KR20210109793A - Pouch type secondary battery sealing system and sealing method teherof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 파우치형 이차전지 시스템 및 실링방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파우치형 이차전지를 생산하기 위한 공정 중 파우치와 전극탭을 실링하는 탭 실링 공정에서 예열장치를 추가한 파우치형 이차전지의 실링시스템과 이를 이용한 실링방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pouch-type secondary battery system and a sealing method, and more particularly, to a pouch-type secondary battery in which a preheating device is added in a tab sealing process of sealing a pouch and an electrode tab during a process for producing a pouch-type secondary battery. It relates to a sealing system and a sealing method using the same.
전지는 현대에서 많은 제품의 동력원으로 사용되고 있으며, 물리전지와 화학전지를 통칭하는 개념이지만 일반적으로는 화학전지를 통칭하는 의미로 흔히 사용된다. 이때 전지는 크게 일차전지와 이차전지로 구분되며, 일차전지는 방전기능만 작동하여 반복 사용이 불가능한 전지이며, 이차전지는 충방전이 모두 가능하여 반복 사용이 가능한 반영구적 화학전지를 의미한다.A battery is used as a power source for many products in modern times, and although it is a concept that collectively refers to a physical battery and a chemical battery, it is commonly used as a general term for a chemical battery. At this time, the battery is largely divided into a primary battery and a secondary battery. The primary battery is a battery that cannot be used repeatedly because only the discharge function operates, and the secondary battery means a semi-permanent chemical battery that can be used repeatedly because it can be charged and discharged.
이와 같은 이차전지는 종래에도 노트북, PC, 이동통신 단말기 등의 전자기기에서 사용되어 핵심 기술이었으나, 최근 전기자동차 및 연료전지 자동차의 보급 확대와 더불어 그 중요성이 더욱 부각되고 있다. 이때 상기 이차전지는 크게 원통형, 각형 및 파우치형으로 구분되며, 이 중에서 파우치형 이차전지는 스태킹 방식으로 배터리가 제조되어 저장할 수 있는 에너지의 양이 많고, 충방전 시에 상하로만 수축과 팽창이 이루어져 보다 장기간 사용이 가능한 장점이 있다. 그리고 현재 상기 파우치형 이차전지를 제조하기 위한 공법은, 한국등록특허공보 제10-1793729호("파우치형 이차전지 및 그의 제조방법", 2017.11.03 공고)를 포함하여 다수가 개시되어 있다. 이때 도 1을 참조하여 종래 파우치형 이차전지를 제조하는 공정을 설명하자면 다음과 같다. Such a secondary battery has been used as a core technology in electronic devices such as notebook computers, PCs, and mobile communication terminals in the past. At this time, the secondary batteries are largely divided into cylindrical, prismatic, and pouch-type batteries. Among them, the pouch-type secondary battery is manufactured in a stacking method and has a large amount of energy that can be stored, and contracts and expands only up and down during charging and discharging. It has the advantage of being able to use it for a longer period of time. And currently, a number of methods for manufacturing the pouch-type secondary battery are disclosed, including Korean Patent Registration No. 10-1793729 (“Pouch-type secondary battery and manufacturing method thereof”, announcement on November 3, 2017). At this time, referring to FIG. 1 , a process for manufacturing a conventional pouch-type secondary battery will be described as follows.
도 1에서 도시된 바와 같이, 종래에는 전극 조립체(1)가 내장된 파우치 케이스(2)의 일단을 상부 지그블럭(3) 및 하부 지그블럭(4)을 이용하여 열 융착하는 공정을 포함하여 이루어진다. 이때 위와 같이 상부 지그블럭(3) 및 하부 지그블럭(4)을 통해 열과 압력을 전달하는 방식은, 파우치형 이차전지를 생산하는 공정시간을 단축하기 위해서는 가해지는 열과 압력을 증가하도록 이루어져야 한다. 하지만, 상부 지그블럭과 하부 지그블럭을 통해 가해지는 열과 압력이 증가되는 경우에는, 전극 조립체의 탭과 파우치에 충분한 열이 분포되지 못하여 생산되는 제품의 품질이 불안정해지는 단점이 있다. 이에 따라 종래의 방법으로는 전극 조립체의 탭과 파우치 케이스를 실링하는 공정 시간을 단축하기가 어려운 문제점이 있었다. As shown in FIG. 1 , in the related art, a process of heat-sealing one end of a
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 탭 실링 공정에서의 전극탭과 파우치 간의 실링성을 향상시키도록 손실되는 열을 보상해주는 예열장치를 포함하는 파우치형 이차전지 실링시스템 및 이를 이용한 파우치형 이차전지 실링방법에 관한 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and a pouch-type secondary battery sealing system including a preheating device for compensating for heat lost to improve sealing properties between an electrode tab and a pouch in the tab sealing process, and the same It relates to a pouch-type secondary battery sealing method used.
본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 파우치형 이차전지를 실링하기 위한 실링시스템에 있어서, 상기 파우치형 이차전지는 수용부가 내부에 형성된 파우치케이스 및 상기 파우치케이스의 일측으로 돌출된 가압부를 포함하는 파우치와, 상기 수용부 상에 수납되는 전극조립체와, 일단이 상기 전극조립체와 전기적으로 연결되되 상기 가압부를 관통하여 타단이 외부로 노출되는 전극탭을 포함하고, 상기 실링시스템은, 상기 파우치의 가압부가 실링되도록 상기 가압부의 외면으로 열 및 압력을 가하는 탭가열부; 및 상기 파우치케이스가 가열되도록 상기 파우치케이스의 외면 또는 상기 가압부의 외면으로 열을 가하는 파우치예열부;를 포함할 수 있다.The present invention provides a sealing system for sealing a pouch-type secondary battery in order to achieve the object as described above, wherein the pouch-type secondary battery includes a pouch case having a receiving part formed therein and a pressing part protruding to one side of the pouch case a pouch, an electrode assembly accommodated on the accommodating part, and an electrode tab having one end electrically connected to the electrode assembly and having the other end exposed to the outside through the pressing part, wherein the sealing system includes: a tab heating unit that applies heat and pressure to an outer surface of the pressing unit to seal the pressing unit; and a pouch preheating unit for applying heat to the outer surface of the pouch case or the outer surface of the pressing unit so that the pouch case is heated.
또한, 상기 파우치예열부는, 상기 파우치케이스의 외면 또는 상기 가압부의 외면과 직접 접촉하여 열을 전달할 수 있다.In addition, the pouch preheating unit may transfer heat by directly contacting the outer surface of the pouch case or the outer surface of the pressing unit.
또한, 상기 파우치예열부는, 상기 파우치케이스의 외면 또는 가압부의 외면과 비접촉하여 고주파, IR 및 UV 중 어느 하나 이상의 방식으로 열을 전달할 수 있다.In addition, the pouch preheating unit may transfer heat in any one or more methods of high frequency, IR and UV in non-contact with the outer surface of the pouch case or the outer surface of the pressing unit.
또한, 본 발명의 상기 탭가열부 및 파우치예열부가 내열성 재질로 구성될 수 있다.In addition, the tab heating part and the pouch preheating part of the present invention may be made of a heat-resistant material.
또한, 본 발명의 상기 탭가열부 및 파우치예열부가 서로 동일한 재질로 구성될 수도 있다.In addition, the tab heating part and the pouch preheating part of the present invention may be made of the same material.
또한, 본 발명은 상기 탭가열부 및 파우치예열부의 가열온도를 제어하는 컨트롤러;를 더 포함하고, 상기 탭가열부 및 파우치예열부가 40℃ 내지 250℃의 온도로 제어될 수 있다.In addition, the present invention may further include a controller for controlling the heating temperature of the tab heating unit and the pouch preheating unit, and the tab heating unit and the pouch preheating unit may be controlled at a temperature of 40°C to 250°C.
또한, 본 발명의 상기 탭가열부 및 파우치예열부가 서로 동일한 온도로 제어될 수도 있다.In addition, the tab heating unit and the pouch preheating unit of the present invention may be controlled to the same temperature.
아울러, 상술한 파우치형 이차전지 실링시스템을 이용한 본 발명의 파우치형 이차전지 실링방법은, 상기 파우치의 수용부에 전극조립체를 수납하는 단계; 상기 파우치의 수용부에 전해질을 주입하는 단계; 상기 파우치예열부로 상기 파우치를 가열하는 단계; 및 상기 탭가열부로 상기 파우치의 가압부를 핫프레스 가공하여 파우치 탭을 실링하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the pouch-type secondary battery sealing method of the present invention using the above-described pouch-type secondary battery sealing system includes the steps of accommodating an electrode assembly in a receiving portion of the pouch; injecting an electrolyte into the receiving part of the pouch; heating the pouch with the pouch preheating unit; and sealing the pouch tab by hot-pressing the pressing portion of the pouch with the tab heating unit.
또한, 본 발명은 상기 파우치를 가열하는 단계에서 기 설정된 온도로 상기 파우치케이스가 가열되면, 상기 파우치 탭을 실링하는 단계가 이루어질 수도 있다.In the present invention, when the pouch case is heated to a preset temperature in the step of heating the pouch, the step of sealing the pouch tab may be performed.
또한, 본 발명은 상기 파우치를 가열하는 단계 및 상기 파우치 탭을 실링하는 단계가 동반될 수도 있다.In addition, the present invention may be accompanied by the steps of heating the pouch and sealing the pouch tab.
또한, 본 발명은 상기 파우치를 가열하는 단계 또는 상기 파우치 탭을 실링하는 단계에서, 상기 파우치의 외면이 40℃ 내지 200℃의 온도로 가열될 수 있다.In the present invention, in the step of heating the pouch or sealing the pouch tab, the outer surface of the pouch may be heated to a temperature of 40°C to 200°C.
또한, 본 발명은 상기 파우치를 가열하는 단계 또는 상기 파우치 탭을 실링하는 단계에서, 상기 전극조립체의 외면이 40℃ 내지 200℃의 온도로 가열될 수도 있다.In the present invention, in the step of heating the pouch or sealing the pouch tab, the outer surface of the electrode assembly may be heated to a temperature of 40°C to 200°C.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 파우치형 이차전지의 실링시스템 및 파우치형 이차전지의 실링방법은, 파우치부에 잉여 열을 가해 줌으로써 탭 실링 공정에서 실링부에 열이 집중되도록 제공될 수 있어, 열 손실을 보상해주는 것과 더불어 실링성이 강화됨에 따라, 품질 향상 및 생산성이 향상되는 효과가 있다.The sealing system of the pouch-type secondary battery and the sealing method of the pouch-type secondary battery of the present invention according to the above configuration can be provided so that heat is concentrated on the sealing part in the tab sealing process by applying surplus heat to the pouch part, In addition to compensating for heat loss, as the sealing property is strengthened, there is an effect of improving quality and productivity.
나아가 본 발명의 파우치형 이차전지의 실링시스템 및 파우치형 이차전지의 실링방법은, 실링성 강화에 따라 내압력 증대되어 셀의 안정성이 향상될 수 있으며, 내부의 전해액이 누출되는 것을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.Furthermore, in the sealing system of the pouch-type secondary battery and the sealing method of the pouch-type secondary battery of the present invention, the internal pressure increases as the sealing property is strengthened, so that the stability of the cell can be improved, and the internal electrolyte can be prevented from leaking in advance. There are advantages that can be
도 1은 종래 기술에 따른 파우치형 이차전지의 열융착 과정을 도시한 도면.
도 2는 파우치형 이차전지 실링방법에 따른 블록선도.
도 3은 본 발명에 따른 파우치 내 전극조립체가 수납되는 것을 도시한 도면.
도 4는 종래기술에 따른 파우치형 이차전지 실링시스템을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 파우치형 이차전지 실링시스템을 도시한 도면..
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 파우치형 이차전지 실링시스템을 도시한 도면..
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 파우치형 이차전지 실링시스템을 도시한 도면..
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 파우치형 이차전지 실링시스템을 도시한 도면..
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 파우치형 이차전지 실링시스템을 도시한 도면.1 is a view showing a heat-sealing process of a pouch-type secondary battery according to the prior art.
Figure 2 is a block diagram according to a pouch-type secondary battery sealing method.
3 is a view showing that the electrode assembly is accommodated in the pouch according to the present invention.
4 is a view showing a pouch-type secondary battery sealing system according to the prior art.
5 is a view showing a pouch-type secondary battery sealing system according to a first embodiment of the present invention.
6 is a view showing a pouch-type secondary battery sealing system according to a second embodiment of the present invention.
7 is a view showing a pouch-type secondary battery sealing system according to a third embodiment of the present invention.
8 is a view showing a pouch-type secondary battery sealing system according to a fourth embodiment of the present invention.
9 is a view showing a pouch-type secondary battery sealing system according to a fifth embodiment of the present invention.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 파우치형 이차전지 시스템 및, 이를 이용한 파우치형 이차전지 실링방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, a pouch-type secondary battery system and a pouch-type secondary battery sealing method using the same according to various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms. Also, like reference numerals refer to like elements throughout.
이때 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.If there is no other definition in the technical terms and scientific terms used at this time, it has the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention is unnecessary in the following description and accompanying drawings Descriptions of known functions and configurations that may be blurry will be omitted.
[파우치형 이차전지 실링방법][Sealing method of pouch-type secondary battery]
도 2는 파우치형 이차전지 실링방법에 관한 것으로, 도 2-(a) 및 도 2-(b)는 각각 파우치형 이차전지 실링방법의 블록선도를 나타낸다. FIG. 2 relates to a pouch-type secondary battery sealing method, and FIGS. 2-(a) and 2-(b) show block diagrams of the pouch-type secondary battery sealing method, respectively.
도 2-(a)를 참조하면, 본 발명의 파우치형 이차전지 실링방법은, 전극조립체를 수납하는 단계(S100), 전해질을 주입하는 단계(S200), 파우치를 가열하는 단계(S300) 및 파우치 탭을 실링하는 단계(S400)로 구성될 수 있으며, 나열된 단계들이 순차적으로 이루어질 수 있다. 위 단계들을 서술하자면, 상기 전극조립체를 수납하는 단계(S100)는 내부에 수용부가 형성된 파우치 상에 전극조립체를 수납하는 단계일 수 있다. 그리고 상기 전해질을 주입하는 단계(S200)는 전극조립체가 수납된 파우치의 테두리가 일부 밀폐되면 내부로 전해질을 주입하도록 구성되는 것으로, 이때 사용 가능한 전해질 염은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고, B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이다. 특히, 리튬염이 바람직하다. 예를 들면, LiClO4, LiCF3SO3, LiPF6, LiAsF6, LiN(CF3SO2)2 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 2-(a), the pouch-type secondary battery sealing method of the present invention includes a step of accommodating an electrode assembly (S100), a step of injecting an electrolyte (S200), a step of heating the pouch (S300), and the pouch. It may consist of a step (S400) of sealing the tab, and the listed steps may be made sequentially. To describe the above steps, the step of accommodating the electrode assembly ( S100 ) may be a step of accommodating the electrode assembly on a pouch having an accommodating part formed therein. And the step (S200) of injecting the electrolyte is to be configured to inject the electrolyte into the interior when the electrode assembly is a rim of the pouch portion closed, wherein the available electrolyte salt is A + B - A salt of the structure, such as, A + includes an ion consisting of an alkali metal cation such as Li + , Na + , K + or a combination thereof, and B - is PF 6 - , BF 4 - , Cl - , Br - , I - , ClO 4 - , AsF 6 - , CH 3 CO 2 - , CF 3 SO 3 - , N(CF 3 SO 2 ) 2 - , C(CF 2 SO 2 ) 3 - or a salt containing an ion consisting of a combination thereof am. In particular, a lithium salt is preferable. For example, LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , or a mixture thereof may be used.
아울러 유기용매는 통상적으로 알려진 용매, 예컨대 할로겐 치환체를 포함하거나 또는 포함하지 않는 환형 카보네이트계,; 선형 카보네이트계, 에스테르계, 니트릴계, 인산염계 용매 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 예를 들면 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤(GBL), 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC), 포름산 메틸, 포름산 에틸, 포름산 프로필, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 아세트산 프로필, 아세트산 펜틸, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸, 프로피온산 에틸 및 프로피온산 부틸 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 위는 사용 가능한 전해질의 일부를 설명한 것으로, 본 발명은 전해질의 성분을 한정하지는 아니한다. 아울러 본 발명은 전해질이 고상으로 이루어진 경우도 포함될 수 있다.In addition, the organic solvent is a commonly known solvent, such as a cyclic carbonate system with or without a halogen substituent; A linear carbonate-based, ester-based, nitrile-based, phosphate-based solvent or a mixture thereof may be used. For example, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, Tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethyl carbonate (EMC), gamma butyrolactone (GBL), fluoroethylene carbonate (FEC), methyl formate, ethyl formate, propyl formate, acetic acid methyl, ethyl acetate, propyl acetate, pentyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, ethyl propionate and butyl propionate, or mixtures thereof and the like can be used. The above describes some of the electrolytes that can be used, but the present invention does not limit the components of the electrolyte. In addition, the present invention may include a case in which the electrolyte is made of a solid phase.
상기 파우치를 가열하는 단계(S300) 및 파우치 탭을 실링하는 단계(S400)는, 도 2-(b)에서 도시된 바와 같이 동반하여 이루어질 수도 있으며, 상기 파우치를 가열하는 단계(S300) 이후 상기 파우치 탭을 실링하는 단계(S400)가 이어질 수도 있다. 이때 상기 파우치를 가열하는 단계(S300)에서는 파우치로 열을 가하는 파우치예열부를 사용할 수 있고, 상기 파우치 탭을 실링하는 단계(S400)에서는 전극탭과 맞닿는 가압부로 열과 압력을 가하는 탭가열부를 사용할 수 있다. 이때 상기 파우치예열부 및 탭가열부는 후술되는 파우치형 이차전지 실링시스템에서 보다 상세히 설명한다.The step of heating the pouch (S300) and the step of sealing the pouch tab (S400) may be accompanied as shown in FIG. 2-(b), and after the step of heating the pouch (S300), the pouch A step (S400) of sealing the tab may be followed. At this time, in the step (S300) of heating the pouch, a pouch preheating unit for applying heat to the pouch can be used, and in the step (S400) of sealing the pouch tab, a tab heating unit that applies heat and pressure to the pressing unit in contact with the electrode tab can be used. . At this time, the pouch preheating unit and the tab heating unit will be described in more detail in the pouch-type secondary battery sealing system to be described later.
[파우치형 이차전지 실링시스템][Pouch-type secondary battery sealing system]
도 3 및 도 4는 파우치형 이차전지 실링방법에 관한 것으로, 도 3은 파우치 내 전극조립체가 수납되는 것을 도시한 도면을, 도 4는 종래기술에 따른 파우치형 이차전지 실링시스템을 도시한 도면을 각각 나타낸다.3 and 4 relate to a pouch-type secondary battery sealing method, FIG. 3 is a view showing that an electrode assembly is accommodated in the pouch, and FIG. 4 is a view showing a pouch-type secondary battery sealing system according to the prior art. each is indicated.
먼저 도 3을 참조하면, 파우치형 이차전지의 파우치 (10)는 내부에 수용부(11)가 형성될 수 있으며, 상기 수용부(11)에는 전극조립체(20) 및 전해질이 수용될 수 있다. 이때 상기 파우치 (10)는 일단을 중심으로 양면이 서로 접힐 수 있도록 제1케이스(10a) 및 제2케이스(10b)로 구성될 수 있다. 여기서 상기 제1케이스(10a) 및 제2케이스(10b)는 일단이 서로 연결되고 타단이 서로 접한 뒤에 실링될 수 있다. 그리고 상기 제1케이스(10a) 및 제2케이스(10b)에는 상기 전극조립체(20)의 일부 및 다른 일부와 각각 대응하는 수용부(11)가 배치되거나, 상기 제1케이스(10a) 또는 제2케이스(10b) 중 어느 하나에 수용부(11)가 배치될 수도 있다.First, referring to FIG. 3 , the
또한, 상기 전극조립체(20)는 젤리롤(J/R) 형태 또는 단위셀이 적층된 형태 등으로 구성될 수 있다. 이때 상기 전극조립체(20)가 상기 파우치(10) 내에 내장되면, 상기 제1케이스(10a) 및 제2케이스(10b)의 타단이 서로 접하도록 결합될 수 있으며, 일부 개구된 부분으로 전해질을 주입할 수 있다. 이때 전해질은 상술한 바와 같이 통상적인 전해질 성분, 예를 들면 전해질 염과 유기용매를 포함할 수 있다. 여기서 상기 전극조립체(20)의 일측으로 전극탭(21)이 돌출될 수 있으며, 상기 전극탭(21)은 적어도 한 쌍 이상으로 구성되어, 상기 전극조립체(20)의 양극 및 음극과 각각 결합될 수 있다. 이때 상기 전극탭(21)과 상기 제1케이스(10a) 및 제2케이스(10b)는 서로 접할 수 있으며, 상술한 파우치 탭을 실링하는 단계(S400)는 상기 전극탭(21)과 상기 제1케이스(10a) 및 제2케이스(10b)가 서로 실링되도록 결합하는 단계일 수 있다. 그리고 한 쌍의 상기 전극탭(21)은 서로 다른 방향으로 돌출될 수도 있으며, 서로 나란한 방향으로 돌출될 수도 있다.In addition, the
도 4-(a)를 참조하면, 상기 파우치(10) 상에 내장된 전극조립체(20)의 단자부(20a)는 상기 전극탭(21)과 전기 전도가 서로 가능하도록 서로 융착 결합될 수 있다. 그리고 상기 파우치(10)의 제1케이스(10a) 및 제2케이스(10b)의 일단은 서로 연결되고, 타단 상에 상기 전극탭(21)이 배치될 수도 있다. 여기서, 상기 전극탭(21)이 배치된 상기 제1케이스(10a) 및 제2케이스(10b)는 일측으로 연장 형성될 수 있으며, 상기 전극탭(21) 또한 일측 방향으로 연장되어 서로 적층될 수 있다. 이때 상기 제1케이스(10a) 및 제2케이스(10b) 각각의 일측과 상기 전극탭(21) 사이에는 실런트(30)가 배치되어 접착되도록 이루어질 수 있으며, 상기 제1케이스(10a) 및 제2케이스(10b) 각각의 일측과 상기 전극탭(21) 사이에는 절연필름이 포함될 수도 있다.Referring to FIG. 4-(a) , the
도 4-(b)를 참조하면, 파우치형 이차전지 실링시스템은, 상기 제1케이스(10a) 및 제2케이스(10b)의 일측으로 열 및 압력을 가하는 탭가열부(100)를 포함할 수 있다. 이때 상기 탭가열부(100)는 상기 제1케이스(10a) 및 제2케이스(10b)의 외면을 가압하여 상기 전극탭(21)이 배치된 일측이 실링될 수 있다.Referring to FIG. 4-(b), the pouch-type secondary battery sealing system may include a
<실시예 1><Example 1>
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 것으로, 도 5는 파우치형 이차전지 실링시스템을 도시한 도면을 나타낸다.5 is a view showing a pouch-type secondary battery sealing system according to a first embodiment of the present invention.
도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 파우치(10)는 전극조립체(20)가 수납되는 수용부(11)를 포함하는 파우치케이스(12)와, 상기 파우치케이스(12)의 일측으로 연장된 가압부(13)를 포함할 수 있다. 그리고 본 발명의 파우치형 이차전지 실링시스템은 상기 가압부(13)에 열 및 압력을 가하는 탭가열부(100) 및 손실되는 열을 보상해주도록 상기 파우치(10)를 가열하는 파우치예열부(200)를 더 포함할 수 있다. As shown in FIG. 5 , the
상술한 파우치를 가열하는 단계(S300) 및 파우치 탭을 실링하는 단계(S400)가 순차적으로 진행되는 경우, 상기 파우치예열부(200)가 상기 가압부(13)로 열을 가하여 상기 파우치(10)가 예열되도록 하고, 상기 파우치(10)가 소정온도로 예열된 상태에서 상기 탭가열부(100)를 통해 상기 파우치(10)와 전극탭(21)을 서로 실링할 수 있다. 또는 상술한 파우치를 가열하는 단계(S300) 및 파우치 탭을 실링하는 단계(S400)가 동시에 진행되는 경우, 상기 탭가열부(100) 및 파우치예열부(200)가 상기 가압부(13) 상에 함께 열을 가하되, 상기 탭가열부(100)가 프레스 가공하여 상기 파우치(10)와 전극탭(21)이 실링될 수 있다. 이때 상기 탭가열부(100) 및 파우치예열부(200)는 내열성 재질로 구성될 수 있으며, 다수의 내열성 재질 중에서 상기 탭가열부(100) 및 파우치예열부(200)가 서로 동일한 재질이거나, 상기 탭가열부(100) 및 파우치예열부(200)가 서로 다른 종류의 재질로 구성되는 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 이때 상기 탭가열부(100) 및 파우치예열부(200)는 250℃ 이하에서는 영구적인 변화가 발생되지 않는 재질인 것이 바람직하다. When the above-described step of heating the pouch (S300) and the step of sealing the pouch tab (S400) are sequentially performed, the
<실시예 2><Example 2>
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 것으로, 도 6은 파우치형 이차전지 실링시스템을 도시한 도면을 나타낸다.6 is a view showing a pouch-type secondary battery sealing system according to a second embodiment of the present invention.
도 6에서 도시된 바와 같이, 상기 탭가열부(100)는 상기 파우치(10)의 가압부(13)로 열 및 압력을 가하고, 상기 파우치예열부(200)는 상기 파우치(10)의 파우치케이스(12)의 외면 상에 열을 가할 수도 있다. 이때에도 상술한 바와 같이 상술한 파우치를 가열하는 단계(S300) 및 파우치 탭을 실링하는 단계(S400)가 순차적으로 진행되는 경우, 상기 파우치예열부(200)로 상기 파우치(10)가 소정온도로 예열된 상태에서 상기 탭가열부(100)를 통해 상기 파우치(10)와 전극탭(21)을 서로 실링할 수 있다. 또한 상술한 파우치를 가열하는 단계(S300) 및 파우치 탭을 실링하는 단계(S400)가 동시에 진행되는 경우, 상기 탭가열부(100) 및 파우치예열부(200)가 각각 상기 파우치케이스(12) 및 가압부(13)에 함께 열을 가하되, 상기 탭가열부(100)가 상기 가압부(13)로 프레스 가공함에 따라, 손실되는 열을 보상해주어, 열 손실을 최소할 수 있다.As shown in FIG. 6 , the
<실시예 3><Example 3>
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 것으로, 도 7은 파우치형 이차전지 실링시스템을 도시한 도면을 나타낸다.7 is a view showing a pouch-type secondary battery sealing system according to a third embodiment of the present invention.
도 7에서 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 파우치예열부(200)가 복수로 이루어져 파우치(10)의 서로 다른 영역에 열을 가하도록 구성될 수도 있다. 이는 상기 파우치예열부(200)가 제1파우치예열부(200a), 제2파우치예열부(200b) 및 제3파우치예열부(200c)로 구성되는 것으로 예거하여 보다 명확히 설명한다. 여기서 상기 제1파우치예열부(200a)는 상기 파우치(10)의 가압부(13) 상에 열을 가하도록 구성되고, 상기 제2파우치예열부(200b)는 상기 파우치(10)의 파우치케이스(12)의 일측 외면에 열을 가하도록 구성되되, 상기 제3파우치예열부(200c)는 상기 파우치케이스(12)의 타측 외면에 열을 가하도록 구성될 수 있다. 이때 상술한 파우치를 가열하는 단계에서는 제1파우치예열부(200a), 제2파우치예열부(200b) 및 제3파우치예열부(200c) 중 어느 하나만 사용되거나, 둘 이상이 함께 사용될 수도 있다. As shown in FIG. 7 , in the present invention, a plurality of
상기 제1파우치예열부(200a), 제2파우치예열부(200b), 제3파우치예열부(200c) 및 탭가열부(100)는 컨트롤러를 통해 가열온도가 제어될 수 있다. 이때 상기 탭가열부(100)는 제1온도범위(Ta)로 제어될 수 있고, 상기 제1파우치예열부(200a), 제2파우치예열부(200b) 및 제3파우치예열부(200c)는 각각 제2온도범위(Tb1), 제3온도범위(Tb2) 및 제4온도범위(Tb3)로 제어될 수 있다. 이때 상기 제1-4온도범위(Ta,Tb1,Tb2,Tb3)는 서로 동일한 온도범위로 제어될 수 있으며, 40℃ 내지 250℃ 사이의 온도로 제어될 수 있다. 여기서 복수의 파우치예열부(200)를 사용하는 경우, 상기 전극탭(21)에 가까운 제1파우치예열부(200a)가 상대적으로 이격된 제3파우치예열부(200c) 보다 높은 온도로 출력될 수도 있다.The heating temperature of the first
이때에도 상기 파우치를 가열하는 단계(S300) 및 상기 파우치 탭을 실링하는 단계(S400)는 서로 순차적으로 이루어지거나, 동반될 수도 있다. 그리고 상기 파우치를 가열하는 단계(S300) 또는 상기 파우치 탭을 실링하는 단계(S400)에서는 상기 파우치(10)의 외면을 40℃ 내지 200℃ 사이의 온도(To)로 가열할 수 있으며, 젤리롤(J/R)로 형성되는 상기 전극조립체(20)의 외면이 40℃ 내지 200℃ 사이의 온도(TJ/R)로 가열되도록 제어될 수 있다.Even at this time, the step of heating the pouch ( S300 ) and the step of sealing the pouch tab ( S400 ) may be sequentially performed or may be accompanied by each other. And in the step of heating the pouch (S300) or the step of sealing the pouch tab (S400), the outer surface of the pouch 10 may be heated to a temperature (T o ) between 40°C and 200°C, and the jelly roll The outer surface of the
<실시예 4><Example 4>
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 것으로, 도 8은 파우치형 이차전지 실링시스템을 도시한 도면을 나타낸다.8 is a view showing a pouch-type secondary battery sealing system according to a fourth embodiment of the present invention.
도 8에서 도시된 바와 같이, 본 발명은 접촉식 파우치예열부(200) 및 비접촉식 파우치예열부(300) 중 어느 하나 이상의 파우치예열부를 사용하여 상기 파우치를 가열하는 단계(S300)가 수행될 수도 있다. 이때 접촉식은 상기 파우치(10)와 직접 접촉하여 열을 전달하는 것이고, 상기 비접촉식은 상기 파우치(10)와 이격되어 고주파, IR 및 UV 등의 수단으로 간접 열을 통해 전달하는 것일 수 있다. As shown in FIG. 8 , in the present invention, the step (S300) of heating the pouch by using any one or more pouch preheating units among the contact-type
본 발명은 접촉식 상기 파우치예열부(200)는 상기 가압부(13) 상에 배치되고 비접촉식 상기 파우치예열부(300)는 상기 파우치케이스(12)의 외면으로부터 외측에 이격되어 배치될 수도 있다. 여기서 상기 탭가열부(100)는 제1온도범위(Ta)로, 접촉식 상기 파우치예열부(200) 및 비접촉식 상기 파우치예열부(300)는 각각 소정온도범위(Tb,Tc)로 출력이 제어될 수 있다. 이때 상기 탭가열부(100), 접촉식/비접촉식 파우치예열부(200, 300)는 40℃ 내지 250℃ 사이의 온도범위로 제어되거나, 접촉식 상기 파우치예열부(200)가 비접촉식 상기 파우치예열부(300) 보다 온도 출력이 높도록 제어될 수도 있다. 이를 통해 상술한 파우치 탭을 실링하는 단계(S400)에서 상기 탭가열부(100)가 상기 파우치(10)의 일측인 가압부(13)에 열을 가할 때, 상대적으로 낮은 온도인 상기 파우치케이스(12)로 열이 전달되어 손실되는 것을 방지할 수 있음과 더불어, 기존보다 실링성이 강화되는 장점이 있다.In the present invention, the contact-type
<실시예 5><Example 5>
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 것으로, 도 9는 파우치형 이차전지 실링시스템을 도시한 도면을 나타낸다.9 is a view showing a pouch-type secondary battery sealing system according to a fifth embodiment of the present invention.
도 9에서 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 파우치(10)의 외측에 배치되어 열이 외부로 방출되는 것을 방지하는 밀폐챔버(400)를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 밀폐챔버(400)는 도시된 바와 같이, 파우치케이스(12) 상을 감싸도록 형성될 수 있다. 이때 상기 밀폐챔버(400)와 상기 파우치예열부(200)가 동력수단(M)을 통해 함께 구동될 수도 있으며, 서로 별개의 동력수단(M)으로 이동될 수도 있다. 이에 따라 상기 가압부(13)로 가해지는 상기 탭가열부(100)의 열이 상기 파우치케이스(12)로 전달되어 외부로 방출되는 것을 방지함에 따라 열 손실을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 9 , the present invention may further include an
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described with specific matters such as specific components and limited embodiment drawings, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims described below, but also all those with equivalent or equivalent modifications to the claims are said to be within the scope of the spirit of the present invention. will be.
10 : 파우치
10a : 제1케이스
10b : 제2케이스
11 : 수용부
12 : 파우치케이스
13 : 가압부
20 : 전극조립체
20a : 단자부
21 : 전극탭
30 : 실런트
100 : 탭가열부
200 : 파우치예열부(접촉식)
200a : 제1파우치예열부
200b : 제2파우치예열부
200c : 제3파우치예열부
300 : 파우치예열부(비접촉식)
400 : 밀폐챔버10 : pouch
10a:
11: accommodating part 12: pouch case
13: pressurizing part
20: electrode assembly
20a: terminal 21: electrode tab
30: sealant
100: tap heating unit
200: pouch preheating part (contact type)
200a: first
200c: 3rd pouch preheating part
300: pouch preheating part (non-contact type)
400: sealed chamber
Claims (12)
상기 파우치형 이차전지는
수용부가 내부에 형성된 파우치케이스 및 상기 파우치케이스의 일측으로 돌출된 가압부를 포함하는 파우치와, 상기 수용부 상에 수납되는 전극조립체와, 일단이 상기 전극조립체와 전기적으로 연결되되 상기 가압부를 관통하여 타단이 외부로 노출되는 전극탭을 포함하고,
상기 실링시스템은,
상기 파우치의 가압부가 실링되도록 상기 가압부의 외면으로 열 및 압력을 가하는 탭가열부; 및
상기 파우치케이스가 가열되도록 상기 파우치케이스의 외면 또는 상기 가압부의 외면으로 열을 가하는 파우치예열부;를 포함하는 파우치형 이차전지 실링시스템.In the sealing system for sealing a pouch-type secondary battery,
The pouch-type secondary battery is
A pouch including a pouch case having an accommodating part formed therein and a pressing part protruding to one side of the pouch case, an electrode assembly accommodated on the accommodating part, and one end electrically connected to the electrode assembly, the other end passing through the pressing part Including the electrode tab exposed to the outside,
The sealing system is
a tab heating unit for applying heat and pressure to an outer surface of the pressing unit to seal the pressing unit of the pouch; and
A pouch-type secondary battery sealing system comprising a; a pouch preheating unit for applying heat to the outer surface of the pouch case or the outer surface of the pressing unit so that the pouch case is heated.
상기 파우치예열부는,
상기 파우치케이스의 외면 또는 상기 가압부의 외면과 직접 접촉하여 열을 전달하는 파우치형 이차전지 실링시스템.
According to claim 1,
The pouch preheating unit,
A pouch-type secondary battery sealing system that transfers heat in direct contact with the outer surface of the pouch case or the outer surface of the pressing unit.
상기 파우치예열부는,
상기 파우치케이스의 외면 또는 가압부의 외면과 비접촉하여 고주파, IR 및 UV 중 어느 하나 이상의 방식으로 열을 전달하는, 파우치형 이차전지 실링시스템.
According to claim 1,
The pouch preheating unit,
A pouch-type secondary battery sealing system that transfers heat in any one or more methods of high frequency, IR and UV in non-contact with the outer surface of the pouch case or the outer surface of the pressing unit.
상기 탭가열부 및 파우치예열부가 내열성 재질로 구성되는 파우치형 이차전지 실링시스템.
According to claim 1,
A pouch-type secondary battery sealing system in which the tab heating part and the pouch preheating part are made of a heat-resistant material.
상기 탭가열부 및 파우치예열부가 서로 동일한 재질로 구성되는 파우치형 이차전지 실링시스템.
5. The method of claim 4,
A pouch-type secondary battery sealing system in which the tab heating unit and the pouch preheating unit are made of the same material.
상기 탭가열부 및 파우치예열부의 가열온도를 제어하는 컨트롤러;
를 더 포함하고,
상기 컨트롤러에 의해 상기 탭가열부 및 파우치예열부가 40℃ 내지 250℃의 온도로 제어되는 파우치형 이차전지 실링시스템.
According to claim 1,
a controller for controlling the heating temperature of the tab heating unit and the pouch preheating unit;
further comprising,
A pouch-type secondary battery sealing system in which the tab heating unit and the pouch preheating unit are controlled at a temperature of 40°C to 250°C by the controller.
상기 탭가열부 및 파우치예열부가 서로 동일한 온도로 제어되는 파우치형 이차전지 실링시스템.
7. The method of claim 6,
A pouch-type secondary battery sealing system in which the tab heating unit and the pouch preheating unit are controlled to the same temperature.
상기 파우치의 수용부에 전극조립체를 수납하는 단계;
상기 파우치의 수용부에 전해질을 주입하는 단계;
상기 파우치예열부로 상기 파우치를 가열하는 단계; 및
상기 탭가열부로 상기 파우치의 가압부를 핫프레스 가공하여 파우치 탭을 실링하는 단계;
를 포함하는 파우치형 이차전지 실링방법.
In the pouch-type secondary battery sealing method using the pouch-type secondary battery sealing system of any one of claims 1 to 7,
accommodating the electrode assembly in the receiving portion of the pouch;
injecting an electrolyte into the receiving part of the pouch;
heating the pouch with the pouch preheating unit; and
sealing the pouch tab by hot-pressing the pressing portion of the pouch with the tab heating unit;
A pouch-type secondary battery sealing method comprising a.
상기 파우치를 가열하는 단계에서 기 설정된 온도로 상기 파우치케이스가 가열되면, 상기 파우치 탭을 실링하는 단계가 이루어지는 파우치형 이차전지 실링방법.
9. The method of claim 8,
When the pouch case is heated to a preset temperature in the step of heating the pouch, sealing the pouch tab is performed.
상기 파우치를 가열하는 단계 및 상기 파우치 탭을 실링하는 단계가 동반되는 파우치형 이차전지 실링방법.
9. The method of claim 8,
A pouch-type secondary battery sealing method accompanied by heating the pouch and sealing the pouch tab.
상기 파우치를 가열하는 단계 또는 상기 파우치 탭을 실링하는 단계에서,
상기 파우치의 외면이 40℃ 내지 200℃의 온도로 가열되는 파우치형 이차전지 실링방법.
9. The method of claim 8,
In the step of heating the pouch or sealing the pouch tab,
A pouch-type secondary battery sealing method in which the outer surface of the pouch is heated to a temperature of 40°C to 200°C.
상기 파우치를 가열하는 단계 또는 상기 파우치 탭을 실링하는 단계에서,
상기 전극조립체의 외면이 40℃ 내지 200℃의 온도로 가열되는 파우치형 이차전지 실링방법.9. The method of claim 8,
In the step of heating the pouch or sealing the pouch tab,
A pouch-type secondary battery sealing method in which the outer surface of the electrode assembly is heated to a temperature of 40°C to 200°C.
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---|---|---|---|---|
WO2023149729A1 (en) * | 2022-02-07 | 2023-08-10 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Folding device and folding method for pouch-type secondary battery sealing portion |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101793729B1 (en) | 2014-12-24 | 2017-11-03 | 주식회사 엘지화학 | Pouch type secondary battery and a method of making the same |
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- 2020-02-28 KR KR1020200024828A patent/KR20210109793A/en active Search and Examination
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