KR20220050464A - Device for pressing secondary battery comprising a silicon anode and method for pressing secondary battery using the same - Google Patents

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KR20220050464A
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Abstract

The present invention relates to a device for pressing a secondary battery for improving the performance and lifespan of a secondary battery having a negative electrode containing a silicon-based material, and a method for pressing a secondary battery using the same.

Description

실리콘 음극을 포함하는 이차전지 가압장치 및 이를 이용한 이차전지 가압방법{Device for pressing secondary battery comprising a silicon anode and method for pressing secondary battery using the same}Device for pressing secondary battery comprising a silicon anode and method for pressing secondary battery using the same

본원발명은 실리콘 음극을 포함하는 이차전지 가압장치 및 이를 이용한 이차전지 가압방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 실리콘 음극을 사용하는 이차전지의 성능 및 안전성을 향상시킬 수 있는 가압장치 및 이를 이용한 이차전지 가압방법에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery pressurizing device including a silicon negative electrode and a secondary battery pressurizing method using the same. More particularly, it relates to a pressurizing device capable of improving the performance and safety of a secondary battery using a silicon negative electrode, and a secondary battery pressurizing method using the same.

다양한 기기에 대한 기술개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 그 중에서 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성, 긴 사이클 수명, 낮은 자가방전율을 가지는 리튬이온 이차전지가 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for various devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. Among them, lithium ion secondary batteries having high energy density, discharge voltage, output stability, long cycle life, and low self-discharge rate are widely used.

리튬 이차전지의 음극 활물질은 흑연 등의 탄소계 물질이 주로 사용되었다. 안전성 문제에도 불구하고 최근에는 탄소계 물질보다 10배 이상의 유효 용량을 가지는 규소계 물질, 주석, 이들의 산화물의 혼합 사용이 고려되고 있다.Carbon-based materials such as graphite were mainly used as the negative active material of the lithium secondary battery. In spite of safety problems, a silicon-based material having an effective capacity 10 times or more than that of a carbon-based material, tin, and a mixed use of these oxides are being considered.

도 1은 규소계 음극과 탄소계 음극을 포함하는 셀 내에 삽입된 전극 패드가 받는 응력 변형율 선도(S-S curve) 그래프이다1 is a graph showing the stress strain applied to an electrode pad inserted into a cell including a silicon-based negative electrode and a carbon-based negative electrode (S-S curve);

도 1에서 가로 축은 상기 전극 패드의 스트레인이고, 세로축은 상기 전극 패드가 받는 응력을 의미한다. 도 1에서 음영이 표시된 사각형이 바람직한 스트레인-스트레스 범위이다.In FIG. 1 , the horizontal axis represents the strain of the electrode pad, and the vertical axis represents the stress that the electrode pad receives. The shaded rectangle in Figure 1 is the preferred strain-stress range.

도 1에서 볼 수 있듯 탄소계 음극을 포함하는 셀은 상기 전극 패드의 스트레인이 0.7㎜/㎜ 내지 0.8㎜/㎜가 되기 전까지 받는 응력이 일정함에 반해, 규소계 음극을 사용하는 셀의 경우, 상기 전극 패드의 스트레인의 증가에 따라 상기 전극 패드가 받는 응력이 증가하고, 이는 스트레인이 0.6㎜/㎜일 때 증가하는 것을 알 수 있다.As can be seen in FIG. 1 , in the cell including the carbon-based negative electrode, the stress received until the strain of the electrode pad becomes 0.7 mm/mm to 0.8 mm/mm is constant, whereas in the case of a cell using a silicon-based negative electrode, the As the strain of the electrode pad increases, the stress applied to the electrode pad increases, which increases when the strain is 0.6 mm/mm.

이러한 응력의 차이는, 흑연과 같은 탄소계 물질은 전자 이동시 삽입-탈리가 되는 기작을 통해 충방전이 일어나므로 충방전시 그 부피가 크게 증가하지 않음에 반해, 규소계 물질은 전자 이동시 전자가 alloy-de-alloy 기작을 통해 충방전하기 때문에, 규소계 물질 자체가 충방전시 구조 변화를 일으킬 뿐 아니라 동일한 압력에 따른 부피 팽창이 초기 크기에 대해 최대 400%까지 발생하기 때문이다. 게다가 충방전이 지속적으로 발생하는 경우, 급격한 부피 팽창 및 수축에 의해 활물질이 깨지는 현상이 발생하고, 활물질이 박리되어 전기 단절이 발생하여 셀 저항이 증가하게 된다. 또한 상기와 같이 부피 팽창/축소가 심한 경우 SEI막(Solid Electrolyte interphase)가 깨져 새로운 SEI막 형성을 위해 전해액이 소모되어 전지의 수명이 급격하게 감소된다.The difference in stress is that in carbon-based materials such as graphite, charge and discharge occur through a mechanism of insertion-desorption during electron movement, so the volume does not increase significantly during charge and discharge, whereas silicon-based materials have electrons in the alloy during electron movement. Because charging and discharging through the -de-alloy mechanism, the silicon-based material itself not only causes a structural change during charging and discharging, but also volume expansion by the same pressure occurs up to 400% of the initial size. In addition, when charging and discharging continuously occur, the active material is broken due to rapid volume expansion and contraction, and the active material is peeled off to cause electrical disconnection, thereby increasing cell resistance. In addition, when the volume expansion/reduction is severe as described above, the SEI layer (Solid Electrolyte interphase) is broken and the electrolyte is consumed to form a new SEI layer, and the lifespan of the battery is rapidly reduced.

이를 방지하기 위해 상기 전극 패드가 받는 응력을 일정한 수준, 즉, 50㎫ 내지 700㎫로 유지하는 것이 바람직할 것으로 보인다.In order to prevent this, it seems desirable to maintain the stress received by the electrode pad at a constant level, that is, 50 MPa to 700 MPa.

이러한 문제점을 해결하기 위해 규소계 물질에 금을 촉매로 화학기상증착법(CVD)을 수행하여 규소계 물질을 나노와이어 형태로 형성해 규소계 물질을 안정화시키는 방법이 고안되었다. 이 방법은 대량생산이 어렵고 가격이 비싸 실용화되기 어려운 단점이 있다.To solve this problem, a method of stabilizing the silicon-based material by performing chemical vapor deposition (CVD) on the silicon-based material using gold as a catalyst was devised to form the silicon-based material in the form of a nanowire. This method has the disadvantage of being difficult to mass-produce and difficult to put into practical use due to its high price.

강한 접착력을 갖는 폴리아크릴산과 같은 바인더를 활용하여 규소계 물질의 부피팽창을 방지하려는 시도가 있었으나, 접착력이 강한 바인더를 사용할 경우, 바인더가 셀의 저항을 증가시켜 전지 성능을 저하시킨다.Attempts have been made to prevent volume expansion of the silicon-based material by using a binder such as polyacrylic acid having a strong adhesive force, but when a binder having a strong adhesive force is used, the binder increases the resistance of the cell, thereby reducing the battery performance.

특허문헌 1에서는 규소계 물질의 전리튬화를 통해 전지 성능을 향상시키고자 하고 있으나, 규소계 물질의 팽창을 감소시키지 않아 전리튬화시 음극의 가용 구간에 따라 전리튬화 정도가 달라지고, 이러한 범위를 벗어날 경우 전지의 성능이 감소되는 문제점이 있다.In Patent Document 1, it is intended to improve battery performance through all-lithiation of the silicon-based material, but it does not reduce the expansion of the silicon-based material. When out of range, there is a problem in that the performance of the battery is reduced.

특허문헌 2에서는 음극활물질층의 표면에 압축 탄성률이 세퍼레이터의 압축 탄성률보다 큰 폴리머층을 형성해 규소계 물질의 팽창력을 완화하고 있다. 하지만 탄성률이 큰 폴리머층을 부가하는 경우, 규소계 물질이 팽창함에 따라 분리막이 압착되어 기공이 막히게 되어 전지 성능이 저하되는 문제점이 있다.In Patent Document 2, a polymer layer having a compressive modulus of elasticity greater than that of the separator is formed on the surface of the negative electrode active material layer to relieve the expansion force of the silicon-based material. However, when a polymer layer having a high modulus of elasticity is added, as the silicon-based material expands, the separator is compressed and pores are clogged, thereby deteriorating battery performance.

이와 같은 노력에도 불구하고 용량 증가를 위해서 규소계 물질을 포함하는 음극의 팽창을 방지하고 전지 성능을 향상시킬 수 있는 해결책이 제시되지 않았다.Despite these efforts, a solution for preventing the expansion of the negative electrode including the silicon-based material and improving the battery performance has not been proposed to increase the capacity.

대한민국 공개특허공보 제2020-0021354호(2020.02.28) ('특허문헌 1')Republic of Korea Patent Publication No. 2020-0021354 (2020.02.28) ('Patent Document 1') 일본 공개특허공보 제2011-028883호(2011.02.10) ('특허문헌 2')Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-028883 (2011.02.10) ('Patent Document 2')

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본원발명에서는 규소계 물질을 포함하는 실리콘 음극의 팽창을 방지하여 전지의 수명 및 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to improve the life and performance of a battery by preventing expansion of a silicon negative electrode including a silicon-based material.

또한 규소계 물질의 팽창을 방지하면서 충방전으로 인해 발생한 가스를 원활하게 제거하고, 상기 실리콘 음극을 포함하는 이차전지의 성능저하를 방지하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to smoothly remove gas generated due to charging and discharging while preventing the expansion of the silicon-based material, and to prevent performance degradation of a secondary battery including the silicon negative electrode.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본원발명에 따른 이차전지용 가압장치는 규소계 물질을 포함하는 음극이 포함된 단위 셀에 압력을 가하는 가압부 및 상기 단위 셀에 가해지는 압력을 50㎪ 내지 700㎪ 사이로 유지하도록 하는 완충부를 포함한다.A pressurizing device for a secondary battery according to the present invention for solving the above problems maintains a pressurizing unit for applying pressure to a unit cell including a negative electrode including a silicon-based material and a pressure applied to the unit cell between 50 kPa and 700 kPa It includes a buffer to make it happen.

이 때, 상기 완충부의 탄성계수는 ㎠당 1kgf/㎜ 내지 5kgf/㎜일 수 있다.In this case, the elastic modulus of the buffer part may be 1 kgf/mm to 5 kgf/mm per cm 2 .

상기 완충부는 50㎪ 내지 700㎪의 압력이 가해질 때 압력이 가해지는 방향으로 1㎜ 이하로 크기가 줄어들 수 있다.When a pressure of 50 kPa to 700 kPa is applied to the buffer unit, the size may be reduced to 1 mm or less in the direction in which the pressure is applied.

상기 완충부는 발포체폼일 수 있다.The buffer unit may be a foam foam.

또한 상기 완충부는 적어도 한쌍의 금속판 및 상기 금속판 사이에 위치한 탄성패드를 포함할 수 있다.In addition, the buffer unit may include at least a pair of metal plates and an elastic pad positioned between the metal plates.

상기 금속판은 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금일 수 있다.The metal plate may be aluminum, stainless steel, or an alloy thereof.

상기 완충부는 상기 단위 셀을 포함하는 이차전지 케이스 내부에 포함되거나 상기 이차전지에 직접 부착될 수 있다.The buffer unit may be included in the secondary battery case including the unit cell or may be directly attached to the secondary battery.

또한 상기 완충부는 상기 이차전지의 일면 또는 양면에 부착될 수 있다.In addition, the buffer unit may be attached to one or both sides of the secondary battery.

상기 가압부는 상기 완충부의 두께 변이에 따라 가압력이 달라질 수 있다.The pressing force of the pressing unit may vary according to a change in thickness of the buffer unit.

상기 가압부는 상기 이차전지의 충방전시에만 상기 이차전지를 가압할 수 있도록 제어하는 제어부가 부가될 수 있다.A control unit for controlling the pressurizing unit to pressurize the secondary battery only during charging and discharging of the secondary battery may be added.

본원발명은 이차전지 가압방법으로, (S1) 하나 이상의 단위 셀을 포함하는 이차전지를 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 이차전지용 가압장치에 배치하는 단계 (S2) 상기 단위 셀이 50㎪ 내지 700㎪의 압력을 받도록 상기 이차전지를 가압하는 단계 및 (S3) 상기 (S2) 단계의 가압을 유지하면서 상기 이차전지를 충방전 하는 단계를 포함한다.The present invention is a secondary battery pressurization method, (S1) disposing a secondary battery including one or more unit cells in the secondary battery pressurization device according to any one of claims 1 to 10 (S2) wherein the unit cell is and pressurizing the secondary battery to receive a pressure of 50 kPa to 700 kPa, and (S3) charging and discharging the secondary battery while maintaining the pressurization of the step (S2).

또한 상기 (S1) 단계에서 상기 이차전지의 적어도 일면에 완충부를 배치하는 단계가 더 부가되고, 상기 (S2) 단계에서 상기 완충부의 두께 변이 또는 이차전지의 충전 상태 따라 상기 이차전지에 가하는 압력을 조절할 수 있다.In addition, in step (S1), the step of disposing a buffer part on at least one surface of the secondary battery is further added, and in step (S2), the pressure applied to the secondary battery is adjusted according to a change in the thickness of the buffer part or the state of charge of the secondary battery. can

상기 완충부는 적어도 한쌍의 금속판 및 상기 금속판 사이에 위치한 탄성패드를 포함할 수 있다.The buffer unit may include at least a pair of metal plates and an elastic pad positioned between the metal plates.

본원발명은 상기와 같은 구성들 중 상충되지 않는 구성을 하나 또는 둘 이상 택하여 조합할 수 있다.In the present invention, one or two or more components that do not conflict among the above components may be selected and combined.

본원발명에 따른 이차전지용 가압장치는 규소계 물질을 포함하는 음극을 포함하는 단위 셀을 50㎪ 내지 700㎪로 가압하여 규소계 물질의 팽창을 방지하면서 상기 규소계 물질의 탈리를 방지하여 이차전지의 안전성 및 수명을 향상시킨다.The pressurizing device for a secondary battery according to the present invention pressurizes a unit cell including a negative electrode including a silicon-based material at 50 kPa to 700 kPa to prevent expansion of the silicon-based material and prevent desorption of the silicon-based material, thereby safety of a secondary battery and improve lifespan.

또한 상기 단위 셀을 50㎪ 내지 700㎪로 가압하여 상기 단위 셀 내에서 발생한 가스를 제거할 뿐 아니라 지나친 가압으로 인한 용량유지율 감소 및 저항 증가를 방지한다.In addition, by pressurizing the unit cell at 50 kPa to 700 kPa, gas generated in the unit cell is removed, and a decrease in capacity retention rate and an increase in resistance due to excessive pressurization are prevented.

도 1은 규소계 음극과 탄소계 음극을 포함하는 셀 내에 삽입된 패드가 받는 응력 변형율 선도(S-S curve) 그래프이다.
도 2는 본원발명의 제1실시예에 따른 이차전지용 가압장치에 대한 모식도이다.
도 3은 가압범위를 달리하여 이차전지를 가압한 후 이차전지의 용량 유지율과 저항 증가율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본원발명의 제2실시예에 따른 이차전지용 가압장치에 대한 모식도이다.
도 5는 본원발명의 제3실시예에 따른 이차전지용 가압장치에 대한 모식도이다.
도 6은 본원발명의 제4실시예에 따른 이차전지용 가압장치에 대한 모식도이다.
도 7은 본원발명에 따른 이차전지를 포함하는 배터리 모듈의 모식도이다.FIG. 1 is a graph of a stress strain rate (SS curve) applied to a pad inserted into a cell including a silicon-based anode and a carbon-based anode.
2 is a schematic diagram of a pressurizing device for a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the capacity retention rate and resistance increase rate of the secondary battery after the secondary battery is pressurized by varying the pressurization range.
4 is a schematic diagram of a pressurizing device for a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram of a pressurizing device for a secondary battery according to a third embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram of a pressurizing device for a secondary battery according to a fourth embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram of a battery module including a secondary battery according to the present invention.

본 출원에서 "포함한다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, terms such as "comprises", "have", or "include" are intended to designate that the features, numbers, steps, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, and one or more other It should be understood that this does not preclude the possibility of addition or presence of features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, it includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, the inclusion of any component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.

또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명으로 한정하지 않는다.In addition, descriptions that limit or add elements may be applied to all inventions unless there are special limitations, and are not limited to specific inventions.

또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.Also, throughout the description and claims of the present application, the singular includes the plural unless otherwise indicated.

또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 "또는"은 별도로 언급되지 않는 한 "및"을 포함하는 것이다. 그러므로 "A 또는 B를 포함하는"은 A를 포함하거나, B를 포함하거나, A 및 B를 포함하는 상기 3가지 경우를 모두 의미한다.Also, throughout the description and claims herein, "or" is intended to include "and" unless stated otherwise. Therefore, "comprising A or B" means all three cases including A, including B, or including A and B.

또한, 모든 수치 범위는 명확하게 제외한다는 기재가 없는 한, 양 끝의 값과 그 사이의 모든 중간값을 포함한다.In addition, all numerical ranges include the values at both ends and all intermediate values therebetween, unless expressly stated otherwise.

이하 본원발명에 따른 이차전지용 가압장치 및 이차전지 가압방법에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 자세히 설명한다.Hereinafter, a secondary battery pressurization device and a secondary battery pressurization method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본원발명의 제1실시예에 따른 이차전지용 가압장치(200)에 대한 모식도이다.2 is a schematic diagram of a pressurizing device 200 for a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.

본원발명의 제1실시예에 따른 이차전지용 가압장치(200)는 양극(111), 분리막(112), 규소계 물질을 포함하는 음극(113)이 적층되어 있는 단위 셀(110)을 가압하는 가압부(210) 및 상기 가압부(210)에서 상기 단위 셀(110)에 가해지는 압력을 50㎪ 내지 700㎪ 사이로 유지하도록 하는 완충부(220)를 포함한다.The pressurizing device 200 for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention pressurizes the unit cell 110 in which the positive electrode 111, the separator 112, and the negative electrode 113 including the silicon-based material are stacked. It includes a buffer unit 220 to maintain the pressure applied to the unit cell 110 by the unit 210 and the pressing unit 210 between 50 kPa to 700 kPa.

상기 단위 셀(110)은 상기 양극(111), 분리막(112), 규소계 물질을 포함하는 음극(113)과 부가적으로 분리막(도면 미도시)이 하나 이상 번갈아 적층되어 있을 수 있다.In the unit cell 110 , the positive electrode 111 , the separator 112 , the negative electrode 113 including a silicon-based material, and one or more additional separators (not shown) may be alternately stacked.

상기 양극(111)은 예를 들어, 양극 집전체에 양극 활물질 입자들로 구성된 양극 활물질과, 도전재 및 바인더가 혼합된 양극 합제를 도포하여 제조될 수 있고, 필요에 따라서는 상기 양극 합제에 충진제를 더 첨가할 수 있다.The positive electrode 111 may be manufactured by, for example, coating a positive electrode active material composed of positive electrode active material particles on a positive electrode current collector, a positive electrode mixture in which a conductive material and a binder are mixed, and, if necessary, a filler in the positive electrode mixture. can be further added.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3㎛ 내지 500㎛의 두께로 제조되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 및 알루미늄이나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티타늄 또는 은으로 표면처리 한 것 중에서 선택되는 하나를 사용할 수 있고, 상세하게는 알루미늄이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The positive electrode current collector is generally manufactured to have a thickness of 3 μm to 500 μm, and is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery, for example, stainless steel, aluminum, nickel, One selected from titanium and carbon, nickel, titanium, or silver surface-treated on the surface of aluminum or stainless steel may be used, and specifically aluminum may be used. The current collector may increase the adhesion of the positive electrode active material by forming fine irregularities on the surface thereof, and various forms such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam body, and non-woven body are possible.

상기 양극 활물질은, 예를 들어, 상기 양극 활물질 입자 외에, 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 내지 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiV3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M은 Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x는 0.01 내지 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M은 Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x는 0.01 내지 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M은 Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등으로 구성될 수 있으며, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The positive electrode active material, for example, in addition to the positive electrode active material particles, lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), such as layered compounds or compounds substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Formula Li 1+x Mn 2-x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , and LiMnO 2 ; lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiV 3 O 4 , V 2 O 5 , and Cu 2 V 2 O 7 ; Ni site-type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x M x O 2 (wherein M is Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, and x is 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 (wherein M is Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta and x is 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where M is Fe, Co, lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn; LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; disulfide compounds; It may be composed of Fe 2 (MoO 4 ) 3 and the like, but is not limited thereto.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is typically added in an amount of 0.1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon black, such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

상기 양극에 포함되는 바인더는 양극 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder included in the positive electrode is a component that assists in bonding the positive electrode active material and the conductive material and the like to the current collector, and is usually added in an amount of 0.1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber, fluororubber, and various copolymers.

상기 분리막(112)은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01㎛ 내지 10㎛이고, 두께는 일반적으로 5㎛ 내지 300㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포, 또는 폴리올레핀계 기재의 적어도 일면에 무기물을 포함하는 코팅층이 형성된 복합 분리막이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separator 112 is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 μm to 10 μm, and the thickness is generally 5 μm to 300 μm. As such a separation membrane, For example, olefin polymers, such as chemical-resistant and hydrophobic polypropylene; A composite separator in which a coating layer containing an inorganic material is formed on at least one surface of a sheet or nonwoven fabric made of glass fiber or polyethylene, or a polyolefin-based substrate is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.

본원발명에 따른 이차전지(100)는 상기 단위 셀(110)을 수납하는 이차전지 케이스(120) 내에 리튬염 함유 비수 전해액을 포함하거나, 고체전해질을 포함할 수 있다.The secondary battery 100 according to the present invention may include a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte solution or a solid electrolyte in the secondary battery case 120 accommodating the unit cell 110 .

상기 리튬염 함유 비수 전해액은, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 비수 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The non-aqueous electrolyte solution containing lithium salt consists of a non-aqueous electrolyte solution and a lithium salt. As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous organic solvent, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, and the like are used, but are not limited thereto.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyl lactone, 1,2-dimethoxy ethane, tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbo An aprotic organic solvent such as a nate derivative, a tetrahydrofuran derivative, ether, methyl propionate, or ethyl propionate can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 설파이드, 폴리비닐알코올, 폴리불화비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphoric acid ester polymers, poly agitation lysine, polyester sulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, ions A polymer containing a sexually dissociating group or the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, sulfates, etc. of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 and the like may be used.

상기 리튬염은 상기 비수 전해액에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로보란리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4-페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, lithium chloroborane, lower aliphatic lithium carboxylate, 4-phenyl lithium borate, imide, etc. may be used. .

또한, 비수 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.In addition, for the purpose of improving charge and discharge characteristics, flame retardancy, etc. in the non-aqueous electrolyte, for example, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphoric acid triamide, Nitrobenzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N,N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, etc. may be added. there is. In some cases, in order to impart incombustibility, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further included, and carbon dioxide gas may be further included to improve high-temperature storage characteristics, and FEC (Fluoro-Ethylene) Carbonate), PRS (propene sultone), etc. may be further included.

상기 음극(113)은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode 113 is manufactured by coating and drying the negative electrode active material on the negative electrode current collector, and if necessary, the above-described components may be optionally further included.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3㎛ 내지 500㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The anode current collector is generally made to have a thickness of 3 μm to 500 μm. Such a negative current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel surface. Carbon, nickel, titanium, silver, etc. surface-treated, aluminum-cadmium alloy, etc. may be used. In addition, like the positive electrode current collector, the bonding strength of the negative electrode active material may be strengthened by forming fine irregularities on the surface, and may be used in various forms such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam, non-woven body, and the like.

상기 음극 집전체의 일면 또는 양면에 음극 활물질을 도포하여 음극 활물질층을 형성할 수 있다.An anode active material layer may be formed by coating an anode active material on one or both surfaces of the anode current collector.

상기 음극 활물질층은 규소계 음극 활물질을 포함할 수 있으며, 일례로 상기 규소계 음극 활물질은 SiOx(0≤x<2), Cu, Zr, Ni, Ti, Co, Cr, V, Mn 및 Fe에서 선택된 1종 이상의 전이 금속을 포함하는 실리콘 합금을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않고 규소 입자를 포함하는 음극 활물질은 모두 사용할 수 있다. 상기 규소계 음극 활물질은 탄소계 활물질을 더 포함할 수 있다. 상기 탄소계 활물질을 규소계 음극 활물질과 함께 사용함으로써, 전지의 충방전 특성이 개선될 수 있다. 상기 탄소계 활물질 입자는 인조흑연, 천연흑연, 흑연화 탄소 섬유 및 흑연화 메조카본마이크로비드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.The negative active material layer may include a silicon-based negative active material, for example, the silicon-based negative active material is SiO x (0≤x<2), Cu, Zr, Ni, Ti, Co, Cr, V, Mn and Fe A silicon alloy including one or more transition metals selected from is not limited thereto, and any negative active material including silicon particles may be used. The silicon-based negative active material may further include a carbon-based active material. By using the carbon-based active material together with the silicon-based negative active material, charge/discharge characteristics of the battery may be improved. The carbon-based active material particles may be at least one selected from the group consisting of artificial graphite, natural graphite, graphitized carbon fibers and graphitized mesocarbon microbeads.

상기 음극 활물질층은 바인더를 더 포함할 수 있다. 상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 폴리 아크릴산 (poly acrylic acid) 및 이들의 수소를 Li, Na 또는 Ca 등으로 치환된 물질로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 또한 이들의 다양한 공중합체를 포함할 수 있다.The negative active material layer may further include a binder. The binder is polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride (polyvinylidenefluoride), polyacrylonitrile (polyacrylonitrile), polymethylmethacrylate (polymethylmethacrylate), poly Vinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), alcohol It may include at least one selected from the group consisting of ponified EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluororubber, polyacrylic acid, and a material in which hydrogen is substituted with Li, Na or Ca, etc., It may also include various copolymers thereof.

상기 음극 활물질층은 도전재를 더 포함할 수 있다. 상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유 나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 탄소 나노 튜브 등의 도전성 튜브; 플루오로카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The negative active material layer may further include a conductive material. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black, such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, Farness black, lamp black, and thermal black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; conductive tubes such as carbon nanotubes; metal powders such as fluorocarbon, aluminum, and nickel powder; conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

상기 가압장치(200)는 상기 단위 셀(110)에 압력을 가하는 가압부(210)를 포함할 수 있다. 상기 가압부(210)는 상기 단위 셀(110)의 상부 및 하부에서 상기 단위 셀(110)을 가압할 수 있다.The pressurizing device 200 may include a pressurizing unit 210 for applying pressure to the unit cell 110 . The pressing unit 210 may press the unit cell 110 at upper and lower portions of the unit cell 110 .

상기 가압장치(200)는 상기 가압부(210)가 상기 단위 셀(110)을 가압할 때, 정확한 가압을 하기 위해 상기 단위 셀을 고정하는 고정부(도면 미도시)를 더 포함할 수도 있다. 상기 고정부는 상기 단위 셀(110)의 하부에서 상기 단위 셀(110)을 가압하는 가압부(210)에 포함되어 상기 단위 셀(110)을 고정 또는 해제할 수 있다.When the pressing unit 210 presses the unit cell 110, the pressurizing device 200 may further include a fixing unit (not shown) for fixing the unit cell in order to accurately pressurize the unit cell. The fixing part may be included in the pressing part 210 for pressing the unit cell 110 under the unit cell 110 to fix or release the unit cell 110 .

상기 가압부(210)는 각각 평면 상에서 사각형 구조로 평판형 또는 상기 이차전지(100)에 대응되는 형상일 수 있다. 상기 단위 셀(110)이 평면 구조가 아닌 경우, 상기 가압부(210)와 상기 단위 셀(110) 사이에 위치한 완충부(220) 또는 다양한 형태에 따라 변하는 유체층을 상기 가압부(210)와 이차전지(100) 사이에 두어 평판형의 가압부(210)를 사용하더라도 상기 단위 셀(110)을 고르게 가압할 수 있다.Each of the pressing parts 210 may have a rectangular structure on a plane and may have a flat plate shape or a shape corresponding to the secondary battery 100 . When the unit cell 110 is not a planar structure, a buffer unit 220 located between the pressurizing unit 210 and the unit cell 110 or a fluid layer that changes according to various shapes is applied to the pressurizing unit 210 and Even if the plate-type pressurizing part 210 is used between the secondary batteries 100, the unit cells 110 can be evenly pressurized.

상기 완충부(220)는 상기 단위 셀(110)에 가해지는 압력을 50㎪ 내지 700㎪ 사이로 유지할 수 있도록 할 수 있다. 만약 상기 압력이 50㎪보다 낮은 경우, 상기 단위 셀(110)의 충방전시 발생하는 가스를 효과적으로 제거하지 못해 상기 단위 셀(110)의 성능이 저하되고, 상기 압력이 700㎪를 초과하는 경우, 상기 단위 셀(110)의 분리막(112)의 기공이 막혀 전지의 성능이 저하된다.The buffer 220 may maintain the pressure applied to the unit cell 110 between 50 kPa and 700 kPa. If the pressure is lower than 50 kPa, the performance of the unit cell 110 is deteriorated because gas generated during charging and discharging of the unit cell 110 cannot be effectively removed, and when the pressure exceeds 700 kPa, The pores of the separator 112 of the unit cell 110 are blocked, so that the performance of the battery is deteriorated.

상기 가압부(210)는 상기 완충부(220)의 두께에 따라 가압력이 달라질 수 있다. 즉, 상기 완충부(220)가 두꺼운 경우 상기 가압부(210)에서 가해지는 가압력이 높아질 수 있다.The pressing force of the pressing unit 210 may vary according to the thickness of the buffer unit 220 . That is, when the buffer part 220 is thick, the pressing force applied by the pressing part 210 may be increased.

상기 완충부(220)는 상기 언급된 가압부(210)의 가압 방향에 따라 상기 이차전지(100) 일면 또는 양면에 부착될 수 있다. 일례로 상기 가압부(210)가 일측에서만 상기 이차전지(100)를 가압하는 경우, 상기 완충부(220)는 상기 이차전지(100)의 일면에 있을 수도 있고, 양면에 있을 수도 있다.The buffer unit 220 may be attached to one or both sides of the secondary battery 100 according to the pressing direction of the above-mentioned pressing unit 210 . For example, when the pressing unit 210 pressurizes the secondary battery 100 from only one side, the buffer unit 220 may be on one side or both sides of the secondary battery 100 .

또한 본원발명에 따른 가압장치(200)는 상기 가압부(210)가 상기 이차전지(100)를 충방전시에만 가압할 수 있도록 하는 제어부(230)을 더 포함할 수 있다. 상기 제어부(230)는 상기 이차전지(100)의 충방전 여부를 감지하여 상기 가압부(210)를 상하 또는 좌우로 이동시킬 수 있다.In addition, the pressurizing device 200 according to the present invention may further include a control unit 230 allowing the pressurizing unit 210 to pressurize the secondary battery 100 only during charging and discharging. The control unit 230 may detect whether the secondary battery 100 is being charged or discharged to move the pressing unit 210 vertically or horizontally.

상기 이차전지(100)의 충방전 여부는 상기 이차전지(100)에 포함된 센서나 배터리관리시스템을 통해 감지될 수 있다.Whether the secondary battery 100 is charged or discharged may be detected through a sensor included in the secondary battery 100 or a battery management system.

도 3은 가압범위를 달리하여 이차전지를 가압한 후 이차전지의 용량 유지율과 저항 증가율을 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the capacity retention rate and resistance increase rate of the secondary battery after the secondary battery is pressurized by varying the pressurization range.

도 3에서 사용한 이차전지는 라미네이트 시트로 된 이차전지 케이스에 하기 구성으로 된 양극, 분리막, 음극에 에틸렌 카보네이트(EC), 에틸메틸 카보네이트(EMC)를 30 : 70의 부피비로 혼합한 용매에 1.2 M LiPF6가 용해된 전해액을 사용하여 제조하였다.The secondary battery used in FIG. 3 is a secondary battery case made of a laminate sheet in which ethylene carbonate (EC) and ethylmethyl carbonate (EMC) are mixed in a volume ratio of 30:70 to a positive electrode, a separator, and a negative electrode having the following configuration: 1.2 M in a solvent It was prepared using an electrolyte in which LiPF 6 was dissolved.

<전지의 제조방법><Method for manufacturing battery>

상기 양극은, 양극활물질로서 Li(Ni0.5Co0.3Mn0.2)O2, 도전재로서 카본 블랙 및 바인더로서 폴리비닐리덴플루라이드(PVDF)를 97 : 1.5 : 1.5의 중량비로 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 분산시킨 양극 슬러리를 두께 15㎛ 알루미늄 호일의 일면에 코팅하고, 건조 및 압연하여 제조하였다.The positive electrode, Li (Ni 0.5 Co 0.3 Mn 0.2 )O 2 as a positive electrode active material, carbon black as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder in a weight ratio of 97: 1.5: 1.5 N-methyl-2- A positive electrode slurry dispersed in pyrrolidone (NMP) was coated on one surface of an aluminum foil with a thickness of 15 μm, dried and rolled.

상기 음극은 음극활물질로서 평균 입경이 5.0㎛인 Si 입자, 도전재로서 카본블랙, 바인더로서 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 및 증점제로서 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)를 70 : 25 : 3.5 : 1.5 의 중량비로 물에 분산시킨 음극 슬러리를 두께 20㎛ 구리 호일의 일면에 코팅하고, 건조 및 압연하여 형성하였다.The negative electrode contains Si particles having an average particle diameter of 5.0 μm as an anode active material, carbon black as a conductive material, styrene-butadiene rubber (SBR) as a binder, and carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener in a weight ratio of 70: 25: 3.5: 1.5. A negative electrode slurry dispersed in water was coated on one surface of a 20 μm thick copper foil, dried and rolled to form.

상기 분리막은 12㎛ 폴리올레핀계 세퍼레이터를 사용하였다.As the separation membrane, a 12 μm polyolefin-based separator was used.

상기와 같이 제조된 이차전지의 단위 셀에 상기 단위 셀이 받는 압력을 0㎪부터 200㎪, 400㎪부터 1500㎪까지 가하여 용량 유지율 및 저항 증가율을 측정하였다.The capacity retention rate and resistance increase rate were measured by applying a pressure from 0 kPa to 200 kPa and 400 kPa to 1500 kPa to the unit cell of the secondary battery manufactured as described above.

<용량 유지율의 측정 방법 ><Measuring method of capacity retention rate>

상기 용량 유지율은 하기와 같은 방법으로 측정하였다.The capacity retention rate was measured as follows.

이차전지에 대해서 전기화학 충방전기를 이용하여 초기(1회) 충방전을 수행하였다. 이때, 충전은 4.3V의 전압까지 0.1 C-rate의 전류밀도로 전류를 가하여 수행되었으며, 방전은 같은 전류밀도로 2.5V까지 수행되었다. 이러한 충방전을 총 200회 실시하였다.The secondary battery was initially charged and discharged using an electrochemical charger/discharger. At this time, charging was performed by applying a current at a current density of 0.1 C-rate up to a voltage of 4.3V, and discharging was performed up to 2.5V at the same current density. These charging and discharging were performed a total of 200 times.

상기와 같은 충방전 과정에서 각 전지에 포함된 양극 및 음극의 전압과 용량을 측정하였다.In the charging and discharging process as described above, voltages and capacities of the positive and negative electrodes included in each battery were measured.

이로부터 각 전지의 용량유지율은 다음과 같이 산출하였다.From this, the capacity retention rate of each battery was calculated as follows.

용량 유지율(%) = (200회 사이클에서의 용량/ 초기 용량) X 100Capacity retention rate (%) = (capacity at 200 cycles/initial capacity) X 100

상기 저항 증가율은 하기와 같은 방법으로 측정하였다.The resistance increase rate was measured as follows.

리튬 이차전지를 상온에서 0.2C 방전용량을 확인하고 만충전 한 후 1㎑의 AC 저항을 측정한 후 60℃ 오븐에서 4주간 보관하였다. 보관 후 다시 리튬이차전지를 상온으로 냉각한 후 1㎑ AC 저항을 재측정하고, 0.2C 방전용량을 초기와 같은 조건으로 재측정하였다.After confirming the discharge capacity of 0.2C at room temperature and fully charging the lithium secondary battery, the AC resistance of 1kHz was measured and stored in an oven at 60℃ for 4 weeks. After storage, the lithium secondary battery was cooled to room temperature again, the 1 kHz AC resistance was re-measured, and the 0.2 C discharge capacity was re-measured under the same conditions as the initial one.

도 3의 좌측 상단은 단위 셀을 0㎪ 내지 250㎪로 가압할 때, 우측 상단은 400㎪ 내지 1500㎪까지 가압할 때 각 상기 이차전지의 용량 유지율이고, 도 3의 좌측 하단 및 우측 하단은 상단과 동일한 가압 범위에서, 각 상기 이차전지의 저항 증가율을 의미한다.The upper left of FIG. 3 is the capacity retention rate of each secondary battery when the unit cell is pressurized at 0 kPa to 250 kPa, and the upper right is the capacity retention rate of each secondary battery when pressurized to 400 kPa to 1500 kPa, and the lower left and lower right of FIG. 3 are the upper ends In the same pressurization range as , it means a resistance increase rate of each of the secondary batteries.

이 때, 네모로 표시된 각 결과를 다항식 회귀분석을 통해 선으로 연결하였다.At this time, each result indicated by a square was connected with a line through polynomial regression analysis.

도 3에서 볼 수 있듯, 규소계 물질을 포함하는 음극을 포함하는 단위 셀은 50㎪ 내지 700㎪에서 용량 유지율이 좋고, 저항 증가율이 낮은 것을 알 수 있다.As can be seen from FIG. 3 , it can be seen that the unit cell including the negative electrode including the silicon-based material has a good capacity retention rate and a low resistance increase rate at 50 kPa to 700 kPa.

이를 위해 상기 완충부(220)의 탄성계수는 ㎠당 1kgf/㎜ 내지 5kgf/㎜일 수 있다. 상기 완충부(220)의 탄성계수가 지나치게 작은 경우, 상기 단위 셀(110)에 가해지는 압력을 일정한 범위로 조절할 수 없고, 상기 완충부(220)의 탄성계수가 지나치게 큰 경우, 상기 단위 셀(110)에 압력이 가해지지 않아 상기 규소계 물질의 팽창을 방지하지 못한다. 상기 탄성계수는 1㎠의 샘플에 대해서 가압을 하였을 때 두께 변화에 따른 힘을 나눈 값이다.To this end, the modulus of elasticity of the buffer unit 220 may be 1 kgf/mm to 5 kgf/mm per cm 2 . When the modulus of elasticity of the buffer unit 220 is too small, the pressure applied to the unit cell 110 cannot be adjusted within a certain range, and when the modulus of elasticity of the buffer unit 220 is too large, the unit cell ( 110) is not applied to the pressure to prevent expansion of the silicon-based material. The modulus of elasticity is a value obtained by dividing a force according to a thickness change when a pressure is applied to a sample of 1 cm 2 .

이 때, 상기 완충부(220)는 50㎪ 내지 700㎪의 압력이 가해질 때 압력이 가해지는 방향으로 1㎜이하로 크기가 줄어들 수 있다.At this time, when a pressure of 50 kPa to 700 kPa is applied, the buffer unit 220 may be reduced in size to 1 mm or less in the direction in which the pressure is applied.

이러한 완충부(220)는 상기 단위 셀(110)을 상기 이차전지 케이스(120)에 수납하여 이차전지(100)로 형성하기 전에 초반 공정에서 압전체를 이용하여 상기 단위 셀(110)에 가해지는 압력 범위를 조절하여 형성한 것일 수 있다.The buffer unit 220 accommodates the unit cell 110 in the secondary battery case 120 and before forming the secondary battery 100 into the secondary battery 100 , the pressure applied to the unit cell 110 using a piezoelectric body in the initial process. It may be formed by adjusting the range.

상기 완충부(220)는 발포체폼일 수 있다.The buffer unit 220 may be a foam foam.

상기 발포체 폼은 내압착성을 항상시키기 위해 하나 이상의 고분자 수지가 포함되어 있을 수 있다. 상기 발포체 폼에 포함된 고분자 수지는 일례로, 폴리우레탄 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리올레핀 수지, 페놀 수지, PVC 수지, 우레아 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 멜라민 수지 및 PET 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.The foam may contain one or more polymer resins to improve compression resistance. The polymer resin included in the foam is, for example, one selected from the group consisting of a polyurethane resin, a polystyrene resin, a polyolefin resin, a phenol resin, a PVC resin, a urea resin, a silicone resin, a polyimide resin, a melamine resin, and a PET resin may include more than one.

상기 발포체 폼은 전지 내부의 전해액, 활물질, 분산제 등의 다른 화합물과 반응이 없으면서 전해액을 보관하는 전해액 저장부로 사용할 수 있도록 하기 위해 다공성인 것이 바람직하다. 이를 위해 상기 발포체 폼은 바람직하게는 강도가 크고 비중이 작고 가벼우며 완충 효과가 우수한 폴리우레탄으로 이루어진 것이 바람직하다.The foam is preferably porous in order to be used as an electrolyte storage unit for storing the electrolyte without reacting with other compounds such as electrolyte, active material, and dispersant inside the battery. For this purpose, the foam foam is preferably made of polyurethane having high strength, small specific gravity and light weight, and excellent cushioning effect.

상기 폴리우레탄 수지는 일반적으로 폴리올과 다관능성 폴리 이소시아네이트로부터 제조되며, 폴리우레탄 발포체의 경우 제조 원료들의 특성에 따라 연질 폴리우레탄 발포체와 경질 폴리우레탄 발포체로 제조될 수 있다.The polyurethane resin is generally prepared from polyol and polyfunctional polyisocyanate, and in the case of polyurethane foam, it may be prepared into a flexible polyurethane foam and a rigid polyurethane foam according to the characteristics of the raw materials for the polyurethane foam.

상기 연질 폴리우레탄 발포체는 폴리올의 작용기 수가 3개 이상이면서 분자량이 3,000 이상인 것을 사용하여 제조되며, 내구성과 완충 작용이 우수하고, 경질 폴리우레탄 발포체는 작용기 수가 4개 이상이면서 분자량이 1000이하인 폴리올을 사용하여 제조되고, 기계적 강도가 우수한 바, 본 발명의 완충부재에 포함되는 고분자 수지는 연질 및/또는 경질 폴리우레탄 수지로 이루어질 수 있다.The flexible polyurethane foam is manufactured using a polyol having 3 or more functional groups and a molecular weight of 3,000 or more, and has excellent durability and buffering action, and the rigid polyurethane foam has 4 or more functional groups and a molecular weight of 1000 or less. The polymer resin included in the buffer member of the present invention may be made of a soft and/or hard polyurethane resin as it is manufactured by the process and has excellent mechanical strength.

상기 완충부(220)의 두께는 0.5㎜ 내지 3㎜일 수 있다. 상기 완충부(220)의 두께가 0.5㎜ 보다 얇은 경우 상기 가압부(210)에서 가해진 압력을 완화하지 못하고, 상기 규소계 물질을 포함하는 음극(113)의 팽창을 방지하는 효과를 얻지 못한다. 상기 완충부(220)의 두께가 3㎜를 초과하는 경우 상가 가압부(210)에서 가해지는 압력을 상기 단위 셀(110)에 전달하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.The buffer 220 may have a thickness of 0.5 mm to 3 mm. When the thickness of the buffer part 220 is thinner than 0.5 mm, the pressure applied by the pressing part 210 cannot be relieved, and the effect of preventing expansion of the negative electrode 113 including the silicon-based material is not obtained. When the thickness of the buffer unit 220 exceeds 3 mm, a problem may occur in that the pressure applied by the shopping mall pressing unit 210 cannot be transmitted to the unit cell 110 .

또한 상기 발포체 폼은 압력 조절 효과를 높이기 위해 서로 다른 복수의 고분자 수지가 적층되어 있을 수 있다. 일례로, 폴리우레탄에 기계적 강성과 내충격성이 우수한 폴리올레핀계 수지가 적층되어 있을 수 있다.In addition, in the foam foam, a plurality of different polymer resins may be laminated to increase the pressure control effect. For example, a polyolefin-based resin having excellent mechanical rigidity and impact resistance may be laminated on polyurethane.

또한, 상기 완충부(220)는 적어도 한 쌍의 금속판(221, 223) 및 상기 금속판 사이에 위치한 탄성패드(222)을 포함할 수 있다.In addition, the buffer 220 may include at least a pair of metal plates 221 and 223 and an elastic pad 222 positioned between the metal plates.

상기 한 쌍의 금속판(221, 223)은 상기 탄성패드(222)가 지나치게 수축하는 것을 방지할 수 있다.The pair of metal plates 221 and 223 may prevent the elastic pad 222 from excessively contracting.

상기 한 쌍의 금속판(221, 223)은 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금일 수 있다.The pair of metal plates 221 and 223 may be made of aluminum, stainless steel, or an alloy thereof.

일례로, 상기 한 쌍의 금속판(221, 223)은 상기 이차전지 케이스(120) 내에 포함되어 있는 경우, 상기 단위 셀(110) 대면에 있는 집전체와 같은 재질일 수 있다. 상기 한 쌍의 금속판(221, 223)은 제1금속판(221)과 제2금속판(223)으로 이루어져 있을 수 있고, 상기 제1금속판(221)과 제2금속판(223)은 서로 다른 금속을 사용할 수 있다. 이는 상기 단위 셀(110)의 용량 증가 또는 상기 완충부(220)의 압력 조절을 위해 선택적으로 변경될 수 있다.For example, when the pair of metal plates 221 and 223 are included in the secondary battery case 120 , the pair of metal plates 221 and 223 may be made of the same material as the current collector facing the unit cell 110 . The pair of metal plates 221 and 223 may include a first metal plate 221 and a second metal plate 223, and the first metal plate 221 and the second metal plate 223 may use different metals. can This may be selectively changed to increase the capacity of the unit cell 110 or to adjust the pressure of the buffer unit 220 .

상기 탄성 패드(222)는 상기 언급된 발포체폼을 사용하거나, 탄성력이 좋은 물질을 사용할 수 있다. 이 때, 상기 탄성 패드(222)의 탄성력의 범위는 완충부(220)의 탄성계수의 범위와 동일하다.The elastic pad 222 may use the above-mentioned foam foam or a material having good elasticity. At this time, the range of the elastic force of the elastic pad 222 is the same as the range of the elastic modulus of the buffer unit 220 .

본원발명에 따른 완충부(220)는 상기 단위 셀(110)을 포함하는 이차전지 케이스(120) 내부에 포함되거나 상기 이차전지(100)에 직접 부착되어 있을 수 있다.The buffer unit 220 according to the present invention may be included in the secondary battery case 120 including the unit cell 110 or may be directly attached to the secondary battery 100 .

상기 이차전지(100)는 모노 셀, 바이 셀과 같은 다수의 단위 셀(110)을 적층한 전극조립체 및 이를 내장하는 이차전지 케이스(120)를 포함하는 파우치형 이차전지일 수 있다.The secondary battery 100 may be a pouch-type secondary battery including an electrode assembly in which a plurality of unit cells 110 such as mono-cell and bi-cell are stacked, and a secondary battery case 120 therein.

상기 이차전지 케이스(120)는 외부 수지층, 금속층, 내부 실란트층(130)을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있을 수 있다.The secondary battery case 120 may be formed of a laminate sheet including an outer resin layer, a metal layer, and an inner sealant layer 130 .

상기 외부 수지층은 외부로부터 전지를 보호하는 역할을 하므로 두께 대비 우수한 인장강도와 내후성 등이 요구되며, 주로 연신 나일론 필름, PET 등의 폴리머로 구성되지만 이에 한정되지는 않는다.Since the outer resin layer serves to protect the battery from the outside, excellent tensile strength and weather resistance compared to its thickness are required, and it is mainly composed of a polymer such as a stretched nylon film and PET, but is not limited thereto.

상기 금속층은 공기, 습기 등이 전지의 내부로 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 금속층에 사용되는 소재는 성형성 및 연성이 우수한 소재이고 적외선에 의해 가열될 수 있는 소재라면 그 종류가 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 소재로 이루어질 수 있다.The metal layer serves to prevent air, moisture, etc. from entering the inside of the battery. The material used for the metal layer is not particularly limited as long as it has excellent formability and ductility and can be heated by infrared rays. For example, it may be made of aluminum or an aluminum alloy material.

상기 내부 실란트층은 전극조립체를 내장한 상태에서 인가된 열과 압력에 의해 상호 열융착되어 밀봉성을 제공하는 역할을 하며, 주로 무연신 폴리프로필렌 필름(CPP)으로 이루어져 있다. 상기 외부 수지층과 상기 금속층 및/또는 상기 금속층(120)과 상기 내부 실란트층 사이에는 접착층이 추가될 수 있는 바, 상기 접착층의 양면에 있는 층들 간의 낮은 접착력을 보완하는 역할을 한다.The inner sealant layer serves to provide sealing properties by being thermally fused to each other by heat and pressure applied while the electrode assembly is embedded, and is mainly made of a non-stretched polypropylene film (CPP). An adhesive layer may be added between the outer resin layer and the metal layer and/or between the metal layer 120 and the inner sealant layer, and serves to compensate for low adhesion between layers on both sides of the adhesive layer.

상기 완충부(220)는 도 2와 같이 상기 이차전지 케이스(120) 내부에 위치할 수 있다. 상기 완충부(220)는 상기 단위 셀(110)과 상기 가압부(210) 사이에 위치하거나, 상기 단위 셀(110)들 사이에 위치할 수 있다. 상기 완충부(220)는 상기 완충부(220)에 사용되는 한 쌍의 금속판(221, 223)을 상기 양극(111) 또는 음극(113) 대면과 같은 금속을 사용하여 전지의 용량을 향상시킬 수 있다.The buffer unit 220 may be located inside the secondary battery case 120 as shown in FIG. 2 . The buffer unit 220 may be located between the unit cell 110 and the pressing unit 210 or between the unit cells 110 . The buffer unit 220 may improve the capacity of the battery by using the same metal as the pair of metal plates 221 and 223 used in the buffer unit 220 to face the positive electrode 111 or the negative electrode 113 . there is.

도 4는 본원발명의 제2실시예에 따른 이차전지용 가압장치(300)에 대한 모식도이다. 본원발명의 제2실시예에 따른 이차전지용 가압장치(300)는 별도의 언급이 없는 한 상기 언급한 제1실시예와 동일한 구성을 갖는다.4 is a schematic diagram of a pressurizing device 300 for a secondary battery according to a second embodiment of the present invention. The pressurizing device 300 for a secondary battery according to the second embodiment of the present invention has the same configuration as the above-mentioned first embodiment unless otherwise specified.

도 4와 같이 본원발명의 제2실시예에 따른 이차전지용 가압장치(300)는 이차전지 케이스(120) 외부에 완충부(220)를 둘 수 있다. 이 때, 상기 완충부(220)는 상기 이차전지 케이스(120)의 외부에 직접 부착되어 있을 수 있다. 상기 완충부(220)가 상기 이차전지 케이스(120)의 외부에 직접 부착되어 있음으로 인해 상기 이차전지(100)에 가해지는 압력을 더 정확하게 조절할 수 있고, 상기 이차전지(100)의 크기 대비 용량을 증가시킬 수 있다.As shown in FIG. 4 , in the secondary battery pressurization device 300 according to the second embodiment of the present invention, the buffer unit 220 may be placed outside the secondary battery case 120 . In this case, the buffer 220 may be directly attached to the outside of the secondary battery case 120 . Since the buffer unit 220 is directly attached to the outside of the secondary battery case 120 , the pressure applied to the secondary battery 100 can be more precisely adjusted, and the capacity versus the size of the secondary battery 100 . can increase

또한, 상기와 같이 이차전지 케이스(120) 외부에 상기 완충부(220)가 존재하는 경우, 상기 완충부(220)가 손상되거나 상기 완충부(220)에 하자가 있는 경우, 상기 완충부(220)를 교체하기에도 용이하다.In addition, when the buffer unit 220 is present outside the secondary battery case 120 as described above, if the buffer unit 220 is damaged or there is a defect in the buffer unit 220 , the buffer unit 220 ) is easy to replace.

도 5는 본원발명의 제3실시예에 따른 이차전지용 가압장치(400)에 대한 모식도이다.5 is a schematic diagram of a pressurizing device 400 for a secondary battery according to a third embodiment of the present invention.

도 5에서 볼 수 있듯 본원발명의 제3실시예에 따른 이차전지용 가압장치(400)는 상기 제2실시예와 같이 이차전지 케이스(120) 외부에 완충부(220)를 두고, 상기 단위 셀(110)들 사이에 상기 완충부(220)를 둔 형태일 수 있다. 상기 완충부(220)는 상기 단위 셀(110)들 사이에서 상기 단위 셀(110) 각각에 가해지는 압력을 조절할 수 있다. 이 때, 상기 이차전지 케이스(120) 외부에 있는 완충부(220)와 상기 이차전지 케이스(120) 내부, 즉 상기 단위 셀(110)들 사이에 위치한 완충부(220)는 서로 다른 소재를 사용할 수도 있고, 같은 소재를 사용할 수도 있다.As can be seen in FIG. 5 , in the secondary battery pressurization device 400 according to the third embodiment of the present invention, the buffer unit 220 is placed outside the secondary battery case 120 as in the second embodiment, and the unit cell ( 110) may be in the form of placing the buffer 220 between the. The buffer 220 may adjust the pressure applied to each of the unit cells 110 between the unit cells 110 . At this time, the buffer part 220 located outside the secondary battery case 120 and the buffer part 220 located inside the secondary battery case 120, that is, between the unit cells 110, may use different materials. Alternatively, the same material may be used.

도 6은 본원발명의 제4실시예에 따른 이차전지용 가압장치(500)에 대한 모식도이다.6 is a schematic diagram of a pressurizing device 500 for a secondary battery according to a fourth embodiment of the present invention.

제4실시예에 따른 이차전지용 가압장치(500)는 상기 단위 셀(110)들 사이에는 탄성패드(222)만을 두고, 상기 이차전지 케이스(120) 외부에 한 쌍의 금속판(221, 223)을 포함하는 완충부(220)를 둘 수도 있다. 이는 상기 단위 셀(110)들 사이에 탄성패드(222)를 두어 전지의 성능저하를 방지하면서, 전지의 밀도를 향상시키면서 상기 단위 셀(110)들 사이의 응력을 완화하도록 할 수 있다.In the pressurizing device 500 for a secondary battery according to the fourth embodiment, only an elastic pad 222 is placed between the unit cells 110 , and a pair of metal plates 221 and 223 are formed on the outside of the secondary battery case 120 . It is also possible to put a buffer unit 220 that includes. In this case, the elastic pad 222 is placed between the unit cells 110 to prevent performance degradation of the battery and to relieve the stress between the unit cells 110 while improving the density of the battery.

도 7은 본원발명에 따른 이차전지를 포함하는 배터리 모듈의 모식도이다. 도 7은 편의를 위해 상기 단위 셀(110)들 또는 상기 이차전지(100)와 상기 가압부(210) 사이의 완충부(220)를 도시하지 않았으나, 상기 언급된 도 2 및 도 4 내지 도 5와 같은 완충부(220)를 포함할 수 있다.7 is a schematic diagram of a battery module including a secondary battery according to the present invention. 7 does not show the buffer unit 220 between the unit cells 110 or the secondary battery 100 and the pressurizing unit 210 for convenience, but the above-mentioned FIGS. 2 and 4 to 5 . It may include a buffer 220 such as.

본원발명은 상기 언급된 이차전지(100)를 포함하는 배터리 모듈 또는 배터리 팩일 수 있다.The present invention may be a battery module or battery pack including the above-mentioned secondary battery 100 .

본원발명에 따른 가압부(210)는 상기 이차전지(100)의 충방전에 따라 가압할 수 있는 제어부(230)를 상기 가압부(210)마다 포함할 수 있다. 이 때, 상기 가압부(210)는 상기 배터리 모듈 또는 배터리 팩 내부에서 상기 이차전지(100)를 지지하며 상기 이차전지의 팽창을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 가압부(210)는 상기 제어부(230)에 의해 상기 이차전지(100) 방향 또는 그 반대방향으로 이동할 수 있다.The pressurizing unit 210 according to the present invention may include a control unit 230 capable of pressurizing according to charging and discharging of the secondary battery 100 for each pressurizing unit 210 . In this case, the pressurizing part 210 may serve to support the secondary battery 100 in the battery module or the battery pack and prevent expansion of the secondary battery. The pressing unit 210 may be moved in the direction of the secondary battery 100 or in the opposite direction by the control unit 230 .

상기 제어부(230)는 상기 이차전지의 충방전, 즉 상기 배터리 모듈 또는 배터리 팩의 작동 여부에 따라 상기 가압부(210)를 이동시킬 수 있다.The control unit 230 may move the pressurizing unit 210 according to the charging/discharging of the secondary battery, that is, whether the battery module or the battery pack is operating.

본원발명은 이차전지 가압방법으로서, (S1) 하나 이상의 단위 셀을 포함하는 이차전지를 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 이차전지용 가압장치에 배치하는 단계, (S2) 상기 단위 셀이 50㎪ 내지 700㎪의 압력을 받도록 상기 이차전지를 가압하는 단계 및 (S3) 상기 (S2) 단계의 가압을 유지하면서 상기 이차전지를 충방전 하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention provides a secondary battery pressurization method, (S1) disposing a secondary battery including one or more unit cells in the secondary battery pressurization device according to any one of claims 1 to 10, (S2) the unit cell It may include pressurizing the secondary battery to receive the pressure of 50 kPa to 700 kPa, and (S3) charging and discharging the secondary battery while maintaining the pressurization of the step (S2).

상기 이차전지는 충방전시 상기 단위 셀을 가압하기 위해 상기 단위 셀을 사용하는 도중에 상기 단위 셀을 가압할 수도 있고, 상기 이차전지 자체가 가압장치를 포함하는 구조일 수 있다.The secondary battery may pressurize the unit cell while using the unit cell to pressurize the unit cell during charging and discharging, and the secondary battery itself may have a structure including a pressurizing device.

이 때, 상기 가압장치는 상기 이차전지의 크기를 유지할 수 있도록 형성된 케이스일 수도 있으나, 상기 이차전지를 외부의 힘으로 눌러주도록 작동되는 기기일 수도 있다.In this case, the pressing device may be a case formed to maintain the size of the secondary battery, or may be a device operated to press the secondary battery with an external force.

상기 (S1) 단계에서 상기 이차전지의 적어도 일면에 완충부를 배치하는 단계가 더 부가될 수 있다. 상기 완충부는 상기 이차전지 외부에 부가되어 상기 단위 셀이 50㎪ 내지 700㎪의 압력을 받도록 상기 가압장치에 의해 가해지는 압력을 조절하는 역할을 수행할 수 있다.The step of disposing a buffer on at least one surface of the secondary battery in step (S1) may be further added. The buffer unit may be added to the outside of the secondary battery to adjust the pressure applied by the pressurizing device so that the unit cell receives a pressure of 50 kPa to 700 kPa.

상기 가압장치에 의해 가해지는 압력은 상기 (S2) 단계에서 상기 완충부의 두께 변이 또는 이차전지의 충전 상태 따라 조절될 수 있다.The pressure applied by the pressurizing device may be adjusted according to the thickness variation of the buffer unit or the charging state of the secondary battery in the step (S2).

상기 완충부는 적어도 한쌍의 금속판 및 상기 금속판 사이에 위치한 탄성패드를 포함하여 상기 완충부가 지나치게 수축되어 상기 단위 셀에 압력을 전달하지 못하거나, 상기 완충부가 상기 가압장치의 가압력에 의해 손상되어 탄성력을 잃는 것을 방지할 수 있다.The buffer includes at least a pair of metal plates and an elastic pad positioned between the metal plates, so that the buffer is excessively contracted to fail to transmit pressure to the unit cell, or the buffer is damaged by the pressing force of the pressing device to lose elasticity can prevent

이상으로 본원발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본원발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본원발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.As described above in detail a specific part of the content of the present invention, for those of ordinary skill in the art, these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby, It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and spirit of the present invention, and it is natural that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

100 : 이차전지
110 : 단위 셀
111 : 양극
112 : 분리막
113 : 음극
120 : 이차전지 케이스
200, 300, 400, 500 : 가압장치
210 : 가압부
220 : 완충부
221 : 제1금속판
222 : 탄성패드
223 : 제2금속판
230 : 제어부100: secondary battery
110: unit cell
111: positive electrode
112: separator
113: cathode
120: secondary battery case
200, 300, 400, 500: pressurization device
210: pressurized part
220: buffer part
221: first metal plate
222: elastic pad
223: second metal plate
230: control unit

Claims (13)

규소계 물질을 포함하는 음극이 포함된 단위 셀에 압력을 가하는 가압부; 및
상기 단위 셀에 가해지는 압력을 50㎪ 내지 700㎪ 사이로 유지하도록 하는 완충부;를 포함하는 이차전지용 가압장치.a pressing unit for applying pressure to a unit cell including a negative electrode including a silicon-based material; and
A secondary battery pressurization device comprising a; a buffer for maintaining the pressure applied to the unit cell between 50 kPa and 700 kPa. 제1항에 있어서,
상기 완충부의 탄성계수는 ㎠당 1kgf/㎜ 내지 5kgf/㎜인 이차전지용 가압장치.According to claim 1,
The elastic modulus of the buffer part is 1kgf/mm to 5kgf/mm per cm 2 of a pressurizing device for a secondary battery. 제1항에 있어서,
상기 완충부는 50㎪ 내지 700㎪의 압력이 가해질 때 압력이 가해지는 방향으로 1㎜ 이하로 크기가 줄어드는 이차전지용 가압장치.According to claim 1,
When a pressure of 50 kPa to 700 kPa is applied to the buffer unit, the size is reduced to 1 mm or less in the direction in which the pressure is applied. 제1항에 있어서,
상기 완충부는 발포체폼인 이차전지용 가압장치.According to claim 1,
The buffer unit is a foam foam pressurizing device for a secondary battery. 제1항에 있어서,
상기 완충부는 적어도 한쌍의 금속판 및 상기 금속판 사이에 위치한 탄성패드를 포함하는 이차전지용 가압장치.According to claim 1,
The buffer unit includes at least a pair of metal plates and an elastic pad positioned between the metal plates. 제7항에 있어서,
상기 금속판은 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금인 이차전지용 가압장치.8. The method of claim 7,
The metal plate is aluminum, stainless steel, or an alloy thereof for a secondary battery pressurization device. 제1항에 있어서,
상기 완충부는 상기 단위 셀을 포함하는 이차전지 케이스 내부에 포함되거나 상기 이차전지에 직접 부착된 이차전지용 가압장치.According to claim 1,
The buffer unit is included in the secondary battery case including the unit cell or is directly attached to the secondary battery pressurizing device. 제7항에 있어서,
상기 완충부는 상기 이차전지의 일면 또는 양면에 부착된 이차전지용 가압장치.8. The method of claim 7,
The buffer unit is a pressurizing device for a secondary battery attached to one or both sides of the secondary battery. 제1항에 있어서,
상기 가압부는 상기 완충부의 두께 변이에 따라 가압력이 달라지는 이차전지용 가압장치.According to claim 1,
The pressurizing unit is a pressurizing device for a secondary battery in which the pressurizing force varies according to a change in the thickness of the buffer unit. 제1항에 있어서,
상기 가압부는 상기 이차전지의 충방전시에만 상기 이차전지를 가압할 수 있도록 제어하는 제어부가 부가된 이차전지용 가압장치.The method of claim 1,
A pressurizing device for a secondary battery to which the pressurizing unit controls to pressurize the secondary battery only during charging and discharging of the secondary battery. (S1) 하나 이상의 단위 셀을 포함하는 이차전지를 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 이차전지용 가압장치에 배치하는 단계;
(S2) 상기 단위 셀이 50㎪ 내지 700㎪의 압력을 받도록 상기 이차전지를 가압하는 단계; 및
(S3) 상기 (S2) 단계의 가압을 유지하면서 상기 이차전지를 충방전 하는 단계;를 포함하는 이차전지 가압방법.(S1) disposing a secondary battery including one or more unit cells in the secondary battery pressurization device according to any one of claims 1 to 10;
(S2) pressurizing the secondary battery so that the unit cell receives a pressure of 50 kPa to 700 kPa; and
(S3) charging and discharging the secondary battery while maintaining the pressurization of the (S2) step; secondary battery pressurization method comprising a. 제11항에 있어서,
상기 (S1) 단계에서 상기 이차전지의 적어도 일면에 완충부를 배치하는 단계가 더 부가되고,
상기 (S2) 단계에서 상기 완충부의 두께 변이 또는 이차전지의 충전 상태 따라 상기 이차전지에 가하는 압력을 조절하는 이차전지 가압방법.12. The method of claim 11,
The step of disposing a buffer on at least one surface of the secondary battery in step (S1) is further added,
A secondary battery pressurization method of adjusting the pressure applied to the secondary battery according to a change in the thickness of the buffer unit or a state of charge of the secondary battery in the step (S2). 제12항에 있어서,
상기 완충부는 적어도 한쌍의 금속판 및 상기 금속판 사이에 위치한 탄성패드를 포함하는 이차전지 가압방법.13. The method of claim 12,
The buffer unit includes at least a pair of metal plates and an elastic pad positioned between the metal plates.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011028883A (en) 2009-07-22 2011-02-10 Panasonic Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20200021354A (en) 2018-08-20 2020-02-28 주식회사 엘지화학 Lithium Secondary Battery Comprising Si Anode

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