 챔버가 진공인 상태에서 진행될 수 있다.Also, in order to increase the electrolyte injection rate, the electrolyte injection process of the process (e) may be performed in a state where the tank of the electrolyte injector is normal pressure and a vacuum chamber is in a vacuum state.
본 발명은 또한, 상기 전해액 주입 장치를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공할 수 있다.The present invention can also provide a battery cell which is manufactured using the electrolyte injection device.
또한, 상기 전지셀을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공할 수 있는 바, 상기 디바이스는 LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 하나일 수 있다.Further, it is possible to provide a device including the battery cell as a power source, wherein the device is a battery pack including a battery pack including a battery pack including a battery pack including a battery pack including a light electric vehicle (LEV), an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, Can be selected.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.The structure of these devices and their fabrication methods are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전해액 주입 장치는 챔버 내부에서 진공을 인가하고, 전지셀 외주면을 실링하며, 실링된 외주면을 통해 전해액을 주입하는 과정을 동시에 진행할 수 있는 구조로 구성함으로써, 전해액을 주입하는 과정 및 이동 과정에서 전해액이 넘치는 현상을 해결할 수 있으며, 전해액 주입 공정의 시간을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 전해액 함침성이 향상되는 효과가 있다.As described above, the apparatus for injecting an electrolyte according to the present invention has a structure in which vacuum is applied inside the chamber, the outer circumferential surface of the battery cell is sealed, and the electrolyte is injected through the sealed outer circumferential surface, It is possible to solve the phenomenon that the electrolytic solution overflows during the process of injecting the electrolyte solution and the electrolytic solution filling process.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전해액 주입 장치에 대한 모식도이다;
도 2는 도 1의 전해액 주입 장치에 대한 수직 단면도이다;
도 3 내지 도 6는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전해액 주입 방법을 나타내는 모식도들이다;
도 7 은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가공용 전지셀에 대한 모식도이다.1 is a schematic view of an electrolyte injection device according to one embodiment of the present invention;
2 is a vertical sectional view of the electrolyte injection device of FIG. 1;
3 to 6 are schematic views illustrating a method of injecting an electrolyte according to an embodiment of the present invention;
7 is a schematic view of a working battery cell according to one embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전해액 주입 장치에 대한 모식도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 전해액 주액 장치에 대한 수직 단면도가 도시되어 있다.FIG. 1 is a schematic view of an electrolyte injection device according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the electrolyte injection device of FIG.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 전해액 주입 장치(100)는 상부 및 하부 라미네이트 시트 각각에 전극조립체 수납부가 형성되어 있는 구조의 전지케이스 내부에 전극조립체(도시하지 않음)가 장착된 한쌍의 가공용 전지셀(110)이 장착되는 네스트(120), 내부 압력을 변경하기 위하여 일측에 인렛(131) 및 아웃렛(132)가 형성되어 있는 진공 챔버(130)를 포함하고 있다.Referring to these drawings, an
또한, 전해액이 저장되어 있는 탱크(141)에 연결되어 있고, 전해액을 주입하기 위한 주입 노즐(142)을 포함하는 한쌍의 전해액 주입기(140)를 포함하고, 가공용 전지셀(110)의 외주면을 실링하는 한쌍의 실링 부재(150)를 포함하고 있다.And a pair of
가공용 전지셀(110)은 외주면 4개의 외주면 실링부 중에서 3개의 실링부가 실링되어 있고, 1개의 외주면이 지면에 대해 상단 방향으로 위치하도록 네스트(120)에 장착되며, 상기 1개의 외주면에는 가스 포집용 포켓(111)이 외측방향으로 돌출된 형태로 형성되어 있다.The working
한편, 도 2에서 도시되어 있는 바와 같이, 전해액 주입기(140)의 탱크(141)는 진공 챔버(130)의 외부에 위치하고, 전해액 주입기(140)의 주입 노즐(142)이 탱크(141)로부터 가공용 전지셀(110)이 위치하는 진공 챔버(130)의 내부로 이동하도록 작동된다. 이때, 진공 챔버(130)는 주입 노즐(142)이 관통하여 내부에 위치한 가공용 전지셀(110)에 전해액을 주입하기 위한 관통구들(133; 도 3참조)를 포함하고 있다.2, the
실링 부재(150)는 진공 챔버(130)의 내부에서 위치를 변경 가능한 구조로 이루어져 있고, 도 2에서 실링 부재(150)를 확대한 도면에서 도시되어 있는 바와 같이, 상면도를 기준으로 주입 노즐(142)이 관통하기 위한 만입 홈들(153, 154)이 각각 형성된 2개의 부재들(151, 152)로 구성되어 있고, 상기 2개의 부재들(151, 152)은 가공용 전지셀(110)의 실링 예정부가 위치하는 중심 방향으로 위치를 변경 가능한 구조로 구성되어 있다.The sealing
도 3 내지 도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전해액 주입 방법을 나타내는 모식도들이 도시되어 있다.3 to 6 are schematic views illustrating an electrolyte injection method according to one embodiment of the present invention.
먼저, 도 3을 도 1과 함께 참조하면, 가공용 전지셀(110)이 장착된 네스트(120)을 진공 챔버(130) 내부에 위치시키는 과정을 포함하고, 이때, 주입 노즐(142) 및 실링 부재(150)는 네스트(120)를 진공 챔버(130) 내부에 위치시키는데 방해가 되지 않도록 상단 방향으로 이동되어 있는 구조로 구성된다.Referring to FIG. 3 together with FIG. 1, a process for positioning a
네스트(120)를 진공 챔버(130) 내부에 위치시킨 이후에는 내부의 압력을 변경하기 위하여 인렛(131)을 통해 진공 챔버(130) 내부에 진공을 인가하는 과정을 거치며, 다음으로, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 진공 챔버(130)의 상단에 전해액 주입기(140)를 위치시키고, 주입 노즐(142)를 하강시키는 과정을 거친다.After the
다음으로, 실링 부재(150)의 위치를 가공용 전지셀(110)의 실링 예정부에 대응하는 위치로 이동 시킨 이후에 외주면을 실링하는 과정을 거치며, 실링이 완료된 이후에 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 다시 실링 부재(150)의 위치를 상단 방향으로 이동 시키고, 주입 노즐(142)을 통해 가공용 전지셀(110) 내부에 전해액을 주입하는 과정을 거친다.Next, after the position of the sealing
다음으로 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 전해액 주입 과정 이후에는 주입 노즐(142)의 위치를 상승시켜 가공용 전지셀(110)로부터 주입 노즐(142)을 이탈하고, 진공 챔버(130)의 아웃렛(132)을 통해 내부의 진공을 제거하며, 진공 챔버(130)의 내부에서 네스트(120)를 제거하는 과정을 거친다. 6, after the electrolyte injection process, the position of the
도 3 내지 도 6에 도시되어 있는 전해액 주입 방법을 통해 전해액이 내부에 주입된 가공용 전지셀(110)은 가스 포켓부(111)가 위치한 일측 단부에 완전히 실링되지 않은 1차 실링부(113)가 형성되며, 전해액 주입을 위하여 주입 노즐(142)이 통과한 부위에 미실링 잉여부(112)를 포함하고 있다.The working
따라서, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 가공용 전지셀(110)에서 1차 실링부(113)에 포함되어 있는 미실링 잉여부(112)를 추가로 실링하여 완전히 밀폐된 2차 실링부(114)를 형성하여 가공용 전지셀(110)을 완성한다.
7, the
본 발명이 속한 분양에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (19)
하나 이상의 가공용 전지셀이 장착되는 네스트(nest);
내부 압력을 변경하기 위하여 일측 또는 양측에 인렛(inlet) 및 아웃렛(outlet)이 형성되어 있는 진공 챔버;
전해액이 저장되어 있는 탱크에 연결되어 있고 전해액을 주입하기 위한 주입 노즐을 구비하고 있는 하나 이상의 전해액 주입기; 및
가공용 전지셀의 외주면을 실링하는 하나 이상의 실링 부재;
를 포함하는 전해액 주입 장치.An apparatus for injecting an electrolyte into a working battery cell having a structure in which an electrode assembly is mounted inside a pouch-shaped battery case having an electrode assembly housing part,
A nest to which one or more working battery cells are mounted;
A vacuum chamber in which an inlet and an outlet are formed on one side or both sides to change the internal pressure;
At least one electrolyte injector connected to a tank storing an electrolyte and having an injection nozzle for injecting an electrolyte; And
At least one sealing member sealing the outer circumferential surface of the working battery cell;
And an electrolyte solution injecting device.
(a) 가공용 전지셀이 장착된 네스트를 진공 챔버 내부에 위치시키는 과정;
(b) 진공 챔버의 인렛을 통해 내부에 진공을 인가하는 과정;
(c) 진공 챔버의 상단에 전해액 주입기를 위치시키는 과정;
(d) 실링 부재에 의해 가공용 전지셀의 외주면을 실링하는 과정;
(e) 주입 노즐을 통해 전해액을 주입하는 과정; 및
(f) 주입 노즐이 가공용 전지셀로부터 이탈하고 진공 챔버의 아웃렛을 통해 내부의 진공을 제거하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해액 주입 방법.A method for injecting an electrolytic solution into a working battery cell using the electrolytic solution injecting apparatus according to claim 1,
(a) positioning a nest equipped with a working battery cell inside a vacuum chamber;
(b) applying a vacuum through the inlet of the vacuum chamber;
(c) placing the electrolyte injector at the top of the vacuum chamber;
(d) sealing the outer peripheral surface of the working battery cell by the sealing member;
(e) injecting an electrolyte through the injection nozzle; And
(f) removing the internal vacuum through the outlet of the vacuum chamber, with the injection nozzle separating from the working battery cell;
Wherein the electrolyte solution is injected into the electrolyte solution.
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- 2015-05-19 KR KR1020150069532A patent/KR101852790B1/en active IP Right Grant
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