KR20200084656A - A method for cleaning the electrode tap of the secondary battery - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for cleaning an electrode tab of a cylindrical secondary battery, capable of completely and simply dry cleaning an electrode tab of a cylindrical secondary battery contaminated with an electrolyte by using plasma. The method according to the present invention includes the following steps: 1) mounting, on a cleaning housing, a battery case which contains the electrolyte with the electrode tab exposed; and 2) performing cleaning by injecting plasma to the electrode tab.

Description

원통형 이차전지 전극탭 세정방법{A METHOD FOR CLEANING THE ELECTRODE TAP OF THE SECONDARY BATTERY}Cleaning method of cylindrical secondary battery electrode tab {A METHOD FOR CLEANING THE ELECTRODE TAP OF THE SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차전지 전극탭 세정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전해액으로 오염되어 있는 원통형 이차전지 전극탭을 플라즈마를 이용하여 완벽하고 간편하게 건식 세정할 수 있는 원통형 이차전지 전극탭 세정방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for cleaning an electrode tab for a secondary battery, and more particularly, to a method for cleaning an electrode tab for a cylindrical secondary battery that can be completely and easily dry-cleaned by using plasma of a cylindrical secondary battery electrode tab contaminated with electrolyte. .

전지는 재충전이 불가능한 일차 전지와 재충전이 가능한 이차 전지로 분류된다. 이 중 저용량의 일차 전지 또는 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기의 전원으로 사용되고, 대용량의 이차 전지는 하이브리드 자동차나 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 사용되고 있다.Batteries are classified into non-rechargeable primary cells and rechargeable secondary cells. Among them, a low-capacity primary battery or a secondary battery is used as a power source for small portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and camcorders, and a large-capacity secondary battery is used as a power source for driving motors such as hybrid vehicles and electric vehicles.

전지는 기본적으로 양극과 음극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극군과, 전해액과 함께 전극군을 수용하는 케이스와, 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함한다. 원통형 전지의 경우 양극은 캡 조립체와 전기적으로 연결되고, 음극은 케이스와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해 양극에 부착된 양극 탭이 캡 조립체의 내측에The battery basically includes an electrode group including an anode, a cathode, and a separator, a case accommodating the electrode group together with the electrolyte, and a cap assembly sealing the case. In the case of a cylindrical battery, the positive electrode may be electrically connected to the cap assembly, and the negative electrode may be electrically connected to the case. To this end, an anode tab attached to the anode is located inside the cap assembly.

고정되고, 음극에 부착된 음극 탭이 케이스의 내측에 고정될 수 있다.It is fixed, and the negative electrode tab attached to the negative electrode may be fixed to the inside of the case.

통상의 원통형 전지에는 전해액 주입구가 없으므로, 케이스에 전극군을 삽입하고, 케이스에 전해액을 주입한 다음 케이스에 캡 조립체를 장착하여 케이스를 밀봉하는 과정을 거치게 된다. 이때 상기 음극 탭은 전해액 주입 전 케이스에 고정되고, 양극 탭은 전해액 주입 후 캡 조립체에 고정되며, 양극 탭이 고정된 캡 조립체는 개스킷과 함께 케이스에 장착된다.Since a cylindrical battery does not have an electrolyte injection hole, an electrode group is inserted into the case, the electrolyte is injected into the case, and then a cap assembly is mounted on the case to seal the case. At this time, the negative electrode tab is fixed to the case before injection of the electrolyte, the positive electrode tab is fixed to the cap assembly after the electrolyte injection, and the positive electrode tab is fixed to the cap assembly and is mounted on the case together with the gasket.

이와 같이 케이스에 전해액을 주입한 다음 캡 조립체를 장착하는 구조에서는 전극 탭, 예를 들어 양극 탭에 전해액이 묻어 있게 된다. 이 경우 용접 불량이 발생하거나 용접 부분의 산화로 인하여 전지의 수명이 대폭 저하되는 문제점이 있다. 따라서 전극 탭에 묻은 전해액을 제거해야 하는데, 기존에는 단순하게 부직포로 닦아내는 정도의 세정 방법이므로 완전한 세정이 되지 않는 문제점이 있다. In the structure in which the electrolyte is injected into the case and then the cap assembly is mounted, the electrolyte is deposited on the electrode tab, for example, the anode tab. In this case, there is a problem in that welding failure occurs or the life of the battery is significantly reduced due to oxidation of the welding portion. Therefore, it is necessary to remove the electrolytic solution on the electrode tab, but there is a problem in that it cannot be completely cleaned because it is simply a cleaning method of simply wiping with a nonwoven fabric.

한편 이에 대한 대안으로 레이저를 이용한 건식 세정 방법이 제시되어 있으나, 상기 전극 탭이 대략 0.1mm의 극히 얇은 두께를 가지므로 세심한 주의가 요구되며, 세정 과정에서 2차 이물질 발생의 위험이 없어야 하므로 적합하지 않고, 설비가 매우 고가인 문제점도 있다.On the other hand, a dry cleaning method using a laser is proposed as an alternative to this, but since the electrode tab has an extremely thin thickness of approximately 0.1 mm, careful attention is required, and it is not suitable because there should be no risk of secondary foreign matter generation in the cleaning process. There is also a problem that the equipment is very expensive.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전해액으로 오염되어 있는 원통형 이차전지 전극탭을 플라즈마를 이용하여 완벽하고 간편하게 건식 세정할 수 있는 원통형 이차전지 전극탭 세정방법을 제공하는 것이다. The technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for cleaning a cylindrical secondary battery electrode tab that can be completely and simply dry-cleaned using a plasma of a cylindrical secondary battery electrode tab contaminated with electrolyte.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 원통형 이차전지 전극탭 세정방법은, 1) 전해액을 수용하며 전극 탭이 노출된 전지 케이스를 세정 하우징에 장착하는 단계; 2) 상기 전극 탭에 플라즈마를 방사하여 세정하는 단계;를 포함한다. A method for cleaning a cylindrical secondary battery electrode tab according to the present invention for solving the above-mentioned technical problems includes: 1) receiving an electrolyte and mounting a battery case in which the electrode tab is exposed to a cleaning housing; 2) cleaning by radiating plasma to the electrode tab.

그리고 본 발명에서 상기 2) 단계에서는, 플라즈마 토치를 사용하여 아크 플라즈마를 상기 전극 탭에 방사하는 것이 바람직하다. And in step 2) in the present invention, it is preferable to emit arc plasma to the electrode tab using a plasma torch.

또한 본 발명에서 상기 2) 단계에서는, 반응 가스로 공기를 사용하는 것이 바람직하다. In addition, in the step 2) in the present invention, it is preferable to use air as a reaction gas.

또한 본 발명에서 상기 1) 단계 수행 전 또는 수행 후에, 상기 전극탭을 용매로 세정하는 습식 세정 단계가 더 진행되는 것이 바람직하다. In addition, in the present invention, it is preferable that the wet cleaning step of washing the electrode tab with a solvent before or after performing step 1) is further performed.

또한 본 발명에서 상기 용매는 dimethyl carbonate(DMC)인 것이 바람직하다. In addition, in the present invention, the solvent is preferably dimethyl carbonate (DMC).

또한 본 발명에 따른 원통형 이차전지 전극탭 세정방법에서는, 상기 반응가스를 0.1 ~ 1 MPa 의 압력으로 공급하는 것이 바람직하다. In addition, in the method for cleaning an electrode tab of a cylindrical secondary battery according to the present invention, it is preferable to supply the reaction gas at a pressure of 0.1 to 1 MPa.

또한 본 발명에서 상기 2) 단계는, 상기 플라즈마 토치를 온(ON) 상태로 세팅한 후, 상기 전지 케이스가 장착된 세정 하우징을 30 ~ 130mm/s의 속도로 수평 이동시키면서 진행되는 것이 바람직하다. In addition, in the present invention, step 2) is preferably performed while setting the plasma torch to an ON state and horizontally moving the cleaning housing equipped with the battery case at a speed of 30 to 130 mm/s.

본 발명의 원통형 이차전지 전극탭 세정방법에 따르면 전해액으로 오염되어 있는 원통형 이차전지 전극탭을 플라즈마를 이용하여 완벽하고 간편하게 건식 세정할 수 있으며, 특히 자동화 공정에 의하여 신속하고 정확하게 공정을 진행할 수 있는 장점이 있다. According to the method for cleaning a cylindrical secondary battery electrode tab of the present invention, a cylindrical secondary battery electrode tab contaminated with electrolyte can be completely and easily dry-cleaned using plasma, and in particular, it can be performed quickly and accurately by an automated process. There is this.

도 1은 일반적인 원통형 이차전지의 전지 케이스 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 하우징의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 하우징에 전지 케이스를 장착하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 4, 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 세정 단계를 도시하는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지 전극탭 세정방법의 공정도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 플라즈마에 의하여 발생하는 라디칼이 유기물을 제거하는 메카니즘을 설명하는 모식도이다. 1 is a view showing a battery case structure of a typical cylindrical secondary battery.
2 is a view showing the structure of a cleaning housing according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a state in which the battery case is mounted to the cleaning housing according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are diagrams showing a plasma cleaning step according to an embodiment of the present invention.
6 is a process diagram of a method for cleaning an electrode tab of a cylindrical secondary battery according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram illustrating a mechanism in which radicals generated by an arc plasma according to an embodiment of the present invention remove organic substances.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 실시예에 따른 원통형 이차전지 전극탭 세정방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 전지 케이스를 세정 하우징에 장착하는 단계(S200)로 시작된다. 이때 상기 전지 케이스(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전해액을 수용하며 전극 탭(20)이 노출된 상태이며, 다수개의 전지 케이스(1)를 도 3에 도시된 바와 같이, 세정 하우징(110)의 장착홈(112)에 삽입하는 방식으로 장착한다. 이 단계(S200)는 자동화 설비에 의하여 진행될 수 있으며, 상기 세정 하우징(110)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 3개 이상의 다수개의 장착홈이 일정한 간격으로 형성될 수 있다. The method for cleaning a cylindrical secondary battery electrode tab according to this embodiment starts with a step (S200) of mounting the battery case to the cleaning housing, as shown in FIG. 6. At this time, the battery case 1, as shown in Figure 1, receiving the electrolyte and the electrode tab 20 is exposed, a plurality of battery cases 1, as shown in Figure 3, the cleaning housing It is mounted by inserting it into the mounting groove 112 of (110). This step (S200) may be performed by an automated facility, and the cleaning housing 110 may have three or more mounting grooves formed at regular intervals, as shown in FIG. 2.

한편 이 전지 케이스 장착 단계(S200) 수행 전에 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전극탭(20)을 습식세정하는 단계(S100)가 더 진행될 수 있다. 이 습식 세정 단계(S100)는 상기 전극탭(20)에 묻어 있는 전해액을 선제적으로 제거하기 위한 것으로서, 구체적으로는 상기 전극탭(20)을 용매로 세정하는 방식으로 진행된다. On the other hand, as shown in Figure 6 before performing the battery case mounting step (S200), the step of wet cleaning the electrode tab 20 (S100) may be further performed. This wet cleaning step (S100) is to preemptively remove the electrolyte solution on the electrode tab 20, and specifically, the electrode tab 20 is cleaned by a solvent.

이때 상기 용매는 전해액의 대부분을 차지하는 dimethyl carbonate(DMC)인 것이 바람직하며, 상기 용매를 부직포에 묻혀서 전극탭(20)을 문지르는 방식으로 수행될 수 있다. 이렇게 습식 세정 단계(S100)가 더 수행되면, 상기 전극탭(20)에 묻어 있는 전해액 중에 DMC를 제외한 다른 물질들은 상당 부분 제거된다. In this case, the solvent is preferably dimethyl carbonate (DMC), which occupies most of the electrolyte solution, and may be performed by rubbing the electrode tab 20 by applying the solvent to a nonwoven fabric. When the wet cleaning step (S100) is further performed, other materials except DMC are removed from the electrolyte solution on the electrode tab 20.

그리고 상기 습식 세정 단계(S100)는 상기 전지 케이스 장착 단계(S200) 수행 전에 수행되기도 하지만, 상기 전지 케이스 장착 단계(S200) 수행 이후에 수행될 수도 있다. In addition, the wet cleaning step (S100) may be performed before the battery case mounting step (S200), but may also be performed after the battery case mounting step (S200).

다음으로 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전극 탭(20)에 플라즈마(P)를 방사하여 세정하는 단계(S300)가 수행된다. 이 단계(S300)에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 플라즈마 토치(120)를 사용하여 아크 플라즈마를 발생시키고 이 플라즈마(P)를 상기 전극 탭(20)에 방사하는 방식으로 공정이 진행된다. 이렇게 상기 플라즈마 토치(120)의 분사구 말단을 상기 전극탭(20)에 5mm 정도의 간격으로 배치한 상태에서, 아크 플라즈마를 발생시키면 상기 전극탭(20)의 대부분의 영역이 플라즈마(P)에 의하여 세정된다. 특히, 상기 전극탭(20) 중 이후의 용접 단계에서 용접되는 부분은 충분하게 세정된다. Next, as shown in FIG. 6, a step (S300) of cleaning by emitting plasma P to the electrode tab 20 is performed. In this step (S300), as shown in FIG. 4, a process is performed by generating an arc plasma using the plasma torch 120 and radiating the plasma P to the electrode tab 20. As described above, when arc ends are generated at an interval of about 5 mm to the electrode tabs 20 at the distal end of the plasma torch 120, most of the regions of the electrode tabs 20 are generated by the plasma P. Is cleaned. Particularly, a portion of the electrode tab 20 to be welded in a subsequent welding step is sufficiently cleaned.

이때 본 실시예에 따른 플라즈마 토치(120)에서는 반응 가스로 공기 또는 공기와 질소 혼합물을 사용하므로, 이에 의하여 발생하는 아크 플라즈마에는 도 7에 도시된 바와 같이, O*, OH- 와 같은 라디칼이 발생하고 이와 같은 라디칼들의 화학적 반응과 질소 라디칼의 물리적 반응에 의하여 전극탭(20) 표면의 유기물이 완벽하게 제거되는 것이다. At this time, since the plasma torch 120 according to the present embodiment uses air or a mixture of air and nitrogen as a reaction gas, radicals such as O * and OH - are generated in the arc plasma generated by this, as shown in FIG. 7. And the organic reaction on the surface of the electrode tab 20 is completely removed by the chemical reaction of these radicals and the physical reaction of nitrogen radicals.

이차전지에 사용되는 일반적인 전해액의 경우 함유량의 83% 이상이 Carbonate로 이루어질 정도로 대부분이 유기물이며, 전술한 바와 같이, DMC로 습식 세정을 거치는 경우 전극탭 표면에 남아 있는 물질의 95% 이상은 Carbonate 이므로 상기 아크 플라즈마에 의하여 이러한 유기물들이 완벽하게 제거되는 것이다. In the case of the general electrolyte used in the secondary battery, 83% or more of the content is made of carbonate, and most are organic. As described above, when wet cleaning with DMC, 95% or more of the material remaining on the electrode tab surface is carbonate. These organic substances are completely removed by the arc plasma.

한편 본 실시예에 따른 플라즈마 세정 단계(S300)에서는 상기 반응가스를 0.1 ~ 1 MPa 의 압력으로 공급하는 것이, 상기 전극탭(20) 표면의 충분한 세정에 적합하므로 바람직하다. On the other hand, in the plasma cleaning step (S300) according to the present embodiment, supplying the reaction gas at a pressure of 0.1 to 1 MPa is preferable because it is suitable for sufficiently cleaning the surface of the electrode tab 20.

그리고 본 실시예에서 상기 플라즈마 세정 단계(S300)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전지 케이스(1)가 장착된 세정 하우징(110)을 컨베이어(130) 등을 이용하여 상기 플라즈마 토치(120) 전방으로 일정한 속도로 수평 이동시키면서 자동화 공정으로 진행되는 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 플라즈마 토치(120)를 온(ON) 상태로 세팅한 후, 상기 전지 케이스(1)가 장착된 세정 하우징(120)을 30 ~ 130mm/s의 속도로 수평 이동시키면서 진행되는 것이, 상기 전극탭(20)을 완벽하게 세정할 수 있어서 더욱 바람직하다. And in the present embodiment, the plasma cleaning step (S300), as shown in Figure 5, the battery case 1, the cleaning housing 110 is mounted on the plasma torch 120 using a conveyor 130 or the like ) It is desirable to proceed to an automated process while moving horizontally at a constant speed forward. Specifically, after the plasma torch 120 is set to the ON state, the cleaning case 120 in which the battery case 1 is mounted is horizontally moved at a speed of 30 to 130 mm/s. It is more preferable because the electrode tab 20 can be completely cleaned.

1 : 전지 케이스 20 : 전극탭
110 : 세정 하우징 120 : 플라즈마 토치
130 : 컨베이어 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery case 20 Electrode tab
110: cleaning housing 120: plasma torch
130: conveyor

Claims (4)

1) 전해액을 수용하며 전극 탭이 노출된 전지 케이스를 세정 하우징에 장착하는 단계;
2) 상기 전극 탭에 플라즈마를 방사하여 세정하는 단계;를 포함하는 원통형 이차전지 전극탭 세정방법.1) receiving the electrolyte and mounting the battery case with the electrode tab exposed to the cleaning housing;
2) cleaning by irradiating plasma to the electrode tab to clean the cylindrical electrode tab. 제1항에 있어서, 상기 2) 단계에서는,
플라즈마 토치를 사용하여 아크 플라즈마를 상기 전극 탭에 방사하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지 전극탭 세정방법. The method of claim 1, wherein in step 2),
A method of cleaning an electrode tab of a cylindrical secondary battery, characterized in that arc plasma is radiated to the electrode tab using a plasma torch. 제1항에 있어서, 상기 1) 단계 수행 전 또는 수행 후에,
상기 전극탭을 용매로 세정하는 습식 세정 단계가 더 진행되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지 전극탭 세정방법. According to claim 1, Before or after performing step 1),
Cylindrical secondary battery electrode tab cleaning method characterized in that the wet cleaning step of cleaning the electrode tab further proceeds with a solvent. 제3항에 있어서, 상기 용매는,
dimethyl carbonate(DMC)인 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지 전극탭 세정방법. The method of claim 3, wherein the solvent,
Method for cleaning an electrode tab of a cylindrical secondary battery, characterized in that it is dimethyl carbonate (DMC).
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