KR20200058752A - 이차 전지의 제조 방법 - Google Patents

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KR20200058752A KR1020180143263A KR20180143263A KR20200058752A KR 20200058752 A KR20200058752 A KR 20200058752A KR 1020180143263 A KR1020180143263 A KR 1020180143263A KR 20180143263 A KR20180143263 A KR 20180143263A KR 20200058752 A KR20200058752 A KR 20200058752A
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유성훈
홍석현
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주식회사 엘지화학
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Abstract

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 제조 방법은 전극 조립체를 전지 케이스의 컵부에 마련된 수용 공간에 수납하는 단계; 상기 전지 케이스의 복수의 모서리 중에서, 상기 컵부의 측부에 형성된 주액부에 포함되는 특정 모서리를 개방하여 개구부를 형성하고, 나머지 모서리를 제1 실링하는 단계; 상기 컵부와 상기 주액부 사이의 영역의 중심부를, 복수의 실링부가 일정 간격을 두고 반복되어 형성되는 제2 실링하는 단계; 상기 개구부가 상방을 향하도록 상기 전지 케이스를 배치하는 단계; 상기 개구부를 통해 전해액을 주입하는 단계; 상기 특정 모서리를 제3 실링하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 실링부들 사이에는, 실링되지 않는 복수의 미실링부가 각각 형성되며, 상기 특정 모서리로부터 수직인 가상의 직선을, 상기 미실링부를 통과하도록 도시하면, 상기 특정 모서리와 상기 전극 조립체가 상기 가상의 직선을 통해 서로 연결된다.

Description

이차 전지의 제조 방법{The Method For Manufacturing Secondary Battery}
본 발명은 이차 전지의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 활성화 공정에서 발생하는 가스를 용이하게 배출하여 전극 조립체의 스웰링 현상을 방지하고, 전극 피막과 가스 간에 부반응도 방지할 수 있는 이차 전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
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.
이러한 이차 전지를 제조하기 위해, 먼저 전극 활물질 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극과 음극을 제조하고, 이를 분리막(Separator)의 양 측에 적층함으로써 소정 형상의 전극 조립체(Electrode Assembly)를 형성한다. 그리고 전지 케이스에 전극 조립체를 수납하고 전해액 주입 후 실링한다.
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.
파우치 형 이차 전지의 케이스인 파우치는, 연성의 재질을 가지는 외장재로 제조된다. 그리고 전극 조립체를 수용하는 수용 공간이 마련된 컵부, 컵부의 측부에 형성되어 전해액이 주액되고 디가싱(Degassing) 공정을 수행하기 위한 디가싱 홀이 형성되는 주액부를 포함한다.
도 1은 종래의 활성화 공정을 수행할 때의 이차 전지(1)의 정면도이고, 도 2는 종래의 활성화 공정을 수행할 때의 이차 전지(1)의 측면도이다.
종래에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)를 파우치의 컵부(133)에 수납하고, 개구부(136)를 제외한 나머지 전지 케이스(13)의 모서리를 실링하였다. 그 후에 전해액을 주액한 후에, 개구부(136)도 실링한 후 활성화 공정을 수행하였다.
도 3은 종래의 활성화 공정을 수행한 후에 가스(2)가 발생한 이차 전지(1)의 측면도이다.
추후에 활성화 공정을 완료하면 전지 케이스(13)의 내부에서 가스(2)가 발생한다. 따라서, 전지 케이스(13)의 부피가 증가하므로, 상기 가스(2)를 외부로 배출하는 디가싱 공정을 수행해야 한다. 그러나, 종래에는 이차 전지 내부의 밀집된 구조와 작은 가스(2) 기포의 크기, 전해액의 높은 점성 등 가스(2)의 상방 이동을 방해하는 요소가 많은 반면에, 가스(2)의 상방 이동을 촉진하는 요소는 기포의 비중밖에 없기 때문에, 전지 케이스(13)의 내부에서 발생한 가스(2)가 상방으로 이동하지 못하고 컵부(133)에 잔존하였다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 컵부(133)의 부피가 과도하게 증가하고, 전극 조립체(10)의 주변에 잔존하는 가스(2)에 의해, 전극 조립체(10) 자체가 부풀어 오르는 스웰링(Swelling) 현상이 발생하는 문제가 있었다. 또한, 전극 조립체(10)의 내부에도 가스(2)가 일부 존재하여, 전극 피막과 가스(2) 간의 부반응이 발생하는 문제도 있었다.
한국공개공보 제2014-0046174호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 활성화 공정에서 발생하는 가스를 용이하게 배출하여 전극 조립체의 스웰링 현상을 방지하고, 전극 피막과 가스 간에 부반응도 방지할 수 있는 이차 전지의 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 전지의 제조 방법은 전극 조립체를 전지 케이스의 컵부에 마련된 수용 공간에 수납하는 단계; 상기 전지 케이스의 복수의 모서리 중에서, 상기 컵부의 측부에 형성된 주액부에 포함되는 특정 모서리를 개방하여 개구부를 형성하고, 나머지 모서리를 제1 실링하는 단계; 상기 컵부와 상기 주액부 사이의 영역의 중심부를, 복수의 실링부가 일정 간격을 두고 반복되어 형성되는 제2 실링하는 단계; 상기 개구부가 상방을 향하도록 상기 전지 케이스를 배치하는 단계; 상기 개구부를 통해 전해액을 주입하는 단계; 상기 특정 모서리를 제3 실링하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 실링부들 사이에는, 실링되지 않는 복수의 미실링부가 각각 형성되며, 상기 특정 모서리로부터 수직인 가상의 직선을, 상기 미실링부를 통과하도록 도시하면, 상기 특정 모서리와 상기 전극 조립체가 상기 가상의 직선을 통해 서로 연결된다.
또한, 상기 제2 실링하는 단계에 있어서, 상기 컵부와 상기 주액부 사이의 상기 영역의 주변부에는, 실링되지 않는 미실링부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 실링하는 단계에 있어서, 상기 복수의 실링부는, 각각 일측 방향으로 길게 형성된 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 복수의 실링부는, 하나의 직선 상에, 모두 동일한 방향으로 배치되며, 상기 특정 모서리와 평행할 수 있다.
또한, 상기 복수의 실링부는, 모두 일정한 경사를 가지며 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 실링부는, 모두 평행하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 실링부는, 상기 전지 케이스의 중심을 통과하는 축을 기준으로 대칭을 형성할 수 있다.
또한, 상기 복수의 실링부는, 제1 경사를 가지는 실링부와, 상기 제1 경사와 대칭되는 제2 경사를 가지는 실링부가 동일한 패턴으로 반복하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 주액부를 제3 실링하는 단계 이후에, 상기 주액부에 디가싱 홀을 타공하는 단계; 디가싱 홀을 통해 디가싱 공정을 수행하는 단계; 및 상기 컵부와 상기 주액부 사이의 상기 영역을 제4 실링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 컵부와 상기 주액부 사이의 상기 영역을 제4 실링하는 단계 이후에, 상기 제4 실링한 부위의 외측을 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 컵부와 상기 주액부 사이의 상기 영역을 제4 실링하는 단계에 있어서, 상기 제4 실링은, 상기 복수의 실링부와 동일한 위치에 수행될 수 있다.
또한, 상기 제2 실링하는 단계에 있어서, 상기 복수의 실링부는, 둥근 원 형상을 가지며 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 실링하는 단계에 있어서, 상기 제2 실링은, 상기 컵부와 상기 주액부 사이의 경계선을 따라 수행될 수 있다.
또한, 상기 제2 실링하는 단계에 있어서, 상기 복수의 실링부는, 모두 길이가 동일할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
컵부의 부피가 증가하는 데 한계가 있으므로, 전지 케이스 내부의 가스가 컵부에 잔존하지 않고 상방으로 이동할 수 있어, 전극 조립체의 스웰링 현상을 방지하고, 전극 피막과 가스 간에 부반응도 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 종래의 활성화 공정을 수행할 때의 이차 전지의 정면도이다.
도 2는 종래의 활성화 공정을 수행할 때의 이차 전지의 측면도이다.
도 3은 종래의 활성화 공정을 수행한 후에 가스가 발생한 이차 전지의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지의 조립도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 케이스의 컵부와 주액부 사이의 영역의 중심부를 제2 실링한 모습을 나타낸 정면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 케이스에 전해액이 개구부를 통해 주입되는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 7은 제1 비교예로서 컵부와 주액부 사이의 영역의 양 측부만을 실링한 경우, 전해액을 주입할 때의 이차 전지의 정면도이다.
도 8은 제2 비교예로서 컵부와 주액부 사이의 영역의 중심부를 모두 실링한 경우, 전해액을 주입할 때의 이차 전지의 정면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 케이스의 개구부를 제3 실링한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 활성화 공정을 수행할 때의 이차 전지의 측면도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 활성화 공정을 수행한 후에 가스가 발생한 이차 전지의 측면도이다.
도 12는 제1 비교예로서 컵부와 주액부 사이의 영역의 양 측부만을 실링한 경우, 활성화 공정을 수행한 후에 가스가 발생한 이차 전지의 정면도이다.
도 13는 제2 비교예로서 컵부와 주액부 사이의 영역의 중심부를 모두 실링한 경우, 활성화 공정을 수행한 후에 가스가 발생한 이차 전지의 정면도이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 케이스의 주액부에 디가싱 홀이 타공된 모습을 나타낸 개략도이다.
도 15은 본 발명의 제1 실시예에 따른 컵부의 일측 모서리에 제4 실링한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 16은 파우치 형 이차 전지의 제조가 완료된 모습을 나타낸 개략도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지 케이스의 컵부와 주액부 사이의 영역의 중심부를 제2 실링한 모습을 나타낸 정면도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지 케이스의 컵부와 주액부 사이의 영역의 중심부를 제2 실링한 모습을 나타낸 정면도이다.
도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전지 케이스의 컵부와 주액부 사이의 영역의 중심부를 제2 실링한 모습을 나타낸 정면도이다.
도 20은 본 발명의 제5 실시예에 따른 전지 케이스의 컵부와 주액부 사이의 영역의 중심부를 제2 실링한 모습을 나타낸 정면도이다.
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 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)의 조립도이다.
일반적으로 리튬 이차 전지(1)를 제조하는 과정은, 먼저 전극 활물질과 바인더 및 가소제를 혼합한 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극과 음극을 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 4에 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 집전체는 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 4에 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 열융착 즉, 실링되는 부분에 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 실시예들에 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 4에 도시된 바와 같이, 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)를 포함한다. 하부 파우치(132)에는 전극 조립체(10)를 수용할 수 있는 수용 공간(1331)이 마련되고, 상부 파우치(131)는 상기 전극 조립체(10)가 전지 케이스(13)의 외부로 이탈되지 않도록 상기 수용 공간(1331)을 상부에서 커버한다. 이 때, 도 4에 도시된 바와 같이 상부 파우치(131)에도 수용 공간(1331)이 형성되어, 전극 조립체(10)를 상부에서 수용할 수도 있다. 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)는 도 4에 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 공간(1331)에 전극 조립체(10)가 수용되고, 상부 파우치(131)가 상기 수용 공간(1331)을 상부에서 커버한다. 그리고, 내부에 전해액을 주입하고 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)의 테두리에 형성된 실링부(1371)가 실링되면 이차 전지(1)가 제조된다.
도 1을 다시 참고하면, 파우치 형 이차 전지(1)의 전지 케이스(13)인 파우치는, 전극 조립체(10)를 수용하는 수용 공간(1331)이 마련된 하나의 컵부(133), 컵부(133)의 측부에 형성되어 전해액이 주액되는 주액부(134)를 포함한다. 이러한 전지 케이스(13)를 이용하여 파우치 형 이차 전지(1)를 제조하기 위해, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(1)의 제조 방법에 따르면 전극 조립체를 전지 케이스의 컵부에 마련된 수용 공간(1331)에 수납하는 단계; 상기 전지 케이스의 복수의 모서리 중에서, 상기 컵부의 측부에 형성된 주액부에 포함되는 특정 모서리를 개방하여 개구부를 형성하고, 나머지 모서리를 제1 실링하는 단계; 상기 컵부와 상기 주액부 사이의 영역의 중심부를, 복수의 실링부가 일정 간격을 두고 반복되어 형성되는 제2 실링하는 단계; 상기 개구부가 상방을 향하도록 상기 전지 케이스를 배치하는 단계; 상기 개구부를 통해 전해액을 주입하는 단계; 상기 특정 모서리를 제3 실링하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 실링부들 사이에는, 실링되지 않는 복수의 미실링부가 각각 형성되며, 상기 특정 모서리로부터 수직인 가상의 직선을, 상기 미실링부를 통과하도록 도시하면, 상기 특정 모서리와 상기 전극 조립체가 상기 가상의 직선을 통해 서로 연결된다.
이하, 이차 전지(1)의 제조 방법을 구체적으로 설명한다.
우선, 컵부(133)에 마련된 수용 공간(1331)에 전극 조립체(10)를 수납한다. 이 때, 상부 파우치(131) 및 하부 파우치(132)에 수용 공간(1331)이 각각 형성된 경우, 두 개의 수용 공간(1331)을 서로 마주보도록 배치시킨 후, 두 개의 수용 공간(1331) 사이에 전극 조립체(10)를 수납할 수 있다.
전극 조립체(10)를 컵부(133)에 수납한 후에는 전지 케이스(13)의 복수의 모서리(135) 중에서, 상기 주액부(134)에 포함되는 특정 모서리를 개방하고 나머지 모서리는 제1 실링할 수 있다. 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 모서리(1351)는 개방하고 제2 내지 제4 모서리(1352, 1353, 1354)는 제1 실링할 수 있다. 이 때, 제1 모서리(1351)의 전부를 개방할 수도 있으나, 제1 모서리(1351)의 일부만을 개방할 수도 있다. 이와 같이, 전지 케이스(13)의 제1 모서리(1351)가 개방됨으로써 개구부(136)가 형성된다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 케이스의 컵부(133)와 주액부(134) 사이의 영역(1355)의 중심부를 제2 실링한 모습을 나타낸 정면도이다.
제1 모서리(1351)를 개방하여 개구부(136)를 형성하고 제2 내지 제4 모서리(1352, 1353, 1354)를 제1 실링한 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 파우치의 컵부(133)와 주액부(134) 사이의 영역(1355)의 중심부를 제2 실링한다. 여기서 제1 실링은, 도 4에 도시된 바와 같이, 모서리의 모든 부분을 실링하는 반면에, 제2 실링은 일정 부분을 실링하고, 일정 부분을 실링하지 않는 과정을 반복하여 수행한다. 따라서, 상기 제2 실링을 수행한 후에는, 복수의 실링부(1371)가 일정 간격 반복되어 형성된다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 복수의 실링부(1371)는 각각 일측 방향으로 길게 형성된 형상을 가진다. 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 직사각형의 형상, 또는 타원형의 형상 등을 가질 수 있다. 그리고 복수의 실링부(1371)는 모두 길이가 동일한 것이 바람직하다. 또한, 실링부(1371)의 길이는, 이차 전지(1)의 규격에 따라서 길이가 변할 수 있으나, 실링부(1371)가 디가싱 공정 중에 용이하게 탈착되지 않을 정도로 길이가 길어야 하고, 전해액 유동과 가스(2) 배출이 용이할 정도로 길이가 짧아야 한다. 이러한 실링부(1371)의 길이는 실험적으로 최적의 길이로 선정될 수 있다.
그리고, 이러한 복수의 실링부(1371)들은 하나의 직선 상에, 모두 동일한 방향으로 배치되며, 상기 특정 모서리와 평행한 것이 바람직하다. 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 모서리(1351)와 평행한 것이 바람직하다. 그럼으로써, 하기 기술할 바, 전해액 주입 공정에서 전해액이 전극 조립체(10)를 향해 용이하게 유동할 수 있고, 디가싱 공정에서 가스(2)가 외부로 용이하게 배출될 수 있다.
컵부(133)와 주액부(134) 사이의 영역(1355)은, 컵부(133)와 주액부(134) 사이의 경계선을 포함한다. 실제로는 컵부(133)와 주액부(134) 사이의 경계선이 모호할 수 있으나, 만약 컵부(133)와 주액부(134) 사이의 경계선이 명확하다면, 상기 제2 실링은, 컵부(133)와 주액부(134) 사이의 경계선을 따라 수행되는 것이 바람직하다.
상기 중심부는 상기 영역(1355)의 중심부를 지칭하므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 영역(1355)의 양 측 주변부에는 제2 실링이 수행되지 않고, 제2 및 제4 모서리(1352, 1353, 1354)로부터 특정 거리만큼 이격된 중심부 영역(1355)에만, 제2 실링이 수행된다. 즉, 상기 제2 실링을 수행한 후에는, 상기 영역(1355)의 중심부에만, 상기 복수의 실링부(1371)가 일정 간격 반복되어 형성된다. 따라서, 상기 영역(1355)의 양 측 주변부, 그리고 복수의 실링부(1371)들 사이에는 실링되지 않는 복수의 미실링부(1372)가 형성된다.
상기 형성된 미실링부(1372)를 통해, 컵부(133)에 수납된 전극 조립체(10)가, 개구부(136)가 형성된 상기 특정 모서리와 수직인 방향으로 서로 마주볼 수 있다. 즉, 특정 모서리로부터 수직인 가상의 직선(3)을, 상기 미실링부(1372)를 통과하도록 도시하면, 특정 모서리와 전극 조립체(10)가 상기 가상의 직선(3)을 통해 서로 연결된다. 그럼으로써, 추후에 전해액 주입 공정에서 전해액이 전극 조립체(10)를 향해 상방에서 하방으로 용이하게 유동할 수 있고, 디가싱 공정에서 전지 케이스 내부의 가스(2)가 외부로 용이하게 배출될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 케이스에 전해액이 개구부(136)를 통해 주입되는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 개구부(136)가 상방을 향하도록, 상기 전지 케이스(13)를 배치한다. 그리고 상기 형성된 개구부(136)를 통해, 전지 케이스(13)의 내부에 전해액을 주입한다.
전해액은 중력에 의해 상방에서 하방으로 유동한다. 따라서, 전극 조립체(10)가 전해액에 충분히 함침되고 전해액이 외부로 누출되지 않기 위해, 개구부(136)가 상방을 향하도록 상기 전지 케이스(13)를 직립시켜 배치할 수 있다. 그리고 전해액을 전지 케이스(13)의 상방에서 하방으로 주입하는 것이 바람직하다.
상기 기술한 바와 같이, 상기 제2 실링을 수행한 후에는, 상기 영역(1355)의 중심부에 복수의 실링부(1371)가 일정 간격 반복되어 형성된다. 그리고 상기 영역(1355)의 양 측 주변부, 그리고 복수의 실링부(1371)들 사이에는 실링되지 않는 미실링부(1372)가 형성된다. 따라서 전지 케이스에 전해액을 주입하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 실링된 상기 영역(1355)에서, 실링부(1371)를 통해서는 전해액이 유동하지 않고, 상기 영역(1355)의 주변부, 실링부(1371)들 사이에 형성된 미실링부(1372)를 통해서 전해액이 하방으로 유동한다.
상기 기술한 바와 같이, 복수의 실링부(1371)는 하나의 직선 상에 배치되는 것이 바람직하다. 또는 복수의 평행한 직선 상에 배치되더라도, 이웃하는 직선 상에서 실링부(1371)의 위치가 동일한 것이 바람직하다. 만약 평행한 복수의 직선 상에서 반복되어 형성되고, 이웃하는 직선 상에서 실링부(1371)가 서로 어긋나게 형성된다면, 상기 전해액이 컵부(133)까지 용이하게 유동할 수 없기 때문이다.
또한, 상기 형성된 미실링부(1372)를 통해, 컵부(133)에 수납된 전극 조립체(10)는, 개구부(136)가 형성된 상기 특정 모서리와 수직인 방향으로 서로 마주볼 수 있다. 따라서, 전해액이 전극 조립체(10)를 향해 상방에서 하방으로 용이하게 유동할 수 있다.
도 7은 제1 비교예로서 컵부(133)와 주액부(134) 사이의 영역(1355)의 양 측부만을 실링한 경우, 전해액을 주입할 때의 이차 전지(1)의 정면도이다.
만약 제1 비교예로서 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 실링을 상기 영역(1355)의 중심부에 대하여 수행하지 않고, 상기 영역(1355)의 양 측부에만 수행한다면, 전지 케이스의 양 측부에서 전해액의 유동이 원활하지 않을 수 있다. 전지 케이스의 개구부(136) 중에서 양 측부에서는 전지 케이스의 양 면 사이의 거리가 좁아 전해액이 유동할 때 마찰이 크다. 반면에, 전지 케이스의 개구부(136) 중에서 중심부에서는 전지 케이스의 양 면 사이의 거리가 비교적 자유롭게 변할 수 있으므로, 전해액이 유동할 때 마찰이 작다. 그런데, 제2 실링을 상기 영역(1355)의 양 측부에만 수행한다면, 실링부(1373)가 장애물이 된다. 따라서 양 측부에서 마찰이 커서 전해액의 유동이 원활하지 않은 상태에서, 전해액의 유동이 더욱 원활하지 않을 수 있다.
도 8은 제2 비교예로서 컵부(133)와 주액부(134) 사이의 영역(1355)의 중심부를 모두 실링한 경우, 전해액을 주입할 때의 이차 전지(1)의 정면도이다.
만약 제2 비교예로서 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 실링을 상기 영역(1355)의 중심부에 실링과 미실링을 교대로 수행하지 않고 상기 영역(1355)의 중심부 전부에 대하여 수행한다면, 중심부 전체에 실링부(1374)가 형성되므로, 중심부를 통해서는 전해액이 하방으로 유동할 수 없다. 따라서, 전해액의 유동이 원활하지 않을 수 있다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 케이스의 개구부(136)를 제3 실링한 모습을 나타낸 개략도이다.
전지 케이스(13)의 내부에 전해액을 주입한 후, 도 9에 도시된 바와 같이, 주액부(134)를 제3 실링한다. 이 때, 제3 실링된 부위(S1)는 주액부(134)에서 제1 모서리(1351)에 근접한 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
제3 실링을 수행한 후, 활성화(Formation) 공정을 수행할 수 있다. 활성화 공정(화성 공정)이란, 이차 전지(1)가 전력을 공급할 수 있도록 최종적으로 충전을 완료하는 공정이다. 활성화 공정은 제3 실링을 수행하여, 전지 케이스(13)를 완전히 밀폐한 후에 수행하므로 충전률이 높고, 추후에 빠르게 가스(2)를 배출하여 정해진 공정 시간 내에 이차 전지(1)의 제조를 완료할 수 있다. 다만, 상기 기술한 바와 같이, 활성화 공정을 완료하면 전지 케이스의 내부에서 가스(2)가 발생한다.
상기 기술한 바와 같이, 상기 제2 실링을 수행한 후에는, 상기 영역(1355)의 중심부에 복수의 실링부(1371)가 일정 간격 반복되어 형성된다. 그리고 상기 영역(1355)의 양 측 주변부, 그리고 복수의 실링부(1371)들 사이에는 실링되지 않는 미실링부(1372)가 형성된다. 따라서 활성화 공정이 수행되면, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 실링된 상기 영역(1355)에서, 실링부(1371)를 통해서는 가스(2)가 외부로 이동하지 않고, 상기 영역(1355)의 주변부, 실링부(1371)들 사이에 형성된 미실링부(1372)를 통해서 가스(2)가 상방으로 이동한다.
상기 기술한 바와 같이, 복수의 실링부(1371)는 하나의 직선 상에서 형성되는 것이 바람직하다. 또는 복수의 평행한 직선 상에서 형성되더라도, 이웃하는 직선 상에서 실링부(1371)의 위치가 동일한 것이 바람직하다. 만약 평행한 복수의 직선 상에서 반복되어 형성되고, 이웃하는 직선 상에서 실링부(1371)가 서로 어긋나게 형성된다면, 가스(2)가 상방으로 용이하게 이동할 수 없기 때문이다.
또한, 복수의 실링부(1371)가 형성되는 상기 하나의 직선은, 상기 제1 모서리(1351)와 평행한 것이 바람직하다. 따라서, 전지 케이스 내부의 가스(2)가 상방으로 용이하게 이동할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 활성화 공정을 수행할 때의 이차 전지(1)의 측면도이고, 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 활성화 공정을 수행한 후에 가스(2)가 발생한 이차 전지(1)의 측면도이다.
제2 실링은 컵부(133)와 주액부(134) 사이의 영역(1355)의 중심부에 수행된다. 따라서, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 컵부(133)의 부피가 증가하는 데 한계가 있으므로, 가스(2)가 컵부(133)에 잔존하지 않고 상방으로 이동할 수 있다. 그럼으로써, 전극 조립체(10)의 스웰링 현상을 방지하고, 전극 피막과 가스(2) 간에 부반응도 방지할 수 있다.
도 12는 제1 비교예로서 컵부(133)와 주액부(134) 사이의 영역(1355)의 양 측부만을 실링한 경우, 활성화 공정을 수행한 후에 가스(2)가 발생한 이차 전지(1)의 정면도이다.
만약 제1 비교예로서 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 실링을 컵부(133)의 일측 모서리의 중심부에 대하여 수행하지 않고, 상기 일측 모서리의 양 측부에만 수행한다면, 실링부(1373)가 장애물이 되어 파우치의 양 측부에서 가스(2)의 배출이 원활하지 않을 수 있다.
도 13는 제2 비교예로서 컵부(133)와 주액부(134) 사이의 영역(1355)의 중심부를 모두 실링한 경우, 활성화 공정을 수행한 후에 가스(2)가 발생한 이차 전지(1)의 정면도이다.
만약 제2 비교예로서 도 13에 도시된 바와 같이, 제2 실링을 상기 영역(1355)의 중심부에 실링과 미실링을 교대로 수행하지 않고 상기 영역(1355)의 중심부 전부를 실링한다면, 중심부 전체에 실링부(1374)가 형성되므로, 중심부를 통해 가스(2)가 상방으로 이동할 수 없으므로, 가스(2)의 배출이 원활하지 않을 수 있다.
도 14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 케이스의 주액부(134)에 디가싱 홀(H)이 타공된 모습을 나타낸 개략도이다.
활성화 공정을 완료하면 전지 케이스(13)의 내부에서 가스(2)가 발생한다. 따라서, 도 14에 도시된 바와 같이, 전지 케이스(13)의 주액부(134)에 디가싱 홀(H)을 타공한다. 다만 이에 제한되지 않고, 전지 케이스(13)의 주액부(134)의 제3 실링된 부위(S1)를 제거하여, 다시 개구부(136)를 개방시킬 수도 있다. 이하, 본 발명의 일 실시예에서는 디가싱 홀(H)을 타공하여 디가싱 공정을 수행하는 것으로 설명한다. 그러나, 이는 설명의 편의를 위함이며, 권리범위를 제한하기 위함이 아니다.
이러한 디가싱 홀(H)을 통해, 가스(2)가 전지 케이스(13)의 내부로부터 외부로 배출된다. 이 때, 가스(2)가 배출되면서 디가싱 홀(H)을 통해 상기 주입된 전해액이 누출될 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 전지 케이스(13)를 직립시켜 배치하고, 디가싱 홀(H)을 전지 케이스(13)의 상부에 위치한 주액부(134)에 타공하는 것이다.
특히, 도 14에 도시된 바와 같이 주액부(134)에서도 제3 실링된 부위(S1)에 근접한 위치에 디가싱 홀(H)을 타공하는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 전해액은 전지 케이스(13)의 하부에 고여, 디가싱 홀(H)과의 거리가 멀어지고, 전해액이 누출되는 가능성을 감소시킬 수 있다.
디가싱 홀(H)이 타공되면 디가싱 장치를 이용하여, 상기 가스(2)를 전지 케이스(13)의 외부로 배출하는 디가싱(Degassing) 공정을 수행한다.
도 15은 본 발명의 제1 실시예에 따른 컵부(133)의 일측 모서리에 제4 실링한 모습을 나타낸 개략도이고, 도 16은 파우치 형 이차 전지(1)의 제조가 완료된 모습을 나타낸 개략도이다.
주액부(134)를 제3 실링한 후에 디가싱 홀(H)이 타공되므로, 전지 케이스(13)의 내부는 밀폐되었다가 다시 개방된다. 따라서, 도 15에 도시된 바와 같이, 컵부(133)와 주액부(134) 사이의 영역(1355)을 제4 실링한다. 이 때 제4 실링은, 복수의 실링부(1371)와 근접할 수 있고, 심지어 동일한 위치에 수행될 수 있다. 즉, 제4 실링된 부위(S2)와 복수의 실링부(1371)의 위치가 서로 일치할 수도 있다.
그리고 상기 제4 실링된 부위(S2)의 외측에 커팅라인(B)을 설정하여, 주액부(134)를 절단한다. 그럼으로써, 도 16에 도시된 바와 같이, 주액부(134)의 길이가 짧아지고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)의 제조가 완료된다.
도 17 내지 20은 각각 본 발명의 제2 내지 제5 실시예에 따른 전지 케이스의 컵부(133)와 주액부(134) 사이의 영역(1355)의 중심부를 제2 실링한 모습을 나타낸 정면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 복수의 실링부(1371)는 각각 일측 방향으로 길게 형성된 형상을 가진다. 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 직사각형의 형상, 또는 타원형의 형상 등을 가질 수 있다. 그리고, 이러한 복수의 실링부(1371)들은 하나의 직선 상에, 모두 동일한 방향으로 배치되며, 상기 특정 모서리와 평행한 것이 바람직하다.
그러나 본 발명의 제2 내지 제4 실시예에 따르면, 이와 달리 형성된다.
구체적으로, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 복수의 실링부(1371a)는 각각 일측 방향으로 길게 형성된 형상을 가진다. 예를 들어 직사각형의 형상, 또는 타원형의 형상 등을 가질 수 있다. 그리고 도 17에 도시된 바와 같이, 이러한 복수의 실링부(1371a)들은 일정한 경사를 가지며 형성되고, 경사각이 모두 동일하다. 따라서, 복수의 실링부(1371a)들은 모두 서로가 평행하게 형성된다.
그리고, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 복수의 실링부(1371b)는 각각, 일측으로 길이가 긴 형상을 가진다. 예를 들어 직사각형의 형상, 또는 타원형의 형상 등을 가질 수 있다. 그리고 도 18에 도시된 바와 같이, 이러한 복수의 실링부(1371b)들은 일정한 경사를 가지며 형성되고, 전지 케이스의 중심을 통과하는 축(4)을 기준으로 대칭을 형성한다.
그리고, 본 발명의 제4 실시예에 따르면, 복수의 실링부(1371c, 1371d)는 각각, 일측으로 길이가 긴 형상을 가진다. 예를 들어 직사각형의 형상, 또는 타원형의 형상 등을 가질 수 있다. 그리고 도 19에 도시된 바와 같이, 이러한 복수의 실링부(1371c, 1371d)는 제1 경사를 가지는 실링부(1371c)와, 상기 제1 경사와 대칭되는 제2 경사를 가지는 실링부(1371d)가 동일한 패턴으로 반복하여 형성된다.
그리고, 본 발명의 제5 실시예에 따르면, 복수의 실링부(1371e)는 도 20에 도시된 바와 같이, 모두 둥근 원 형상을 가지며 형성된다. 즉, 제2 실링이 스팟(Spot) 실링으로 수행될 수 있다.
다만, 상기 기술한 본 발명의 제2 내지 제5 실시예의 경우에도 상기 형성된 미실링부(1372)를 통해, 컵부(133)에 수납된 전극 조립체(10)가, 개구부(136)가 형성된 상기 특정 모서리와 수직인 방향으로 서로 마주볼 수 있다. 즉, 특정 모서리로부터 수직인 가상의 직선(3)을, 상기 미실링부(1372)를 통과하도록 도시하면, 특정 모서리와 전극 조립체(10)가 상기 가상의 직선(3)을 통해 서로 연결된다.
제조예 1
1. 양극 제조
N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 100 중량부에 양극 활물질로서 삼성분계 활물질 (Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2), 도전재로서 카본 블랙 및 바인더로서 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)를 90:5:5 (wt%)의 비율로 혼합한 고형분 40 중량부를 첨가하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 활물질 슬러리를 두께가 100 μm인 양극 집전체(Al 박막)에 도포하고 건조한 후, 롤 프레스(Roll Press)를 수행함으로써 양극을 제조하였다.
2. 음극 제조
NMP 100 중량부에 음극 활물질로서 천연 흑연 및 SiOx (0<x<1), 바인더로서 PVDF, 도전재로서 카본 블랙을 90:5:2:3 (wt%)의 비율로 혼합한 고형분 100 중량부를 첨가하여 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 활물질 슬러리를 두께가 90 μm인 음극 집전체(Cu 박막)에 도포하고 건조한 후, 롤 프레스(roll press)를 수행함으로써 음극을 제조하였다.
3. 전해액 제조
에틸렌 카보네이트(EC)과 에틸메틸 카보네이트(EMC)를 30:70 (vol%)의 비율로 혼합한 다음, LiPF6가 1M 농도가 되도록 용해시켜 유기 혼합액을 제조하였다. 여기에 바이닐렌카보네이트(VC) 1중량부, 1,3-프로펜술톤(PS) 1중량부를 첨가하여 전해액을 제조하였다.
4. 이차전지 제조
전술한 방법으로 제조한 양극과 음극을 폴리에틸렌 다공성 필름과 함께 적층하여 전극조립체를 제조한 다음, 상기 전극 조립체를 가로 5.8 cm, 세로 8.7 cm의 파우치형 전지 케이스의 컵부에 마련된 수용 공간에 수납하였다. 전지 케이스의 복수의 모서리 중에서, 주액부의 상방을 향하는 하나의 모서리를 개방하여 개구부를 형성하고, 나머지 모서리를 제1 실링하였다. 그리고 전지 케이스의 컵부와 주액부 사이의 영역의 중심부를, 복수의 실링부가 일정 간격 반복되어 형성되도록 제2 실링하였다. 이러한 복수의 실링부들은 하나의 직선 상에, 모두 동일한 방향으로 배치되며, 상기 특정 모서리와 평행하게 형성되었다. 그리고 개구부를 통해 전해액 2.2 ml를 주입하고, 개구부를 제3 실링함으로써 이차 전지를 제조하였다.
제조예 2
제2 실링을 통해 형성된 복수의 실링부들이 모두 동일한 경사(경사각 45°)를 가져, 서로가 평행하게 형성된 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
제조예 3
제2 실링을 통해 형성된 복수의 실링부들이 일정한 경사(경사각 20°, 160°)을 가지고, 전지 케이스의 중심을 통과하는 축을 기준으로 대칭을 형성한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
제조예 4
제2 실링을 통해 형성된 복수의 실링부들이 제1 경사(경사각 45°), 가지는 실링부와, 제1 경사와 대칭되는 제2 경사(경사각 135°)를 가지는 실링부가 동일한 패턴으로 반복하여 형성된 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
제조예 5
제2 실링을 통해 형성된 복수의 실링부들이 모두 둥근 원 형상을 가지며 형성된 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
비교예 1
제2 실링을 전혀 실시하지 않은 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
비교예 2
제2 실링을 컵부와 주액부 사이의 영역의 중심부에 대하여 수행하지 않고, 상기 영역의 양 측부에만 수행한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
비교예 3
제2 실링을 컵부와 주액부 사이의 영역의 중심부에 실링과 미실링을 교대로 수행하지 않고 컵부와 주액부 사이의 영역의 중심부 전부에 대하여 수행한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
전지 성능 측정방법
1. 셀 방전 용량
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 이차전지들을 각각 0.8C rate로 4.35 V까지 정전류/정전압 조건 충전 및 0.05C cut off 충전을 실시하고, 0.5C 3.0V로 방전하였다. 그리고 각각의 방전 용량을 측정하였다. 이 때, 내부에서 발생된 가스가 주액부에 모이도록, 주액부가 상방을 향한 상태에서 충전을 수행하였다.
2. 총 가스 발생량
상기 셀 방전 용량 실험에서, 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 이차전지들을 모두 충전까지만 수행한 후, 전자 비중계(제조사: MATSUHAKU사, 모델: TWD-150DM)를 사용하여 각각 부피 변화를 측정하였다.
3. 활성화 공정시 두께 변화
상기 셀 방전 용량 실험에서, 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 이차전지들이 충전시 변화되는 셀 측면 두께를 측정하여, 최대값을 기록하였다.
전지 성능 측정결과
셀 방전 용량(%) 총 가스 발생량(%) 활성화 공정시 두께 변화(mm)
제조예 1 99.2 99.7 2.4
제조예 2 99.5 99.9 2.5
제조예 3 99.2 99.3 2.9
제조예 4 99.5 99.5 2.5
제조예 5 100.6 101.1 2.4
비교예 1 100 100 4.9
비교예 2 97.5 96.2 4.5
비교예 3 96.7 95.0 3.7
1. 셀 방전 용량
비교예1의 이차 전지의 방전 용량 수치를 기준값 100 %으로 설정하고, 나머지 이차 전지들의 방전 용량 수치를, 상기 기준값에 대비하는 상대적 방전 용량비의 백분율로 기재하였다.
표 1에 기재된 바와 같이, 제조예 1 내지 5의 이차 전지는 각각 99.2, 99.5, 99.2, 99.5, 100.6 %로, 비교예 1의 이차 전지인 100 %와 유사한 용량을 나타내므로, 이차 전지의 전극 조립체가 전해액에 균일하게 함침된 것을 알 수 있다. 그러나, 비교예 2 및 3의 이차 전지는 각각 97.5, 96.7 %로, 상대적으로 전해액에 균일하게 함침되지 않아, 용량이 크게 저하된 것을 알 수 있다.
2. 총 가스 발생량
비교예1의 이차 전지의 부피 변화 수치를 기준값 100으로 설정하고, 나머지 이차 전지들의 부피 변화 수치를, 상기 기준값에 대비하는 상대적 부피비로 기재하였다.
표 1에 기재된 바와 같이, 제조예 1 내지 5의 이차 전지는 각각 99.7, 99.9, 99.3, 99.5, 101.1 %로, 비교예 1의 이차 전지인 100 %와 유사한 부피를 나타내므로, 이차 전지의 전극 조립체가 전해액에 균일하게 함침된 것을 알 수 있다. 그러나, 비교예 2 및 3의 이차 전지는 각각 96.2, 95.0 %로, 상대적으로 전해액에 균일하게 함침되지 않아, 가스 발생량이 크게 감소한 것을 알 수 있다.
3. 활성화 공정시 두께 변화
표 1에 기재된 바와 같이, 제조예 1 내지 5의 이차 전지는 각각 2.4, 2.5, 2.9, 2.5, 2.4 mm로, 비교예 1인 비교예 1의 이차 전지인 4.9 mm보다 두께가 크게 감소한 것을 알 수 있다.
상기 총 가스 발생량 실험에서, 제조예 1 내지 5의 이차 전지는 비교예 1의 이차 전지와 유사한 방전 용량 및 가스 발생량을 가지는데, 셀의 두께의 최대값이 크게 감소하였다는 것은, 셀의 두께의 편차가 감소하였다는 것을 의미한다. 따라서, 가스가 전지 케이스의 상부인 주액부로 많이 이동하고, 전극 조립체의 스웰링 현상도 억제하였다는 것을 알 수 있다.
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 2: 가스
3: 가상의 직선 10: 전극 조립체
11: 전극 탭 12: 전극 리드
13: 전지 케이스 14: 절연부
111: 양극 탭 112: 음극 탭
121: 양극 리드 122: 음극 리드
131: 상부 파우치 132: 하부 파우치
133: 컵부 134: 주액부
135: 모서리 136: 개구부
1331: 수용 공간 1351: 제1 모서리
1352: 제2 모서리 1353: 제3 모서리
1354: 제4 모서리 1355: 컵부와 주액부 사이의 영역
1371: 실링부 1372: 미실링부

Claims (14)

  1. 전극 조립체를 전지 케이스의 컵부에 마련된 수용 공간에 수납하는 단계;
    상기 전지 케이스의 복수의 모서리 중에서, 상기 컵부의 측부에 형성된 주액부에 포함되는 특정 모서리를 개방하여 개구부를 형성하고, 나머지 모서리를 제1 실링하는 단계;
    상기 컵부와 상기 주액부 사이의 영역의 중심부를, 복수의 실링부가 일정 간격을 두고 반복되어 형성되는 제2 실링하는 단계;
    상기 개구부가 상방을 향하도록 상기 전지 케이스를 배치하는 단계;
    상기 개구부를 통해 전해액을 주입하는 단계; 및
    상기 특정 모서리를 제3 실링하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 실링부들 사이에는, 실링되지 않는 복수의 미실링부가 각각 형성되며,
    상기 특정 모서리로부터 수직인 가상의 직선을, 상기 미실링부를 통과하도록 도시하면, 상기 특정 모서리와 상기 전극 조립체가 상기 가상의 직선을 통해 서로 연결되는, 이차 전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 실링하는 단계에 있어서,
    상기 컵부와 상기 주액부 사이의 상기 영역의 주변부에는, 실링되지 않는 미실링부가 형성되는, 이차 전지의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 실링하는 단계에 있어서,
    상기 복수의 실링부는,
    각각 일측 방향으로 길게 형성된 형상을 가지는, 이차 전지의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 실링부는,
    하나의 직선 상에, 모두 동일한 방향으로 배치되며, 상기 특정 모서리와 평행한, 이차 전지의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 실링부는,
    모두 일정한 경사를 가지며 형성되는, 이차 전지의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 실링부는,
    모두 평행하게 형성되는, 이차 전지의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 실링부는,
    상기 전지 케이스의 중심을 통과하는 축을 기준으로 대칭을 형성하는, 이차 전지의 제조 방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 실링부는,
    제1 경사를 가지는 실링부와, 상기 제1 경사와 대칭되는 제2 경사를 가지는 실링부가 동일한 패턴으로 반복하여 형성되는, 이차 전지의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 특정 모서리를 제3 실링하는 단계 이후에,
    상기 주액부에 디가싱 홀을 타공하는 단계;
    디가싱 홀을 통해 디가싱 공정을 수행하는 단계; 및
    상기 컵부와 상기 주액부 사이의 상기 영역을 제4 실링하는 단계를 더 포함하는, 이차 전지의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 컵부와 상기 주액부 사이의 상기 영역을 제4 실링하는 단계 이후에,
    상기 제4 실링한 부위의 외측을 절단하는 단계를 더 포함하는, 이차 전지의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 컵부와 상기 주액부 사이의 상기 영역을 제4 실링하는 단계에 있어서,
    상기 제4 실링은,
    상기 복수의 실링부와 동일한 위치에 수행되는, 이차 전지의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 실링하는 단계에 있어서,
    상기 복수의 실링부는,
    둥근 원 형상을 가지며 형성되는, 이차 전지의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 실링하는 단계에 있어서,
    상기 제2 실링은,
    상기 컵부와 상기 주액부 사이의 경계선을 따라 수행되는, 이차 전지의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2 실링하는 단계에 있어서,
    상기 복수의 실링부는,
    모두 길이가 동일한, 이차 전지의 제조 방법.
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