KR20190042797A - 패턴 실링 단계를 포함하는 파우치형 이차전지의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 파우치형 이차전지의 제조방법으로서,
(a) 전극조립체를 파우치형 전지케이스에 수납하는 단계;
(b) 상기 전지케이스의 외주변 가운데 가스 배출 방향의 외주변을 제외한 나머지 외주변을 실링하는 1차 실링(Sealing) 단계;
(c) 상기 가스 배출 방향의 외주변에 패턴 실링부(Pattern Sealing Part)를 형성하는 2차 실링 단계;
(d) 상기 패턴 실링부를 완전하게 밀봉하는 3차 실링 단계;
를 포함하는 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.
(a) 전극조립체를 파우치형 전지케이스에 수납하는 단계;
(b) 상기 전지케이스의 외주변 가운데 가스 배출 방향의 외주변을 제외한 나머지 외주변을 실링하는 1차 실링(Sealing) 단계;
(c) 상기 가스 배출 방향의 외주변에 패턴 실링부(Pattern Sealing Part)를 형성하는 2차 실링 단계;
(d) 상기 패턴 실링부를 완전하게 밀봉하는 3차 실링 단계;
를 포함하는 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 패턴 실링 단계를 포함하는 파우치형 이차전지의 제조방법에 대한 것으로서, 구체적으로, 전지케이스의 외주변 중 가스 배출 방향의 외주변을 제외한 나머지 외주변을 실링하는 1차 실링 단계, 상기 가스 배출 방향의 외주변에 패턴 실링부를 형성하는 2차 실링 단계, 및 상기 패턴 실링부를 완전하게 밀봉하는 3차 실링 단계를 포함하는 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.
이차전지는 모바일 기기의 에너지원으로서 많은 연구 및 개발이 진행되고 있다. 전지의 형상 면에서 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
이차전지는 형상에 따라 원통형, 각형, 파우치형 등으로 구분할 수 있다. 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고 중량당 에너지 밀도가 높으며 저렴하고 변형이 용이한 파우치형이 많은 관심을 모으고 있다.
상기 파우치형 이차전지는 양극 및 음극과 상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성되는 전극조립체를 전지케이스 내부에 수납한 상태에서 전해액을 주입한 후 밀봉하여 제조되고 있다.
구체적으로, 전극조립체를 전지케이스 내부에 수납한 후 일측 외주변을 제외한 나머지 외주변을 밀봉한 후, 상기 개방된 일측 외주변을 통해 전해액을 주입하고 활성화 과정에서 발생하는 가스를 배출하며, 이후 전지케이스를 완전히 밀봉하게 된다.
상기 가스 배출 과정은, 전지케이스 내부를 진공 상태로 감압하고 다시 압력을 인가하는 과정을 통해 이루어지는 바, 배출되는 가스와 함께 전해액의 일부가 토출되면서 실링 예정부에 전해액이 잔류하게 된다. 이와 같이 실링 예정부에 잔류하는 전해액에 의한 간섭에 의해 미실링 영역이 생기는 바, 전지케이스의 밀봉력이 저하되는 문제가 발생한다.
이에 대해, 특허문헌 1은 라미네이트 시트의 접힌 외주 부위 중에서 일측 단부를 제외한 나머지 부위들을 열융착 하여 제 1 실링부를 형성하는 과정, 미실링 상태의 상기 단부를 통해 전해액을 주입한 후, 상기 단부의 열융착으로 만들어진 제 2 실링부에 의해 가스 포켓을 형성하는 과정, 및 전해액 토출의 저감을 위한 보조 실링부를 가스 포켓 상에 형성하는 과정을 포함하는 전지셀의 제조방법을 개시하나, 라미네이트 시트가 직립 상태로 위치하는 경우 보조 실링부에 의해 전해액이 가스 포켓으로 유출하는 것을 막을 수 있을 뿐, 가스 배출 과정에서 전해액이 상기 보조 실링부를 제외한 미실링부를 오염시키는 것은 방지하지 못하고 있다.
특허문헌 2는 입체적 형상을 갖는 가스 포켓부가 구비된 파우치형 전지 포장재로서, 상기 가스 포켓부를 따라 진공이 일정하게 인가되기 때문에 동일한 진공 압력하에서 높은 효율로 잔존 가스를 제거할 수 있는 기술을 개시하고 있다.
즉, 특허문헌 2는 전지의 디개싱을 위해 전지 포장재에 음압을 가할 때 진공 스팟 근처의 전지 포장재가 음압에 의해 밀착되기 때문에 디가스 효율이 낮은 문제점을 해결할 수 있으나, 토출되는 전해액에 의해 밀봉력이 떨어지는 문제는 해결하지 못하고 있다.
따라서, 파우치형 이차전지에 있어서, 전지케이스 내부의 가스 배출시 함께 토출되는 전해액으로 인하여 밀봉력이 약해지는 문제를 해결하기 위한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하기 위하여, 전지케이스의 가스 배출 방향의 외주변에 패턴 실링을 한 상태에서 전해액을 주입하는 경우, 가스 배출과 함께 전해액이 토출되더라도 패턴 실링으로 인해 이미 밀봉된 부분이 형성되기 때문에, 실링 예정부 가운데 전해액이 잔존할 수 있는 부분이 상대적으로 줄어드는 바, 잔여 전해액으로 인해 밀봉력이 약해지는 것을 완화할 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은,
파우치형 이차전지의 제조방법으로서,
(a) 전극조립체를 파우치형 전지케이스에 수납하는 단계;
(b) 상기 전지케이스의 외주변 가운데 가스 배출 방향의 외주변을 제외한 나머지 외주변을 실링하는 1차 실링(Sealing) 단계;
(c) 상기 가스 배출 방향의 외주변에 패턴 실링부(Pattern Sealing Part)를 형성하는 2차 실링 단계;
(d) 상기 패턴 실링부를 완전하게 밀봉하는 3차 실링 단계;
를 포함하고 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은 전지케이스의 외주변을 실링하는 단계를 3단계로 나누어서 단계적으로 수행하고, 특히, 전지케이스의 외주변 가운데 가스 배출 방향의 외주변에 미실링부를 포함하는 패턴 실링부를 먼저 형성하고, 상기 미실링부를 통해 전해액의 주입과 가스 배출을 한 후, 상기 패턴 실링부를 완전히 밀봉하는 과정으로 이루어질 수 있다.
일반적으로, 리튬 이차전지의 특성상 파우치형 전지의 제조과정은 전지의 활성화 공정 및 디-개스(De-gas) 과정을 포함한다.
구체적으로, 리튬 이차전지는 전극조립체를 수납한 전지케이스에 전해액을 주액하고 일정 시간 동안 함침 시간을 거치며, 음극 표면에 SEI(Solid Electrolyte Interphase) 막을 형성하기 위해 1차 활성화 과정을 진행한다. 이 때, 음극과 전해액과의 반응 부산물로 가스가 발생하는 바, 상기 가스를 제거하기 위하여 진공 감압 과정 및 가압 과정을 진행한다.
상기 가스 제거 과정 중에 전해액이 함께 배출되는데, 전해액의 감소로 인하여 전지의 수명이 단축되는 문제가 있으므로 전해액의 토출량을 감소시키기 위한 노력이 필요하다.
또한, 토출된 전해액이 실링 예정부에 남아 있는 경우, 해당 부분에 밀봉이 잘 이루어지지 않기 때문에 전지케이스의 열융착 밀봉을 방해하게 된다. 따라서, 전체적으로 밀봉력이 낮은 이차전지가 생산되는 문제가 있다.
이에, 본 발명과 같이 가스 배출 과정 이전에, 가스 배출 방향의 외주변을 부분적으로 밀봉하는 과정을 포함함으로써, 실링 예정부에 전해액이 잔존할 수 있는 부분을 줄일 수 있는 바, 잔여 전해액으로 인해 밀봉력이 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계 사이에는 전지의 활성화 과정 및 전지케이스 내부의 가스를 배출하는 탈기 과정이 이루질 수 있으며, 상기 전지의 활성과 과정 및 가스 탈기 과정은 2회 이상 이루어질 수 있으며, 상기 활성화 과정과 탈기 과정 사이에는 전지를 안정화하기 위한 에이징 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 패턴 실링부는 실링부와 미실링부가 교차로 형성되는 패턴 실링으로 구성될 수 있으며, 상기 실링부와 미실링부는 상기 가스 배출 방향의 외주변의 전체 부분에서 균일하게 형성될 수 있다.
상기 패턴 실링은 전체적으로 직선 형태로 이루어지는 것이 바람직하며, 미실링부의 면적을 고려하여 실링부를 형성할 수 있는 바, 예를 들어, 점선, 일점 쇄선 또는 이점 쇄선의 형태로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 패턴 실링의 실링부와 미실링부의 면적비는 특별히 한정되지 않지만, 가스 배출을 위한 미실링부가 충분히 형성될 수 있으면서, 동시에 밀봉력 향상의 효과를 얻기 위하여, 상기 실링부와 미실링부는 동일한 면적 비율로 형성될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 양극 탭 및 음극 탭이 동일한 방향으로 돌출된 구조의 양극판 및 음극판으로 구성되거나, 양극 탭 및 음극 탭이 서로 반대 방향으로 돌출된 구조의 양극판 및 음극판으로 구성될 수 있다.
구체적으로, 전극 탭이 동일한 방향으로 돌출되는 구조의 전극조립체가 상부케이스 및 하부케이스가 분리되는 구조의 전지케이스에 수납되는 경우에는, 가스 배출 방향의 외주변을 제외한 전지케이스의 외주변에 1차 실링이 이루어지고, 상기 가스 배출 방향의 외주변에는 2차 실링 및 3차 실링이 이루어진다.
상기 전지케이스가 절곡되어 상부케이스 및 하부케이스를 형성하는 일체형 구조로 이루어지는 경우로서, 전지케이스가 절곡되는 방향의 전지케이스 외주변에는 상기 1차 실링 내지 3차 실링이 이루어지지 않을 수 있다.
또한, 상기 전극 탭이 서로 다른 방향으로 돌출되는 전극조립체가 상부케이스 및 하부케이스가 분리되는 구조의 전지케이스에 수납되는 경우에는, 상기 전극 탭이 돌출된 양 방향 전지케이스의 외주변 및 가스 배출 방향의 외주변의 반대 방향 외주변에는 1차 실링이 이루어진다.
상기 전지케이스가 절곡되어 상부케이스 및 하부케이스를 형성하는 일체형 구조로 이루어지는 경우로서, 가스 배출 방향의 외주변의 반대 방향 외주변에서 전지케이스가 절곡되는 경우에는, 상기 외주변에는 상기 1차 실링 내지 3차 실링이 이루어지지 않을 수 있다.
상기 패턴 실링부는 상기 가스 배출 방향의 외주변 전체에서 일정한 패턴을 갖도록 형성될 수 있는 바, 상기에서 설명한 바와 같이 패턴 실링의 형상은 다양한 형상이 가능하나, 가스 배출 방향의 외주변 전체에서 균일한 밀봉력을 확보하기 위하여, 상기 가스 배출 방향의 실링부에 형성되는 패턴은 일정한 패턴으로 이루어지는 것이 바람직하다
상기 패턴 실링부를 형성하는 2차 실링 단계 (c)는 패턴 실링부와 동일한 패턴이 형성된 실링 블록을 이용하여 이루어질 수 있는 바, 상기 패턴 실링부의 전체 길이와 대응되는 길이로 이루어진 실링 블록을 상기 가스 배출 방향의 외주변 상에 위치시킨 후, 상기 실링 블록을 가열 및 가압하여 진행될 수 있다.
상기 패턴 실링부를 완전하게 밀봉하는 3차 실링 단계 (d)의 밀봉은 상기 패턴 실링부의 전체 길이와 대응되는 길이를 갖는 실링 블록으로 이루어질 수 있으며, 상기 3차 실링에 의해 패턴 실링부의 미실링부가 밀봉되면서 상기 패턴 실링부의 실링부가 다시 열융착되는 경우 밀봉력이 향상될 수 있는 점을 고려할 때, 상기 (d) 단계의 밀봉은 상기 패턴 실링부의 실링부와 중첩되어서 이루어지는 것이 바람직하다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 이차전지의 제조방법은 전해액의 주입과정을 포함하는 바, 상기 1차 실링 단계 및 2차 실링 단계가 동시에 이루어진 후, 즉, 전극조립체를 전지케이스에 수납한 후, 상기 가스 배출 방향에 형성되는 패턴 실링부를 포함하여, 다른 외주변을 모두 실링한 후, 상기 패턴 실링부의 미실링부를 통해 전해액을 주입할 수 있다.
또는, 상기 1차 실링 단계 이후 및 상기 2차 실링 단계 이전에 전해액을 주입할 수 있는 바, 전해액의 주액 전에 전지케이스의 외주변을 실링하는 과정을 단계적으로 수행할 수 있다.
다만, 이와 같은 경우에도, 가스 배출 과정 이전에 패턴 실링부를 형성하여 밀봉성이 낮아지는 것을 방지하고 있다.
본 발명은, 상기 이차전지의 제조방법을 사용하여 제조되는 이차전지를 제공하고, 상기 이차전지를 포함하는 전지팩 및 상기 전지팩을 전원으로서 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.
구체적으로, 상기 전지팩은 고온 안전성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있으며, 이러한 디바이스의 상세한 예로는 모바일 전자기기(mobile device), 웨어러블 전자기기(wearable device), 전지 기반 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 제조방법은, 파우치형 전지케이스에서 가스 배출 방향의 외주변에 실링부와 미실링부가 교대로 위치하는 패턴 실링부를 형성하는 단계를 포함하는 바, 가스 배출을 위한 디개싱(Degassing) 과정에서 전해액이 가스와 함께 배출되더라도, 상기 가스 배출 방향의 외주변 일부는 이미 실링된 상태이기 때문에, 해당 부분만큼 전해액이 잔존할 가능성이 낮아지는 바, 미실링부에 남아 있는 전해액으로 인하여 전지케이스의 밀봉력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기와 같은 패턴 실링을 디개싱 과정 이전에 수행하기 때문에 전지케이스의 형태를 미리 지지하고 고정해주는 효과를 얻을 수 있는 바, 밀봉 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 미완성 파우치형 이차전지의 평면도이다.
도 2는 다른 하나의 실시예에 따른 미완성 파우치형 이차전지의 평면도이다.
도 3은 하나의 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 제조과정이다.
도 4는 다른 하나의 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 제조과정이다.
도 2는 다른 하나의 실시예에 따른 미완성 파우치형 이차전지의 평면도이다.
도 3은 하나의 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 제조과정이다.
도 4는 다른 하나의 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 제조과정이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 미완성 파우치형 이차전지의 평면도를 모식적으로 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 미완성 파우치형 이차전지(100)는 전극조립체(101)의 일측으로 양극 단자(102) 및 음극 단자(103)가 돌출된 구조로 이루어지고, 양극 단자(102) 및 음극 단자(103)는 전지케이스의 외주변 실링부(112)를 관통하여 외측으로 연장되어 있다.
미완성 파우치형 이차전지(100)의 전지케이스는 도면 상 전극조립체(101)의 우측 외주변에서 절곡되어 상부케이스 및 하부케이스가 일체로 연결된 구조로 이루어지고, 절곡부(130)가 있는 전지케이스의 외주변은 실링이 이루어지지 않는다. 그러나, 전극조립체 수납부의 개수 내지 깊이 등을 고려하여 절곡부(130)에도 실링이 이루어질 수 있음은 물론이다.
상기 전지케이스는 가스 배출 방향(113)의 전지케이스 외주변과 대면하는 외주변(111)과 전극 단자가 돌출된 방향의 외주변(112)에 1차 실링하여 실링부가 형성되고, 가스 배출 방향의(113)의 외주변(120)에는 2차 실링에 의한 패턴 실링부가 형성되어 있다.
패턴 실링부(120)는 직선형의 점선 형태로 형성되도록 도시되어 있으나, 전체적으로 직선형 구조로 이루어진다면, 일점 쇄서, 도는 이점 쇄선과 같은 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 실링부의 면적과 미실링부의 면적은 가스 배출 통로의 면적과 실링 강도를 고려하여 적절히 선택가능하며, 실링부의 면적과 미실링부의 면적이 동일한 비율로 형성될 수 있다.
도 2는 다른 하나의 실시예에 따른 미완성 파우치형 이차전지의 평면도를 모식적으로 도시하고 있다.
도 2를 참조하면, 미완성 파우치형 이차전지(200)는 전극조립체(201)의 양측 각각으로 양극 단자(202) 및 음극 단자(203)가 돌출된 구조로 이루어지고, 양극 단자(202) 및 음극 단자(203)는 전지케이스의 외주변 실링부(212, 213)를 관통하여 외측으로 연장되어 있다.
미완성 파우치형 이차전지(200)의 전지케이스는 상부케이스와 하부케이스가 서로 분리되는 구조의 전지케이스로서, 상부케이스와 하부케이스의 외주변이 모두 실링이 이루어져 있는 바, 전극 단자가 돌출된 전지케이스의 외주변들(212, 214)과 가스 배출 방향(213)의 반대 방향 외주변(211)에는 1차 실링에 의한 실링부가 형성되고, 가스 배출 방향(213)의 외주변(220)에는 2차 실링에 의한 패턴 실링부가 형성되어 있다. 외주변(220)의 패턴 실링은 전체적으로 직선의 형태로서 일점 쇄선과 같이 형성되어 있는 바, 실링부의 면적이 미실링부의 면적보다 넓게 형성된다.
도 3은 하나의 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 제조과정을 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, (a) 과정에서, 전극 단자(304)들이 일측으로 돌출된 구조의 전극조립체(303)가 전지케이스(301)의 수납부에 수납되어 있고, 전지케이스(301)는 절곡부(302)를 기준으로 화살표 방향으로 상부케이스가 절곡되어 하부케이스의 상면에 위치하게 된다. (b) 과정에서 전지케이스의 외주변에는 실링부(311)가 형성되나, 절곡부가 형성되는 외주변(312)과 가스 배출 방향(313)의 외주변은 실링이 이루어지지 않는다.
(c) 과정에서, 가스 배출 방향(313)의 전지케이스 외주변에 패턴 실링부(321)가 형성되고, (d) 과정에서 패턴 실링부(321)의 미실링부를 통해 전해액(330)이 주액된다. 이후 활성화 과정을 거쳐 가스가 생성되면, (e) 과정에서 패턴 실링부(321)의 미실링부를 통해 감압 및 가압 과정을 거치면서 가스가 배출(점선 화살표)된다. (f) 과정에서는 패턴 실링부(321)가 형성된 외주변이 완전히 실링될 수 있도록 다시 3차 실링이 이루어지면서 완전히 밀봉된 외주변(341)이 형성된다.
상기 3차 실링이 이루어지는 부분은 패턴 실링부(321)가 형성된 부분과 중첩되도록 형성되는 것이 바람직하다.
도 4는 다른 하나의 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 제조과정을 도시하고 있다.
도 3과 도 4를 비교하면, 도 3의 (b) 과정과 (c) 과정이 도 4의 제조과정에서는 동시에 이루어져 (b) 과정과 같이 이루어진다.
이후, 도 4의 (c) 과정 내지 (e) 과정은 도 3의 (d) 과정 내지 (f) 과정과 동일하다.
상기 도 3 및 도 4에 도시된 제조방법은, 상부케이스 및 하부케이스로 분리되는 구조의 전지케이스를 사용하는 도 2와 같이 실링부가 형성되는 경우에도 적용 가능한 범위에도 동일한 순서에 의해 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은 활성화 과정 후 가스를 배출하는 과정 이전에 가스 배출 방향의 실링 예정부의 일부에 실링부가 형성되어 실링부와 미실링부가 패턴을 형성하도록 밀봉함으로써, 상기 실링 예정부에 전해액 잔여물이 남을 수 있는 영역을 줄일 수 있으므로, 전지케이스의 밀봉력이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100, 200 : 미완성 파우치형 이차전지
101, 201, 303 : 전극조립체
102, 202 : 양극 단자
103, 203 : 음극 단자
111, 112, 211, 212, 214, 311, 341 : 실링부
113, 213, 313 : 가스 배출 방향
120, 220, 321 : 패턴 실링부
301 : 전지케이스
302 : 절곡부
304 : 전극 단자
330 : 전해액
101, 201, 303 : 전극조립체
102, 202 : 양극 단자
103, 203 : 음극 단자
111, 112, 211, 212, 214, 311, 341 : 실링부
113, 213, 313 : 가스 배출 방향
120, 220, 321 : 패턴 실링부
301 : 전지케이스
302 : 절곡부
304 : 전극 단자
330 : 전해액
Claims (12)
- 파우치형 이차전지의 제조방법으로서,
(a) 전극조립체를 파우치형 전지케이스에 수납하는 단계;
(b) 상기 전지케이스의 외주변 가운데 가스 배출 방향의 외주변을 제외한 나머지 외주변을 실링하는 1차 실링(Sealing) 단계;
(c) 상기 가스 배출 방향의 외주변에 패턴 실링부(Pattern Sealing Part)를 형성하는 2차 실링 단계;
(d) 상기 패턴 실링부를 완전하게 밀봉하는 3차 실링 단계;
를 포함하는 이차전지의 제조방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계 사이에는 전지의 활성화 과정 및 전지케이스 내부의 가스를 배출하는 탈기 과정이 이루어지는 이차전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 실링부는 실링부와 미실링부가 교차로 형성되는 패턴 실링으로 구성되는 이차전지의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 패턴 실링은 점선, 일점 쇄선 또는 이점 쇄선의 형태로 형성되는 이차전지의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 패턴 실링의 실링부와 미실링부는 동일한 면적 비율로 형성되는 이차전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 양극 탭 및 음극 탭이 동일한 방향으로 돌출된 구조의 양극판 및 음극판으로 구성되거나, 양극 탭 및 음극 탭이 서로 반대 방향으로 돌출된 구조의 양극판 및 음극판으로 구성되는 이차전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 실링부는 상기 가스 배출 방향의 외주변 전체에서 일정한 패턴을 갖도록 형성되는 이차전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 (c) 단계는 패턴 실링부와 동일한 패턴이 형성된 실링 블록을 가압하여 형성하는 이차전지의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 (d) 단계의 밀봉은 상기 패턴 실링부의 실링부와 중첩되어서 이루어지는 이차전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 1차 실링 단계 및 2차 실링 단계가 동시에 이루어진 후, 전해액을 주입하는 이차전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 1차 실링 단계 이후 및 상기 2차 실링 단계 이전에 전해액을 주입하는 이차전지의 제조방법.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 이차전지의 제조방법을 사용하여 제조되는 이차전지.
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| KR1020170134302A KR102443908B1 (ko) | 2017-10-17 | 2017-10-17 | 패턴 실링 단계를 포함하는 파우치형 이차전지의 제조방법 |
Publications (2)
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| KR20190042797A true KR20190042797A (ko) | 2019-04-25 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021054603A1 (ko) * | 2019-09-16 | 2021-03-25 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지 제조방법 및 이차전지 |
| WO2024019262A1 (ko) * | 2022-07-22 | 2024-01-25 | 에스케이온 주식회사 | 전지 케이스, 전지 및 전지의 제조방법 |
| EP4102528A4 (en) * | 2020-02-07 | 2024-06-19 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | ENERGY STORAGE DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING ENERGY STORAGE DEVICE |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007035576A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| KR20080011477A (ko) * | 2006-07-31 | 2008-02-05 | 주식회사 엘지화학 | 미실링 잉여부를 포함하고 있는 파우치형 이차전지 |
| KR20130134963A (ko) | 2012-05-31 | 2013-12-10 | 주식회사 엘지화학 | 가스 포켓부가 구비된 파우치형 전지 포장재, 및 이를 이용한 디개싱 공정 |
| KR20150014893A (ko) * | 2013-07-30 | 2015-02-09 | 주식회사 엘지화학 | 이중 실링부 구조를 포함하는 전지셀 |
| KR20160020759A (ko) * | 2014-08-14 | 2016-02-24 | 주식회사 엘지화학 | 가스 배출 수단을 포함하는 전지셀 |
| KR20160054242A (ko) | 2014-11-06 | 2016-05-16 | 주식회사 엘지화학 | 보조 실링부의 형성 과정을 포함하는 전지셀의 제조방법 |
| KR20180082752A (ko) * | 2017-01-11 | 2018-07-19 | 주식회사 엘지화학 | 전해액의 추가 공급이 가능한 이중 실링부 구조를 포함하는 전지셀 |
-
2017
- 2017-10-17 KR KR1020170134302A patent/KR102443908B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007035576A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| KR20080011477A (ko) * | 2006-07-31 | 2008-02-05 | 주식회사 엘지화학 | 미실링 잉여부를 포함하고 있는 파우치형 이차전지 |
| KR20130134963A (ko) | 2012-05-31 | 2013-12-10 | 주식회사 엘지화학 | 가스 포켓부가 구비된 파우치형 전지 포장재, 및 이를 이용한 디개싱 공정 |
| KR20150014893A (ko) * | 2013-07-30 | 2015-02-09 | 주식회사 엘지화학 | 이중 실링부 구조를 포함하는 전지셀 |
| KR20160020759A (ko) * | 2014-08-14 | 2016-02-24 | 주식회사 엘지화학 | 가스 배출 수단을 포함하는 전지셀 |
| KR20160054242A (ko) | 2014-11-06 | 2016-05-16 | 주식회사 엘지화학 | 보조 실링부의 형성 과정을 포함하는 전지셀의 제조방법 |
| KR20180082752A (ko) * | 2017-01-11 | 2018-07-19 | 주식회사 엘지화학 | 전해액의 추가 공급이 가능한 이중 실링부 구조를 포함하는 전지셀 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021054603A1 (ko) * | 2019-09-16 | 2021-03-25 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지 제조방법 및 이차전지 |
| US11876185B2 (en) | 2019-09-16 | 2024-01-16 | Lg Energy Solution, Ltd. | Method for manufacturing secondary battery and secondary battery |
| EP4102528A4 (en) * | 2020-02-07 | 2024-06-19 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | ENERGY STORAGE DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING ENERGY STORAGE DEVICE |
| WO2024019262A1 (ko) * | 2022-07-22 | 2024-01-25 | 에스케이온 주식회사 | 전지 케이스, 전지 및 전지의 제조방법 |
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