KR20220011030A - 이차 전지의 제조 방법 및 가압 패드 - Google Patents

이차 전지의 제조 방법 및 가압 패드 Download PDF

Info

Publication number
KR20220011030A
KR20220011030A KR1020200089912A KR20200089912A KR20220011030A KR 20220011030 A KR20220011030 A KR 20220011030A KR 1020200089912 A KR1020200089912 A KR 1020200089912A KR 20200089912 A KR20200089912 A KR 20200089912A KR 20220011030 A KR20220011030 A KR 20220011030A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery case
pressure pad
pressing
degassing
specific pattern
Prior art date
Application number
KR1020200089912A
Other languages
English (en)
Inventor
김경하
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020200089912A priority Critical patent/KR20220011030A/ko
Publication of KR20220011030A publication Critical patent/KR20220011030A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/049—Processes for forming or storing electrodes in the battery container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481—Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 제조 방법은 전극 및 분리막을 적층하여 전극 조립체를 제조하는 단계; 상기 전극 조립체를 파우치 형 전지 케이스의 컵부에 마련된 수용 공간에 수납하는 단계; 상기 전지 케이스의 모서리를 실링하는 단계; 활성화 공정을 수행하는 단계; 상기 컵부의 일측에 형성된 디가싱부에 디가싱 홀을 타공하는 단계; 가압면에 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된 가압 패드로 상기 전지 케이스를 가압하면서 디가싱 공정을 수행하는 단계; 및 상기 디가싱부를 절단하는 단계를 포함한다.

Description

이차 전지의 제조 방법 및 가압 패드{The pressing pad and the method for manufacturing secondary battery}
본 발명은 이차 전지의 제조 방법 및 가압 패드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차 전지들을 적층하여 전지 모듈을 제조할 때, 별도의 접착제를 사용하지 않고 이차 전지들을 서로 고정시킬 수 있는 이차 전지의 제조 방법 및 가압 패드에 관한 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.
전극 조립체를 제조하기 위해, 양극(Cathode), 분리막(Separator) 및 음극(Anode)을 제조하고, 이들을 적층한다. 구체적으로, 양극 활물질 슬러리를 양극 집전체에 도포하고, 음극 활물질 슬러리를 음극 집전체에 도포하여 양극(Cathode)과 음극(Anode)을 제조한다. 그리고 상기 제조된 양극 및 음극의 사이에 분리막(Separator)이 개재되어 적층되면 단위 셀(Unit Cell)들이 형성되고, 단위 셀들이 서로 적층됨으로써, 전극 조립체가 형성된다. 그리고 이러한 전극 조립체가 특정 케이스에 수용되고 전해액을 주입하면 이차 전지가 제조된다.
이러한 이차 전지는 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스의 재질에 따라, 파우치 형(Pouch Type) 및 캔 형(Can Type) 등으로 분류된다. 파우치 형(Pouch Type)은 작은 힘에도 형태가 쉽게 변하는 유연한 폴리머 재질로 제조된 파우치에 전극 조립체를 수용한다. 그리고, 캔 형(Can Type)은 작은 힘에 형태가 쉽게 변하지 않는 금속 또는 플라스틱 등의 강성이 높은 재질로 제조된 케이스에 전극 조립체를 수용한다.
파우치 형 전지 케이스는, 유연성을 가지는 파우치 필름에 드로잉(Drawing) 성형을 하여, 컵부를 형성함으로써 제조된다. 이러한 드로잉 성형은 프레스에 파우치 필름을 삽입하고 펀치로 파우치 필름에 압력을 인가하여, 파우치 필름을 연신시킴으로써 수행된다. 그리고 컵부가 형성되면, 상기 컵부의 수용 공간에 전극 조립체를 수납하고 전지 케이스, 특히 두 컵부의 사이에 형성된 브릿지를 폴딩한 후 실링부를 실링하여 이차 전지를 제조한다.
한편, 소형 디바이스는 출력이 클 필요가 없으므로, 상기 제조된 이차 전지가 하나 또는 몇 개 사용되는 것으로도 필요한 출력을 충족시킬 수 있다. 그러나, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스는 출력이 커야 하므로, 수 많은 이차 전지들이 서로 전기적으로 연결하여 형성된 대용량의 전지 모듈이 사용된다.
일반적으로, 전지 모듈은 복수의 이차 전지들을 직접 연결하여 형성되거나, 이차 전지들을 내장한 복수의 카트리지들을 연결하여 형성될 수 있다. 나아가, 더욱 큰 출력이 필요한 경우에는 복수의 전지 모듈을 서로 연결하여 전지 팩 등이 형성될 수도 있다.
이러한 전지 모듈은 에너지 효율을 증대시키기 위해, 한정된 부피 내에 최대한 많은 이차 전지들이 포함되는 것이 바람직하다. 이를 위해 이차 전지들은 가장 넓은 면들이 서로 접촉하며, 일렬로 정렬되면서 적층되는 것이 바람직하다. 그런데 전지 모듈이 외부로부터 강한 충격을 받거나 지속적인 흔들림을 받게 되면, 내부에 정렬된 이차 전지들의 정렬도가 저하되는 문제가 있다. 이를 위해, 이차 전지들 사이에 별도의 접착제를 사용할 수도 있으나, 전지 모듈의 두께가 두꺼워지는 문제가 있다. 또한, 이차 전지가 사용되면서 온도가 증가하면, 접착제가 용융되어 외부로 유동하면서 주변을 오염시킬 수도 있고, 접착력도 저하되는 문제가 있다.
한국공개공보 제2019-0007969호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이차 전지들을 적층하여 전지 모듈을 제조할 때, 별도의 접착제를 사용하지 않고 이차 전지들을 서로 고정시킬 수 있는 이차 전지의 제조 방법 및 가압 패드를 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 및 분리막을 적층하여 전극 조립체를 제조하는 단계; 상기 전극 조립체를 파우치 형 전지 케이스의 컵부에 마련된 수용 공간에 수납하는 단계; 상기 전지 케이스의 모서리를 실링하는 단계; 활성화 공정을 수행하는 단계; 상기 컵부의 일측에 형성된 디가싱부에 디가싱 홀을 타공하는 단계; 가압면에 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된 가압 패드로 상기 전지 케이스를 가압하면서 디가싱 공정을 수행하는 단계; 및 상기 디가싱부를 절단하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 디가싱 공정을 수행하는 단계에 있어서, 상기 가압 패드는, 상기 전지 케이스의 일면을 가압하는 제1 가압 패드; 및 상기 전지 케이스의 타면을 가압하는 제2 가압 패드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 가압 패드는, 제1 바디; 및 상기 제1 바디의 일측에 형성되며, 상기 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된 제1 가압면을 포함하고, 상기 제2 가압 패드는, 제2 바디; 및 상기 제2 바디의 일측에 형성되며, 상기 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된 제2 가압면을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 가압면과 상기 제2 가압면은, 서로 마주보며 접촉하면, 상기 돌기 및 홈이 서로 치합될 수 있다.
또한, 상기 돌기 및 홈은, 크기 및 형상이 서로 대응될 수 있다.
또한, 상기 디가싱 공정을 수행하는 단계에 있어서, 상기 가압 패드에 포함된 열선에 열이 발생하여 상기 전지 케이스의 온도가 상승할 수 있다.
또한, 상기 특정 패턴은, 줄무늬, 물결 무늬, 격자 무늬, 물방울 무늬 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전지 케이스의 모서리를 실링하는 단계는, 상기 전지 케이스의 복수의 모서리 중에서, 상기 디가싱부에 포함되는 특정 모서리를 개방하여 개구부를 형성하고, 나머지 모서리를 실링하는 단계; 상기 개구부를 통해 전해액을 주입하는 단계; 및 상기 개구부를 1차 실링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 디가싱 공정을 수행하는 단계 이후 및 상기 디가싱부를 절단하는 단계 이전에, 상기 컵부와 상기 디가싱부 사이의 경계를 2차 실링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가압 패드는 전극 및 분리막을 적층하여 전극 조립체를 내부에 수용하는 파우치 형 전지 케이스를 가압하는 가압 패드에 있어서, 디가싱되는 상기 전지 케이스의 일면을 가압하는 제1 가압 패드; 및 디가싱되는 상기 전지 케이스의 타면을 가압하는 제2 가압 패드를 포함하고, 상기 제1 가압 패드는, 제1 바디; 및 상기 제1 바디의 일측에 형성되며, 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된 제1 가압면을 포함하며, 상기 제2 가압 패드는, 제2 바디; 및 상기 제2 바디의 일측에 형성되며, 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된 제2 가압면을 포함한다.
또한, 상기 제1 가압면 및 상기 제2 가압면은, 서로 마주보며 접촉하면, 상기 돌기 및 홈이 서로 치합될 수 있다.
또한, 상기 제1 가압 패드는, 열을 발생하는 제1 열선을 더 포함하고, 상기 제2 가압 패드는, 열을 발생하는 제2 열선을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 돌기 및 홈은, 크기 및 형상이 서로 대응될 수 있다.
또한, 상기 특정 패턴은, 줄무늬, 물결 무늬, 격자 무늬, 물방울 무늬 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 특정 패턴은, 줄무늬 또는 물결 무늬인 경우, 제1 방향으로 길게 형성된 제1 패턴들과, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 길게 형성된 제2 패턴들이 일정 간격으로 반복적으로 교차하며 형성될 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
이차 전지의 전지 케이스 외면에 형성된 특정 패턴들끼리 서로 치합됨으로써, 이차 전지들을 적층하여 전지 모듈을 제조할 때, 별도의 접착제를 사용하지 않고도 이차 전지들을 서로 고정시켜 정렬도의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 디가싱 공정을 수행하면서, 가압면에 특정 패턴이 형성된 가압 패드로 전지 케이스를 가압하므로, 별도의 공정이 필요 없이 전지 케이스의 외면에 특정 패턴을 형성할 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 전지(1)의 조립도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)의 제조 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스(13)에 전극 조립체(10)를 수납하고 모서리(137)의 일부를 실링한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스(13)에 전해액이 개구부(138)를 통해 주입되는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스(13)의 디가싱부(136)를 1차 실링한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스(13)의 디가싱부(136)에 디가싱 홀(H)을 타공한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 패드(2)로 전지 케이스(13)를 가압하는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 케이스(13)의 외면에 줄무늬의 특정 패턴이 형성된 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 전지 케이스(13)의 외면에 줄무늬의 특정 패턴이 형성된 개략도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지 케이스(13)의 외면에 물결 무늬의 특정 패턴이 형성된 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지 케이스(13)의 외면에 격자 무늬의 특정 패턴이 형성된 개략도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전지 케이스(13)의 외면에 물방울 무늬의 특정 패턴이 형성된 개략도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)의 제조가 완료된 모습을 나타낸 개략도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)들을 적층하여 전지 모듈(3)을 제조하는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 전지 모듈(3)의 제조가 완료된 모습을 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.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 양극, 음극 등의 전극 및 분리막이 교대로 적층되어 형성되는 전극 조립체(10) 및 상기 전극 조립체(10)를 내부에 수용하는 파우치 형의 전지 케이스(13)를 포함한다.
파우치 형 이차 전지(1)를 제조하기 위해, 먼저 전극 활물질과 바인더 및 가소제를 혼합한 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극과 음극 등의 전극을 제조한다. 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.
구체적으로, 전극 조립체(Electrode Assembly, 10)는 양극 및 음극 두 종류의 전극과, 전극들을 상호 절연시키기 위해 전극들 사이에 개재되거나 어느 하나의 전극의 좌측 또는 우측에 배치되는 분리막을 구비한 적층 구조체일 수 있다. 상기 적층 구조체는 소정 규격의 양극과 음극이 분리막을 사이에 두고 적층될 수도 있고, 젤리 롤(Jelly Roll) 형태로 권취될 수 있는 등 제한되지 않고 다양한 형태일 수 있다. 두 종류의 전극, 즉 양극과 음극은 각각 알루미늄과 구리를 포함하는 금속 포일 또는 금속 메쉬 형태의 전극 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조이다. 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조 도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 용매는 후속 공정에서 제거된다.
전극 조립체(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 전극 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 1에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)의 각각 다른 방향으로 돌출될 수도 있으나, 이에 제한되지 않고 일측으로부터 동일한 방향으로 나란히 돌출될 수도 있다.
전극 조립체(10)의 전극 탭(11)에는 이차 전지(1)의 외부로 전기를 공급하는 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 케이스(131)와 하부 케이스(132)가 열 융착되는 실링부(134)에 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)에 일단이 연결되고, 양극 탭(111)이 돌출된 방향으로 연장되는 양극 리드(121) 및 음극 탭(112)에 일단이 연결되고, 음극 탭(112)이 돌출된 방향으로 연장되는 음극 리드(122)를 포함한다. 한편, 양극 리드(121) 및 음극 리드(122)는 도 1에 도시된 바와 같이, 모두 타단이 전지 케이스(13)의 외부로 돌출된다. 그럼으로써, 전극 조립체(10)의 내부에서 생성된 전기를 외부로 공급할 수 있다. 또한, 양극 탭(111) 및 음극 탭(112)이 각각 다양한 방향을 향해 돌출 형성되므로, 양극 리드(121) 및 음극 리드(122)도 각각 다양한 방향을 향해 연장될 수 있다.
양극 리드(121) 및 음극 리드(122)는 서로 그 재질이 다를 수 있다. 즉, 양극 리드(121)는 양극 집전체와 동일한 알루미늄(Al) 재질이며, 음극 리드(122)는 음극 집전체와 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.
전지 케이스(13)는 전극 조립체(10)를 내부에 수납하는, 유연성의 재질로 제조된 파우치이다. 이하, 전지 케이스(13)는 파우치인 것으로 설명한다. 펀치 등을 이용하여 유연성을 가지는 파우치 필름(135)을 드로잉(Drawing) 성형하면, 일부가 연신되어 주머니 형태의 수용 공간(1331)을 포함하는 컵부(133)가 형성됨으로써, 전지 케이스(13)가 제조된다.
전지 케이스(13)는 전극 리드(12)의 일부가 노출되도록 전극 조립체(10)를 수용하고 실링된다. 이러한 전지 케이스(13)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 케이스(131)와 하부 케이스(132)를 포함한다. 하부 케이스(132)에는 컵부(133)가 형성되어 전극 조립체(10)를 수용할 수 있는 수용 공간(1331)이 마련되고, 상부 케이스(131)는 상기 전극 조립체(10)가 전지 케이스(13)의 외부로 이탈되지 않도록 상기 수용 공간(1331)을 상방에서 커버한다. 그리고 실링부(134)가 실링됨으로써 상기 수용 공간(1331)을 밀폐한다.
파우치 필름에 컵부(133)를 성형할 때, 하나의 파우치 필름에 대칭이 되는 두 개의 컵부(133)를 서로 이웃하게 드로잉 성형할 수도 있다. 그리고, 하나의 컵부(133)의 수용 공간에 전극 조립체(10)를 수납한 후에, 두 개의 컵부(133)가 서로 마주보도록 전지 케이스(13)를 폴딩할 수 있다. 그러면, 두 개의 컵부(133)가 하나의 전극 조립체(10)를 수용하므로, 컵부(133)가 하나일 때보다 두께가 더 두꺼운 전극 조립체(10)도 수용할 수 있다. 또한, 전지 케이스(13)가 폴딩됨으로써 이차 전지(1)의 하나의 모서리가 형성되므로, 추후에 실링 공정을 수행할 때 실링할 모서리의 개수가 감소할 수 있다. 따라서, 공정 속도를 향상시킬 수 있고, 트리밍 공정 수도 감소시킬 수도 있다.
한편 전지 케이스(13)는 전극 조립체(10)를 수용하는 수용 공간이 마련된 컵부(133), 컵부(133)의 측부에 형성되어 디가싱 홀(H)을 통해 상기 컵부(133)의 내부에 생성되는 가스를 배출하는 디가싱부(136)를 포함한다. 전지 케이스(13)에 전극 조립체(10)를 수납하고 전해액을 주입한 후, 활성화 공정을 수행하면, 전지 케이스(13)의 내부에서 가스가 발생하고 이러한 가스를 외부로 배출하기 위해 디가싱 공정을 수행한다. 디가싱부(136)에 대한 자세한 설명은 후술한다.
전극 조립체(10)의 전극 탭(11)에 전극 리드(12)가 연결되고, 전극 리드(12)의 일부분에 절연부(14)가 형성되면, 하부 케이스(132)의 컵부(133)에 마련된 수용 공간(1331)에 전극 조립체(10)를 수납하고, 상부 케이스(131)가 상기 공간을 상방에서 커버한다. 그리고, 내부에 전해액을 주입하고 상부 케이스(131)와 하부 케이스(132)의 테두리로부터 외측으로 연장 형성된 실링부(134)를 실링한다. 전해액은 이차 전지(1)의 충, 방전 시 전극의 전기 화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온을 이동시키기 위한 것으로, 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액 또는 고분자 전해질을 이용한 폴리머를 포함할 수 있다. 이와 같은 방법을 통해, 파우치 형 이차 전지(1)가 제조될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)의 제조 방법의 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)의 제조 방법에 따르면, 이차 전지(1)의 전지 케이스(13) 외면에 형성된 특정 패턴들끼리 서로 치합됨으로써, 이차 전지(1)들을 적층하여 전지 모듈(3)을 제조할 때, 별도의 접착제를 사용하지 않고도 이차 전지(1)들을 서로 고정시켜 정렬도의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 디가싱 공정을 수행하면서, 가압면(212, 222)에 특정 패턴이 형성된 가압 패드(2, 도 7에 도시됨)로 전지 케이스(13)를 가압하므로, 별도의 공정이 필요 없이 전지 케이스(13)의 외면에 특정 패턴을 형성할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)의 제조 방법은, 전극 및 분리막을 적층하여 전극 조립체(10)를 제조하는 단계; 상기 전극 조립체(10)를 파우치 형 전지 케이스(13)의 컵부(133)에 마련된 수용 공간에 수납하는 단계; 상기 전지 케이스(13)의 모서리(137)를 실링하는 단계; 활성화 공정을 수행하는 단계; 상기 컵부(133)의 일측에 형성된 디가싱부(136)에 디가싱 홀을 타공하는 단계; 가압면(212, 222)에 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된 가압 패드(2)로 상기 전지 케이스(13)를 가압하면서 디가싱 공정을 수행하는 단계; 및 상기 디가싱부(136)를 절단하는 단계를 포함한다.
이하, 도 2의 흐름도에 도시된 각 단계를 도 3 내지 도 13을 참고하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스(13)에 전극 조립체(10)를 수납하고 모서리(137)의 일부를 실링한 모습을 나타낸 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 전지 케이스(13)는 전극 조립체(10)를 수용하는 수용 공간(1331)이 마련된 컵부(133)와, 컵부(133)의 일측에 형성되어 디가싱 홀(H)을 통해 상기 컵부(133)의 내부에 생성되는 가스를 배출하는 디가싱부(136)를 포함한다.
이차 전지(1)를 제조하기 위해, 우선 전극 및 분리막을 적층하여 상기 전극 조립체(10)를 제조한다(S201). 그리고 컵부(133)에 마련된 수용 공간(1331)에 전극 조립체(10)를 수납한다(S202). 이 때, 상부 케이스(131) 및 하부 케이스(132)에 모두 컵부(133)가 형성된 경우, 두 개의 수용 공간(1331)을 서로 마주보도록 두 컵부(133) 사이에 형성된 브릿지(135)를 폴딩하고, 두 개의 수용 공간(1331) 사이에 전극 조립체(10)를 수납할 수 있다.
전극 조립체(10)를 컵부(133)에 수납한 후에는 도 3에 도시된 바와 같이, 전지 케이스(13)의 복수의 모서리(137) 중에서, 상기 디가싱부(136)에 포함되는 제1 모서리(1371)를 개방하고, 나머지 모서리(137)는 실링부(134)를 실링할 수 있다(S203). 이 때, 제1 모서리(1371)의 전부를 개방할 수도 있으나, 제1 모서리(1371)의 일부만을 개방할 수도 있다. 이와 같이, 전지 케이스(13)의 제1 모서리(1371)가 개방됨으로써 개구부(138)가 형성된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스(13)에 전해액이 개구부(138)를 통해 주입되는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 형성된 개구부(138)를 통해, 전지 케이스(13)의 내부에 전해액을 주입한다. 전해액은 중력에 의해 상방에서 하방으로 유동하므로, 전해액을 전지 케이스(13)의 상방에서 하방으로 주입하는 것이 바람직하다. 그리고, 전해액이 누출되지 않기 위해, 개구부(138)가 상방을 향하도록 전지 케이스(13)를 배치하고, 전해액을 주입하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스(13)의 디가싱부(136)를 1차 실링한 모습을 나타낸 개략도이다.
전지 케이스(13)의 내부에 전해액을 주입한 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 디가싱부(136)를 1차 실링하여 제1 실링부(S1)를 형성한다. 추후에 디가싱부(136)를 2차 실링하여 제2 실링부(S2, 도 8에 도시됨)를 형성하므로, 제1 실링부(S1)는 디가싱부(136)에서 제1 모서리(1371)에 근접한 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
그 후, 활성화(Formation) 공정을 수행할 수 있다(S204). 활성화 공정(화성 공정)이란, 이차 전지(1)가 전력을 공급할 수 있도록 최종적으로 충전을 완료하는 공정이다. 활성화 공정은 제1 실링부(S1)를 형성하여, 전지 케이스(13)를 완전히 밀폐한 후에 수행하므로, 충전률이 높고 빠르게 가스를 배출하여 정해진 공정 시간 내에 이차 전지(1)의 제조를 완료할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스(13)의 디가싱부(136)에 디가싱 홀(H)을 타공한 모습을 나타낸 개략도이다.
활성화 공정을 완료하면 전지 케이스(13)의 내부에서 가스가 발생한다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 전지 케이스(13)의 디가싱부(136)에 디가싱 홀(H)을 타공한다(S205). 이러한 디가싱 홀(H)을 통해, 가스가 전지 케이스(13)의 내부로부터 외부로 배출된다. 이 때, 가스가 용이하게 배출되면서 디가싱 홀(H)을 통해 상기 주입된 전해액이 누출될 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 디가싱 홀(H)은 전지 케이스(13)의 상부에 위치한 디가싱부(136)에 타공되며, 특히 도 6에 도시된 바와 같이 디가싱부(136)에서도 제1 실링부(S1)에 근접한 위치에 타공되는 것이 바람직하다. 디가싱 홀(H)이 타공되면 상기 가스를 전지 케이스(13)의 외부로 배출하는 디가싱(Degassing) 공정을 수행한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 패드(2)로 전지 케이스(13)를 가압하는 모습을 나타낸 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 디가싱 공정을 수행할 때, 가압 패드(2)로 전지 케이스(13)를 가압하면서 디가싱 공정을 수행한다. 그럼으로써, 전지 케이스(13)의 내부 가스가 더욱 빠르게 외부로 배출되며, 전지 케이스(13)의 내부에 잔존하는 가스량도 감소할 수 있다. 나아가, 전극 조립체(10)도 함께 가압되므로, 전극 조립체(10)가 부풀어오르는 스웰링(Swelling) 현상도 경감시킬 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 패드(2)는 디가싱되는 상기 전지 케이스(13)의 일면을 가압하는 제1 가압 패드(21); 및 디가싱되는 상기 전지 케이스(13)의 타면을 가압하는 제2 가압 패드(22)를 포함하고, 상기 제1 가압 패드(21)는, 제1 바디(211); 및 상기 제1 바디(211)의 일측에 형성되며, 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된 제1 가압면(212)을 포함하며, 상기 제2 가압 패드(22)는, 제2 바디(221); 및 상기 제2 바디(221)의 일측에 형성되며, 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된 제2 가압면(222)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 가압 패드(2)로 상기 전지 케이스(13)를 가압하면서 디가싱 공정을 함께 수행할 수 있다(S206). 이와 같이 돌기 및 홈이 형성된 가압 패드(2)로 전지 케이스(13)를 가압하면서 디가싱 공정을 수행하므로, 별도의 공정이 필요 없이 전지 케이스(13)의 외면에 특정 패턴을 형성할 수 있다.
구체적으로 도 7에 도시된 바와 같이, 가압 패드(2)는 제1 가압 패드(21) 및 제2 가압 패드(22)를 포함한다.
제1 가압 패드(21)는 제1 바디(211)와, 제1 바디(211)의 일측에 형성되는 제1 가압면(212)을 포함하여 디가싱되는 전지 케이스(13)의 일면을 가압한다. 그리고, 제1 가압면(212)에는 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된다. 다만 이에 제한되지 않고, 제1 가압면(212)에는 특정 패턴으로 돌기만이 돌출 형성될 수도 있다.
제2 가압 패드(22)는 제2 바디(221)와, 제2 바디(221)의 일측에 형성되는 제2 가압면(222)을 포함하여 디가싱되는 전지 케이스(13)의 타면을 가압한다. 그리고, 제2 가압면(222)에는 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된다. 다만 이에 제한되지 않고, 제2 가압면(222)에는 특정 패턴으로 홈만이 함몰 형성될 수도 있다.
제1 가압면(212)의 특정 패턴과 제2 가압면(222)의 특정 패턴은 서로 동일한 것이 바람직하다. 그리고, 제1 가압면(212)과 제2 가압면(222)에 형성되는 돌기 및 홈은, 크기 및 형상이 서로 대응되고 위치는 반대되는 것이 바람직하다. 따라서, 제1 가압면(212)과 제2 가압면(222)이 서로 마주보며 접촉하면, 상기 돌기와 홈이 서로 치합될 수 있다. 여기서 크기가 대응된다는 것은, 크기가 서로 완벽히 동일하거나, 서로 치합될 때의 공차를 고려하여 오프셋의 크기만큼의 미세한 차이만이 존재할 뿐인 것을 의미한다. 또한 형상이 대응된다는 것은, 서로 형상이 동일하다는 것을 의미한다. 그리고 위치가 반대된다는 것은, 제1 가압면(212)의 돌기에 대응되는 제2 가압면(222)의 위치에 홈이 형성되고, 제1 가압면(212)의 홈에 대응되는 제2 가압면(222)의 위치에 돌기가 형성된다는 것을 의미한다.
전지 케이스(13)는 유연성을 가지는 파우치 필름으로 제조되므로, 제1 가압 패드(21)의 제1 가압면(212)이 전지 케이스(13)의 일면을 가압하면, 전지 케이스(13)의 일면에는 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된다. 이 때, 제1 가압면(212)의 돌기는 전지 케이스(13)의 일면에서 홈을 형성하고, 제1 가압면(212)의 홈은 전지 케이스(13)의 일면에서 돌기를 형성한다. 그리고 제2 가압 패드(22)의 제2 가압면(222)이 전지 케이스(13)의 타면을 가압하면, 전지 케이스(13)의 타면에는 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된다. 이 때, 제2 가압면(222)의 돌기는 전지 케이스(13)의 타면에서 홈을 형성하고, 제2 가압면(222)의 홈은 전지 케이스(13)의 타면에서 돌기를 형성한다.
그런데 상기 기술한 바와 같이, 제1 가압면(212)과 제2 가압면(222)은 서로 마주보며 접촉하면, 돌기 및 홈이 서로 치합된다. 따라서, 만약 전지 케이스(13)의 일면과 타면도 서로 마주보며 접촉한다면, 마찬가지로 돌기 및 홈이 서로 치합된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 가압 패드(21)는, 열을 발생하는 제1 열선(213)을 더 포함하고, 상기 제2 가압 패드(22)는, 열을 발생하는 제2 열선(223)을 더 포함할 수 있다. 그럼으로써, 가압 패드(2)가 전지 케이스(13)의 일면 및 타면을 가압하면서 가압 패드(2)에 포함된 열선에서 열이 발생하므로, 전지 케이스(13)의 온도가 상승하여 전지 케이스(13)의 일면 및 타면에 돌기 및 홈을 더욱 빠르고 선명하게 형성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 케이스(13)의 외면에 줄무늬의 특정 패턴이 형성된 개략도이고, 도 9는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 전지 케이스(13)의 외면에 줄무늬의 특정 패턴이 형성된 개략도이다.
상기 가압 패드(2)의 가압면(212, 222)에 형성된 특정 패턴의 종류에 따라, 전지 케이스(13)의 외면에 형성되는 패턴의 종류도 달라진다. 예를 들어 본 발명의 제1 실시예에 따르면 도 8에 도시된 바와 같이, 특정 패턴은 줄무늬를 포함할 수 있다. 즉, 제1 가압면(212)과 제2 가압면(222)에는 줄무늬 패턴으로, 돌기 및 홈이 형성될 수 있다.
구체적으로, 돌기와 홈이 줄무늬 형상을 가지며, 일정 간격으로 반복적으로 교차하며 형성될 수 있다. 이 때, 상기 기술한 바와 같이, 제1 가압면(212)과 제2 가압면(222)은 서로 마주보며 접촉하면 돌기 및 홈이 서로 치합되므로, 줄무늬의 특정 패턴에서 돌기의 폭과 홈의 폭은 서로 동일한 것이 바람직하다.
이러한 줄무늬 패턴은 전지 케이스(13)의 길이 방향과 평행한 방향으로 길게 형성될 수도 있고, 전지 케이스(13)의 길이 방향과 수직한 방향으로 길게 형성될 수도 있으며, 또는 전지 케이스(13)의 길이 방향과 경사를 가지는 방향으로 길게 형성될 수도 있다.
나아가 줄무늬 패턴은 여러 방향으로 길게 형성된 패턴들이 조합될 수도 있다. 예를 들어 도 9에 도시된 바와 같이, 줄무늬 패턴은 제1 방향으로 길게 형성된 제1 패턴들과, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 길게 형성된 제2 패턴들이 일정 간격으로 반복적으로 교차하며 형성될 수도 있다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 케이스(13)는, 제한되지 않고 외면에 다양한 형태의 줄무늬 패턴이 형성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지 케이스(13)의 외면에 물결 무늬의 특정 패턴이 형성된 개략도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면 도 10에 도시된 바와 같이, 특정 패턴은 물결 무늬를 포함할 수 있다.
구체적으로, 돌기와 홈이 물결 무늬 형상을 가지며, 일정 간격으로 반복적으로 교차하며 형성될 수 있다. 이 때, 물결 무늬의 특정 패턴에서 돌기의 폭과 홈의 폭은 서로 동일한 것이 바람직하다.
이러한 물결 무늬 패턴은 전지 케이스(13)의 길이 방향과 평행한 방향으로 길게 형성될 수도 있고, 전지 케이스(13)의 길이 방향과 수직한 방향으로 길게 형성될 수도 있으며, 또는 전지 케이스(13)의 길이 방향과 경사를 가지는 방향으로 길게 형성될 수도 있다.
나아가 물결 무늬 패턴은 여러 방향으로 길게 형성된 패턴들이 조합될 수도 있다. 예를 들어, 물결 무늬 패턴은 제1 방향으로 길게 형성된 제1 패턴들과, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 길게 형성된 제2 패턴들이 일정 간격으로 반복적으로 교차하며 형성될 수도 있다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지 케이스(13)는, 제한되지 않고 외면에 다양한 형태의 물결 무늬 패턴이 형성될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지 케이스(13)의 외면에 격자 무늬의 특정 패턴이 형성된 개략도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면 도 11에 도시된 바와 같이, 특정 패턴은 격자 무늬를 포함할 수 있다.
구체적으로, 돌기와 홈이 격자 무늬 형상을 가지며, 일정 간격으로 반복적으로 교차하며 형성될 수 있다. 이 때, 격자 무늬의 특정 패턴에서 돌기의 길이와 폭의 길이는 서로 동일하고, 돌기의 폭과 홈의 폭은 서로 동일한 것이 바람직하다.
이러한 격자 무늬 패턴은 전지 케이스(13)의 길이 방향과 평행한 방향 및 수직한 방향으로 형성될 수도 있고, 전지 케이스(13)의 길이 방향과 경사를 가지며 형성될 수도 있다.
나아가 격자 무늬 패턴은 여러 경사를 가지며 형성된 패턴들이 조합될 수도 있다. 즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지 케이스(13)는, 제한되지 않고 외면에 다양한 형태의 격자 무늬 패턴이 형성될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전지 케이스(13)의 외면에 물방울 무늬의 특정 패턴이 형성된 개략도이다.
본 발명의 제4 실시예에 따르면 도 12에 도시된 바와 같이, 특정 패턴은 물방울 무늬를 포함할 수 있다.
구체적으로, 돌기와 홈이 물방울 무늬 형상을 가지며, 일정 간격으로 반복적으로 교차하며 형성될 수 있다. 이 때, 물방울 무늬의 특정 패턴에서 돌기의 지름과 홈의 지름은 서로 동일한 것이 바람직하다.
이러한 물방울 무늬 패턴은 전지 케이스(13)의 길이 방향과 평행한 방향 및 수직한 방향으로 형성될 수도 있고, 전지 케이스(13)의 길이 방향과 경사를 가지며 형성될 수도 있다. 또한, 돌기와 홈이 서로 일정 간격으로 이격되어 형성될 수도 있고, 서로 접하며 형성될 수도 있다.
나아가 물방울 무늬 패턴은 여러 경사를 가지며 형성된 패턴들이 조합될 수도 있다. 즉, 본 발명의 제4 실시예에 따른 전지 케이스(13)는, 제한되지 않고 외면에 다양한 형태의 물방울 무늬 패턴이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 특정 패턴은 하나의 종류만으로 형성될 수도 있으나, 여러 종류의 조합으로 형성될 수도 있다. 즉, 특정 패턴은 줄무늬, 물결 무늬, 격자 무늬, 물방울 무늬 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)의 제조가 완료된 모습을 나타낸 개략도이다.
디가싱부(136)를 1차 실링한 후에 디가싱 홀(H)이 타공되므로, 파우치의 내부는 다시 개방되어 내부의 전해액이 외부로 누출될 수 있다. 따라서, 도 8 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 컵부(133)와 디가싱부(136) 사이의 경계를 2차 실링하여 제2 실링부(S2)를 형성한다. 이 때, 제2 실링부(S2)는 컵부(133)와 디가싱 홀(H)의 사이에 형성되며, 특히 컵부(133)에 근접한 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제2 실링부(S2)의 외측에 커팅라인(C)을 설정하여 디가싱부(136)를 절단한다(S207). 그럼으로써, 도 13에 도시된 바와 같이, 디가싱부(136)의 길이가 짧아지고, 이차 전지(1)의 부피가 감소할 수 있다. 상기와 같은 과정을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)의 제조가 완료된다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)들을 적층하여 전지 모듈(3)을 제조하는 모습을 나타낸 개략도이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 전지 모듈(3)의 제조가 완료된 모습을 나타낸 개략도이다.
전지 모듈(3)을 제조하기 위해 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 파우치 형 이차 전지(1a, 1b … 1n)를 복수로 제조한 후 이들을 일렬로 정렬시켜 적층한다. 그리고, 이러한 이차 전지(1)들을 상부 하우징(31) 및 하부 하우징(32)으로 각각 상방 및 하방에서 커버한다.
이 때, 이차 전지(1a, 1b … 1n)들은 가장 넓은 면들이 서로 접촉하며, 적층되는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 전지 모듈(3)의 한정된 부피 내에 최대한 많은 이차 전지(1a, 1b … 1n)들이 포함되어, 에너지 효율이 증대될 수 있다.
그런데 상기 기술한 바와 같이, 이차 전지(1a, 1b … 1n)들은 전지 케이스(13)의 외면에 특정 패턴이 형성된다. 그리고, 전지 케이스(13)의 일면과 타면이 서로 마주보며 접촉한다면, 돌기 및 홈이 서로 치합된다.
따라서, 도 15에 도시된 바와 같이, 1번째 이차 전지(1a)의 전지 케이스(13)의 타면은, 2번째 이차 전지(1b)의 전지 케이스(13)의 일면과 서로 접촉하게 되고, 돌기 및 홈이 서로 치합된다. 이러한 방식으로 1번째 이차 전지(1a)부터 n번째 이차 전지(1n)까지 전지 케이스(13)의 외면에 형성된 돌기 및 홈들이 치합될 수 있다. 그럼으로써, 전지 모듈(3)을 제조할 때 별도의 접착제를 사용하지 않고도 이차 전지(1)들을 서로 고정시킬 수 있어, 정렬도의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 디가싱 공정을 수행하면서, 가압면(212, 222)에 특정 패턴이 형성된 가압 패드(2)로 전지 케이스(13)를 가압하므로, 별도의 공정이 필요 없이 전지 케이스(13)의 외면에 특정 패턴을 형성할 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: 가압 패드
3: 전지 모듈 10: 전극 조립체
11: 전극 탭 12: 전극 리드
13: 전지 케이스 14: 절연부
21: 제1 가압 패드 22: 제2 가압 패드
31: 상부 하우징 32: 하부 하우징
111: 양극 탭 112: 음극 탭
121: 양극 리드 122: 음극 리드
131: 상부 케이스 132: 하부 케이스
133: 컵부 134: 실링부
135: 브릿지 136: 디가싱부
137: 모서리 138: 개구부
211: 제1 바디 212: 제1 가압면
213: 제1 열선 221: 제2 바디
222: 제2 가압면 223: 제2 열선
1331: 수용 공간 1371: 제1 모서리

Claims (15)

  1. 전극 및 분리막을 적층하여 전극 조립체를 제조하는 단계;
    상기 전극 조립체를 파우치 형 전지 케이스의 컵부에 마련된 수용 공간에 수납하는 단계;
    상기 전지 케이스의 모서리를 실링하는 단계;
    활성화 공정을 수행하는 단계;
    상기 컵부의 일측에 형성된 디가싱부에 디가싱 홀을 타공하는 단계;
    가압면에 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된 가압 패드로 상기 전지 케이스를 가압하면서 디가싱 공정을 수행하는 단계; 및
    상기 디가싱부를 절단하는 단계를 포함하는 이차 전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디가싱 공정을 수행하는 단계에 있어서,
    상기 가압 패드는,
    상기 전지 케이스의 일면을 가압하는 제1 가압 패드; 및
    상기 전지 케이스의 타면을 가압하는 제2 가압 패드를 포함하는 이차 전지의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 가압 패드는,
    제1 바디; 및
    상기 제1 바디의 일측에 형성되며, 상기 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된 제1 가압면을 포함하고,
    상기 제2 가압 패드는,
    제2 바디; 및
    상기 제2 바디의 일측에 형성되며, 상기 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된 제2 가압면을 포함하는 이차 전지의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 가압면과 상기 제2 가압면은,
    서로 마주보며 접촉하면, 상기 돌기 및 홈이 서로 치합되는 이차 전지의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 돌기 및 홈은,
    크기 및 형상이 서로 대응되는 이차 전지의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 디가싱 공정을 수행하는 단계에 있어서,
    상기 가압 패드에 포함된 열선에 열이 발생하여 상기 전지 케이스의 온도가 상승하는 이차 전지의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 특정 패턴은,
    줄무늬, 물결 무늬, 격자 무늬, 물방울 무늬 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 이차 전지의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전지 케이스의 모서리를 실링하는 단계는,
    상기 전지 케이스의 복수의 모서리 중에서, 상기 디가싱부에 포함되는 특정 모서리를 개방하여 개구부를 형성하고, 나머지 모서리를 실링하는 단계;
    상기 개구부를 통해 전해액을 주입하는 단계; 및
    상기 개구부를 1차 실링하는 단계를 더 포함하는 이차 전지의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 디가싱 공정을 수행하는 단계 이후 및 상기 디가싱부를 절단하는 단계 이전에,
    상기 컵부와 상기 디가싱부 사이의 경계를 2차 실링하는 단계를 더 포함하는 이차 전지의 제조 방법.
  10. 전극 및 분리막을 적층하여 전극 조립체를 내부에 수용하는 파우치 형 전지 케이스를 가압하는 가압 패드에 있어서,
    디가싱되는 상기 전지 케이스의 일면을 가압하는 제1 가압 패드; 및
    디가싱되는 상기 전지 케이스의 타면을 가압하는 제2 가압 패드를 포함하고,
    상기 제1 가압 패드는,
    제1 바디; 및
    상기 제1 바디의 일측에 형성되며, 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된 제1 가압면을 포함하며,
    상기 제2 가압 패드는,
    제2 바디; 및
    상기 제2 바디의 일측에 형성되며, 특정 패턴으로 돌기 및 홈이 형성된 제2 가압면을 포함하는 가압 패드.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 가압면 및 상기 제2 가압면은,
    서로 마주보며 접촉하면, 상기 돌기 및 홈이 서로 치합되는 가압 패드.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 가압 패드는,
    열을 발생하는 제1 열선을 더 포함하고,
    상기 제2 가압 패드는,
    열을 발생하는 제2 열선을 더 포함하는 가압 패드.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 돌기 및 홈은,
    크기 및 형상이 서로 대응되는 가압 패드.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 특정 패턴은,
    줄무늬, 물결 무늬, 격자 무늬, 물방울 무늬 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 가압 패드.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 특정 패턴은,
    줄무늬 또는 물결 무늬인 경우,
    제1 방향으로 길게 형성된 제1 패턴들과, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 길게 형성된 제2 패턴들이 일정 간격으로 반복적으로 교차하며 형성되는 가압 패드.
KR1020200089912A 2020-07-20 2020-07-20 이차 전지의 제조 방법 및 가압 패드 KR20220011030A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200089912A KR20220011030A (ko) 2020-07-20 2020-07-20 이차 전지의 제조 방법 및 가압 패드

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200089912A KR20220011030A (ko) 2020-07-20 2020-07-20 이차 전지의 제조 방법 및 가압 패드

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220011030A true KR20220011030A (ko) 2022-01-27

Family

ID=80049581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200089912A KR20220011030A (ko) 2020-07-20 2020-07-20 이차 전지의 제조 방법 및 가압 패드

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220011030A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024090996A1 (ko) * 2022-10-25 2024-05-02 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 제조방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190007969A (ko) 2017-07-14 2019-01-23 주식회사 엘지화학 셀 어셈블리 및 그것을 포함하는 배터리 모듈

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190007969A (ko) 2017-07-14 2019-01-23 주식회사 엘지화학 셀 어셈블리 및 그것을 포함하는 배터리 모듈

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024090996A1 (ko) * 2022-10-25 2024-05-02 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7237409B2 (ja) 二次電池用電池ケース及びパウチ型二次電池
KR101499471B1 (ko) 이차전지의 제조방법 및 이를 이용하여 생산되는 이차전지
KR102618844B1 (ko) 배터리 단자 용 리드 탭
KR102366429B1 (ko) 전극탭의 용접 특성을 개선한 전극 및 이를 포함하는 이차전지
EP4057438A1 (en) Electrode tab bending apparatus and method
KR101108447B1 (ko) 밀봉성이 우수한 파우치형 이차전지의 제조방법
KR20200050782A (ko) 전해액 보충용 홈이 형성된 파우치형 이차전지
EP3993143A1 (en) Pouch-type battery case and pouch-type secondary battery
JP7242119B2 (ja) 二次電池の製造装置及び方法
US20140023913A1 (en) Prismatic secondary battery
KR102172843B1 (ko) 이차 전지
JP7139015B2 (ja) 二次電池の製造装置及び方法
KR20220011030A (ko) 이차 전지의 제조 방법 및 가압 패드
JP2022526077A (ja) バスバーモジュールとその製造方法
CN115051120B (zh) 电池单体及其制造方法和制造系统、电池以及用电设备
CN113924684B (zh) 电池
CN111725473B (zh) 二次电池
KR102379765B1 (ko) 이차 전지 및 전지 모듈
KR100898069B1 (ko) 리튬 이온 전지의 전극조립체 및 이를 이용한 파우치형 전지
KR20210076770A (ko) 이차 전지용 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지
KR102170242B1 (ko) 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 배터리 모듈의 제조 방법
KR20200091687A (ko) 전극 조립체 및 이차 전지
KR20200093225A (ko) 이차 전지의 제조 시스템 및 그의 제조 방법
KR20210002995A (ko) 이차 전지용 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지
KR20210097482A (ko) 이차 전지용 전지 케이스