KR20170004217A - 이차전지의 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전극조립체의 습윤성 향상을 위한 이차전지의 제작 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 양극, 분리막, 음극이 적층된 상태로 권취되는 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하는 캔과, 상기 캔의 내부에 채워지는 전해액을 포함하는 이차전지를 조립하는 조립 단계, 상기 이차전지의 전해액이 일정 온도를 유지하도록 상기 이차전지를 가열하는 가열 단계 및 상기 이차전지를 흔드는 쉐이크 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이차전지의 제작 방법{MANUFACTURING PROCESS FOR SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차전지의 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전극조립체의 습윤성 향상을 위한 이차전지의 제작 방법에 관한 것이다.

물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(cell, battery)는 각종 전기전자 기기로 둘러싸여 있는 생활환경에 따라, 건물로 공급되는 교류 전원을 획득하지 못할 경우나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.

이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차전지와 이차전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. 또한, 이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.

한편, 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 양극 도전 포일과 음극 도전 포일에 각각 활물질을 일정한 두께로 코팅하고, 상기 양 도전 포일 사이에는 분리막이 개재되도록 하여 대략 젤리 롤(jelly roll) 내지는 원통 형태로 다수 회 권취하여 제작한 전극 조립체를 원통형 또는 각형 캔, 파우치 등에 수납하고 이를 밀봉 처리하여 제작된다.

대한민국공개특허공보 제10-2007-0006248호에는 종래의 원통형 이차전지가 개시되어 있다.

그런데 이러한 원통형 이차전지는 내부의 젤리롤형 전극조립체의 겹쳐있는 구조에 의해 전해액 이동의 한계 영역이 발생하여 습윤성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 이차전지 내부의 습윤성 저하는 전지의 용량, 사이클(cycle) 등의 성능 저하를 유발하고, 비대칭 반응으로 인한 리튬(Li) 석출에 의해 전지의 안전성 저하 현상도 발생하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전해액의 이동성 증가를 통해 전해액과 전극조립체 사이의 습윤성을 향상시킬 수 있는 이차전지의 제작 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지는 양극, 분리막, 음극이 적층된 상태로 권취되는 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하는 캔과, 상기 캔의 내부에 채워지는 전해액을 포함하는 이차전지를 조립하는 조립 단계, 상기 이차전지의 전해액이 일정 온도를 유지하도록 상기 이차전지를 가열하는 가열 단계 및 상기 이차전지를 흔드는 쉐이크 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 가열 단계에서 상기 일정 온도는 상기 양극의 피막형성을 위한 70℃ ~ 80℃일 수 있다.

상기 쉐이크 단계에서는 상기 이차전지를 진동하여 흔드는 것일 수 있다.

상기 쉐이크 단계에서는 상기 이차전지를 회전하여 흔드는 것일 수 있다.

상기 쉐이크 단계는 상기 이차전지를 상하방향 또는 좌우방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 진동하여 흔드는 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 이차전지의 조립 후 고온 환경을 조성하여 전해액의 이동성을 향상시킴에 따라 전해액과 전극조립체와의 사이의 습윤성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 이차전지를 다양한 방향으로 진동하여 전해액의 이동성을 증가시킬 수 있다.

또한, 발명에 따르면, 이차전지를 진동 또는 회전에 의해 흔들어 전해액의 이동성을 물리적으로 향상시킴에 따라 전해액과 전극조립체와의 사이의 습윤성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 이차전지를 회전시킴과 동시에 진동을 가함으로써 전해액의 이동성을 보다 증가시킬 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작되는 이차전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제작 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 이차전지를 고온의 환경에서 흔드는 것을 개략적으로 도시한 구성도이다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작되는 이차전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제작 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 이차전지를 고온의 환경에서 흔드는 것을 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 조립방법은 양극, 분리막, 음극이 적층된 상태로 권취되는 전극조립체(20)와, 상기 전극조립체(20)를 수용하는 캔(10)과, 상기 캔(10)의 내부에 채워지는 전해액을 포함하는 이차전지(1)를 조립하는 조립 단계(S1), 상기 이차전지(1)의 전해액이 일정 온도를 유지하도록 상기 이차전지(1)를 가열하는 가열 단계(S2) 및 상기 이차전지(1)를 흔드는 쉐이크 단계(S3)를 포함한다.

상기 조립 단계(S1)에서 조립된 이차전지(1)는 내부의 전해액이 기화되지 못하도록 내부가 폐쇄된다.

전극조립체(20)는 양극, 분리막, 음극이 적층되어 겹쳐지는 구조를 이루기 때문에 전해액이 전극조립체(20) 내측의 겹쳐져 있는 부위로 이동이 어렵다.

이와 같이 전해액이 전극조립체(20) 내측으로 이동하지 않으면 전극조립체(20)와 전해액이 충분히 습윤하지 못하여 전극조립체(20) 용량만큼의 성능을 기대할 수 없으며, 전극조립체(20)의 비대칭 반응으로 인한 리튬(Li) 석출로 인한 안전성 저하를 우려할 수 있다.

따라서 상기 가열 단계(S2)는 상기 조립 단계(S1)에서 조립된 이차전지(1)를 일정 온도로 가열하여 전해액의 점성을 낮춤에 따라 전해액의 이동성을 높여준다.

이때, 상기 가열 단계(S2)에서 상기 일정 온도는 전극조립체(20)의 양극의 피막형성을 위한 일반적인 온도인 60℃에 가깝도록 70℃ ~ 80℃ 사이의 온도인 것이 바람직하다.

상기 쉐이크 단계(S3)에서는 상기 이차전지(1)를 흔들어 물리적으로 전해액의 이동성을 높여주기 위한 것인데, 상기 이차전지(1)를 흔드는 것은 상기 이차전지(1)를 진동하여 흔들 수 있고, 또는 회전하여 흔들 수도 있고, 또는 상기 이차전지(1)를 진동과 회전 두 가지 방법으로 흔들 수도 있다.

또한, 상기 쉐이크 단계(S3)는 상기 이차전지(1)를 진동하여 흔들 때 상기 이차전지(1)를 상하방향(V1) 또는 좌우방향(V2) 중 적어도 어느 하나 이상의 방향으로 진동하여 흔들 수 있다.

즉, 이차전지(1)를 어느 하나의 방향으로만 진동하는 경우에 전해액이 진동방향(V1, V2)으로만 이동하는 문제가 있을 수 있으므로, 여러 방향으로 이차전지를 진동함으로써 전해액의 이동경로(E)를 다양화할 수 있다.

또한, 이차전지에 진동을 가함과 동시에 이차전지에 회전력을 가함으로써 원심력에 의하여 전해액의 이동성을 보다 증가할 수 있는 장점이 있다.

한편, 이차전지에 가해지는 진동 및 회전력은 상술한 내용에 제한되는 것은 아니고, 이차전지의 종류, 소재, 크기 등을 종합적으로 고려하여 다양하게 적용될 수 있다.

이때, 본 명세서상에서 진동방향(V1, V2)을 설명함에 있어서, 상하방향(V1)은 이차전지의 길이방향과 나란한 방향을 의미하는 것이고, 좌우방향(V2)은 상하방향(V1)과 수직한 방향을 의미하는 것이나 절대적인 방향을 의미하는 것은 아니다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 가열 단계(S2)와 쉐이크 단계(S3)는 동시에 수행될 수도 있다.

즉, 상기 이차전지(1)를 제작용 박스(30)의 내부에 수용하여 제작용 박스(30)를 폐쇄한 후 제작용 박스(30)의 내부를 상기 일정 온도로 가열한 후 쉐이크 단계(S3)에서 제작용 박스(30)를 흔들어 내부에 수용된 이차전지가 흔들리게 하여 이차전지(1) 내부 전해액의 이동성을 물리적으로 향상시킬 수도 있다.

이와 같이 이차전지(1)를 가열하여 전해액의 점성을 낮춘 상태에서 이차전지(1)를 흔들어 전해액의 이동성을 물리적으로 향상시키면 전해액의 이동경로(E)가 전극조립체(2)의 내측을 통과하여 이동하게 할 수 있어 전극조립체(2)의 내측까지 골고루 전해액이 습윤하게 하는 효과가 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 이차전지의 제작 방법은 전해액의 이동성을 향상시켜 전해액이 전극조립체의 내부 겹쳐진 부분까지 이동하여 전극조립체와 전해액이 최대한 습윤할 수 있도록 하기 위한 것으로, 이차전지의 조립 후 고온 환경을 조성하여 전해액의 이동성을 향상시킴에 따라 전해액과 전극조립체와의 사이의 습윤성을 향상시키는 효과가 있고, 이차전지를 진동 또는 회전에 의해 흔들어 전해액의 이동성을 물리적으로 향상시킴에 따라 전해액과 전극조립체와의 사이의 습윤성을 향상시키는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 이차전지의 제작 방법을 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

1: 이차전지
10: 캔
20: 전극조립체
30: 제작용 박스

Claims (5)

1. 양극, 분리막, 음극이 적층된 상태로 권취되는 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하는 캔과, 상기 캔의 내부에 채워지는 전해액을 포함하는 이차전지를 조립하는 조립 단계(S1);
   상기 이차전지의 전해액이 일정 온도를 유지하도록 상기 이차전지를 가열하는 가열 단계(S2); 및
   상기 이차전지를 흔드는 쉐이크 단계(S3); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제작 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 가열 단계(S2)에서 상기 일정 온도는 상기 양극의 피막형성을 위한 70℃ ~ 80℃인 것을 특징으로 하는 이차전지의 제작 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 쉐이크 단계(S3)에서는 상기 이차전지를 진동하여 흔드는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제작 방법.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 쉐이크 단계(S3)에서는 상기 이차전지를 회전하여 흔드는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제작 방법.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 쉐이크 단계(S3)는 상기 이차전지를 상하방향 또는 좌우방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 진동하여 흔드는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제작 방법.

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