KR20180135667A - 이차전지, 그의 표면처리장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 전극조립체와 전해액을 수용하는 파우치를 포함하며, 상기 파우치는 제1 수지층, 금속층 및 제2 수지층이 순차적으로 적층되는 구조를 가지고, 상기 제1 및 제2 수지층이 밀착되는 상기 금속층의 표면에는 부식을 방지하기 위한 패시베이션(passivation)층을 형성한다.
Description
본 발명은 이차전지, 그의 표면처리장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 파우치에 포함된 금속층의 부식을 방지한 이차전지, 그의 표면처리장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
이러한 이차전지는 전극조립체와, 상기 전극조립체에 결합되는 전극리드, 및 상기 전극리드의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체를 수용하는 파우치를 포함하며, 상기 전극조립체는 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층된 구조를 가진다. 그리고 상기 파우치는 전극조립체를 수용하는 수용부와, 상기 수용부의 테두리를 실링하는 실링부를 형성한다.
상기와 같은 구성을 가진 이차전지의 제조방법은 제1 수지층, 금속층 및 제2 수지층이 순차적으로 적층된 파우치필름을 포밍하여 전극조립체 수용부가 형성된 파우치를 제조하는 공정과, 상기 파우치의 전극조립체 수용부에 전극조립체를 수용하는 공정과, 상기 파우치의 테두리면을 실링하여 완제품인 이차전지를 제조하는 공정을 포함한다.
그러나 상기한 이차전지는 파우치 제조 공정시 상기 전극조립체 수용부의 모서리 부분에 연신이 집중되면서 상기 제1 수지층 또는 상기 제2 수지층이 얇아지고, 이와 같은 상태에서 이차전지가 팽창할 경우 상기 제1 수지층 또는 상기 제2 수지층의 얇아진 부분(sealing을 통해 Cell을 만드는 과정에서 수지층 간의 접합간 열에 의한 크랙 발생)에 크랙이 발생하는 문제점이 있었으며, 특히 제1 수지층 밖으로 노출된 금속층과 전해액 또는 제2 수지층 밖으로 노출된 금속층과 수분이 접촉되면서 상기 금속층이 부식되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 과제는 파우치에 포함된 금속층을 표면처리하여 상기 금속층과 전해액 또는 상기 금속층과 수분의 접촉을 차단하며, 이에 따라 상기 금속층의 부식을 방지하는 이차전지, 그의 표면처리장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지는 전극조립체와 전해액을 수용하는 파우치를 포함하며, 상기 파우치는 제1 수지층, 금속층 및 제2 수지층이 순차적으로 적층되는 구조를 가지고, 상기 제1 및 제2 수지층이 밀착되는 상기 금속층의 표면에는 부식을 방지하기 위한 패시베이션(passivation)층을 형성할 수 있다.
상기 금속층은 리튬이온 알루미늄(Li-Al) 합금층으로 형성하고, 상기 패시베이션(passivation)층은 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 형성할 수 있다.
상기 리튬이온 알루미늄 합금층은 상기 파우치의 내부 또는 외부로 노출된 노출면에 전해액 또는 수분이 결합되면서 불화수소(HF)를 형성하며, 상기 파우치의 외부로 노출된 노출면에 설정된 전압을 전위하면, 상기 리튬이온 알루미늄 합금층과 상기 불화수소(HF)가 반응하면서 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 형성할 수 있다.
상기 설정된 전압은 3~6V일 수 있다. 특히 바람직하게는 4.2V일 수 있다.
이와 같은 구성을 가진 본 출원의 일실시예에 따른 이차전지의 표면처리장치는 전극조립체와 전해액을 수용하는 파우치를 구비하되, 상기 파우치는 제1 수지층, 금속층 및 제2 수지층이 순차적으로 적층되는 구조를 가지는 이차전지; 및 상기 제1 및 제2 수지층이 밀착되는 상기 금속층의 표면에 설정된 전압을 전위하여 부식을 방지하기 위한 패시베이션(passivation)층을 형성하는 전압공급부재를 포함할 수 있다.
상기 금속층은 리튬이온 알루미늄(Li-Al) 합금층으로 형성하고, 상기 패시베이션(passivation)층은 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 형성할 수 있다.
상기 리튬이온 알루미늄 합금층은 상기 파우치의 내부 또는 외부로 노출된 노출면에 전해액 또는 수분이 결합되면서 불화수소(HF)를 형성하며, 상기 전압공급부재는 상기 파우치의 외부로 노출된 노출면에 설정된 전압을 전위하면, 상기 리튬이온 알루미늄 합금층과 상기 불화수소(HF)가 반응하면서 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 형성할 수 있다.
상기 설정된 전압은 3~6V일 수 있다.
상기 전압공급부재는 전지셀로 마련되고, 상기 전지셀에 구비된 양극단자와 상기 파우치의 외부로 노출된 노출면을 연결하여 상기 전지셀의 충전된 전압을 상기 파우치의 외부로 노출된 노출면에 전위할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가진 본 출원의 일실시예에 따른 이차전지의 표면처리장치의 표면처리방법은 (a)전극조립체와 전해액을 파우치에 수용하여 이차전지를 제조하되, 상기 파우치는 제1 수지층, 금속층 및 제2 수지층이 순차적으로 적층되는 구조를 가지는 이차전지 제조단계; 및 (b)상기 금속층의 표면에 부식을 방지하기 위한 패시베이션(passivation)층을 형성하는 패시베이션층 형성단계를 포함할 수 있다.
상기 (a)이차전지 제조단계는, 상기 금속층으로 리튬이온 알루미늄(Li-Al) 합금층을 준비하는 공정과, 상기 리튬이온 알루미늄(Li-Al) 합금층의 상하면에 각각 제1 및 제2 수지층을 적층하여 파우치 필름을 제조하는 공정과, 상기 파우치 필름을 성형하여 전극조립체 수용부가 형성된 파우치를 제조하는 공정과, 상기 전극조립체 수용부에 전극조립체 및 전해액을 수용한 상태로 상기 파우치의 테두리를 실링하여 이차전지를 제조하는 공정을 포함하며, 상기 이차전지 제조공정에서, 상기 리튬이온 알루미늄 합금층은 상기 파우치의 내부 또는 외부로 노출된 노출면에 전해액 또는 수분이 결합되면서 불화수소(HF)를 형성할 수 있다.
상기 (b)패시베이션층 형성단계는 상기 파우치의 외부로 노출된 노출면에 설정된 전압을 전위하면, 상기 리튬이온 알루미늄 합금층과 상기 불화수소(HF)가 반응하면서 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 형성할 수 있다.
상기와 같은 실시예를 통해 본 발명은 하기와 같은 효과를 가진다.
첫째: 본 발명의 이차전지는 금속층을 구비한 파우치를 포함하되, 상기 금속층의 표면에 패시베이션층을 형성하는 것에 특징을 가집니다. 이와 같은 특징으로 인해 상기 금속층과 전해액 또는 금속층과 수분의 접촉을 원천적으로 차단할 수 있으며, 이에 따라 상기 금속층의 부식발생을 방지할 수 있고, 그 결과 이차전지의 안전성을 높일 수 있다.
둘째: 본 발명의 이차전지에서 금속층은 리튬이온 알루미늄 합금층으로 형성하고, 패시베이션층은 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 형성하는 것에 특징을 가집니다. 이와 같은 특징으로 인해 전해액 또는 수분으로부터 상기 금속층을 안정적으로 보호할 수 있고, 이에 따라 상기 금속층의 부식발생을 방지할 수 있으며, 그 결과 이차전지의 안전성을 크게 높일 수 있다.
셋째: 본 발명의 이차전지에서 리튬이온 알루미늄 합금층은 전해액 또는 수분이 접촉되면서 불화수소를 형성하고, 이 불화수소가 형성된 리튬이온 알루미늄 합금층에 설정된 전압의 전위를 겪게 만들면 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 형성하는 것에 특징을 가집니다. 이와 같은 특징으로 인해 리튬이온 알루미늄 합금층의 표면에 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 용이하게 형성할 수 있다.
넷째: 본 발명의 이차전지의 표면처리장치는 파우치에 포함된 금속층에 전압을 전위하여 전압공급부재를 포함하는 것에 특징을 가집니다. 이와 같은 특징으로 인해 금속층의 표면에 패시베이션층을 보다 용이하게 형성할 수 있고, 그 결과 금속층의 부식을 크게 방지할 수 있다.
다섯째: 본 발명의 이차전지의 표면처리장치에서 전압공급부재는 충방전된 전지셀을 사용하는 것에 특징을 가집니다. 이와 같은 특징으로 인해 별도의 전압장치를 준비해야 하는 번거로움을 해소할 수 있고, 작업의 효율성을 높일 수 있다.
도 1은 제1 발명에 따른 이차전지를 도시한 단면도.
도 2는 제2 발명에 따른 이차전지의 표면처리장치를 도시한 단면도.
도 3은 제2 발명에 따른 이차전지의 표면처리방법을 나타낸 순서도.
도 2는 제2 발명에 따른 이차전지의 표면처리장치를 도시한 단면도.
도 3은 제2 발명에 따른 이차전지의 표면처리방법을 나타낸 순서도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[제1 발명인 이차전지]
제1 발명에 따른 이차전지(100)는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 전극리드(111)가 결합된 전극조립체(110), 전해액(120), 및 상기 전극리드(111)의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체(110)와 상기 전해액(120)을 수용하는 파우치(130)를 포함한다.
그리고 상기 파우치(130)는 상기 전극조립체(110)와 상기 전해액(120)을 수용하는 수용부와, 상기 수용부의 테두리면을 실링하는 실링부를 포함한다.
한편, 상기 파우치(130)는 제1 수지층(131), 금속층(132) 및 제2 수지층(133)이 순차적으로 적층되는 구조를 가진다. 여기서 상기 제1 수지층(131)은 폴리프로필렌(PP:polypropylene) 소재로 형성하고, 상기 금속층(132)은 리튬이온 알루미늄(Li-Al) 합금층 소재로 형성하며, 상기 제2 수지층(133)은 PET필름(polyester 필름) 소재로 형성한다.
한편, 제1 발명에 따른 이차전지(100)는 상기 파우치(130)의 면과 면이 만나는 모서리 부분에 연신이 집중되면서 제1 수지층(131) 또는 제2 수지층(133)에 크랙이 발생할 수 있고, 상기 제1 수지층(131) 또는 제2 수지층(133)의 크랙에 의해 금속층(132)의 일부가 전해액(120) 또는 수분과 접촉되면서 부식이 발생할 수 있는데, 이를 방지하기 위해 상기 금속층(132)의 표면에 부식을 방지하기 위한 패시베이션층(134)을 형성한다.
즉, 파우치(130)는 포밍공정 또는 이차전지 팽창시 도 1에 표시된 'A'에 위치한 제1 수지층(131)이 과도하게 연신되면서 크랙이 발생하고, 도 1에 표시된 'B'에 위치한 제2 수지층(133)이 과도하게 연신되면서 크랙이 발생하여 금속층(132)과 전해액(120) 또는 외부 수분이 접촉되면서 부식이 발생할 수 있다.
이를 방지하기 위해 제1 발명에 따른 이차전지(100)는 상기 제1 수지층(131) 및 상기 제2 수지층(133)이 밀착되는 금속층(132)의 양 표면에 패시베이션층(134)을 형성하며, 이에 따라 금속층(132)과 전해액 또는 수분의 접촉을 차단할 수 있고, 이에 따라 금속층(132)의 분식을 방지한다.
일례로, 상기 금속층(132)은 리튬이온 알루미늄(Li-Al) 합금층으로 형성될 경우 상기 패시베이션(passivation)층(134)은 플루오린화알루미늄(aluminum fluoride) (AlF3)층으로 형성될 수 있다.
즉, 금속층(132)인 리튬이온 알루미늄 합금층은 상기 파우치(130)의 내부 또는 외부로 노출된 노출면에 전해액 또는 수분이 결합되면서 불화수소(HF)를 형성하며, 상기 파우치(130)의 외부로 노출된 노출면에 설정된 전압을 전위하면, 상기 리튬이온 알루미늄 합금층과 상기 불화수소(HF)가 반응하면서 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 형성한다.
여기서 상기 노출면은 상기 파우치(130)의 외부로 노출된 금속층(132)의 표면 또는 파우치(130)의 실링면 끝단에 노출된 금속층(132)의 단부일 수 있다.
따라서 제1 발명에 따른 이차전지(100)는 상기 금속층(132)인 리튬이온 알루미늄 합금층의 표면에 패시베이션층(134)인 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 형성할 수 있으며, 이에 따라 전해액 또는 수분으로부터 금속층(132)인 리튬이온 알루미늄 합금층을 보호할 수 있으며, 그 결과 부식발생을 방지할 수 있다.
한편, 상기 금속층(132)에 전위되는 설정된 전압은 3~6V일 수 있으며, 바람직하게는 4.2V일 수 있다. 즉, 상기 리튬이온 알루미늄 합금층은 3~6V, 바람직하게는 4.2V의 전위를 겪으면, 리튬이온 알루미늄 합금층과 상기 리튬이온 알루미늄 합금층에 형성된 불화수소(HF)가 안정적으로 반응하면서 플루오린화알루미늄(AlF3)을 형성한다.
한편, 한편, 상기 금속층(132)에 전위되는 설정된 전압은 1~12시간 동안 전위하며, 바람직하게는 10시간 전위한다. 즉, 리튬이온 알루미늄 합금층과 불화수소(HF)이 안정적으로 반응하여 플루오린화알루미늄(AlF3)을 형성할 수 있도록 적어도 1~12시간 동안, 바람직하게는 10시간 동안 설정된 전압을 전위한다.
한편, 상기와 같은 구성을 가진 제1 발명에 따른 이차전지(100)는 표면처리장치(200)를 통해 구현될 수 있다.
[제2 발명에 따른 이차전지의 표면처리장치]
이차전지의 표면처리장치
제2 발명에 따른 이차전지의 표면처리장치(200)는 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 이차전지(100)에 포함된 파우치(130)의 금속층(132) 표면에 설정된 전압을 전위하여 부식을 방지하기 위한 패시베이션(passivation)층을 형성하는 전압공급부재(210)를 포함하며, 상기 전압공급부재(210)에 의해 상기 금속층(132)에 설정된 전압이 안정적으로 전위되면서 상기 금속층(132)의 표면에 패시베이션(passivation)층을 형성한다.
즉, 제2 발명에 따른 이차전지의 표면처리장치(200)는 금속층(132)인 리튬이온 알루미늄 합금층의 일부가 파우치(130)의 내부(도 1에 표시된 A부분) 또는 외부(도 1에 표시된 B부분)로 노출되면서 노출면을 형성하고, 상기 노출면과 전해액 또는 수분이 접촉되면서 불화수소(HF)를 형성한다. 그리고 상기 전압공급부재(210)의 양극리드(211)와 상기 파우치(130)의 외부로 노출된 리튬이온 알루미늄 합금층의 노출면을 연결한다. 그러면 상기 전압공급부재(210)의 전압이 상기 리튬이온 알루미늄 합금층의에 전위되며, 이에 따라 상기 리튬이온 알루미늄 합금층과 상기 불화수소(HF)가 반응하면서 상기 리튬이온 알루미늄 합금층의 노출면에 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 형성한다.
이에 따라, 제2 발명에 따른 이차전지의 표면처리장치(200)는 파우치의 외부로 노출된 리튬이온 알루미늄 합금층의 노출면에 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 안정적으로 형성할 수 있으며, 그 결과 리튬이온 알루미늄 합금층의 부식을 방지할 수 있다.
한편, 상기 전압공급부재(210)는 전지셀로 마련되고, 상기 전지셀에 구비된 양극단자(211)와 상기 파우치(130)의 외부로 노출된 금속층(132)의 노출면을 연결하며, 이에 따라 상기 전지셀의 충전된 전압을 상기 파우치(130)의 금속층(132)에 보다 용이하게 전위하여 패시베이션층을 형성할 수 있으며, 그 결과 별도의 전압장치를 준비하지 않더라도 표면처리를 할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가진 제2 발명에 따른 이차전지의 표면처리장치의 표면처리방법을 설명하면 다음과 같다.
이차전지의 표면처리방법
제2 발명에 따른 이차전지의 표면처리방법은 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 이차전지 제조단계와 패시베이션층 형성단계를 포함하며, 상기 (a)이차전지 제조단계는 전극조립체(110)와 전해액(120)을 파우치(130)에 수용하여 이차전지(100)를 제조하되, 상기 파우치(130)는 제1 수지층(131), 금속층(132) 및 제2 수지층(133)이 순차적으로 적층되는 구조를 진다. 상기 (b) 패시베이션층 형성단계는 상기 금속층(132)의 표면에 부식을 방지하기 위한 패시베이션(passivation)층(134)을 형성한다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 (a)이차전지 제조단계는, 상기 금속층(132)으로 리튬이온 알루미늄(Li-Al) 합금층을 준비하는 공정과, 상기 리튬이온 알루미늄(Li-Al) 합금층의 상하면에 각각 제1 및 제2 수지층(131)(133)을 적층하고 압착하여 파우치 필름을 제조하는 공정과, 상기 파우치 필름을 포밍하여 전극조립체 수용부가 형성된 파우치(130)를 제조하는 공정과, 상기 전극조립체 수용부에 전극조립체(110) 및 전해액(120)을 수용한 상태로 상기 파우치(130)의 테두리를 실링하여 이차전지(100)를 제조하는 공정을 포함한다. 그리고 상기 이차전지(100)을 활성화하기 위해 충방전하는 공정을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 파우치 필름을 포밍하는 공정시 상기 전극조립체 수용부의 모서리 부분에 연신이 집중되면서 상기 제1 및 제2 수지층(131)(133)이 얇아지거나 또는 크랙이 발생할 수 있고, 특히 상기 충방전 공정시 이차전지(100)가 팽창하면서 얇아진 제1 및 제2 수지층(131)(133)이 다시 연신되면서 크랙이 발생하여 리튬이온 알루미늄 합금층이 상기 파우치(130) 내부 또는 외부로 노출될 수 있다.
이와 같이 파우치(130)의 내부 또는 외부로 노출된 리튬이온 알루미늄 합금층은 상기 파우치의 내부의 전해액(120) 또는 외부의 수분과 결합되면서 불화수소(HF)를 형성한다.
한편, 상기 파우치(130)의 테두리면에는 리튬이온 알루미늄 합금층의 단부가 구비되는데, 이 리튬이온 알루미늄 합금층의 단부와 외부의 수분이 결합되면서 불화수소(HF)를 형성한다.
상기 (b) 패시베이션층 형성단계는 상기 파우치(130)의 외부로 노출된 상기 리튬이온 알루미늄 합금층의 노출면에 설정된 전압을 전위하면, 상기 리튬이온 알루미늄 합금층과 상기 불화수소(HF)가 반응하면서 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 형성한다.
즉, 상기 (b) 패시베이션층 형성단계는 전압공급부재(210)를 통해 상기 파우치(130)의 외부로 노출된 상기 리튬이온 알루미늄 합금층의 노출면에 3~6V, 바람직하게는 4.2V를 10시간 전위하며, 이에 따라 상기 리튬이온 알루미늄 합금층과 상기 불화수소(HF)가 반응하면서 상기 상기 리튬이온 알루미늄 합금층의 노출면에 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 형성할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
100: 이차전지
110: 전극조립체
120: 전해액
130: 파우치
200: 이차전지의 표면처리장치
210: 전압공급부재
110: 전극조립체
120: 전해액
130: 파우치
200: 이차전지의 표면처리장치
210: 전압공급부재
Claims (13)
- 전극조립체와 전해액을 수용하는 파우치를 포함하며,
상기 파우치는 제1 수지층, 금속층 및 제2 수지층이 순차적으로 적층되는 구조를 가지고,
상기 제1 및 제2 수지층이 밀착되는 상기 금속층의 표면에는 부식을 방지하기 위한 패시베이션(passivation)층을 형성하는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 금속층은 리튬이온 알루미늄(Li-Al) 합금층으로 형성하고,
상기 패시베이션(passivation)층은 플루오린화알루미늄(AlF3)층으로 형성하는 이차전지. - 청구항 2에 있어서,
상기 리튬이온 알루미늄 합금층은 상기 파우치의 내부 또는 외부로 노출된 노출면에 전해액 또는 수분이 결합되면서 불화수소(HF)를 형성하며,
상기 파우치의 외부로 노출된 노출면에 설정된 전압을 전위하면, 상기 리튬이온 알루미늄 합금층과 상기 불화수소(HF)가 반응하면서 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 형성하는 이차전지. - 청구항 3에 있어서,
상기 설정된 전압은 3~6V인 이차전지. - 청구항 3에 있어서,
상기 설정된 전압은 4.2V인 이차전지. - 전극조립체와 전해액을 수용하는 파우치를 구비하되, 상기 파우치는 제1 수지층, 금속층 및 제2 수지층이 순차적으로 적층되는 구조를 가지는 이차전지; 및
상기 제1 및 제2 수지층이 밀착되는 상기 금속층의 표면에 설정된 전압을 전위하여 부식을 방지하기 위한 패시베이션(passivation)층을 형성하는 전압공급부재를 포함하는 이차전지의 표면처리장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 금속층은 리튬이온 알루미늄(Li-Al) 합금층으로 형성하고,
상기 패시베이션(passivation)층은 플루오린화알루미늄(AlF3)층으로 형성하는 이차전지의 표면처리장치. - 청구항 7에 있어서,
상기 리튬이온 알루미늄 합금층은 상기 파우치의 내부 또는 외부로 노출된 노출면에 전해액 또는 수분이 결합되면서 불화수소(HF)를 형성하며,
상기 전압공급부재는 상기 파우치의 외부로 노출된 노출면에 설정된 전압을 전위하면, 상기 리튬이온 알루미늄 합금층과 상기 불화수소(HF)가 반응하면서 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 형성하는 이차전지의 표면처리장치. - 청구항 8에 있어서,
상기 설정된 전압은 3~6V인 이차전지의 표면처리장치. - 청구항 8에 있어서,
상기 전압공급부재는 전지셀로 마련되고,
상기 전지셀에 구비된 양극단자와 상기 파우치의 외부로 노출된 노출면을 연결하여 상기 전지셀의 충전된 전압을 상기 파우치의 외부로 노출된 노출면에 전위하는 이차전지의 표면처리장치. - (a)전극조립체와 전해액을 파우치에 수용하여 이차전지를 제조하되, 상기 파우치는 제1 수지층, 금속층 및 제2 수지층이 순차적으로 적층되는 구조를 가지는 이차전지 제조단계; 및
(b)상기 금속층의 표면에 부식을 방지하기 위한 패시베이션(passivation)층을 형성하는 패시베이션층 형성단계를 포함하는 이차전지의 표면처리방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 (a)이차전지 제조단계는, 상기 금속층으로 리튬이온 알루미늄(Li-Al) 합금층을 준비하는 공정과, 상기 리튬이온 알루미늄(Li-Al) 합금층의 상하면에 각각 제1 및 제2 수지층을 적층하여 파우치 필름을 제조하는 공정과, 상기 파우치 필름을 포밍하여 전극조립체 수용부가 형성된 파우치를 제조하는 공정과, 상기 전극조립체 수용부에 전극조립체 및 전해액을 수용한 상태로 상기 파우치의 테두리를 실링하여 이차전지를 제조하는 공정을 포함하며,
상기 이차전지 제조공정에서, 상기 리튬이온 알루미늄 합금층은 상기 파우치의 내부 또는 외부로 노출된 노출면에 전해액 또는 수분이 결합되면서 불화수소(HF)를 형성하는 이차전지의 표면처리방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 (b)패시베이션층 형성단계는 상기 파우치의 외부로 노출된 노출면에 설정된 전압을 전위하면, 상기 리튬이온 알루미늄 합금층과 상기 불화수소(HF)가 반응하면서 플루오린화알루미늄(AlF3)층을 형성하는 이차전지의 표면처리방법.
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| KR20130014371A (ko) | 2011-07-29 | 2013-02-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 절연 필름 부착 지그 및 그에 따른 배터리 셀 |
| JP2015144122A (ja) * | 2013-12-27 | 2015-08-06 | 凸版印刷株式会社 | リチウム電池用外装材 |
| JP2016035901A (ja) * | 2014-07-31 | 2016-03-17 | 株式会社東芝 | 非水電解質電池、非水電解質電池の製造方法及び電池パック |
| JP2016192394A (ja) * | 2014-09-08 | 2016-11-10 | 日立マクセル株式会社 | 非水電解液電池、およびその製造方法 |
| JP2016207542A (ja) * | 2015-04-24 | 2016-12-08 | 昭和電工パッケージング株式会社 | 蓄電デバイス用外装体及び蓄電デバイス |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130014371A (ko) | 2011-07-29 | 2013-02-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 절연 필름 부착 지그 및 그에 따른 배터리 셀 |
| JP2015144122A (ja) * | 2013-12-27 | 2015-08-06 | 凸版印刷株式会社 | リチウム電池用外装材 |
| JP2016035901A (ja) * | 2014-07-31 | 2016-03-17 | 株式会社東芝 | 非水電解質電池、非水電解質電池の製造方法及び電池パック |
| JP2016192394A (ja) * | 2014-09-08 | 2016-11-10 | 日立マクセル株式会社 | 非水電解液電池、およびその製造方法 |
| JP2016207542A (ja) * | 2015-04-24 | 2016-12-08 | 昭和電工パッケージング株式会社 | 蓄電デバイス用外装体及び蓄電デバイス |
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