KR20180047976A - Methods of Preparing Battery Cell Comprising Stack-Folding Typed Electrode Assembly Having Cut Part on Separation Film - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing an electrode assembly having a structure of cut edges and an electrode assembly manufactured thereby, and more specifically, to a method for manufacturing an electrode assembly having a structure where a separation film is interposed between a positive electrode and a negative electrode, comprising: a process (a) of preparing positive electrodes and negative electrodes having at least cut edge part, respectively, and an electrode stack body by interposing a separation film between positive and negative electrodes; a process (b) of mounting the electrode stack body on a first thermal fusion plate where a thermal fusion support part in a shape corresponding to the cut edges of the positive and negative electrode protrudes upwardly; a process (c) of lowering a second thermal fusion plate to thermally fuse separation films in order to thermally fuse portions of the separation films located on the thermal fusion support part; and a process (d) of cutting inner end portions of the separation films cured by the thermal fusion. The present invention is able to improve various performances of a battery.

Description

스택-폴딩형 전극조립체의 분리필름에 커팅부가 형성된 전지셀 제조방법 {Methods of Preparing Battery Cell Comprising Stack-Folding Typed Electrode Assembly Having Cut Part on Separation Film}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a battery cell having a cutting portion formed on a separating film of a stack-folding type electrode assembly (Method of Preparing Battery Cell Comprising Stack-Folding Typed Electrode Assembly Having Cut Part Separation Film)

본 발명은 스택-폴딩형 전극조립체의 분리필름에 커팅부가 형성된 전지셀 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a battery cell in which a cutting portion is formed on a separation film of a stack-folding type electrode assembly.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, rechargeable secondary batteries have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. In addition, the secondary battery is attracting attention as an energy source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, and the like, which is proposed as a solution for air pollution in existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels. Therefore, the types of applications using secondary batteries are diversifying due to the advantages of secondary batteries, and it is expected that secondary batteries will be applied to many fields and products in the future.

이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다.Such a secondary battery may be classified as a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, or a lithium polymer battery depending on the configuration of an electrode and an electrolytic solution. The amount of the lithium ion polymer battery Is growing.

일반적으로, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류되며, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.2. Description of the Related Art Generally, a secondary battery includes a cylindrical battery and a prismatic battery in which an electrode assembly is embedded in a cylindrical or rectangular metal can according to the shape of a battery case, and a pouch type battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch- , And an electrode assembly embedded in the battery case is a power generation device that includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator structure sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and is a power generation device capable of charging and discharging. The electrode assembly includes a long sheet- A jelly-roll type which is wound with a separator interposed therebetween, and a stacked type in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween.

이 중, 전지의 고용량화로 인해 케이스의 대면적화 및 얇은 소재로의 가공이 많은 관심을 모으고 있고, 이에 따라, 스택형 또는 스택-폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.Among them, due to the high capacity of the battery, a large-sized case and a thin material are attracting much attention. Accordingly, a structure in which a stacked or stacked-folded electrode assembly is embedded in a pouch-shaped battery case of an aluminum laminate sheet The pouch-shaped battery of the present invention has been gradually increased in usage due to low manufacturing cost, small weight, and easy shape deformation.

최근에는 슬림한 타입 또는 다양한 디자인 트랜드로 인하여 새로운 형태의 전지셀이 요구되고 있으며, 전지셀이 적용되는 디바이스의 제한된 공간을 고려하여 신규한 구조로 만들기 위하여, 전지케이스 내부에 수납하고 있는 전극조립체의 형상을 변화시킨 전지셀이 제작되고 있다.In recent years, a new type of battery cell is required due to a slim type or various design trends. In order to make a new structure in consideration of a limited space of a device to which a battery cell is applied, an electrode assembly A battery cell whose shape is changed is manufactured.

도 1에는 종래의 파우치형 이차전지의 모식도가 도시되어 있다.1 is a schematic view of a conventional pouch-type secondary battery.

도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 파우치형 전지케이스(20) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체(30)가 그것의 양극 및 음극 탭들(31, 32)과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극리드(40, 41)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 1, the pouch type secondary battery 10 includes an electrode assembly 30 including an anode, a cathode, and a separator disposed between the anode and the cathode, 31 and 32 are sealed to be exposed to the outside.

전지케이스(20)는 전극조립체(30)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(23)를 포함하는 케이스 본체(21)와 그러한 본체(21)에 일체로 연결되어 있는 커버(22)로 이루어져 있다.The battery case 20 is composed of a case body 21 including a concave shaped storage portion 23 on which the electrode assembly 30 can be seated and a cover 22 integrally connected to the body 21 have.

전지케이스(20)는 라미네이트 시트로 이루어져 있으며, 최외곽을 이루는 외측 수지층(20A), 물질의 관통을 방지하는 차단성 금속층(20B), 및 밀봉을 위한 내측 수지층(20C)으로 구성되어 있다.The battery case 20 is formed of a laminated sheet and is composed of an outermost resin layer 20A forming an outermost layer, a barrier metal layer 20B for preventing penetration of a material, and an inner resin layer 20C for sealing .

스택형 전극조립체(30)는 다수의 양극 탭들(31)과 다수의 음극 탭들(32)이 각각 융착되어 전극리드(40, 41)에 함께 결합되어 있다. 또한, 케이스 본체(21)의 상단부(24)와 커버(22)의 상단부가 열융착될 때 쇼트가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 전극리드(40, 41)의 상하면에 절연필름(50)이 부착된다.In the stacked electrode assembly 30, a plurality of positive electrode tabs 31 and a plurality of negative electrode tabs 32 are fused to each other and coupled to the electrode leads 40 and 41. An insulating film 50 is attached to the upper and lower surfaces of the electrode leads 40 and 41 in order to prevent a short circuit from occurring when the upper end 24 of the case body 21 and the upper end of the cover 22 are thermally fused. do.

도 2에는 종래의 계단 구조를 갖는 전극조립체의 모식도가 도시되어 있다.2 is a schematic view of an electrode assembly having a conventional step structure.

도 2를 참조하면, 평면에서 높이 방향으로 갈수록 크기가 작은 단위셀들(210, 220)을 적층하고 이를 하나의 분리필름(100)으로 권취하여 제조된 전극조립체(40)이 개시되어 있다. 서로 전지폭이 상이한 단위셀들이 인접하는 부분에서 단차가 형성되어 있고, 분리필름(100)은 단위셀들에 완전히 밀착되지 않은 상태로 전지케이스에 수납된다. Referring to FIG. 2, an electrode assembly 40 is fabricated by stacking unit cells 210 and 220 having a smaller size in a height direction in a plane, and winding the unit cells 210 and 220 with a single separation film 100. A step is formed at a portion where unit cells having different cell widths are adjacent to each other, and the separation film 100 is housed in the battery case in a state in which the separation film 100 is not completely adhered to the unit cells.

그러나, 상기의 계단 구조의 전극조립체는 물리적인 압력을 받는 경우, 분리필름에 주름이 발생하게 되고, 이를 전지케이스에 수납하여 제조된 전지셀의 외관에도 상기 분리필름의 주름이 드러나게 되어 전지셀 외관 불량의 원인이 된다.However, when the electrode assembly having the stepped structure receives physical pressure, wrinkles are generated in the separator film, and the wrinkles of the separator film are exposed to the outer surface of the battery cell manufactured by housing the electrode assembly in the battery case, It causes a defect.

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.

구체적으로, 본 발명의 목적은 계단 구조의 전극조립체를 수납하여 제조된 전지셀에서 전극조립체의 단차 부분의 분리필름에 형성된 주름으로 인한 전지셀의 외관 불량 문제를 해결하기 위한 것으로, 상이한 크기의 단위셀들에 의해 형성된 단차 부분의 분리필름을 커팅하여 전극조립체의 외면에 밀착시킨 커팅부를 형성하는 과정을 포함하는 전지셀 제조방법을 제공하는 것이다.More specifically, the present invention has been made to solve the problem of defective appearance of a battery cell due to wrinkles formed on a separation film of a stepped portion of an electrode assembly in a battery cell manufactured by housing a stepped electrode assembly, And cutting the separated film of the stepped portion formed by the cells to form a cutting portion in close contact with the outer surface of the electrode assembly.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀 제조방법은, 두 종류 이상의 크기를 가진 단위셀들을 분리필름으로 권취한 전극조립체가 전지케이스를 내장되어 있는 구조의 전지셀을 제조하는 방법으로서,In order to achieve the above object, there is provided a method of manufacturing a battery cell having a structure in which an electrode assembly in which unit cells having two or more sizes are wound in a separation film has a built-in battery case,

(a) 권취 후 동일한 극성의 전극 탭들이 서로 동일한 방향에 위치할 수 있도록, 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 적층 구조의 단위셀들을 분리필름의 상면에 탑재하는 과정;(a) mounting unit cells of a laminated structure having a separating film between an anode and a cathode on an upper surface of a separating film so that electrode taps having the same polarity after winding can be positioned in the same direction;

(b) 상기 단위셀들을 탑재한 상태로 분리필름을 권취하고, 권취 구조의 유지를 위해 분리필름의 외측 단부를 전극조립체에 고정시키는 과정; 및(b) winding the separating film with the unit cells mounted thereon and fixing the outer end of the separating film to the electrode assembly to maintain the winding structure; And

(c) 상이한 크기의 단위셀들에 의해 형성된 단차 부분의 분리필름을 커팅하여 전극조립체의 외면에 밀착시킨 커팅부를 형성하는 과정;(c) cutting a separating film of a stepped portion formed by unit cells of different sizes to form a cutting portion in close contact with the outer surface of the electrode assembly;

을 포함하여 구성되며,And,

상기 커팅부는 전극조립체의 수직단면 상에서 단차를 형성하는 두 종류의 크기의 단위셀들 중에서 상대적으로 폭이 작은 단위셀의 단부(A)로부터 전극조립체의 외면에 밀착되는 분리필름의 길이(X)가 T*(a/a+b)*m가 되도록 형성되고,The cutting portion has a length X of a separation film adhering to the outer surface of the electrode assembly from an end A of a relatively small unit cell of two types of unit cells forming a step on a vertical section of the electrode assembly T * (a / a + b) * m,

상기 a는 단차를 형성하는 두 종류의 크기의 단위셀들 중에서 상대적으로 폭이 작은 단위셀의 높이이며,A is the height of a unit cell having a relatively small width among unit cells of two kinds of sizes forming a step,

상기 b는 단차를 형성하는 두 종류의 크기의 단위셀의 폭의 차이고,B is a difference in width of unit cells of two kinds of sizes forming a step,

상기 m은 0.7≤m≤1.2를 만족하며, M satisfies 0.7? M? 1.2,

상기 T는 단차를 형성하는 두 종류의 크기의 단위셀의 단부를 연결한 가상의 대각선 길이인 것을 특징으로 한다.And T is a virtual diagonal length connecting the ends of the unit cells of two sizes forming the step.

즉, 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극조립체의 분리필름에 커팅부가 형성된 전지셀의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 전지셀은, 계단 구조의 단위셀의 외형에 대응하도록 단차 부분의 분리필름을 커팅하여 전극조립체의 외면에 밀착시킨 커팅부를 형성하므로 전극조립체의 단차 부분에 주름이 형성되는 것을 방지할 수 있고, 궁극적으로는 상기 전극조립체를 수납하여 제조된 전지셀의 외관에 주름이 드러나는 문제를 해결함으로써 전지셀의 외관 불량율을 감소시킬 수 있다.That is, a method of manufacturing a battery cell having a cutting portion formed on a separation film of a stack-folding type electrode assembly according to the present invention and a battery cell manufactured using the same, includes a stepped portion separation film corresponding to the outline of a unit cell having a stepped structure, A cut portion formed by being cut and adhered to the outer surface of the electrode assembly can be formed. Therefore, wrinkles can be prevented from being formed on the stepped portion of the electrode assembly, and ultimately, the problem of wrinkles appearing on the outer surface of the battery cell, It is possible to reduce the defective appearance of the battery cell.

본 발명에 따르면, 분리필름의 커팅부는 전극조립체의 수직단면 상에서 단차를 형성하는 두 종류의 크기의 단위셀들 중에서 상대적으로 폭이 작은 단위셀의 단부(A)로부터 전극조립체의 외면에 밀착되는 분리필름의 길이(X)가 T*(a/a+b)*m이 되도록 형성된다.According to the present invention, the cutting portion of the separation film is separated from the end portion (A) of the unit cell having relatively small width among the unit cells of the two sizes forming the step on the vertical section of the electrode assembly, And the length X of the film is T * (a / a + b) * m.

구체적으로, 상기 a는 단차를 형성하는 두 종류의 크기의 단위셀들 중에서 상대적으로 폭이 작은 단위셀의 높이이고, 상기 b는 단차를 형성하는 두 종류의 크기의 단위셀들의 폭의 차이이며, 상기 T는 단차를 형성하는 두 종류의 크기의 단위셀의 단부를 연결한 가상의 대각선 길이이고, 상기 m이 0.7≤m≤1.3을 가질 때, 전극조립체의 수직단면 상에서 단차를 형성하는 두 종류의 크기의 단위셀들 중에서 상대적으로 폭이 작은 단위셀의 단부(A)로부터 전극조립체의 외면에 밀착되는 분리필름의 길이(X)가 T*(a/a+b)*m를 만족하는 경우에는 분리필름으로 권취된 단위셀들의 적층 구조가 안정적으로 유지될 수 있다.Specifically, a is a height of a unit cell having relatively small widths of unit cells of two kinds forming a step, b is a difference of widths of unit cells of two kinds forming a step, T is a virtual diagonal length connecting the ends of the unit cells of two sizes forming the step, and when m is 0.7? M? 1.3, the two types of taps forming the step on the vertical section of the electrode assembly When the length X of the separation film adhering to the outer surface of the electrode assembly from the end A of the unit cell having a relatively small width satisfies T * (a / a + b) * m The laminated structure of the unit cells wound with the separation film can be stably maintained.

특히, 상기 m이 0.9≤m≤1.1의 값을 가질 때 단위셀들의 적층 구조가 가장 안정적으로 유지되면서도, 효과적으로 분리필름의 외관 불량 문제를 개선할 수 있다.Particularly, when m is in the range of 0.9? M? 1.1, the laminated structure of the unit cells remains most stable, and the problem of defective appearance of the separation film can be effectively improved.

본 발명에 따르면, 두 종류 이상의 크기를 가진 단위셀들을 권취한 전극조립체로서 폭과 높이가 있는 하나 이상의 계단 구조를 형성하고 있는 전극조립체를 포함할 수 있다.According to the present invention, an electrode assembly in which unit cells having two or more sizes are wound can be used as an electrode assembly, which forms at least one step structure having a width and a height.

하나의 구체적인 예에서, 상기 단위셀들의 적층 구조는 평면에서 높이방향으로 갈수록 크기가 작은 단위셀들이 적층된 구조를 형성하고 있는 구조일 수 있다.In one specific example, the stack structure of the unit cells may be a structure in which unit cells having a smaller size in a height direction in a plane are stacked.

본 발명에 따르면, 전극조립체는 폭이 상이한 n개(n은 2 이상) 종류의 단위셀들을 포함하고 n-1개 이상의 단차가 형성되어 있으며, 적어도 평면으로부터 가장 높이 위치하는 단차에 커팅부를 형성할 수 있다.According to the present invention, the electrode assembly includes n unit cells of different widths (n is 2 or more), n-1 or more stepped portions are formed, and at least a cutting portion is formed at a step located at the highest position from the plane .

예를 들어, 세 종류의 크기를 가진 단위셀들이 적층된 구조의 경우, 가장 큰 크기의 단위셀들이 평면에 가깝게 위치하도록 적층되고, 높이 방향으로 갈수록 작은 크기의 단위셀들이 그 위에 적층되도록 함으로써 크기가 상이한 단위셀들이 대면하는 부분에서 두 개 내지 네 개의 단차 부위가 형성될 수 있다. For example, in the case of a structure in which unit cells having three sizes are stacked, the unit cells of the largest size are stacked so as to be positioned close to the plane, and unit cells of a small size are stacked on the unit cells in the height direction, Two to four stepped portions may be formed at portions where different unit cells face each other.

이러한 경우, 가장 작은 크기의 단위셀에 인접하여 하나 또는 두 개의 단차가 형성되고, 이것이 평면으로부터 가장 높이 위치하는 단차에 해당된다. 여기에 커팅부를 형성함으로써 전지케이스와 맞닿는 단차 부분에 분리필름의 주름이 형성되는 것을 방지할 수 있다.In this case, one or two steps are formed adjacent to the unit cell of the smallest size, and this corresponds to a step that is located at the highest position from the plane. By forming the cutting portion thereon, it is possible to prevent the wrinkles of the separation film from being formed at the stepped portion abutting the battery case.

경우에 따라서는, 상기 커팅부는 단차 부분을 형성하고 있는 두 종류의 단위셀들 중에서 상대적으로 작은 폭의 단위셀에 이웃한 단차 부위에 형성될 수 있으며, 또는, 모든 단차 부위에 커팅부를 형성할 수 있다.In some cases, the cutting portion may be formed at a stepped portion adjacent to a unit cell having a relatively small width among the two types of unit cells forming the stepped portion, or the cutting portion may be formed at every stepped portion. have.

본 발명에 따르면, 상기 커팅부가 형성된 방향은 분리필름의 권취 방향에 수직한 방향일 수 있다. 다만, 직사각형 형상의 전지셀을 전제로 권취 방향에 수직한 방향으로 형성된 커팅부를 예시한 것이고, 전지셀의 형상에 따라서 커팅부의 형성 방향이 달라질 수 있다. 이 경우, 단차가 형성된 전지셀의 외주를 따라 커팅부가 형성될 수 있다.According to the present invention, the direction in which the cutting portion is formed may be a direction perpendicular to the winding direction of the separation film. However, a cutting portion formed in a direction perpendicular to the winding direction assuming a rectangular-shaped battery cell is exemplified, and the forming direction of the cutting portion may be changed depending on the shape of the battery cell. In this case, the cutting portion may be formed along the outer periphery of the battery cell where the stepped portion is formed.

하나의 구체적인 예에서, 상기 커팅부의 길이는 단차 부분을 형성하고 있는 두 종류의 단위셀들 중에서 상대적으로 폭이 큰 단위셀의 최외측 모서리 길이의 70% 내지 100% 크기로 형성될 수 있다.In one specific example, the length of the cutting portion may be 70% to 100% of the outermost edge length of a unit cell having a relatively large width among the two types of unit cells forming the stepped portion.

커팅부를 형성하는 과정에서 분리필름을 커팅할 수 있는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 나이프와 같은 도구를 사용하여 기계적으로 커팅하는 방법, 또는 열이나 레이저 광을 가하는 등 열적으로 커팅하는 방법에 의해 분리필름이 커팅될 수 있다.The method of cutting the separation film in the process of forming the cutting portion is not particularly limited. For example, a method of mechanically cutting using a tool such as a knife, a method of thermally cutting such as applying heat or laser light The separation film can be cut.

하나의 구체적인 예에서, 레이저 광에 의해 분리필름을 커팅하는 경우, 커팅부의 위치를 정확하게 타겟팅하여 커팅할 수 있고 커팅부가 깨끗하게 절단되며, 절단되는 과정에서 단위셀들에 가해지는 기계적인 힘에 의해 단위셀들의 적층구조가 손상되는 등의 문제가 발생되지 않아 전지셀의 외관을 유지하며 커팅부를 형성할 수 있어 유리하다.In one specific example, when the separation film is cut by the laser beam, the position of the cutting portion can be precisely targeted and cut, the cutting portion can be cut cleanly, and the unit can be cut by the mechanical force There is no problem such that the stacked structure of the cells is damaged and the cut portion can be formed while maintaining the outer appearance of the battery cell.

본 발명에 따르면, 상기 단위셀은 양측 외곽에 위치하는 극판들이 동일한 극성을 가진 극판들로 이루어진 바이셀 또는 양측 외곽에 위치하는 극판들이 반대 극성을 가진 극판들로 이루어진 풀셀일 수 있다.According to the present invention, the unit cell may be a full cell having polar plates located on both outer sides of the bipolar plate having polarities of the same polarity, or polar plates located on both outer sides of the unit cells having polarities of opposite polarity.

본 발명에 따르면, 상기 과정(b)에서, 분리필름의 외측 단부를 전극조립체에 고정시킨 후에 분리필름에 커팅부를 형성한다.According to the present invention, in step (b), after the outer end of the separation film is fixed to the electrode assembly, a cutting portion is formed on the separation film.

하나의 구체적인 예에서, 분리필름의 외측 단부를 전극조립체의 외면에 고정시키는 방법은 제한되지 않으나, 예를 들어, 접착제나 접착테이프로 고정시킬 수 있으며, 외측 단부를 전극조립체 외면의 분리필름과 열융착시킴으로써 전극조립체의 외면에 고정될 수 있다.In one specific example, the method of fixing the outer end of the separation film to the outer surface of the electrode assembly is not limited, but may be, for example, fixed with an adhesive or an adhesive tape, And can be fixed to the outer surface of the electrode assembly by fusing.

본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 전지셀로서, 두 종류 이상의 크기를 가진 단위셀들을 분리필름으로 권취한 전극조립체가 전지케이스를 내장되어 있는 구조의 전지셀로서, 상이한 크기의 단위셀들에 의해 형성된 단차 부분의 분리필름에 커팅부를 포함하여, 분리필름이 전극조립체의 외면에 밀착된 구조의 전극조립체를 포함하고 있는 전지셀을 제공한다.The present invention also provides a battery cell manufactured by the above method, wherein an electrode assembly in which unit cells having two or more sizes are wound in a separation film has a built-in battery case, And a separating film formed on the separating film formed by the separating film, wherein the separating film is in close contact with the outer surface of the electrode assembly.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다.In one specific example, the battery case may be formed of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer.

본 발명은 또한, 전지셀을 포함하는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a device comprising a battery cell.

상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 파워 툴, 웨어러블 전자기기, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치 등으로부터 선택되는 것일 수 있다.The device may be selected from a cell phone, a tablet computer, a notebook computer, a power tool, a wearable electronic device, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage device.

이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.The structure and manufacturing method of such a device are well known in the art, so a detailed description thereof will be omitted herein.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극조립체의 분리필름에 커팅부가 형성된 전지셀 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 전지셀은, 계단 구조의 전극조립체를 수납하여 제조된 전지셀이 전극조립체의 단차 부분의 분리필름에 형성된 주름으로 인해 발생되는 문제들을 해결하기 위해 상이한 크기의 단위셀들에 의해 형성된 단차 부분의 분리필름을 커팅하여 전극조립체의 외면에 밀착시킴으로써 전지셀의 외관 불량율을 개선시킬 수 있다.As described above, the method of manufacturing a battery cell in which a cutting portion is formed in a separation film of a stack-folding type electrode assembly according to the present invention and a battery cell manufactured using the same, In order to solve the problems caused by the wrinkles formed on the separation film of the stepped portion of the electrode assembly, the separation film of the stepped portion formed by the unit cells of different sizes is cut and adhered to the outer surface of the electrode assembly, Can be improved.

또한, 본 발명에 따른 전지셀 제조방법은 특정위치에 커팅부를 형성함으로써, 전극조립체의 구조적 안정성을 유지시키면서도 전지 외관 불량율을 개선할 수 있고, 나아가 분리필름의 커팅부를 통해 전해액 함침성이 향상됨으로써 전지의 제반 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, the method for manufacturing a battery cell according to the present invention can improve the defective appearance of the battery while maintaining the structural stability of the electrode assembly by forming the cutting portion at a specific position, and further improve the impregnability of the electrolyte through the cutting portion of the separation film, Can be improved.

도 1은 종래의 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 모식도이다;
도 2는 종래의 계단 구조를 갖는 전극조립체의 단면 모식도로서, 전극조립체의 단차 부분의 분리필름에 커팅부가 형성되기 전의 전극조립체의 단면 모식도이다;
도 3는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 단차 부분의 분리필름에 커팅부가 형성되는 위치를 나타낸 전극조립체의 단면 모식도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 단차 부분의 분리필름에 커팅부가 형성되고 커팅된 분리필름이 전극조립체의 외면에 밀착된 구조의 전극조립체의 단면 모식도이다;
도 5에는 전극조립체의 단차 부분의 분리필름에 커팅부가 형성되기 전의 또 다른 전극조립체의 단면 모식도이다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전극조립체의 단차 부분의 분리필름에 커팅부가 형성되고 커팅된 분리필름이 전극조립체의 외면에 밀착된 구조의 전극조립체의 단면 모식도이다.1 is a schematic view of a pouch type secondary battery including a conventional electrode assembly;
FIG. 2 is a cross-sectional schematic diagram of an electrode assembly having a conventional step structure, which is a cross-sectional view of an electrode assembly before a cutting portion is formed on a separation film at a step portion of the electrode assembly;
3 is a cross-sectional schematic diagram of an electrode assembly illustrating a position where a cutting portion is formed on a separation film of a stepped portion of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional schematic diagram of an electrode assembly having a cutting portion formed on a separation film at a step portion of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention and a cut separation film closely attached to an outer surface of the electrode assembly;
5 is a cross-sectional schematic diagram of another electrode assembly before a cutting portion is formed on a separation film at a step portion of the electrode assembly.
FIG. 6 is a cross-sectional schematic diagram of an electrode assembly having a cutting portion formed on a separation film of a stepped portion of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention, and a cut separation film being closely attached to an outer surface of the electrode assembly.

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 2에는 종래의 계단 구조를 갖는 전극조립체로서, 본 발명의 전지셀 제조방법에 따라 과정(a) 및 과정(b)를 거치고, 전극조립체의 단차 부분의 분리필름에 커팅부가 형성되기 전의 전극조립체의 단면 모식도가 도시되어 있다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional electrode assembly having a stepped structure. FIG. 2 is a cross-sectional view of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention. Fig.

도 2을 참조하면, 전극조립체의 단차 부분의 분리필름(100)에 커팅부가 형성되기 전의 전극조립체(40)는, 양극(213, 223) 및 음극(211, 221) 사이에 분리막(212, 222)이 개재되어 있는 적층 구조의 단위셀들(210, 220)을 분리필름(100)으로 권취한 전극조립체(40)를 포함하고 있다. 2, the electrode assembly 40 before the cutting portion is formed on the separation film 100 of the stepped portion of the electrode assembly has separators 212 and 222 between the positive electrodes 213 and 223 and the cathodes 211 and 221 And the electrode assembly 40 is formed by winding the unit cells 210 and 220 having the laminated structure with the separating film 100 interposed therebetween.

두 종류 이상의 크기를 가진 단위셀들(210, 220)을 분리필름(100)으로 권취함으로써 폭과 높이가 있는 하나 이상의 계단 구조가 형성된다. 단차를 형성하는 두 종류의 단위셀들(210, 220) 중에서 상대적으로 폭이 작은 전지셀(210)의 단부(O)로부터 폭이 큰 전지셀의 단부(O')까지 연장된 가상의 대각선의 길이(T), 단차를 형성하는 두 종류의 크기의 단위셀들 중에서 상대적으로 폭이 작은 단위셀(210)의 높이(a), 및 단차를 형성하는 두 종류의 크기의 단위셀의 폭의 차이(b)을 보여주고 있다. One or more stepped structures having a width and a height are formed by winding the unit cells 210 and 220 having two or more sizes with the separating film 100. A virtual diagonal line extending from the end O of the battery cell 210 having a relatively small width to the end O 'of the battery cell having a large width is formed in the two types of unit cells 210, The height (a) of the unit cell 210 having a relatively small width among the two types of unit cells having the length (T) and the step difference, and the difference between the widths of the unit cells of the two types forming the step (b).

도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 단차 부분의 분리필름에 커팅부가 형성되는 위치(C)를 나타낸 전극조립체의 모식도가 도시되어 있다.3 is a schematic view of an electrode assembly showing a position C where a cutting portion is formed on a separation film of a step portion of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 과정(c)에서 분리필름에 커팅부를 형성하는 위치가 점선(C)으로 도시되어 있다. 커팅부는 단차를 형성하는 두 종류의 단위셀들(210, 220) 중에서 상대적으로 폭이 작은 전지셀(210)의 단부(O)로부터 전극조립체의 외면에 밀착되는 분리필름의 길이(X)가 T*(a/a+b)*m이 되도록 하는 위치에 형성된다.Referring to Fig. 3, the position where the cutting portion is formed in the separation film in the process (c) of the present invention is shown by a dotted line (C). The cutting portion has a length X of a separation film adhering to the outer surface of the electrode assembly from the end O of the battery cell 210 having a relatively small width among the two kinds of unit cells 210 and 220 forming the step, * (a / a + b) * m.

도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 단차 부분의 분리필름에 커팅부가 형성되고 커팅된 분리필름이 전극조립체의 외면에 밀착된 구조의 전극조립체의 단면 모식도가 도시되어 있다.FIG. 4 is a cross-sectional schematic diagram of an electrode assembly having a cutting portion formed in a stepped portion of a stepped portion of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention, and a cut separation film closely attached to an outer surface of the electrode assembly.

단차를 형성하는 두 종류의 단위셀들(210, 220) 중에서 상대적으로 폭이 작은 전지셀(210)의 단부(O)로부터 분리필름의 커팅부까지의 수직단면 상의 길이(X)가 T*(a/a+b)*m가 되도록 하여 분리필름이 단위셀을 충분히 고정시킬 수 있어 안정적인 전극조립체의 적층 구조가 유지되게 된다.The length X on the vertical section from the end O of the battery cell 210 having a relatively small width to the cutting portion of the separation film among the two kinds of unit cells 210 and 220 forming the step is T * a / a + b) * m, so that the separation film can sufficiently fix the unit cell, and the stable lamination structure of the electrode assembly can be maintained.

도 5에는 전극조립체의 단차 부분의 분리필름에 커팅부가 형성되기 전의 또 다른 전극조립체의 단면 모식도가 도시되어 있다.5 is a schematic cross-sectional view of another electrode assembly before a cutting portion is formed on the separation film at the stepped portion of the electrode assembly.

도 5를 참조하면, 전극조립체의 단차 부분의 분리필름(100)에 커팅부가 형성되기 전의 전극조립체는, 양극(213, 223, 233) 및 음극(211, 221, 231) 사이에 분리막(212, 222, 232)이 개재되어 있는 적층 구조의 단위셀들(210, 220, 230)을 분리필름(100)으로 권취한 전극조립체를 포함하고 있다.5, the electrode assembly before the cutting portion is formed on the separation film 100 of the stepped portion of the electrode assembly includes the separation membranes 212 and 213 between the positive electrodes 213, 223 and 233 and the cathodes 211 and 221 and 231, 220, and 230 having a laminated structure in which a plurality of unit cells 210, 220, and 230 are disposed.

두 종류 이상의 크기를 가진 단위셀들(210, 220, 230)을 분리필름(100)으로 권취함으로써 폭과 높이가 있는 하나 이상의 계단 구조가 형성된다. 각 단차를 형성하는 두 종류의 단위셀들(210과 220, 220과 230) 중에서 상대적으로 폭이 작은 전지셀(210, 220)의 단부(O, O')로부터 상대적으로 폭이 큰 전지셀(220, 230)의 단부(O', O'')까지 연장된 가상의 대각선의 길이(T, T')를 도시하고 있다.At least one step structure having a width and a height is formed by winding the unit cells 210, 220, and 230 having two or more sizes with the separation film 100. (O, O ') of the battery cells 210 and 220 having relatively small widths among the two types of unit cells 210 and 220, 220 and 230 forming each step, The lengths T and T 'of the imaginary diagonal lines extending to the ends O' and O "

도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 단차 부분의 분리필름에 커팅부가 형성되고 커팅된 분리필름이 전극조립체의 외면에 밀착된 구조의 전극조립체의 단면 모식도가 도시되어 있다.FIG. 6 is a cross-sectional schematic diagram of an electrode assembly having a cutting portion formed on a separation film of a step portion of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention, and a cut separation film closely attached to an outer surface of the electrode assembly.

도 5 및 6을 함께 참조하면, 각 단차를 형성하는 두 종류의 단위셀중 상대적으로 폭이 작은 전지셀들(210, 220)의 단부(O, O')로부터 분리필름의 커팅부가 형성되는 위치까지의 수직단면 상의 길이(X, X', X'')가 각각 T*(a/a+b)*m와 T'*(a'/a'+b')*m'가 되도록 전극조립체를 제조할 수 있고, 나아가 세 종류 이상의 크기를 갖는 단위셀들을 포함하는 경우에도 마찬가지로 적용이 가능하다.Referring to FIGS. 5 and 6, a position where the cutting portion of the separation film is formed from the end portions O and O 'of the battery cells 210 and 220 having relatively small widths of the two kinds of unit cells forming each step (A '/ a' + b ') * m', where T * (a / a + b) * m and T '* The present invention can be similarly applied to a case where unit cells having three or more sizes are included.

이하의 실시예, 비교예 및 실험예에서 본 발명의 내용을 보다 구체적으로 설명하지만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.In the following Examples, Comparative Examples and Experimental Examples, the contents of the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited thereto.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

하나의 분리필름 상에 동일한 극성의 전극 탭들이 서로 동일한 방향에 위치할 수 있도록, 세 종류의 크기를 갖는 단위셀들을 분리필름의 상면에 탑재한 뒤 분리필름으로 전지셀들을 순차적으로 권취하여 계단 구조의 전극조립체를 제조하였다. 단차 부분의 분리필름에 단차 부분을 형성하고 있는 두 종류의 단위셀들 중에서 상대적으로 폭이 큰 단위셀의 최외측 모서리 길이와 동일한 길이의 커팅부를 레이저 광을 이용하여 형성하였다.Three types of unit cells were mounted on the upper surface of the separator film so that the electrode tabs of the same polarity could be positioned on the same direction on one separator film, and then the battery cells were sequentially wound up with a separator film, Was prepared. A cutting portion having the same length as the outermost edge length of a unit cell having a relatively large width was formed by laser light from among two types of unit cells forming a step portion on a separation film of a stepped portion.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

단차 부분의 분리필름에 단차 부분을 형성하고 있는 두 종류의 단위셀들 중에서 상대적으로 폭이 큰 단위셀의 최외측 모서리 길이의 70%인 길이의 커팅부를 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극조립체를 제조하였다.The same as in Example 1, except that a cutting portion having a length of 70% of the outermost edge length of the unit cell having a relatively large width was formed from the two kinds of unit cells forming the stepped portion in the separation film of the stepped portion. Electrode assembly was prepared.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

분리필름에 별도의 커팅부를 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극조립체를 제조하였다.An electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that no separate cutting portion was formed on the separation film.

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

단차부분의 분리필름에 단차 부분을 형성하고 있는 두 종류의 단위셀들 중에서 상대적으로 폭이 큰 단위셀의 최외측 모서리 길이의 50%인 길이의 커팅부를 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극조립체를 제조하였다.The same as in Example 1 except that a cutting portion having a length of 50% of the outermost edge length of the unit cell having a relatively large width was formed from the two kinds of unit cells forming the step portion in the separation film of the step difference portion. Electrode assembly was prepared.

<실험예 1><Experimental Example 1>

각 실시예 및 비교예에서 제조된 전극조립체를 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스에 수납하여 전지셀을 제조한 뒤, 전지셀의 외관 불량 여부를 측정하였다.The electrode assemblies prepared in each of the examples and the comparative examples were housed in a pouch-shaped battery case made of a laminate sheet to prepare battery cells, and then it was determined whether or not the appearance of the battery cells was defective.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 전극조립체의 주름발생여부Whether the electrode assembly is wrinkled 미발생Not occurring 미발생Not occurring 발생Occur 발생Occur 전지셀 불량 여부Battery cell is bad XX XX OO OO

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (14)

두 종류 이상의 크기를 가진 단위셀들을 분리필름으로 권취한 전극조립체가 전지케이스를 내장되어 있는 구조의 전지셀을 제조하는 방법으로서,
(a) 권취 후 동일한 극성의 전극 탭들이 서로 동일한 방향에 위치할 수 있도록, 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 적층 구조의 단위셀들을 분리필름의 상면에 탑재하는 과정;
(b) 상기 단위셀들을 탑재한 상태로 분리필름을 권취하고, 권취 구조의 유지를 위해 분리필름의 외측 단부를 전극조립체에 고정시키는 과정; 및
(c) 상이한 크기의 단위셀들에 의해 형성된 단차 부분의 분리필름을 커팅하여 전극조립체의 외면에 밀착시킨 커팅부를 형성하는 과정;
을 포함하고,
상기 커팅부는 전극조립체의 수직단면 상에서 단차를 형성하는 두 종류의 크기의 단위셀들 중에서 상대적으로 폭이 작은 단위셀의 단부(O)로부터 전극조립체의 외면에 밀착되는 분리필름의 길이(X)가 T*(a/a+b)*m가 되도록 형성되고,
상기 a는 단차를 형성하는 두 종류의 크기의 단위셀들 중에서 상대적으로 폭이 작은 단위셀의 높이이며,
상기 b는 단차를 형성하는 두 종류의 크기의 단위셀의 폭의 차이값이고,
상기 T는 단차를 형성하는 두 종류의 크기의 단위셀의 단부를 연결한 가상의 대각선 길이인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.A method of manufacturing a battery cell having a structure in which an electrode assembly in which unit cells having two or more sizes are wound with a separator film has a built-in battery case,
(a) mounting unit cells of a laminated structure having a separating film between an anode and a cathode on an upper surface of a separating film so that electrode taps having the same polarity after winding can be positioned in the same direction;
(b) winding the separating film with the unit cells mounted thereon and fixing the outer end of the separating film to the electrode assembly to maintain the winding structure; And
(c) cutting a separating film of a stepped portion formed by unit cells of different sizes to form a cutting portion in close contact with the outer surface of the electrode assembly;
/ RTI &gt;
The cutting portion has a length X of a separation film adhering to the outer surface of the electrode assembly from an end O of a relatively small unit cell of two types of unit cells forming a step on a vertical section of the electrode assembly T * (a / a + b) * m,
A is the height of a unit cell having a relatively small width among unit cells of two kinds of sizes forming a step,
B is a difference value between the widths of the unit cells of two sizes forming the step,
And T is a virtual diagonal line connecting the end portions of the unit cells of two sizes forming the step. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체에서 단위셀들은 폭과 높이가 있는 하나 이상의 계단 구조를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.The method of claim 1, wherein the unit cells in the electrode assembly form at least one step structure having a width and a height. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀들의 적층 구조는 평면에서 높이방향으로 갈수록 크기가 작은 단위셀들이 적층된 구조를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.The method according to claim 1, wherein the stacked structure of the unit cells has a structure in which unit cells having a smaller size in a height direction in a plane are stacked. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(c)에서, 상기 커팅부가 형성된 방향은 분리필름의 권취 방향에 수직한 방향인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.The method according to claim 1, wherein, in the step (c), the direction in which the cutting portion is formed is a direction perpendicular to the winding direction of the separation film. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(c)에서, 상기 커팅부의 길이는 단차 부분을 형성하고 있는 두 종류의 단위셀들 중에서 상대적으로 폭이 큰 단위셀의 최외측 모서리 길이의 70% 내지 100% 크기인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.The method of claim 1, wherein in the step (c), the length of the cutting portion is 70% to 100% of the length of the outermost edge of the unit cell having a relatively large width among the two types of unit cells forming the stepped portion. Wherein the battery cell is a battery cell. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(c)에서, 상기 커팅부는 두 종류 이상의 크기를 갖는 단위셀들 중에서 가장 작은 폭의 단위셀에 이웃한 단차 부위에 형성되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.The method according to claim 1, wherein in the step (c), the cutting portion is formed at a stepped portion adjacent to the unit cell having the smallest width among unit cells having two or more sizes. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀은 양측 외곽에 위치하는 극판들이 동일한 극성을 가진 극판들로 이루어진 바이셀인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법. The method according to claim 1, wherein the unit cells are bi-cells formed of electrode plates having the same polarity. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀은 양측 외곽에 위치하는 극판들이 반대 극성을 가진 극판들로 이루어진 풀셀인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법. 2. The method of claim 1, wherein the unit cells are full cells formed of electrode plates having opposing polarities. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(b)에서, 상기 외측 단부는 접착제를 부착하거나 열융착시켜 고정되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.The method according to claim 1, wherein in the step (b), the outer end is fixed by adhering an adhesive or by heat-sealing. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 폭이 상이한 n개(n은 2 이상) 종류의 단위셀들을 포함하고 n-1개 이상의 단차가 형성되어 있으며, 적어도 평면으로부터 가장 높이 위치하는 단차 부분에 커팅부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.The electrode assembly according to claim 1, wherein the electrode assembly includes n (n is 2 or more) kinds of unit cells of different widths, n-1 or more stepped portions are formed, and at least a step portion And forming a part of the battery cell. 제 1 항에 있어서, 상기 커팅부는 레이저 광에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조방법.The method as claimed in claim 1, wherein the cutting portion is formed by a laser beam. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나에 따라 제조된 전지셀.12. A battery cell produced by any one of claims 1 to 11. 제 12 항의 전지셀을 하나 이상 포함하는 디바이스. 13. A device comprising at least one battery cell of claim 12. 제 13 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 파워 툴, 웨어러블 전자기기, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전지셀.14. The device of claim 13, wherein the device is any one selected from the group consisting of a cell phone, a tablet computer, a notebook computer, a power tool, a wearable electronic device, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, .
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