KR20170110364A - 이차전지 셀 조립 공정 - Google Patents

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김기태
윤형구
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 이차전지 셀 조립 공정에 관한 것으로서, 특히 전극을 가공하는 제1단계와; 상기 제1단계 이후 상기 전극을 라미네이팅 및 폴딩하여 셀을 패키징하는 제2단계와; 상기 제2단계 이후 상기 셀에 전해액을 주입하고, 포메이션 및 에이징을 실시하는 제3단계와; 상기 제3단계 이후 상기 셀을 반출하는 제4단계로 구성되어, 스택 및 폴딩 공정과 유사하여 전극 저항을 줄여 상품성을 향상시키는 동시에 조립 일정을 단축시킴으로써 작업성 및 효율성을 증대시키는데 효과가 있도록 하는 것이다.

Description

이차전지 셀 조립 공정{Assembling process of secondary battery cell}
본 발명은 이차전지 셀 조립 공정에 관한 것으로서, 특히 바이셀 공정과 폴딩 공정 중 바이셀 공정을 삭제하고 라미네이팅 및 폴딩 공정으로 통합하여 조립 일정을 단축시키기 위한 이차전지 셀 조립 공정에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지를 구성하는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체는 그것의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다.
젤리-롤형 전극조립체는, 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한 후, 원하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조된다.
젤리-롤형 전극조립체는 원통형 전지에는 적합하지만, 각형 또는 파우치형 전지에 적용함에 있어서는 전극 활물질의 박리 문제, 낮은 공간 활용성 등의 단점을 가지고 있다.
반면에, 스택형 전극조립체는 다수의 양극 및 음극 단위체들을 순차적으로 적층한 구조로서, 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있지만, 제조과정이 번잡하고 충격이 가해졌을 때 전극이 밀려서 단락이 유발되는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 일정한 단위 크기의 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이셀(bicell)을 긴 길이의 연속적인 분리막 필름을 이용하여 폴딩한 구조의 전극조립체가 개발되어 있다.
그러나, 종래에는 이차전지 공정에서 폴딩 공정 전에 필수적으로 바이셀 공정이 이루어져야 하기 때문에 공정 시간이 지연되는 문제점이 있었다.
특허 1 : 대한민국 공개특허 제10-2012-0117306호
본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 이차전지 셀 조립 공정에 관한 것으로서, 특히 바이셀 공정과 폴딩 공정 중 바이셀 공정을 삭제하고 라미네이팅 및 폴딩 공정으로 통합하여 조립 일정을 단축시키기 위한 것을 목적으로 한다.
이러한 본 발명은 전극을 가공하는 제1단계와; 상기 제1단계 이후 상기 전극을 라미네이팅 및 폴딩하여 셀을 패키징하는 제2단계와; 상기 제2단계 이후 상기 셀에 전해액을 주입하고, 포메이션 및 에이징을 실시하는 제3단계와; 상기 제3단계 이후 상기 셀을 반출하는 제4단계;를 포함함으로써 달성된다.
상기 제1단계는, 양단에서 상기 전극을 공급하는 제1-1단계와; 상기 전극을 각각 커팅하는 제1-2단계;를 더 포함하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제1단계는 상기 제1-2단계 이후 분리막을 공급하는 제1-3단계를 더 포함하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제2단계는 라미네이팅 및 폴딩된 상기 셀을 촬영장치로 비전검사를 실시하는 제2-1단계를 더 포함하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제2단계는 상기 제2-1단계 이후 상기 셀을 와인딩시키는 제2-2단계를 더 포함하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제2단계는 상기 제2-2단계 이후 상기 셀의 내전압테스트를 실시하는 제2-3단계를 더 포함하도록 하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 스택 및 폴딩 공정과 유사하여 전극 저항을 줄여 상품성을 향상시키는 동시에 조립 일정을 단축시킴으로써 작업성 및 효율성을 증대시키는데 효과가 있는 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 이차전지 셀 조립 공정을 도시하는 흐름도,
도 2는 본 발명의 이차전지 셀 조립 공정을 도시하는 도면,
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 이차전지 셀 조립 공정은 도 1에 도시된 바와 같이, 전극을 가공하는 제1단계(S10)와, 셀을 라미네이팅 및 폴딩하는 제2단계(S20)와, 셀을 포메이션 및 에이징하는 제3단계(S30)와, 셀을 반출하는 제4단계(S40)를 포함한다.
제1단계(S10)는 이차전지를 형성하는 전극을 가공하는 단계이다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이 제1단계(S10)는 전극 공급부(10)를 통해 전극을 공급하는 제1-1단계(S11)와, 커터(20)를 통해 전극을 커팅하는 제1-2단계(S12)로 이루어진다.
한편, 제1-1단계(S11)에서 전극을 공급할 때는 양단에서 전극을 공급이 가능하도록 하여 양극과 음극을 형성할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
또한, 제1-2단계(S12)는 커터(20)를 통해 제1-1단계(S11)에서 공급된 각각의 전극을 셀 크기에 맞게 커팅하도록 한다.
또한, 제1-2단계(S12) 이후에는 제1-3단계(S13)의 분리막 공급부(30)를 통해 분리막을 공급하도록 하여 전극 사이에 분리막이 위치할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제2단계(S20)는 제1단계(S10) 이후 작동부(40)에서 전극을 라미네이팅(Laminating) 및 폴딩(folding)하여 셀을 패키징함으로써 이차전지를 형성하도록 한다.
이때, 본 발명의 라미네이팅 및 폴딩 공정은 종래의 스택(stack) 및 폴딩 공정과 비교할 때 적층 후 폴딩시키는 것이 유사하여 전극 저항을 줄이는 장점이 있다.
다만, 본 발명은 스택이 아닌 라미네이팅하는 것이므로 전극 저항을 줄이는 장점을 가지면서도 도 2에 도시된 바와 같이 필름 형태로 적층되므로, 짧게 적층되는 종래의 스택 공정과는 차이점이 있다.
또한, 제2단계(S20)는 라미네이팅 및 폴딩된 셀을 촬영장치(50)로 비전검사를 실시하는 제2-1단계(S21)를 더 포함하도록 하고, 제2-1단계(S21) 이후에는 와인딩장치(60)로 셀을 와인딩시키는 제2-2단계(S22)를 더 포함하도록 하며, 제2-2단계(S22) 이후에는 하이팟(70)으로 셀의 내전압테스트를 실시하는 제2-3단계(S23)를 더 포함하도록 하여 셀의 안전성과 신뢰도를 향상시킬 수 있게 하는 것이 바람직하다.
제3단계(S30)는 제2단계(S20) 이후 셀에 전해액을 주입하고 포메이션(formation) 및 에이징(aging)을 실시하여 단계로 이차전지 셀을 형성하도록 한다.
제4단계(S30)는 제3단계(S30)에서 형성된 이차전지 셀을 반출하는 단계이다.
이처럼, 본 발명은 전극을 가공하는 제1단계(S10)와, 제1단계(S10) 이후 전극을 라미네이팅 및 폴딩하여 셀을 패키징하는 제2단계(S20)와, 제2단계(S20) 이후 셀에 전해액을 주입하고, 포메이션 및 에이징을 실시하는 제3단계(S30)와, 제3단계(S30) 이후 셀을 반출하는 제4단계(S40)로 이루어져, 전극 저항을 줄여 상품성을 향상시키는 동시에 종래에 비해 바이셀(bicell) 공정을 줄여 조립 일정을 단축시킴으로써 작업성 및 효율성을 증대시킬 수 있게 한다.
이상과 같이, 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 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
S10 : 제1단계 S20 : 제2단계
S30 : 제3단계 S40 : 제4단계

Claims (6)

  1. 전극을 가공하는 제1단계와;
    상기 제1단계 이후 상기 전극을 라미네이팅 및 폴딩하여 셀을 패키징하는 제2단계와;
    상기 제2단계 이후 상기 셀에 전해액을 주입하고, 포메이션 및 에이징을 실시하는 제3단계와;
    상기 제3단계 이후 상기 셀을 반출하는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 조립 공정.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1단계는,
    양단에서 상기 전극을 공급하는 제1-1단계와;
    상기 전극을 각각 커팅하는 제1-2단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 조립 공정.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1단계는 상기 제1-2단계 이후 분리막을 공급하는 제1-3단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 조립 공정.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2단계는 라미네이팅 및 폴딩된 상기 셀을 촬영장치로 비전검사를 실시하는 제2-1단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 조립 공정.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2단계는 상기 제2-1단계 이후 상기 셀을 와인딩시키는 제2-2단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 조립 공정.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2단계는 상기 제2-2단계 이후 상기 셀의 내전압테스트를 실시하는 제2-3단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 조립 공정.
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CN114162657A (zh) * 2022-02-11 2022-03-11 深圳市兴禾自动化股份有限公司 一种电池包膜切折边贴片生产线及其包膜切折边贴片工艺
US11342576B2 (en) 2018-02-01 2022-05-24 Lg Energy Solution, Ltd. Electrode assembly and method for manufacturing the same

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