KR20160141411A - 전지셀의 용량 등급을 산정하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제조된 전지셀들의 용량을 측정하고, 상대적으로 높은 용량을 가지는 전지셀들과 나머지 전지셀들의 용량 등급을 산정하는 방법으로서, (a) 제조가 완료된 전지셀들 각각의 용량을 측정하는 과정; (b) 전지셀들을 정치하는 과정; (c) 상기 과정(b)의 전지셀들 중, 상대적으로 용량이 높은 전지셀들을 전체 전지셀들의 수량 대비 절반의 수량으로 분류하여 제 1 군으로 설정하는 과정; (d) 상기 과정(c)에서 제 1 군으로 설정되지 않은 나머지 전지셀들을 제 2 군으로 설정하는 과정; (e) 상기 제 1 군에서 가장 낮은 용량을 가진 전지셀 및 제 2 군에서 가장 높은 용량을 가지는 전지셀의 평균 용량을 기준으로, -0.2% 내지 +0.2%인 용량을 기준 용량 범위로 설정하는 과정; 및 (f) 상기 제 1 군 및 제 2 군으로 분류된 전지셀들을 육안 또는 바코드 리더로 확인할 수 있도록, 제 1 군에 제 1 라벨 및 제 2 군에 제 2 라벨을 부착하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

Description

전지셀의 용량 등급을 산정하는 방법 {Method for Setting Capacity Grade of Battery Cell}

본 발명은 전지셀의 용량 등급을 산정하는 방법에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.

또한, 최근에는 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로는 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지가 주로 연구, 사용되고 있다.

리튬 이차전지는 전극 집전체 상에 각각 활물질이 도포되어 있는 양극과 음극 사이에 다공성의 분리막이 개재된 전극조립체에 리튬염을 포함하는 비수계 전해질이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다.

이러한 이차전지는 대량으로 제조 후 충방전을 통하여 발생하는 가스를 제거하기 위하여 에이징(aging) 과정을 거치게 된다.

일반적으로, 제조 라인에서 생산되는 이차전지의 수량은, 1 사이클을 기준으로 대략 100개 내지 300개이며, 이러한 1 사이클을 통해 제조된 대량의 이차전지들 그룹을 보관하여 에이징 하게 된다.

그러나, 1 사이클을 통해 제조되는 이차전지들 그룹은 전극 활물질의 미세한 함량 차이로 인하여, 모두 동일한 용량을 가지는 것은 아니며, 예를 들어, 1000mAh의 용량으로 제조되는 경우, 상기 그룹 내에서, 최대 1 % 오차로, 더 높은 용량을 가지는 이차전지와 더 낮은 용량을 가지는 이차전지가 존재할 수 있다. 이러한 용량 차이는 아주 미세한 차이이므로, 상기 범위 내에서 용량이 다른 이차전지들은 실질적으로, 제품에 적용될 수 있는 양품이다.

다만, 작업자들은, 이차전지들의 에이징 과정을 위해 이차전지들을 보관할 때, 용량의 등급별로 분류된 상태로 이들을 보관하고, 관리하는 것이 요구되며, 같은 그룹 내에서도, 용량 등급의 이차전지를 우선 출고시키는 것이 필요하다.

그러나, 대량으로 제조되는 이차전지들에서 용량 편차는 다양하게 나타나므로, 이들을 여러 개의 등급으로 분류하는 것에 장시간이 소요될 뿐만 아니라, 많은 인력과 비용이 소모되므로 이차전지의 제조 전반적인 공정성을 악화시킬 수 있다.

따라서, 간단한 방법으로 이차전지들의 용량 등급을 분류할 수 있는 기술의 필요성이 매우 높은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명의 목적은, 기준 용량 범위를 산정하고, 이 기준 용량 범위를 토대로 전지셀들의 등급을 분류하여, 신속하게 전지셀들의 용량 등급을 분류할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 제조된 전지셀들의 용량을 측정하고, 상대적으로 높은 용량을 가지는 전지셀들과 나머지 전지셀들의 용량 등급을 산정하는 방법으로서,

(a) 제조가 완료된 전지셀들 각각의 용량을 측정하는 과정;

(b) 전지셀들을 정치하는 과정;

(c) 상기 과정(b)의 전지셀들 중, 상대적으로 용량이 높은 전지셀들을 전체 전지셀들의 수량 대비 절반의 수량으로 분류하여 제 1 군으로 설정하는 과정;

(d) 상기 과정(c)에서 제 1 군으로 설정되지 않은 나머지 전지셀들을 제 2 군으로 설정하는 과정;

(e) 상기 제 1 군에서 가장 낮은 용량을 가진 전지셀 및 제 2 군에서 가장 높은 용량을 가지는 전지셀의 평균 용량을 기준으로, -0.2% 내지 +0.2%인 용량을 기준 용량 범위로 설정하는 과정; 및

(f) 상기 제 1 군 및 제 2 군으로 분류된 전지셀들을 육안 또는 바코드 리더로 확인할 수 있도록, 제 1 군에 제 1 라벨 및 제 2 군에 제 2 라벨을 부착하는 과정;

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명에 따른 방법은, 제조된 전지셀들을 총 수량 대비 50 : 50으로 분리하며, 등급은 상대적 용량이 높은 제 1 군 및 상대적 용량이 낮은 제 2 군으로 단순하게 설정하여, 작업자는 단시간에 전지셀들을 분류할 수 있다.

이 때, 상기 제 1 군 및 제 2 군에 포함된 전지셀들의 수량은 서로 동일할 수 있다.

여기서, 본 발명의 방법은, 전지셀들의 총 용량에 대한 평균이 아닌, 제 1 군에서 가장 낮은 용량을 가진 전지셀과 제 2 군에서 가장 높은 용량을 가지는 전지셀의 평균 용량을 기준으로 기준 용량 범위를 설정하는 것이 주목해야 한다.

일반적으로, 전지셀들의 총 용량에 대한 평균으로 기준을 설정하는 경우, 이 후에 제조된 전지셀들은 상기 평균보다 높은 전지셀들과 낮은 전지셀들로 분류되어야 하지만, 이러한 작업은 전지셀들 각각의 용량을 평균과 대조해야 하기 때문에 장시간이 소요되는 단점이 있다.

반면에, 본 발명에서는, 제 1 군과 제 2 군에서, 용량이 유사한 전지셀을 각각 선택한 후, 이들의 평균을 이용하여 기준 용량 범위를 설정하고, 이 후에 제조된 전지셀들 또한, 제 1 군과 제 2 군에서 가장 용량이 유사한 전지셀을 각각 선택한 후, 이들의 용량만을 상기 기준 용량 범위와 대조하면 되므로, 등급 산정 과정이 간편하다.

이하에서는, 상기 기준 용량 범위를 기준으로, 이 후 제조되는 전지셀들의 용량 등급을 산정하는 방법을 구체적으로 설명한다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 방법은, (i) 제조가 완료된 또 다른 전지셀들로 상기 과정(a) 내지 (d)를 수행하는 과정; 및

(ii) 상기 과정(i)의 전지셀들 중, 제 1 군에서 가장 낮은 용량을 가진 전지셀 및 제 2 군에서 가장 높은 용량을 가지는 전지셀의 평균 용량을 산정하는 과정;

을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 과정(ii)은 과정(ii)에서 산정된 평균 용량과 과정(e)의 기준 용량 범위를 비교할 수 있으며, 이 때, 상기 평균 용량이 상기 기준 용량 범위에 포함되는 경우, 상기 과정(ii) 이후에 과정(f)을 수행할 수 있다.

이와는 달리, 상기 평균 용량이 상기 기준 용량 범위에 포함되지 않는 경우, 전체 전지셀들 중, 상기 기준 용량 범위의 최소값 또는 최대값보다 용량이 높은 전지셀들을 제 1 군으로 재 설정하고, 용량이 낮은 전지셀들을 제 2 군으로 재 설정한 이 후, 과정(f)을 수행 할 수 있다.

이는, 상기 평균 용량이 상기 기준 용량 범위에 포함되지 않는 경우에는, 상대적으로 높은 등급에 속해야 하는 전지셀들이 낮은 등급으로 분류되거나, 이와는 반대로, 상대적으로 낮은 등급에 속해야 하는 전지셀들이 높은 등급으로 분류될 수 있으므로, 상기 기준 용량 범위를 기준으로, 상대적으로 높은 용량의 제 1 군과 상대적으로 낮은 용량의 제 2 군을 재설정하는 것이다.

본 발명에서, 제 1 군과 제 2 군에서 용량이 유사한 두 개의 전지셀들만을 이용하여 평균을 산정하는 것은, 실질적으로 제조되는 전지셀들은 용량 편차가 거의 없는 바, 두 개의 전지셀들만을 이용한 평균과 전지셀들의 총 수량 대비 용량 평균을 산정하는 것과 거의 유사할 수 있다.

또한, 상기 기준 용량 범위는 앞서 정의된 바와 같이, 제 1 군과 제 2 군에서 용량이 유사한 두 개의 전지셀들만을 이용하여 평균으로부터 -0.2% 내지 +0.2%이며, 이 범위 에 속하는 전지셀들은, 소망하는 전지셀의 용량, 즉, 실제 제품에 적용되기 위한 정식 용량과 거의 동일한 효율을 나타내는 용량 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 정식 용량이 3000 mAh라면, 2994 mAh 내지 3006 mAh는 정식 용량과 비교하여 낮거나 더 높지만, 전지셀의 실제 효율은 3000 mAh과 거의 동일하므로, 정식 용량으로부터 -0.2% 내지 +0.2%인 2994 mAh 내지 3006 mAh는 정식 용량에 포함될 수 있는 것이며, 실질적으로 상기 정식 용량에 대해 99.5%의 용량을 가진다면, 양품으로 판단될 수 있으며, 본 발명에서 제 1 군과 제 2 군에 포함되는 전지셀들은, 정식 용량에 대해 99.5% 이상의 용량을 가진다. 여기서, 상기 기준 용량 범위에 포함되는 전지셀의 수량은 제조된 전지셀의 총 수량 대비 10% 내지 60%일 수 있다.

상기 과정(a)에서, 전지셀들 각각은, 초기 충방전 과정에서 발생하는 가스를 제거하도록, 완전 충전, 완전 방전된 후, SOC(State of Charge) 30% 내지 70%으로 충전된 상태로, 가스를 더 제거하는 에이징 과정이 수행될 수 있다.

한편, 하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 라벨 및 제 2 라벨에는 전지셀의 생산 정보 또는 셀 정보를 포함하는 바코드가 인쇄될 수 있다.

상기 전지셀의 생산 정보는 전지셀 자체의 특성을 나타내는 정보를 제외한 전지셀에 생산 과정에서 정의될 수 있는 모든 정보를 의미하며, 예를 들어, 전지셀의 제조일자, 모델번호, 단가 및 생산라인 번호에서 선택되는 하나 이상의 정보일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

반면, 상기 전지셀의 셀 정보는 전지셀 자체의 특성을 나타내는 정보를 의미하며, 예를 들어, 전지 용량, 크기 및 중량에서 선택되는 하나 이상의 정보일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제 1 라벨 및 제 2 라벨은, 육안으로 제 1 군과 제 2 군이 구분될 수 있도록, 상이한 색상으로 이루어질 수 있다.

본 발명은 또한 상기 방법에 의해 외면에 제 1 라벨 또는 제 2 라벨이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.

본 발명의 전지셀은 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온(Li-ion) 이차전지, 리튬 폴리머(Li-polymer) 이차전지, 또는 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer) 이차전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.

일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 및/또는 연장 집전부 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.

상기 양극 집전체 및/또는 연장 집전부는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체 및 연장 집전부는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 양극 집전체 및 연장 집전부는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO₂), 리튬 니켈 산화물(LiNiO₂) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li_1+xMn_2-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 LiNi_1-xM_xO₂ (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 LiMn_2-xM_xO₂ (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.

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.

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.

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.

상기 음극은 음극 집전체 및/또는 연장 집전부 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.

상기 음극 집전체 및/또는 연장 집전부는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체 및/또는 연장 집전부는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; Li_xFe₂O₃(0≤x≤1), Li_xWO₂(0≤x≤1), Sn_xMe_1-xMe’_yO_z (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.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 마이크로미터이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 마이크로미터다. 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.

상기 전해액은 리튬염 함유 비수계 전해액일 수 있고, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 비수 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

상기 비수계 유기용매로는, 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.

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.

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.

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.

또한, 비수 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 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, LiPF₆, LiClO₄, LiBF₄, LiN(SO₂CF₃)₂ 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.

상기 디바이스는, 예를 들어, 휴대폰, 전자사전, 테블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 웨어러블 전자기기, 자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이것들로 한정되는 것은 아니다.

상기 디바이스들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 상대적 용량이 높은 제 1 군 및 상대적 용량이 낮은 제 2 군으로 단순하게 설정하여, 단시간에, 전지셀들을 분류할 수 있다.

또한, 본 발명의 방법은, 제 1 군과 제 2 군에서 가장 용량이 유사한 두 개의 전지셀들의 평균으로 기준 용량 범위를 설정하고, 이 후에 제조된 전지셀들 또한, 용량이 유사한 두 개의 전지셀들의 용량 만을 상기 기준 용량 범위와 대조하면 되므로, 전반적인 공정이 간편하면서도, 신속하게 수행될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방법의 흐름도이다;
도 2는 본 발명에서 제 1 군과 제 2 군을 설정하는 과정을 나타낸 모식도이다.

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 1에는 본 발명에 따른 방법의 흐름도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에서 제 1 군과 제 2 군을 설정하는 과정이 도시되어 있다.

이들을 함께 참조하면, 본 발명의 방법은 크게 전지셀 제조 과정(110)과 전지셀 분류 과정(120)을 포함한다.

먼저, 과정(101)에서 대량의 전지셀들(200), 예를 들어 150 내지 155개의 전지셀을 제조한다. 전지셀들은 전극활물질의 함량이 미세하게 상이할 수 있으며, 그에 따라 용량이 완전이 동일하지 않을 수 있다.

과정(102)에서는 과정(101)에서 제조된 전지셀들(200) 각각의 용량을 측정한다. 이후 과정(103)에서, 전지셀들(200)은 초기 충전과 완전 방전을 수행한 후, 다시 SOC 50%의 상태로 충전된 상태로 내부 가스 방출을 위해 에이징된다. 에이징은, 전지셀들을 24시간 내지 48시간 정치하는 것을 의미한다.

에이징 완료 후, 전지셀의 분류 과정으로 진행된다. 구체적으로, 과정(104)에서 전지셀들(200)은, 상대적으로 용량이 높은 전지셀들(210)을 전체 전지셀들(200)의 수량 대비 절반의 수량으로 분류하여 제 1 군(210)으로 설정하고, 제 1 군(210)으로 설정되지 않은 나머지 전지셀들(220)을 제 2 군(220)으로 설정하는 과정을 포함한다.

이 때, 본 발명의 방법은, 과정(104)이 진행되는 동시에, 전지셀 제조 과정(110)이 다시 진행되며, 상세하게는 과정(101)에서 150 내지 155개의 새로운 전지셀들(200a)이 제조되고, 과정(102)에서 용량이 전지셀들(200a)의 측정되며 및 과정(103)에서 24시간 내지 48시간의 에이징 과정을 거친다. 따라서, 본 발명의 방법은, 새로운 전지셀이 제조 된 후, 24 시간 내지 48 시간 정치되는 시간 동안, 전지셀의 분류 과정이 수행될 수 있고, 이 과정은 반복적으로 수행되어, 연속하여 전지셀을 제조하고, 분류할 수 있다.

과정(105)에서는 제 1 군(210)에서 가장 낮은 용량을 가진 전지셀(211) 및 제 2 군(210)에서 가장 높은 용량을 가지는 전지셀(221)의 평균 용량(300)을 기준으로, -0.2% 내지 +0.2%인 용량을 기준 용량 범위(310, 320)로 설정한다.

이 후, 과정(107)으로 진행되며, 과정(107)에서는 제 1 군의 전지셀들(210)에 제 1 라벨이 부착되고, 제 2 군(220)의 전지셀들에 제 2 라벨이 부착되어, 이들을 구별시킨다.

한편, 설정된 기준 용량 범위(310, 320)는 이후, 새로 제조된 전지셀들(200a)의 분류 과정에 이용된다. 구체적으로 새로 제조된 전지셀들(200a)은 과정(101) 내지 과정(104)을 수행하여, 최초 제조된 전지셀들(200)과 동일하게 전지셀들(200a)을 제 1 군(210a)과 제 2 군(220a)으로 분류한다.

여기서, 제 1 군(210a)과 제 2 군(220a)으로 분류된 전지셀들은, 과정(105)이 아닌 과정(106)을 통해, 제 1 군(210a)에서 가장 낮은 용량을 가진 전지셀(211a) 및 제 2 군(220a)에서 가장 높은 용량을 가지는 전지셀(221a)의 평균 용량(300a)을 산정하고, 과정(106)에서 산정된 평균 용량(300a)과 과정(105)의 기준 용량 범위(310, 320)를 비교하여, 평균 용량(300a)의 기준 용량 범위 (310, 320) 포함 여부를 판단한다.

포함되는 경우, 과정(107)으로 진행되며, 과정(107)에서는 제 1 군(210a)의 전지셀들에 제 1 라벨이 부착되고, 제 2 군(220a)의 전지셀들에 제 2 라벨이 부착되어, 이들을 구별한다.

이와 달리, 평균 용량이 기준 용량 범위(310, 320)에 포함되지 않는 경우, 즉, 도 2에 도시된 전지셀들(200b)과 같이, 평균 용량(300b)이 기준 용량 범위(310, 320) 미만인 경우, 본 발명의 방법은, 과정(106a)으로 진행되며, 전체 전지셀들(210b) 중, 기준 용량 범위(310, 320)의 최소값(310)보다 용량이 높은 전지셀들을 제 1 군으로 재 설정하고, 용량이 낮은 전지셀들을 제 2 군으로 재 설정한 이 후, 과정(107)으로 진행되어, 재 설정된 제 1 군의 전지셀들에 제 1 라벨이 부착되고, 재 설정된 제 2 군의 전지셀들에 제 2 라벨이 부착된다.

본 발명이 속한 분양에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (16)

1. 제조된 전지셀들의 용량을 측정하고, 상대적으로 높은 용량을 가지는 전지셀들과 나머지 전지셀들의 용량 등급을 산정하는 방법으로서,
   (a) 제조가 완료된 전지셀들 각각의 용량을 측정하는 과정;
   (b) 전지셀들을 정치하는 과정;
   (c) 상기 과정(b)의 전지셀들 중, 상대적으로 용량이 높은 전지셀들을 전체 전지셀들의 수량 대비 절반의 수량으로 분류하여 제 1 군으로 설정하는 과정;
   (d) 상기 과정(c)에서 제 1 군으로 설정되지 않은 나머지 전지셀들을 제 2 군으로 설정하는 과정;
   (e) 상기 제 1 군에서 가장 낮은 용량을 가진 전지셀 및 제 2 군에서 가장 높은 용량을 가지는 전지셀의 평균 용량을 기준으로, -0.2% 내지 +0.2%인 용량을 기준 용량 범위로 설정하는 과정; 및
   (f) 상기 제 1 군 및 제 2 군으로 분류된 전지셀들을 육안 또는 바코드 리더로 확인할 수 있도록, 제 1 군에 제 1 라벨 및 제 2 군에 제 2 라벨을 부착하는 과정;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은,
   (i) 제조가 완료된 또 다른 전지셀들로 상기 과정(a) 내지 (d)를 수행하는 과정; 및
   (ii) 상기 과정(i)의 전지셀들 중, 제 1 군에서 가장 낮은 용량을 가진 전지셀 및 제 2 군에서 가장 높은 용량을 가지는 전지셀의 평균 용량을 산정하는 과정;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 과정(ii)은 과정(ii)에서 산정된 평균 용량과 과정(e)의 기준 용량 범위를 비교하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 평균 용량이 상기 기준 용량 범위에 포함되는 경우, 상기 과정(ii) 이후에 과정(f)을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 평균 용량이 상기 기준 용량 범위에 포함되지 않는 경우, 전체 전지셀들 중, 상기 기준 용량 범위의 최소값 또는 최대값보다 용량이 높은 전지셀들을 제 1 군으로 재 설정하고, 용량이 낮은 전지셀들을 제 2 군으로 재 설정한 이 후, 과정(f)을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(a)에서, 전지셀들 각각은 완전 충전, 완전 방전된 후, SOC(State of Charge) 30% 내지 70%으로 충전되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 용량 범위에 포함되는 전지셀의 수량은 제조된 전지셀의 총 수량 대비 10% 내지 60%인 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 군 및 제 2 군에 포함된 전지셀들의 수량은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 라벨 및 제 2 라벨에는 전지셀의 생산 정보 또는 셀 정보를 포함하는 바코드가 인쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 전지셀의 생산 정보는 전지셀의 제조일자, 모델번호, 단가 및 생산라인 번호에서 선택되는 하나 이상의 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 전지셀의 셀 정보는 전지 용량, 크기 및 중량에서 선택되는 하나 이상의 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 라벨 및 제 2 라벨은 색상이 상이한 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 하나에 따른 방법에 의해 외면에 제 1 라벨 또는 제 2 라벨이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지셀.
15. 제 13 항에 따른 전지셀을 하나 이상 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
16. 제 15 항에 따른 전지팩을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.

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