KR20190055594A - 이차 전지 및 그의 제조 방법, 이차 전지용 파우치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

이차 전지 및 그의 제조 방법, 이차 전지용 파우치 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지용 파우치는 전극 조립체를 수용하며, 표면 보호층, 금속을 포함하는 가스 배리어층 및 실란트층을 적층하여 형성되는 컵부; 및 디가싱 공정이 수행되면 디가싱홀이 타공되며, 상기 가스 배리어층이 제거된 디가싱부를 포함한다.

Description

이차 전지 및 그의 제조 방법, 이차 전지용 파우치 및 그의 제조 방법{The Secondary Battery And The Method For Manufacturing Thereof, The Pouch For Secondary Battery And The Method For Manufacturing Thereof}
본 발명은 이차 전지 및 그의 제조 방법, 이차 전지용 파우치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조 단가를 감소시키고 생산량을 증가시켜 경제성을 확보하며, 디가싱 홀을 용이하게 타공할 수 있는 이차 전지 및 그의 제조 방법, 이차 전지용 파우치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기 에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(Cell, Battery)는 각종 전자 기기로 둘러싸여 있는 생활 환경에 따라, 건물로 공급되는 교류전원을 획득하지 못하거나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.
이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학 전지인 일차 전지와 이차 전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차 전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. 반면에, 이차 전지는 전류와 물질 사이의 산화 및 환원 과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지이다. 즉, 전류에 의해 소재에 대한 환원 반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화 반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성된다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
리튬 이차 전지는 일반적으로 양극(Cathode), 분리막(Separator) 및 음극(Anode)이 적층되어 형성된다. 그리고 이들의 재료는 전지수명, 충방전 용량, 온도특성 및 안정성 등을 고려하여 선택된다. 리튬 이온이 양극의 리튬 금속 산화물로부터 음극의 흑연 전극으로 삽입(Intercalation) 및 탈리(Deintercalation)되는 과정이 반복되면서, 리튬 이차 전지의 충방전이 진행된다.
일반적으로 양극/분리막/음극의 3층 구조, 또는 양극/분리막/음극/분리막/양극 또는 음극/분리막/양극/분리막/음극의 5층 구조로 적층된 단위 셀들이 모여, 하나의 전극 조립체가 된다. 그리고 이러한 전극 조립체는 특정 케이스에 수용된다.
이차 전지는 전극 조립체를 수용하는 케이스의 재질에 따라, 파우치 형(Pouch Type) 및 캔 형(Can Type) 등으로 분류된다. 파우치 형(Pouch Type)은 형태가 일정하지 않은 연성의 폴리머 재질로 제조된 파우치에 전극 조립체를 수용한다. 그리고, 캔 형(Can Type)은 형태가 일정한 금속 또는 플라스틱 등의 재질로 제조된 케이스에 전극 조립체를 수용한다.
파우치 형 이차 전지의 케이스인 파우치는, 연성의 재질을 가지는 외장재로 제조된다. 그리고 전극 조립체를 수용하는 수용 공간이 마련된 컵부, 디가싱(Degasing) 공정을 수행하기 위해 디가싱 홀이 형성되는 디가싱부를 포함한다. 이러한 디가싱부는 디가싱 공정이 완료되면, 커팅하여 제거된다. 그런데, 종래에는 금속을 포함하는 가스 배리어층이 디가싱부에 적층되어 있었다. 따라서, 이차 전지용 파우치의 단가가 증가하고, 이차 전지의 생산량이 감소하였다. 또한, 디가싱부에 디가싱 홀을 타공하기 위해 많은 시간과 노력이 소모되는 문제가 있었다.
한국특허등록 제1159099호 한국공개공보 제2006-0103692호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 제조 단가를 절감하고 생산량을 증가시켜 경제성을 확보하는 이차 전지 및 그의 제조 방법, 이차 전지용 파우치 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 디가싱 홀을 용이하게 타공할 수 있는 이차 전지 및 그의 제조 방법, 이차 전지용 파우치 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법은 금속판이 이송되면서, 상기 금속판의 양면의 일부에 접착제가 도포되어 제1 접착면이 형성되며, 상기 금속판이 절단되는 단계; 복수의 표면 보호판이 상기 금속판의 양면에 각각 적층되어 복수의 제1 적층판을 형성하는 단계; 적어도 하나의 상기 제1 적층판에서, 상기 금속판이 적층된 면 전체에 접착제를 도포하여 제2 접착면을 형성하는 단계; 상기 제2 접착면에 실란트판이 적층되어 제2 적층판을 형성하는 단계; 상기 제2 적층판을 절단하여, 상기 금속판이 존재하는 컵부와, 상기 금속판이 존재하지 않는 디가싱부가 하나씩 포함되는 파우치를 제조하는 단계; 전극 조립체를 상기 컵부에 형성된 수용 공간에 수납하는 단계; 상기 파우치의 테두리의 일부를 개방하여 개구부를 형성하고, 나머지 일부를 실링하는 단계; 상기 개구부를 통해 전해액을 주입하는 단계; 상기 개구부를 1차 실링하는 단계; 상기 디가싱부에 디가싱 홀을 타공하는 단계; 디가싱 공정을 수행하는 단계; 및 상기 디가싱부를 2차 실링하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 금속판이 절단되는 단계에 있어서, 상기 금속판은, 상기 제1 접착면의 경계를 기준으로 절단될 수 있다.
또한, 상기 금속판의 일부 면에 제1 접착면을 형성하는 단계에 있어서, 상기 제1 접착면은, 상기 금속판의 양면에 일정 거리만큼 반복적으로 교차하며 형성될 수 있다.
또한, 상기 금속판의 일부 면에 제1 접착면을 형성하는 단계에 있어서, 상기 제1 접착면은, 상기 금속판의 길이방향으로 형성된 중심축을 기준으로, 상기 금속판의 좌측에는 일면에만 형성되고, 우측에는 타면에만 형성될 수 있다.
또한, 상기 2차 실링하는 단계가 수행되면, 상기 디가싱부는, 절단되어 제거될 수 있다.
또한, 상기 2차 실링하는 단계가 수행되면, 상기 디가싱부는, 상기 컵부의 측부를 권취할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지용 파우치는 전극 조립체를 수용하며, 표면 보호층, 금속을 포함하는 가스 배리어층 및 실란트층을 적층하여 형성되는 컵부; 및 디가싱 공정이 수행되면 디가싱홀이 타공되며, 상기 가스 배리어층이 제거된 디가싱부를 포함한다.
또한, 상기 금속은, 알루미늄을 포함할 수 있다.
또한, 상기 표면 보호층은, 폴리머로 제조될 수 있다.
또한, 상기 폴리머는, 나일론을 포함할 수 있다.
또한, 상기 실란트층은, 폴리머로 제조될 수 있다.
또한, 상기 폴리머는, 폴리프로필렌을 포함할 수 있다.
또한, 상기 디가싱부는, 디가싱 공정이 진행된 후에 절단되어 제거될 수 있다.
또한, 상기 디가싱부는, 디가싱 공정이 진행된 후에 상기 컵부의 측부를 권취할 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체의 전극 탭과 전기적으로 연결되고, 상기 전극 조립체의 충방전을 수행하는 입출력 단자를 포함하며, 오작동을 제어하는 보호 회로 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보호 회로 모듈의 상부를 커버하며, 상기 입출력 단자를 노출시키는 상부 몰딩부; 및 외부의 충격으로부터 하부를 보호하는 하부 몰딩부를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지용 파우치 제조 방법은 금속판이 이송되면서, 상기 금속판의 양면의 일부에 접착제가 도포되어 제1 접착면이 형성되며, 상기 금속판이 절단되는 단계; 복수의 표면 보호판이 상기 금속판의 양면에 각각 적층되어 복수의 제1 적층판을 형성하는 단계; 적어도 하나의 상기 제1 적층판에서, 상기 금속판이 적층된 면 전체에 접착제를 도포하여 제2 접착면을 형성하는 단계; 상기 제2 접착면에 실란트판이 적층되어 제2 적층판을 형성하는 단계; 및 상기 금속판이 존재하는 컵부와, 상기 금속판이 존재하지 않는 디가싱부가 하나씩 포함되는 조각으로 상기 제2 적층판을 절단하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 금속판이 절단되는 단계에 있어서, 상기 금속판은, 상기 제1 접착면의 경계를 기준으로 절단될 수 있다.
또한, 상기 금속판의 일부 면에 제1 접착면을 형성하는 단계에 있어서, 상기 제1 접착면은, 상기 금속판의 양면에 일정 거리만큼 반복적으로 교차하며 형성될 수 있다.
또한, 상기 금속판의 일부 면에 제1 접착면을 형성하는 단계에 있어서, 상기 제1 접착면은, 상기 금속판의 길이방향으로 형성된 중심축을 기준으로, 상기 금속판의 좌측에는 일면에만 형성되고, 우측에는 타면에만 형성될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 양극탭이 부착된 양극, 음극탭이 부착된 음극, 분리막을 권취 또는 적층해서 이루어지는 전극 조립체; 상부 파우치 및 하부 파우치가 서로 실링되어 이루어지며, 상기 전극 조립체가 수용되는 컵부 및 디가싱홀이 타공되는 디가싱부를 포함하고, 상기 디가싱부는 디가싱 공정이 완료되면 상기 컵부의 측부를 권취하는 전지 케이스; 상기 양극탭 및 상기 음극탭과 전기적으로 연결되고, 상기 전극 조립체의 충방전을 수행하는 입출력 단자를 포함하며, 오작동을 제어하는 보호 회로 모듈; 상기 보호 회로 모듈의 상부를 커버하며, 상기 입출력 단자를 노출시키는 상부 몰딩부; 및 외부의 충격으로부터 하부를 보호하는 하부 몰딩부를 포함하되, 상기 컵부는, 표면 보호층, 금속을 포함하는 가스 배리어층 및 실란트층을 적층하여 형성되고, 상기 디가싱부에는 상기 가스 배리어층이 제거된다.
또한, 상기 금속은, 알루미늄을 포함할 수 있다.
또한, 상기 표면 보호층은, 폴리머로 제조될 수 있다.
또한, 상기 폴리머는, 나일론을 포함할 수 있다.
또한, 상기 실란트층은, 폴리머로 제조될 수 있다.
또한, 상기 폴리머는, 폴리프로필렌을 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
금속을 포함하는 가스 배리어층을 디가싱부에서 제거함으로써, 이차 전지용 파우치의 제조 단가를 절감하고 이차 전지의 생산량을 증가시켜 경제성을 확보할 수 있다.
또한, 디가싱부에서 가스 배리어층을 제거하여 디가싱부가 얇아지고, 가스 배리어층까지 타공할 필요가 없으므로, 디가싱부에 디가싱 홀을 용이하게 타공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지의 조립도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지를 제조하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치를 제조하는 방법의 일부를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치를 제조하는 방법의 나머지 일부를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치를 제조하는 방법에 따라 제조된 제2 적층롤을 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치의 컵부의 측면 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치의 디가싱부의 측면 확대도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치에 전극 조립체를 수납하고 테두리의 일부만을 실링한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치에 전해액이 주입되는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치의 개구부를 1차 실링한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치의 디가싱부에 디가싱 홀을 타공하는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치의 개구부를 2차 실링한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치의 디가싱 홀과 2차 실링부 사이를 절단하는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지의 제조가 완료된 모습을 나타낸 개략도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 파우치를 제조하는 방법의 일부를 나타낸 개략도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 파우치를 제조하는 방법에 따라 제조된 제2 적층롤을 나타낸 개략도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)의 조립도이다.
일반적으로 리튬 이차 전지를 제조하는 과정은, 먼저 전극 활물질과 바인더 및 가소제를 혼합한 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극판과 음극판을 제조하고, 이를 분리막(Separator)의 양 측에 적층함으로써 소정 형상의 전극 조립체(10)를 형성한 다음에, 전극 조립체(10)를 전지 케이스(13)에 삽입하고 전해액 주입 후 실링한다.
전극 조립체(Electrode Assembly, 10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 탭(Electrode Tab, 11)을 포함한다. 전극 탭(11)은 전극 조립체(10)의 양극 및 음극과 각각 연결되고, 전극 조립체(10)의 외부로 돌출되어, 전극 조립체(10)의 내부와 외부 사이에 전자가 이동할 수 있는 경로가 된다. 전극 조립체(10)의 집전판은 전극 활물질이 도포된 부분과 전극 활물질이 도포되지 않은 말단 부분, 즉 무지부로 구성된다. 그리고 전극 탭(11)은 무지부를 재단하여 형성되거나 무지부에 별도의 도전부재를 초음파 용접 등으로 연결하여 형성될 수도 있다. 이러한 전극 탭(11)은 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)의 일측으로부터 동일한 방향으로 나란히 돌출될 수도 있으나, 이에 제한되지 않고 각각 다른 방향으로 돌출될 수도 있다.
전극 조립체(10)의 전극 탭(11)에는 전극 리드(Electrode Lead, 12)가 스팟(Spot) 용접 등으로 연결된다. 그리고, 전극 리드(12)의 일부는 절연부(14)로 주위가 포위된다. 절연부(14)는 전지 케이스(13)의 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)가 열 융착되는 실링부에 한정되어 위치하여, 전극 리드(12)를 전지 케이스(13)에 접착시킨다. 그리고, 전극 조립체(10)로부터 생성되는 전기가 전극 리드(12)를 통해 전지 케이스(13)로 흐르는 것을 방지하며, 전지 케이스(13)의 실링을 유지한다. 따라서, 이러한 절연부(14)는 전기가 잘 통하지 않는 비전도성을 가진 부도체로 제조된다. 일반적으로 절연부(14)로는, 전극 리드(12)에 부착하기 용이하고, 두께가 비교적 얇은 절연테이프를 많이 사용하나, 이에 제한되지 않고 전극 리드(12)를 절연할 수 있다면 다양한 부재를 사용할 수 있다.
전극 리드(12)는 양극 탭(111) 및 음극 탭(112)의 형성 위치에 따라 서로 동일한 방향으로 연장될 수도 있고 서로 반대 방향으로 연장될 수도 있다. 양극 리드(121) 및 음극 리드(122)는 서로 그 재질이 다를 수 있다. 즉, 양극 리드(121)는 양극 판과 동일한 알루미늄(Al) 재질이며, 음극 리드(122)는 음극 판과 동일한 구리(Cu) 재질 또는 니켈(Ni)이 코팅된 구리 재질일 수 있다. 그리고 전지 케이스(13)의 외부로 돌출된 전극 리드(12)의 일부분은 단자부가 되어, 외부 단자와 전기적으로 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)에서 전지 케이스(13)는 연성의 재질로 제조된 파우치이다. 이하, 전지 케이스(13)는 파우치인 것으로 설명한다. 그리고 전지 케이스(13)는 전극 리드(12)의 일부, 즉 단자부가 노출되도록 전극 조립체(10)를 수용하고 실링된다. 이러한 전지 케이스(13)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)를 포함한다. 하부 파우치(132)에는 전극 조립체(10)를 수용할 수 있는 수용 공간이 마련되고, 상부 파우치(131)는 상기 전극 조립체(10)가 전지 케이스(13)의 외부로 이탈되지 않도록 상기 수용 공간을 상부에서 커버한다. 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)는 도 1에 도시된 바와 같이 서로 분리되어 별도로 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 일측이 서로 연결되어 제조되는 등 다양하게 제조될 수 있다.
전극 조립체(10)의 전극 탭(11)에 전극 리드(12)가 연결되고, 전극 리드(12)의 일부분에 절연부(14)가 형성되면, 하부 파우치(132)에 마련된 수용 공간에 전극 조립체(10)가 수용되고, 상부 파우치(131)가 상기 수용 공간을 상부에서 커버한다. 그리고, 내부에 전해액을 주입하고 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)의 테두리에 형성된 실링부가 실링되면 이차 전지(1)가 제조된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)를 제조하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)는 디가싱부(134)에 가스 배리어층(21)이 제거된다. 따라서, 이차 전지용 파우치의 제조 단가를 절감하고 디가싱부(134)에 디가싱 홀을 용이하게 타공할 수 있다.
이하, 도 2에 도시된 각 단계를 도 3 내지 도 16을 참고하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치를 제조하는 방법의 일부를 나타낸 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스(13)는 연성의 재질로 제조된 파우치이다.
일반적으로 전극 조립체(10)를 수용하는 전지 케이스(13)는, 가스 배리어층(Gas Barrier Layer, 21), 표면 보호층(Surface Protection Layer, 22) 및 실란트층(Sealant Layer, 23)을 포함한다. 가스 배리어층(21)은 가스 출입을 차단하는 것으로, 금속을 포함하며 주로 알루미늄 박막(Al Foil)이 사용된다. 표면 보호층(22)은 최외층에 위치하여 외부와의 마찰 및 충돌이 자주 발생하므로, 주로 내마모성 및 내열성을 가지는 나일론(Nylon) 수지 또는 PET 등의 폴리머가 사용된다. 그리고 실란트층(23)은 최내층에 위치하여 전극 조립체(10)와 직접적으로 접촉하고, 주로 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리머가 사용된다.
파우치 형 전지 케이스(13)는 상기와 같은 적층 구조의 필름이 주머니 형태로 가공되어 제조되며, 전극 조립체(10)가 내부에 수용되면 전해액을 주입한다. 그 후에 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)를 서로 접촉시키고, 실링부에 열 압착을 하면 실란트층(23)끼리 접착됨으로써 전지 케이스(13)가 실링된다. 이 때, 실란트층(23)은 전극 조립체(10)와 직접적으로 접촉하므로 절연성을 가져야 하며, 또한 전해액과도 접촉하므로 내식성을 가져야 한다. 또한, 내부를 완전히 밀폐하여 내부 및 외부간의 물질 이동을 차단해야 하므로, 높은 실링성을 가져야 한다. 즉, 실란트층(23)끼리 접착된 실링부는 우수한 열 접착 강도를 가져야 한다. 일반적으로 이러한 실란트층(23)에는 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE) 등의 폴리올레핀계 수지가 사용된다. 특히, 폴리프로필렌(PP)은 인장강도, 강성, 표면경도, 내마모성, 내열성 등의 기계적 물성과 내식성 등의 화학적 물성이 뛰어나, 실란트층(23)을 제조하는데 주로 사용된다.
이러한 전지 케이스(13)를 제조하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 얇은 금속판(212)이 권취된 금속롤(211)로부터 상기 금속판(212)을 권출하여 이송한다(S201). 그리고, 상기 이송되는 금속판(212)을 프레스롤(241)과 그라비어롤(242)이 양면에서 가압하며 회전한다.
그리고 프레스롤(241)과 그라비어롤(242)의 회전면에 각각 접착제가 도포된다. 따라서, 프레스롤(241)과 그라비어롤(242)이 금속판(212)을 양면에서 가압할 때, 금속판(212)의 양면에 접착제가 도포되어 제1 접착면(247)을 형성한다(S202). 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 프레스롤(241)과 그라비어롤(242)에 접착제가 연속적으로 도포되지 않고, 각각 일정한 주기로 접착제의 도포 및 도포 정지가 반복된다. 만약, 프레스롤(241)과 그라비어롤(242)에 접착제의 도포 위치가 서로 대응되는 위치라면, 프레스롤(241)에 도포되는 주기와 그라비어롤(242)에 도포되는 주기는, 정확히 반주기 차이인 것이 바람직하다. 다만, 이에 제한되지 않고, 서로의 주기가 정확히 동일하나, 접착제가 프레스롤(241)에 도포되는 위치와 그라비어롤(242)에 도포되는 위치가 서로 일정 거리만큼 차이가 날 수도 있다. 이와 같은 방법으로 금속판(212)에 접착제가 도포되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 금속판(212)에는 접착제가 도포된 제1 접착면(247)이 양면에 상기 일정 거리만큼 반복적으로 교차하며 형성된다.
제1 접착면(247)이 금속판(212)의 양면에 하나씩 형성될 때마다, 상기 제1 접착면(247)의 경계를 기준으로 커터(246)가 금속판(212)을 절단한다(S203). 따라서, 제1 접착면(247)이 상면에 도포된 금속판(212) 조각들과, 제1 접착면(247)이 하면에 도포된 금속판(212) 조각들이 서로 교차하며 배치될 수 있다. 이 때, 커터(246)가 정확히 제1 접착면(247)의 경계를 기준으로 금속판(212)을 절단하기 위해, 커터(246)가 절단하는 속도 및 위치는 금속판(212)의 이동 속도, 제1 접착면(247)이 형성된 위치 및 접착제가 도포되는 주기 등에 따라 결정된다. 도 2 및 도 3에는 금속판(212)에 제1 접착면(247)이 형성된 후에 금속판(212)이 커터(246)로 절단되는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않고 금속판(212)이 먼저 커터(246)로 절단된 후에 제1 접착면(247)이 형성될 수도 있는 등 공정 순서가 서로 바뀔 수도 있다.
금속판(212)의 상부에는 제1 표면 보호롤(221), 금속판(212)의 하부에는 제2 표면 보호롤(222)이 배치되어, 각각 제1 및 제2 표면 보호판(223, 224)이 권출된다. 그리고 금속판(212)에 접착제가 모두 도포되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 금속판(212)의 상면에는 제1 표면 보호롤(221)로부터 권출된 제1 표면 보호판(223)이 적층되고, 금속판(212)의 하면에는 제2 표면 보호롤(222)로부터 권출된 제2 표면 보호판(224)이 적층된다(S204). 이 때, 제1 표면 보호판(223)은, 제1 접착면(247)이 상면에 도포된 금속판(212)과 접착되고, 제2 표면 보호판(224)은, 제1 접착면(247)이 하면에 도포된 금속판(212)과 접착된다.
표면 보호판(223, 224)이 적층된 후 히팅롤(243)과 프레스롤(241)이 상기 적층된 금속판(212) 및 표면 보호판(223, 224)을 가압하며 열을 가한다. 그럼으로써, 접착제가 용융되어 금속판(212)과 표면 보호판(223, 224) 간의 접착이 더욱 견고해 질 수 있다.
제1 표면 보호판(223)과 금속판(212)이 적층된 제1 적층판(2441)은, 상부에 배치된 상부 제1 적층롤(244)로 권취된다. 그리고, 제2 표면 보호판(224)과 금속판(212)이 적층된 제1 적층판(2441)은, 하부에 배치된 하부 제1 적층롤(244)로 권취된다.
따라서, 상부 제1 적층롤(244)로 권취되는 제1 적층판(2441)은, 연속된 제1 표면 보호판(223)의 하부 표면에, 상부에 접착제가 도포된 금속판(212) 조각이 상기 일정 간격만큼 이격되어 반복적으로 부착되어 있는 형태가 되고, 하부 제1 적층롤(244)로 권취되는 제1 적층판(2441)은 연속된 제2 표면 보호판(224)의 상부 표면에, 하부에 접착제가 도포된 금속판(212) 조각이 상기 일정 간격만큼 이격되어 반복적으로 부착되어 있는 형태가 된다. 즉, 상부 및 하부의 제1 적층롤(244)에 권취된 각각의 제1 적층판(2441)은 모두, 금속판(212)이 일정 거리만큼 반복적으로 부착 및 탈착된 형태를 가질 수 있다. 여기서 상기 일정 간격은, 제1 접착면(247)이 반복적으로 교차하며 형성된 일정 간격을 지칭하며, 동시에 절단된 금속판(212) 조각 하나의 너비와 동일할 수도 있다.
상기 기술한 바와 같이, 금속판(212)이 제1 접착면(247)의 경계를 기준으로 절단되었으므로, 상기 복수의 제1 적층판(2441)은 각각 별개의 제1 적층롤(244), 즉 상부 및 하부 제1 적층롤(244)로 각각 권취될 수 있다. 그리고, 각각의 제1 적층롤(244)은 잔류 응력의 제거를 위해, 일정 시간 동안 에이징 공정을 거친다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치를 제조하는 방법의 나머지 일부를 나타낸 개략도이다.
그 다음 공정에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 각각 권취된 제1 적층롤(244)로부터 다시 제1 적층판(2441)을 권출하여 이송한다. 그리고, 상기 이송되는 제1 적층판(2441)을 프레스롤(241)과 그라비어롤(242)이 양면에서 가압하며 회전한다.
그리고 그라비어롤(242)의 회전면에 접착제가 도포되어 제2 접착면(247)이 형성된다. 따라서, 프레스롤(241)과 그라비어롤(242)이 금속판(212)을 양면에서 가압할 때, 제1 적층판(2441)의 하면에 접착제가 도포된다.
제1 적층판(2441)의 하부에는 실란트롤(231)이 배치되어 실란트판(232)이 권출된다. 그리고 제1 적층판(2441)에 접착제가 모두 도포되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 적층판(2441)의 하면에는 실란트롤(231)로부터 권출된 실란트판(232)이 적층되어 제2 적층판(2451)이 형성된다(S205).
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기의 공정과는 달리, 제1 적층판(2441)에서 금속판(212)이 적층된 면에만 실란트판(232)이 적층되고, 금속판(212)이 적층되지 않은 면에는 다른 판이 적층되지 않을 수 있다. 따라서, 제1 적층판(2441)에서 금속판(212)이 적층된 면에만 접착층이 형성되기 위해, 그라비어롤(242)의 회전면에만 접착제가 도포되며, 프레스롤(241)의 회전면에는 접착제가 도포되지 않을 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 제1 적층판(2441)에서 금속판(212)이 적층되지 않은 면에도 추가적으로 다른 판이 적층되고자 한다면, 프레스롤(241)의 회전면에도 접착제가 도포될 수 있다.
그리고, 상기 실란트층(23)은 상기의 공정과는 달리, 일정한 주기로 접착제의 도포 및 도포 정지가 반복되지 않는다. 즉, 상기 제1 적층판(2441)의 하면 전체에 제2 접착면(247)이 연속적으로 형성되어, 실란트층(23)도 연속적으로 적층될 수 있다.
실란트판(232)이 적층된 후 히팅롤(243)과 프레스롤(241)이 상기 적층된 제1 적층판(2441) 및 실란트판(232)을 가압하며 열을 가한다. 그럼으로써, 접착제가 용융되어 제1 적층판(2441)과 실란트판(232) 간의 접착이 더욱 견고해 질 수 있다. 제1 적층판(2441)과 실란트판(232)이 적층된 제2 적층판(2451)은 제2 적층롤(245)로 권취된다. 제2 적층롤(245)은 잔류 응력의 제거를 위해, 일정 시간 동안 에이징 공정을 거친다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치를 제조하는 방법에 따라 제조된 제2 적층롤(245)을 나타낸 개략도이다.
상기의 방법을 통해 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 적층롤(245)을 형성하고, 제2 적층롤(245)로부터 다시 제2 적층판(2451)을 권출하는 경우, 컵부(133)와 디가싱부(134)를 각각 일정 거리만큼 반복적으로 교차하며 형성시킬 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, 컵부(133)는 전극 조립체(10)를 수용하는 수용 공간(1331)이 마련되는 부분이다. 그리고 디가싱부(134)는 디가싱(Degasing) 공정을 수행하기 위해 디가싱 홀이 형성되는 부분이다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 컵부(133) 부분에만 금속판(212)이 적층되어 있고, 디가싱부(134)에는 금속판(212)이 적층되지 않는다.
상기 제2 적층롤(245)로부터 제2 적층판(2451)을 권출하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 컵부(133)에 펀치 등을 이용하여 전극 조립체(10)가 수용되는 수용 공간(1331)을 형성한다. 그리고, 컵부(133)와 디가싱부(134)의 경계선 2개 마다 하나씩 커팅라인(A)으로 설정하여 절단한다(S206). 예를 들어, 초기에 왼쪽에 디가싱부(134), 오른쪽에 컵부(133)가 위치한 경계선을 커팅라인(A)으로 설정하였다면, 제2 적층판(2451)을 권출하면서 왼쪽에 디가싱부(134), 오른쪽에 컵부(133)가 위치한 모든 경계선을 커팅라인(A)으로 설정한다. 이와 반대로, 초기에 왼쪽에 컵부(133), 오른쪽에 디가싱부(134)가 위치한 경계선을 커팅라인(A)으로 설정하였다면, 제2 적층판(2451)을 권출하면서 왼쪽에 컵부(133), 오른쪽에 디가싱부(134)가 위치한 모든 경계선을 커팅라인(A)으로 설정한다. 상기 커팅라인(A)는, 제2 적층판(2451)의 길이 방향과 직교하는 것이 바람직하다. 이로써, 컵부(133)와 디가싱부(134)를 하나씩 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치의 제조가 완료된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치의 컵부(133)의 측면 확대도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치의 디가싱부(134)의 측면 확대도이다.
상기 기술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 적층판(2451)에서 컵부(133) 부분에만 내부에 금속판(212)이 적층되어 있고, 디가싱부(134)에는 금속판(212)이 적층되지 않는다.
따라서, 상기의 방법에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치의 제조가 완료되면, 컵부(133)는 도 6에 도시된 바와 같이, 표면 보호층(22), 가스 배리어층(21) 및 실란트층(23)이 순서대로 적층되어 형성된다. 그리고, 디가싱부(134)는 도 7에 도시된 바와 같이, 가스 배리어층(21)이 적층되지 않고, 표면 보호층(22) 및 실란트층(23)만이 적층되어 형성된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치에 전극 조립체(10)를 수납하고 테두리의 일부만을 실링한 모습을 나타낸 개략도이다.
상기의 방법에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치의 제조가 완료되면, 상기 기술한 바와 같이, 상기 파우치의 컵부(133)에 마련된 수용 공간(1331)에 전극 조립체(10)를 수납한다(S207). 이 때, 서로 개구부(135)가 마주보도록 배치시킨 두 개의 컵부(133) 사이에 전극 조립체(10)를 수납할 수 있다. 전극 조립체를 컵부에 수납한 후에는 도 8에 도시된 바와 같이, 파우치의 테두리의 일부는 개방하고 나머지 일부는 실링한다(S208).
하기 후술할 바, 파우치의 테두리의 일부는, 파우치의 내부에 전해액을 주입하기 위해 개방하여 개구부(135)를 형성한다. 이 때, 전극 조립체(10)가 전해액에 충분히 함침되기 위해, 전해액은 파우치의 상방에서 하방으로 주입되는 것이 바람직하다. 그리고, 전해액이 누출되지 않기 위해, 파우치의 테두리 중에서 개방된 일부는 상방을 향하고, 실링된 나머지 일부는 하방 및 측방을 향하는 것이 바람직하다. 또한, 전해액을 주입한 후에 디가싱 공정을 수행한다. 이 때 가스가 용이하게 제거되면서, 다가싱홀을 통해 상기 주입된 전해액이 누출되지 않기 위해, 디가싱부(134)에 형성되는 디가싱 홀이 파우치의 상부에 형성되는 것이 바람직하다.
따라서 도 8에 도시된 바와 같이, 디가싱부(134)가 상방을 향하고, 컵부(133)가 하방을 향하도록 파우치를 배치한다. 그리고 파우치의 테두리 중에서 상방을 향하며 디가싱부(134)의 테두리에 포함되는 일부를 실링하지 않고 개방한다. 그리고 하방 및 측방을 향하는 나머지 일부를 실링하는 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치에 전해액이 주입되는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 파우치에 형성된 개구부(135)를 통해, 파우치의 내부에 전해액이 주입된다(S209). 이 때 상기 기술한 바와 같이, 전극 조립체(10)가 전해액에 충분히 함침되고 전해액이 누출되지 않기 위해, 전해액은 파우치의 상방에서 하방으로 주입되는 것이 바람직하다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치의 개구부(135)를 1차 실링한 모습을 나타낸 개략도이다.
파우치의 내부에 전해액을 주입하고, 도 10에 도시된 바와 같이, 개방된 개구부(135)를 1차 실링하여 1차 실링부(S1)를 형성한다(S210). 그리고, 활성화(Formation) 공정을 수행한다. 활성화 공정(화성 공정)이란, 이차 전지(1)가 전력을 공급할 수 있도록 최종적으로 충전을 완료하는 공정이다.
활성화 공정은 1차 실링부(S1)를 형성하여, 파우치를 완전히 밀폐한 후에 수행하므로, 충전률이 높고 빠르게 가스를 배출하여 정해진 공정 시간 내에 이차 전지(1)의 제조를 완료할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치의 디가싱부(134)에 디가싱 홀(H)을 타공하는 모습을 나타낸 개략도이다.
활성화 공정을 완료하면 파우치의 내부에서 가스가 발생한다. 따라서, 도 11에 도시된 바와 같이, 파우치의 일면에 디가싱 홀(H)을 타공하여 상기 가스를 배출하는 디가싱(Degassing) 공정을 수행한다(S211). 이 때, 상기 디가싱 홀(H)은 디가싱부(134)에 타공된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디가싱부(134)에서 금속을 포함하는 가스 배리어층(21)이 제거되므로, 디가싱부(134)가 얇아지고 폴리머만으로 형성되므로, 디가싱 홀(H)을 용이하게 타공할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치의 개구부(135)를 2차 실링한 모습을 나타낸 개략도이다.
상기 기술한 바와 같이, 디가싱부(134)에는 1차 실링한 후에 디가싱 홀(H)이 타공되므로, 파우치의 내부는 다시 개방되어 내부의 전해액이 외부로 누출될 수 있다. 따라서, 도 12에 도시된 바와 같이, 파우치에서 개구부(135)가 형성된 부분을 2차 실링하여 2차 실링부(S2)를 형성한다(S212). 이 때, 2차 실링부(S2)는 컵부(133)와 디가싱 홀(H)의 사이에 형성되어, 컵부(133)의 내부를 밀폐하는 것이 바람직하다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치의 디가싱 홀(H)과 2차 실링부(S2) 사이를 절단하는 모습을 나타낸 개략도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)의 제조가 완료된 모습을 나타낸 개략도이다.
2차 실링부(S2)가 형성되면, 도 13에 도시된 바와 같이, 디가싱 홀(H)과 2차 실링부(S2) 사이에 커팅라인(B)을 설정하여 절단한다. 그럼으로써, 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)의 제조가 완료된다. 이 때, 전극 조립체(10)가 수용된 컵부(133)만이 잔존하고, 절단된 디가싱부(134)는 버려진다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이와 같이 버려지는 디가싱부(134)에는, 금속을 포함하는 가스 배리어층(21)이 적층되지 않으므로, 이차 전지용 파우치의 제조 단가를 절감하고, 이차 전지(1)의 생산량을 증가시킬 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 파우치를 제조하는 방법의 일부를 나타낸 개략도이다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 파우치를 제조하는 방법을 기술한다. 이 때, 상기 기술한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 파우치를 제조하는 방법과 중복되는 내용은 생략한다. 다만, 내용의 생략은 설명의 편의를 위함일 뿐이며, 권리범위를 제한하기 위함이 아니다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 파우치를 제조할 때에도, 도 15에 도시된 바와 같이, 먼저 얇은 금속판(212a)이 권취된 금속롤(211a)로부터 상기 금속판(212a)을 권출하여 이송한다. 그리고, 상기 이송되는 금속판(212a)을 프레스롤(24a1)과 그라비어롤(242a)이 양면에서 가압하며 회전한다.
그리고 프레스롤(241a)과 그라비어롤(242a)의 회전면에 각각 접착제가 도포된다. 따라서, 프레스롤(241a)과 그라비어롤(242a)이 금속판(212)을 양면에서 가압할 때, 금속판(212a)의 양면에 접착제가 도포되어 제1 접착면(247a)을 형성한다. 이 때, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 프레스롤(241a)과 그라비어롤(242a)의 회전면 전체에 접착제가 도포되지 않고, 프레스롤(241a)과 그라비어롤(242a)의 회전면의 중심선을 기준으로 각각 일측부 및 타측부에 도포된다. 예를 들어, 프레스롤(241a)에는 회전면의 중심선을 기준으로, 좌측부에 접착제가 도포된다면, 그라비어롤(242a)에는 회전면의 중심선을 기준으로 우측부에 접착제가 도포된다. 반대로, 프레스롤(241a)에는 회전면의 중심선을 기준으로 우측부에 접착제가 도포된다면, 그라비어롤(242a)에는 회전면의 중심선을 기준으로 좌측부에 접착제가 도포된다. 여기서 좌측 및 우측은, 금속판(212a)을 길이 방향으로 마주 보았을 때를 기준으로 판단한다. 이와 같은 방법으로 금속판(212a)에 접착제가 도포되면, 도 15에 도시된 바와 같이, 금속판(212a)에 길이 방향으로 형성된 중심축을 기준으로, 좌측에는 상면에만 접착제가 도포되고 우측에는 하면에만 도포되거나, 우측에는 상면에만 접착제가 도포되고 좌측에는 하면에만 도포된다. 따라서, 상기 중심축을 기준으로, 금속판(212a)의 좌측에는 일면에만, 우측에는 타면에만 제1 접착면a(247)이 형성된다.
제1 접착면(247a)이 금속판(212a)의 양면에 형성될 때마다, 상기 제1 접착면(247a)의 경계를 기준으로 커터(246a)가 금속판(212a)을 절단한다. 결국, 커터(246a)는 금속판(212a)의 길이 방향으로 형성된 중심축을 따라, 상기 금속판(212a)을 절단할 수 있다. 따라서, 제1 접착면(247a)이 상면에 도포된 금속판(212a) 조각들과, 제1 접착면(247a)이 하면에 도포된 금속판(212a) 조각들이 서로 좌우측으로 분리될 수 있다. 이 때, 커터(246a)는 금속판(212a)의 좌, 우, 전, 후 방향으로는 이동할 필요가 없고, 단지 상, 하 방향으로만 왕복 이동을 하거나, 회전 운동만을 하며 금속판(212a)을 절단할 수 있다. 도 15에는 금속판(212a)에 제1 접착면(247a)이 형성된 후에 금속판(212a)이 커터(246a)로 절단되는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않고 금속판(212a)이 먼저 커터(246a)로 절단된 후에 제1 접착면(247a)이 형성될 수도 있는 등 공정 순서가 서로 바뀔 수도 있다.
금속판(212a)에 접착제가 모두 도포되면, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 표면 보호판(223a, 224a)이 적층되고, 히팅롤(243a)과 프레스롤(241a)이 상기 적층된 금속판(212a) 및 표면 보호판(223a, 224a)을 가압하며 열을 가한다.
그리고 제1 표면 보호판(223a)과 금속판(212a)이 적층된 제1 적층판(2441a)은, 상부에 배치된 상부 제1 적층롤(244a)로 권취되고, 제2 표면 보호판(224a)과 금속판(212a)이 적층된 제1 적층판(2441a)은, 하부에 배치된 하부 제1 적층롤(244a)로 권취된다. 상부 및 하부의 제1 적층롤(244a)에 권취된 각각의 제1 적층판(2441a)은 모두, 금속판(212a)이 표면 보호판(223a, 224a)의 좌측 또는 우측에만 연속적으로 부착된 형태를 가질 수 있다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 파우치를 제조하는 방법에 따라 제조된 제2 적층롤(245a)을 나타낸 개략도이다.
상기 권취된 제1 적층롤(244a)은, 상기 도 4에 대한 설명에 기술한 나머지 공정을 거쳐 제2 적층롤(245a)로 권취된다. 그리고, 도 16에 도시된 바와 같이, 제2 적층롤(245a)로부터 다시 제2 적층판(2451a)을 권출하면, 길이 방향으로 형성된 중심축을 기준으로 좌측 또는 우측에만 컵부(133a) 또는 디가싱부(134a)가 각각 형성된다.
상기 제2 적층롤(245a)로부터 제2 적층판(2451a)을 권출하면, 도 16에 도시된 바와 같이, 컵부(133a)에 펀치 등을 이용하여 전극 조립체(10)가 수용되는 수용 공간(1331a)을 형성한다. 그리고, 수용 공간(1331a)의 사이마다 커팅라인(A')을 설정하여 절단한다. 상기 커팅라인(A')는, 제2 적층판(2451a)의 길이 방향과 직교하는 것이 바람직하다. 이로써, 컵부(133a)와 디가싱부(134a)를 하나씩 포함하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 파우치의 제조가 완료된다.
본 발명의 실시예들에 따른 파우치 형 이차 전지는, 도면에 도시되지는 않았으나, 보호 회로 모듈을 더 포함할 수 있다. 보호 회로 모듈은 이차 전지용 파우치의 외측, 특히 전극 탭(11)이 형성된 부분에 안착되고, 전극 조립체(10)의 양극 탭(111) 및 음극 탭(112)과 전기적으로 연결되어, 전극 조립체(10)의 충방전 및 오작동을 제어한다. 예를 들면, 보호 회로 모듈은 전극 조립체(10)로부터 과전류가 출력될 때, 상기 과전류를 차단할 수 있다. 또한, 보호 회로 모듈은 입출력 단자를 더 포함하여, 이차 전지의 충방전을 수행한다. 이러한, 보호 회로 모듈은 일반적으로 다양한 보호 회로를 구비하는 구조로 형성된다.
상기와 같이 본 발명의 실시예들에 따라 파우치 형 이차 전지를 제조한 후, 별도로 제작된 팩 케이스에 삽입할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 팩 공정을 수행하여, 이차 전지용 파우치가 자체적으로 팩 케이스의 역할을 수행할 수도 있다. 구체적으로, 도면에 도시되지는 않았으나, 본 발명의 실시예들에 따라 이차 전지용 파우치를 제조하는 과정에서 상기 S212 단계에 따라 이차 전지용 파우치에 2차 실링부(S2)를 형성한 후에, 디가싱부(134)에 커팅라인(B)을 설정하여 절단하지 않고, 디가싱부(134)를 컵부(133)의 주변에 권취할 수 있다.
이 때, 디가싱부(134)의 폭이, 컵부(133)의 폭보다 두 배 이상으로 길게 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 파우치를 제조하는 방법에서, 커터(246a)가 금속판(212a)을 절단할 때, 금속판(212a)의 길이 방향으로 형성된 중심축을 따라 절단하지 않고, 상기 중심축에서 일측으로 일정 거리만큼 평행 이동하여 절단할 수 있다. 또는, 커버(246a)가 복수로 형성되어, 상기 중심축에서 일정 거리만큼 대칭으로 평행 이동하여 동시에 절단할 수도 있다. 이와 같은 방법으로 디가싱부(134)의 폭을, 컵부(133)의 폭보다 두 배 이상으로 길게 제조하여, 디가싱부(134)가 컵부(133)를 한 바퀴 권취할 수도 있다.
파우치가 자체적으로 팩 케이스의 역할을 수행하기 위해, 상부 및 하부 몰딩부를 더 포함할 수 있다. 상부 및 하부 몰딩부는 핫 멜트(Hot Melt)를 이용하는 핫 멜팅 방법을 통해 상기 파우치 형 이차 전지를 몰딩하여 형성된다. 그리고, 이차 전지용 파우치가 튜브 형태를 유지시킨다.
상기 상부 및 하부 몰딩부에 사용되는 핫 멜트(Hot Melt)는 열용융형 접착제이다. 즉, 물이나 용제를 전혀 사용하지 않고, 상온에서 100% 고체인 불휘발성, 불연성, 열가소성 수지(themoplastic-resin)를 이용하여 고온에서 액상으로 피착제에 도포, 압착 후, 수초 내에 냉각 고화되면서 접착력을 발휘하는 것이 바람직하다.
이러한 핫 멜트(hot melt)는 EVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer) 계열 물질, 폴리아미드(polyamide) 계열, 폴리에스테르(polyester) 계열 물질, 고무(rubber) 계열 물질 및 폴리우레탄(polyurethane) 계열 물질로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.
상부 몰딩부는 이차 전지용 파우치에서 보호 회로 모듈이 안착되는 부분, 특히 상부를 핫 멜팅(Hot Melting) 방법을 통하여 몰딩된 부분이다. 이러한 상부 몰딩부에는 보호 회로 모듈의 입출력 단자가 노출되도록 형성된다.
하부 몰딩부는 파우치 형 이차 전지의 하부를 핫 멜팅 방법을 통하여 몰딩된 부분이다. 상기와 같이 디가싱부(134)를 이용하여 팩 공정을 수행한다면, 디가싱부(134)가 컵부(133)의 측부를 권취하여 이차 전지용 파우치의 측부는 외부의 충격으로부터 보호할 수 있으나, 하부는 외부에 그대로 노출될 수 있다. 따라서 하부 몰딩부는 이러한 이차 전지용 파우치의 하부에 몰딩되어, 외부의 충격으로부터 보호한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 이차 전지 10: 전극 조립체
11: 전극 탭 12: 전극 리드
13: 전지 케이스 14: 절연부
21: 가스 배리어층 22: 표면 보호층
23: 실란트층 111: 양극 탭
112: 음극 탭 121: 양극 리드
122: 음극 리드 131: 상부 파우치
132: 하부 파우치 133: 컵부
134: 디가싱부 135: 개구부
211: 금속롤 212: 금속판
221: 제1 표면 보호롤 222: 제2 표면 보호롤
223: 제1 표면 보호판 224: 제2 표면 보호판
231: 실란트롤 232: 실란트판
241: 프레스롤 242: 그라비어롤
243: 히팅롤 244: 제1 적층롤
245: 제2 적층롤 246: 커터
247: 접착면 1331: 수용 공간
2441: 제1 적층판 2451: 제2 적층판

Claims (26)

  1. 금속판이 이송되면서, 상기 금속판의 양면의 일부에 접착제가 도포되어 제1 접착면이 형성되며, 상기 금속판이 절단되는 단계;
    복수의 표면 보호판이 상기 금속판의 양면에 각각 적층되어 복수의 제1 적층판을 형성하는 단계;
    적어도 하나의 상기 제1 적층판에서, 상기 금속판이 적층된 면 전체에 접착제를 도포하여 제2 접착면을 형성하는 단계;
    상기 제2 접착면에 실란트판이 적층되어 제2 적층판을 형성하는 단계;
    상기 제2 적층판을 절단하여, 상기 금속판이 존재하는 컵부와, 상기 금속판이 존재하지 않는 디가싱부가 하나씩 포함되는 파우치를 제조하는 단계;
    전극 조립체를 상기 컵부에 형성된 수용 공간에 수납하는 단계;
    상기 파우치의 테두리의 일부를 개방하여 개구부를 형성하고, 나머지 일부를 실링하는 단계;
    상기 개구부를 통해 전해액을 주입하는 단계;
    상기 개구부를 1차 실링하는 단계;
    상기 디가싱부에 디가싱 홀을 타공하는 단계;
    디가싱 공정을 수행하는 단계; 및
    상기 디가싱부를 2차 실링하는 단계를 포함하는 이차 전지 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속판이 절단되는 단계에 있어서,
    상기 금속판은,
    상기 제1 접착면의 경계를 기준으로 절단되는, 이차 전지 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속판의 일부 면에 제1 접착면을 형성하는 단계에 있어서,
    상기 제1 접착면은,
    상기 금속판의 양면에 일정 거리만큼 반복적으로 교차하며 형성되는, 이차 전지 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 금속판의 일부 면에 제1 접착면을 형성하는 단계에 있어서,
    상기 제1 접착면은,
    상기 금속판의 길이방향으로 형성된 중심축을 기준으로, 상기 금속판의 좌측에는 일면에만 형성되고, 우측에는 타면에만 형성되는, 이차 전지 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2차 실링하는 단계가 수행되면,
    상기 디가싱부는,
    절단되어 제거되는, 이차 전지 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 2차 실링하는 단계가 수행되면,
    상기 디가싱부는,
    상기 컵부의 측부를 권취하는, 이차 전지 제조 방법.
  7. 전극 조립체를 수용하며, 표면 보호층, 금속을 포함하는 가스 배리어층 및 실란트층을 적층하여 형성되는 컵부; 및
    디가싱 공정이 수행되면 디가싱홀이 타공되며, 상기 가스 배리어층이 제거된 디가싱부를 포함하는 이차 전지용 파우치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 금속은,
    알루미늄을 포함하는, 이차 전지용 파우치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 표면 보호층은,
    폴리머로 제조되는, 이차 전지용 파우치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 폴리머는,
    나일론을 포함하는, 이차 전지용 파우치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 실란트층은,
    폴리머로 제조되는, 이차 전지용 파우치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 폴리머는,
    폴리프로필렌을 포함하는, 이차 전지용 파우치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 디가싱부는,
    디가싱 공정이 진행된 후에 절단되어 제거되는, 이차 전지용 파우치.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 디가싱부는,
    디가싱 공정이 진행된 후에 상기 컵부의 측부를 권취하는, 이차 전지용 파우치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 전극 탭과 전기적으로 연결되고, 상기 전극 조립체의 충방전을 수행하는 입출력 단자를 포함하며, 오작동을 제어하는 보호 회로 모듈을 더 포함하는, 이차 전지용 파우치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 보호 회로 모듈의 상부를 커버하며, 상기 입출력 단자를 노출시키는 상부 몰딩부; 및
    외부의 충격으로부터 하부를 보호하는 하부 몰딩부를 더 포함하는, 이차 전지용 파우치.
  17. 금속판이 이송되면서, 상기 금속판의 양면의 일부에 접착제가 도포되어 제1 접착면이 형성되며, 상기 금속판이 절단되는 단계;
    복수의 표면 보호판이 상기 금속판의 양면에 각각 적층되어 복수의 제1 적층판을 형성하는 단계;
    적어도 하나의 상기 제1 적층판에서, 상기 금속판이 적층된 면 전체에 접착제를 도포하여 제2 접착면을 형성하는 단계;
    상기 제2 접착면에 실란트판이 적층되어 제2 적층판을 형성하는 단계; 및
    상기 금속판이 존재하는 컵부와, 상기 금속판이 존재하지 않는 디가싱부가 하나씩 포함되는 조각으로 상기 제2 적층판을 절단하는 단계를 포함하는 이차 전지용 파우치 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 금속판이 절단되는 단계에 있어서,
    상기 금속판은,
    상기 제1 접착면의 경계를 기준으로 절단되는, 이차 전지용 파우치 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 금속판의 일부 면에 제1 접착면을 형성하는 단계에 있어서,
    상기 제1 접착면은,
    상기 금속판의 양면에 일정 거리만큼 반복적으로 교차하며 형성되는, 이차 전지용 파우치 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 금속판의 일부 면에 제1 접착면을 형성하는 단계에 있어서,
    상기 제1 접착면은,
    상기 금속판의 길이방향으로 형성된 중심축을 기준으로, 상기 금속판의 좌측에는 일면에만 형성되고, 우측에는 타면에만 형성되는, 이차 전지용 파우치 제조 방법.
  21. 양극탭이 부착된 양극, 음극탭이 부착된 음극, 분리막을 권취 또는 적층해서 이루어지는 전극 조립체;
    상부 파우치 및 하부 파우치가 서로 실링되어 이루어지며, 상기 전극 조립체가 수용되는 컵부 및 디가싱홀이 타공되는 디가싱부를 포함하고, 상기 디가싱부는 디가싱 공정이 완료되면 상기 컵부의 측부를 권취하는 전지 케이스;
    상기 양극탭 및 상기 음극탭과 전기적으로 연결되고, 상기 전극 조립체의 충방전을 수행하는 입출력 단자를 포함하며, 오작동을 제어하는 보호 회로 모듈;
    상기 보호 회로 모듈의 상부를 커버하며, 상기 입출력 단자를 노출시키는 상부 몰딩부; 및
    외부의 충격으로부터 하부를 보호하는 하부 몰딩부를 포함하되,
    상기 컵부는,
    표면 보호층, 금속을 포함하는 가스 배리어층 및 실란트층을 적층하여 형성되고,
    상기 디가싱부에는 상기 가스 배리어층이 제거되는, 이차 전지.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 금속은,
    알루미늄을 포함하는, 이차 전지.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 표면 보호층은,
    폴리머로 제조되는, 이차 전지.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 폴리머는,
    나일론을 포함하는, 이차 전지.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 실란트층은,
    폴리머로 제조되는, 이차 전지.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 폴리머는,
    폴리프로필렌을 포함하는, 이차 전지.
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