KR20230063731A - 전해액의 분할 주입을 포함하는 이차전지의 제조방법 - Google Patents

전해액의 분할 주입을 포함하는 이차전지의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차전지의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 이차전지의 제조방법은 대용량의 전해액을 2회로 나눠 주입하되, 전해액의 2차 주입량을 종전에 주입되었던 1차 전해액 주입량의 평균값을 반영하여 보정함으로써 단시간 내에 정량적으로 전해액을 주입할 수 있으므로, 대용량 이차전지나 롱 셀 모델의 이차전지와 같이 200g 이상의 전해액이 주입되는 전지의 제조 시 불량률을 현저히 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이차전지의 성능을 보다 개선할 수 있는 이점이 있다.

Description

전해액의 분할 주입을 포함하는 이차전지의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF SECONDARY BATTERY USING SPLIT INJECTIONS OF ELECTROLYTE}
본 발명은 전해액의 분할 주입을 포함하는 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.
전자 기기의 발달과 함께 그 에너지원으로 이차전지의 각광을 받고 있는 가운데, 최근에는 전기 자동차와 같은 중대형 디바이스의 전원으로서 리튬 이차전지 등이 이용됨에 따라 이차전지의 성능이 전자 기기나 중대형 디바이스의 성능을 좌우하는 주요 요소로 고려되고 있다.
이차전지는 양극, 음극 및 분리막을 제작하여 조립한 전극 조립체를 파우치 등의 전지 케이스에 삽입하고, 전해액을 케이스 내에 주입한 후 밀봉함으로써 제조된다. 여기서, 전해액을 주입하는 공정은 전지 케이스에 주입되는 전해액의 함침 상태에 따라 전지의 성능이 결정되므로, 보다 정량적으로 전해액을 주입하는 것이 중요하며, 이를 위하여 전지를 제작하는 과정 중 상당한 시간이 소요된다.
그러나, 최근 상당량의 전해액이 주액되는 대용량 이차전지나 롱 셀 (long cell) 모델과 같은 전지의 사용이 증가하면서, 보다 짧은 시간 내에 정확한 양의 전해액을 주입하고자 하는 시도가 이어지고 있다. 그 예로서, 고정된 전지 케이스에 빠른 주액 속도로 전해액을 한번에 진공 고압 주액함으로써 단시간에 전해액의 주입과 함침을 수행하는 기술이 개발된 바 있다. 그러나, 상기 기술은 전해액의 양이 200g 이상으로 증액되는 경우 정량적으로 전해액이 주액되지 않는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 2회로 분할 주액을 수행하되, 주액 속도를 증가시키는 경우 주액되는 전해액의 양은 정량적으로 제어되나, 빠른 주액 속도로 인하여 전지 셀의 부딪힘 현상이 발생되어 주입된 전해액이 외부로 튀므로 전해액 손실과 케이스 내외부를 오염시키는 한계가 있다. 따라서, 200g 이상의 대용량 전해액의 주입 시 단시간 내에 전지 내외부의 오염없이 정량적으로 전해액을 주입할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2019-0060214호
이에, 본 발명의 목적은 이차전지의 제조 시 전지 케이스에 200g 이상의 대용량 전해액을 단시간에 정량적으로 주입할 수 있는 기술을 제공하는데 있다.
상술된 문제를 해결하기 위하여,
본 발명은 일실시예에서,
전극 조립체가 삽입된 전지 케이스에 기설정된 주입량으로 전해액을 1차 주입하는 단계;
전해액이 1차 주입된 전지 케이스에 전해액을 2차 주입하는 단계; 및
전해액이 2차 주입된 전지 케이스를 실링하는 단계를 포함하되,
2차 주입되는 전해액의 주입량은 전해액 주입이 n+1번째로 수행되는 경우, n-a번째(단, 10≤a≤20의 정수)에서 n번째까지 1차 주입된 전해액 주입량의 평균값으로부터 보정값을 산출하고, 산출된 보정값을 기설정된 2차 전해액 주입량에 반영하여 결정되는 이차전지의 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 1차 주입된 전해액 주입량의 평균값은,
n-a번째(단, 10≤a≤20의 정수)에서 n번째까지 1차 주입된 전해액 주입량의 평균 주액값(A) 및 표준 편차(σ)를 산출하는 단계;
산출된 평균 주액값(A)과 표준 편차(σ)로부터 신뢰구간을 설정하는 단계;
상기 평균 주액값(A) 및 표준 편차(σ)의 산출 시 사용된 a개의 1차 전해액 주입량 중 설정된 신뢰구간에 속하는 값만을 선별하고, 선별된 이들의 평균값인 신뢰구간 평균값을 산출하는 단계에 의해 얻어질 수 있다.
또한, 상기 보정값은 1차 전해액 주입량의 신뢰구간 평균값 및 기설정된 2차 전해액 주입량의 합과 총 전해액 주입량의 편차일 수 있다.
아울러, 상기 이차전지의 제조방법은 실린지를 통해 전해액을 주입하는 펌프형 주입장치를 이용하여 수행되고, 2차 주입되는 전해액 주입량은 보정값에 따른 실린지의 구동값을 산출하고, 산출된 구동값을 기설정된 실린지 구동값에 반영하여 실린지를 작동시킴으로써 조절될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은 전지 케이스에 전해액을 1차 주입하는 단계 이후에, 1차 주입된 전해액의 양을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 1차 주입된 전해액의 양을 측정하는 단계 이후에, 측정된 1차 전해액 주입량을 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 2차 주입되는 전해액의 주입량은 전해액의 총 주입량에 대하여 10 내지 60 중량%일 수 있으며, 구체적으로는 전해액의 총 주입량에 대하여 20 내지 40 중량%일 수 있다.
이와 더불어, 전지 케이스에 주액되는 전해액의 총량은 200g 이상일 수 있다.
또한, 상기 전지 케이스에 총 전해액이 주입되는 전체 시간은 3초 미만일 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 제조방법은 대용량의 전해액을 2회로 나눠 주입하되, 전해액의 2차 주입량을 이전 회차에 주입되었던 전해액 1차 주입량의 평균값을 반영하여 보정함으로써 단시간 내에 정량적으로 전해액을 주입할 수 있으므로, 대용량 이차전지나 롱 셀 모델의 이차전지와 같이 200g 이상의 전해액이 주입되는 전지의 제조 시 불량률을 현저히 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이차전지의 성능을 보다 개선할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부 뿐만 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에서, "ppm"이란 분당 이차전지의 생산 개수를 말하며, 이는 공정효율을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 15 ppm이라 함을 1분 당 15개의 이차전지를 생산함을 의미할 수 있다.
또한, 본 발명에서, "총 주액 시간"이란 전지 케이스에 전해액 주입 시 주액장치의 실린지를 통해 전지 케이스에 전해액이 주입되는 시간을 의미하며, 이때 주액되는 전해액의 양을 산출하고, 산출된 전해액 양에 따라 실린지의 피스톤이 조절되는 시간은 배제될 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이차전지의 제조방법
본 발명은 일실시예에서,
전극 조립체가 삽입된 전지 케이스에 기설정된 주입량으로 전해액을 1차 주입하는 단계;
전해액이 1차 주입된 전지 케이스에 전해액을 2차 주입하는 단계; 및
전해액이 2차 주입된 전지 케이스를 실링하는 단계를 포함하되,
2차 주입되는 전해액의 주입량은 전해액 주입이 n+1번째로 수행되는 경우, n-a번째(단, 10≤a≤20의 정수)에서 n번째까지 1차 주입된 전해액 주입량의 평균값으로부터 보정값을 산출하고, 산출된 보정값을 기설정된 전해액 주입량에 반영하여 결정되는 이차전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은 실린지를 통해 전해액을 주입하는 펌프형 주입장치를 통해 전해액을 주입하는 제조방법으로서, 전극 조립체가 삽입된 전지 케이스에 전해액을 2차례에 걸쳐 주입하는 단계를 포함한다. 구체적으로, 상기 제조방법은 전극 조립체가 삽입된 전지 케이스에 기설정된 주입량으로 전해액을 1차 주입하는 단계; 전해액이 1차 주입된 전지 케이스에 전해액을 2차 주입하는 단계; 및 전해액이 2차 주입된 전지 케이스를 실링하는 단계를 포함한다.
본 발명은 대용량의 전해액을 2회에 걸쳐 주액함으로써 한번에 전해액을 주액하는 경우와 대비하여 주입되는 전해액의 총량을 보다 정량적으로 제어할 수 있으며, 3회 이상 전해액을 나눠 주입하는 경우와 대비하여 작업의 공정성과 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제조방법에 있어서, 전해액이 1차 주입되는 단계는 기설정된 전해액 주입량에 따라 전해액이 최초로 주입되는 과정으로, 이때 주입되는 전해액의 기설정량은 전해액 총량에 대하여 40 내지 90 중량%일 수 있으며, 구체적으로는 60 내지 20 중량%일 수 있다. 본 발명은 전해액의 1차 주액량을 전해액 총량의 40 중량% 이상으로 조절함으로써 2차 주입량의 보정 오차가 커져 전해액 주입량의 정확도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
종래에 전해액을 분할 주액하는 기술들은 대부분 1차 주입 시 대부분의 전해액을 주입하고, 이후 2차 전해액 주입 시 총 전해액 주액량에서 모자른 부분을 보충하는 방식으로 수행되므로 1차 전해액 주입량은 95%가 넘는다. 그러나, 이 경우 주입되는 전해액의 총량은 정량적으로 제어되나 상당량의 전해액이 주입된 전지 케이스에 고압 펌프로 추가 전해액을 주입하는 것이므로 전해액이 외부로 튀므로 전해액 손실과 케이스 내외부를 오염시킬 수 있고, 과량의 1차 전해액 주입으로 인해 전해액 주입 속도에 따른 전지의 생산 효율이 저하될 수 있다. 그러나, 본 발명은 전해액의 1차 주액량을 전해액 총량의 90 중량% 이하로 조절함으로써 이러한 문제를 개선할 수 있다.
본 발명은 과량의 전해액을 분할 주입하되, 2차 전해액 주입 시 이전 전지 케이스에 1차 주입된 전해액의 양들의 평균값을 이용함으로써 전해액으로 인한 오염없이 빠른 속도로 정량적으로 전해액을 주입할 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 전해액 주입이 n+1번째로 수행되는 경우, n-a번째(단, 10≤a≤20의 정수)에서 n번째까지 1차 주입된 전해액 주입량의 평균값으로부터 보정값을 산출하고, 산출된 보정값을 반영하여 2차 주입되는 전해액의 주입량을 결정한다.
여기서, 상기 1차 주입된 전해액 주입량의 평균값은 이전 전지 케이스에 1차 주입된 전해액 양들로부터 유래될 수 있고, 구체적으로는 전해액이 주입되고 있는 해당 전지 케이스의 이전 10개 내지 20개의 전지 케이스의 1차 전해액 주입량으로부터 유래될 수 있다.
예를 들어, 이차전지 제조 공정에서 전해액이 주입되는 21번째 전지 케이스의 2차 전해액 주입량은 이전에 전해액이 주입된 11번째 전지 케이스부터 20번째 전지 케이스까지 10개의 1차 전해액 주입량으로부터 얻어질 수 있다.
또한, 상기 1차 주입된 전해액 주입량의 평균값은,
n-a번째(단, 10≤a≤20의 정수)에서 n번째까지 1차 주입된 전해액 주입량의 평균 주액값(A) 및 표준 편차(σ)를 산출하는 단계;
산출된 평균 주액값(A)과 표준 편차(σ)로부터 신뢰구간을 설정하는 단계;
상기 평균 주액값(A) 및 표준 편차(σ)의 산출 시 사용된 a개의 1차 전해액 주입량 중 설정된 신뢰구간에 속하는 값만을 선별하고, 이들의 평균값인 신뢰구간 평균값을 산출하는 단계에 의해 얻어질 수 있다.
구체적으로, 먼저, 전해액이 주입된 10~20개의 이전 전지 케이스들에 대한 1차 주입된 전해액 주입량의 평균 주액값(A, average) 및 표준 편차(σ)를 산출하고, 산출된 평균 주액값(A)과 표준 편차(σ)로부터 신뢰구간(CI, confidence interval)을 설정될 수 있다. 여기서, 상기 신뢰구간은 산출된 평균 주액값(A)에 표준 편차(σ)를 반영한 범위로서, 하한값은 평균 주액값(A)에 표준 편차(σ)를 뺀 값보다는 크고, 상한값은 평균 주액값(A)에 표준 편차(σ)를 더한 값보다는 작을 수 있다(A-σ<CI<A+σ). 다음으로, 평균 주액값(A)과 표준 편차(σ)을 산출하는데 사용된 10~20개의 1차 전해액 주입량 중 설정된 신뢰구간(CI)에 존재하는 값만을 선별하고, 선별된 1차 전해액 주입량들의 평균값을 계산하여 신뢰구간 평균값(CIA)을 산출할 수 있다.
본 발명은 이렇게 산출된 신뢰구간 평균값(CIA)을 1차 주입된 전해액 주입량의 평균값으로 사용함으로써 해당 전지 케이스에 1차 주입된 전해액의 양만을 반영하여 2차 전해액 주입량을 결정하는 경우보다 전지의 불량률을 현저히 낮출 수 있다.
아울러, 상기 1차 주입된 전해액 주입량의 평균값, 즉 신뢰구간 평균값(CIA)은 보정값을 산출하는데 사용된다. 구체적으로, 본 발명은 1차 전해액 주입량의 신뢰구간 평균값과 기설정된 2차 전해액 주입량의 합과 총 전해액 주입량의 편차를 보정값으로 산출할 수 있다.
예를 들어, 1차 전해액 주입량과 2차 전해액 주입량의 기설정값이 각각 200g 및 100g이고, 이전 전지 케이스들에 주입된 1차 전해액 주입량의 신뢰구간 평균값(CIA)이 200.1인 경우, 총 전해액 주입량(300g)의 편차 0.1g을 보정값으로 산출할 수 있다.
이렇게 산출된 보정값은 기설정된 2차 전해액 주입량에 반영되고, 보정값이 반영된 2차 전해액 주입량으로 해당 전지 케이스에 전해액이 2차 주입될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은 실린지를 통해 전해액이 전지 케이스에 주입되는 펌프형 주입장치를 이용한다. 상기 펌프형 주입장치는 전지 케이스에 전해액을 1차 주입하는 제1 실린지와; 전해액이 1차 주입된 전지 케이스에 전해액을 2차 주입하는 제2 실린지를 포함하고, 상기 제1 실린지 및 제2 실린지는 각각 고압 펌프가 결합되어 전지 케이스에 기설정된 양으로 전지 케이스에 전해액을 주입하는 구성을 갖는다. 여기서, 상기 실린지들은 각각 기설정된 전해액 주입량에 따라 내부에 구비된 피스톤의 이동값이 mm당 전해액 주입량 단위로 설정된다. 본 발명은 보정값을 제2 실린지에 구비된 피스톤의 이동거리 mm당 전해액 주입량으로 변환하고, 이를 기설정된 제2 실린지의 피스톤 이동값에 반영하여 작동시킴으로써 전지 케이스에 주입되는 2차 전해액 주입량에 반영할 수 있다.
한편, 본 발명에서 전지 케이스에 주입되는 전해액의 총량은 200g 이상일 수 있고, 구체적으로는 250g 이상, 300g 이상, 400g 이상, 200~1,000g, 300~1,000g, 200~500g, 300~800g 또는 300~500g일 수 있다.
또한, 2차 주입되는 전해액의 주입량은 전해액의 총 주입량에 대하여 10 내지 60 중량%일 수 있고, 구체적으로는 20 내지 40 중량%일 수 있다. 본 발명은 전해액의 2차 주액량을 전해액 총량의 10 중량% 이상으로 조절함으로써 2차 주입량의 보정 오차가 커져 전해액 주입량의 정확도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 전해액의 2차 주액량을 전해액 총량의 60 중량% 이하로 조절함으로써 2차 전해액 주입 시 전지 케이스가 전해액으로 인해 내외부가 오염되거나, 전지의 생산 효율을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 전극 조립체가 삽입된 전지 케이스가 고정되어 전해액이 전부 주입되는데 걸리는 시간은 3초 미만일 수 있고, 구체적으로는 2.5초 이하, 2초 이하, 0.5~2.5초, 1~2.5초 또는 1.5~2.5초일 수 있다. 본 발명에 있어서, 전해액을 주액하는 1차 주액하는 단계에서부터 전해액이 주액된 이차전지를 실링하는 단계까지 소요되는 시간은 이차전지 케이스에 전해액을 주액하는 시간(1차 주액 및 2차 주액 시간의 총합)과 1차 주액 이후 2차 주액을 위한 주액량 산출 및 제어 시간을 포함한다. 본 발명은 전해액이 주입되는 총 시간을 3초 미만으로 조절함으로써 이차전지의 제조 효율 및 생산성을 극대화할 수 있으며, 전해액의 공기 중에 노출되는 시간을 최소화함으로써 전지의 성능 저하를 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법에 있어서, 상기 전지 케이스에 전해액을 1차 주입하는 단계 이후에, 1차 주입된 전해액의 양을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서 실린지를 통해 전해액을 전지 케이스에 주입하는데 사용하는 펌프형 주입장치에 전지 케이스가 고정/장착되면 전해액 주입 이전에 전극 조립체가 삽입된 전지 케이스의 무게를 측정하고, 무게가 측정된 전지 케이스에 전해액을 1차 주입한 후 연속적으로 무게를 측정함으로써 1차 주입된 전해액의 양을 측정할 수 있다.
이때, 측정되는 1차 전해액 주입량은 해당 전지 케이스에 2차 주입되는 전해액 주입량에는 영향을 미치지는 않으나, 이후 전해액이 주입될 전지 케이스들의 2차 전해액 주입량의 보정을 위하여 측정될 수 있다. 이를 위하여, 1차 주입된 전해액의 양을 측정하는 단계 이후에, 측정된 1차 전해액 주입량을 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은 대용량의 전해액을 2회로 나눠 주입하되, 전해액의 2차 주입량을 이전 회차에 주입되었던 전해액 1차 주입량의 평균값을 반영하여 보정함으로써 단시간 내에 정량적으로 전해액을 주입할 수 있으므로, 대용량 이차전지나 롱 셀 모델의 이차전지와 같이 200g 이상의 전해액이 주입되는 전지의 제조 시 15ppm 이하 수준으로 불량률을 현저히 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이차전지의 성능을 보다 개선할 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 보다 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 비교예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1~3.
전지 케이스에 전해액을 1차 주입하는 제1 실린지와; 전해액이 1차 주입된 전지 케이스에 전해액을 2차 주입하는 제2 실린지를 포함하고, 상기 제1 실린지 및 제2 실린지는 각각 고압 펌프가 결합된 펌프형 전해액 주입 장치를 이용하여 이차전지를 제작하였다.
구체적으로, 전극 조립체가 삽입된 전지 케이스를 100개를 준비하고, 준비된 전지 케이스를 상술된 펌프형 전해액 주입 장치에 장착하였다. 그 후, 각 전지 케이스에 300g의 전해액을 주입하고, 전해액이 주입된 전지 케이스를 실링하여 이차전지를 제조하였다. 이때, 2차 전해액 주입 시 해당 전지 케이스(n+1번째 전지)의 전해액 주입 이전에 전해액이 주입된 10개의 전지 케이스(n번째~n+10번째 전지)에 대한 1차 주입된 전해액 주입량으로부터 평균 주액값(A)과 표준 편차(σ)를 산출하고, 산출된 평균 주액값(A)과 표준 편차(σ)를 이용한 신뢰구간을 설정한 후, 평균 주액값(A)의 산출에 사용된 10개의 1차 전해액 주입량 중 신뢰구간을 만족하는 값을 선별하여 이들의 평균값을 신뢰구간 평균값(CIA)으로 도출하였다. 도출된 평균값(CIA)을 기설정된 2차 전해액 주입량과 합한 후 총 전해액 주입량(300g)과의 편차를 보정값으로 구하였다. 상기 보정값을 전해액 주입 장치에 구비된 제2 실린지의 피스톤 이동거리 mm당 전해액 주입량으로 변환하고, 이를 기설정된 제2 실린지의 피스톤 이동값에 반영하여 작동시킴으로써 전지 케이스에 주입되는 2차 전해액 주입량을 조절하였다.
또한, 1차 전해액 주액 및 2차 전해액 주액 조건을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 기설정되어 각각 100개의 전지 케이스에 전해액을 주입하였으며, 제작된 이차전지들을 대상으로 최종적으로 주입된 전해액의 총량을 측정하여 펌프 정확도 및 주액량 산포를 평가하여 표 1에 나타내었다. 또한, 제조된 각 이차전지의 외관을 육안으로 살펴본 결과, 실시예 3의 이차전지는 내·외관이 오염된 것을 확인할 수 있었다.
1차 주액 2차 주액 펌프 정확도 주액량
산포
주액량 주액시간 주액량 주액시간
실시예 1 200g 2 초 100g 1 초 ±0.5% ±0.5g
실시예 2 150g 1.5 초 150g 1.5 초 ±0.5% ±0.75g
실시예 3 285g 3 초 15g 0.2 초 ±0.5% ±0.08g
비교예 1.
전지 케이스에 전해액을 주입하는 실린지를 포함하고, 상기 실린지는 고압 펌프가 결합된 펌프형 전해액 주입 장치를 이용하여 이차전지를 제작하였다.
구체적으로, 전극 조립체가 삽입된 전지 케이스 100개를 준비하고, 준비된 전지 케이스를 상술된 펌프형 전해액 주입 장치에 장착하였다. 그 후, 각 전지 케이스에 300g의 전해액을 3초 동안 한번에 주입하고, 전해액이 주입된 전지 케이스를 실링하여 이차전지를 제조하였다.
제작된 100개의 이차전지들을 대상으로 최종적으로 주입된 전해액의 총량을 측정한 결과, 펌프 정확도 및 주액량 산포는 각각 ±0.5% 및 ±1.5g인 것을 확인하였다. 이러한 결과는 200g 이상의 대용량 전해액을 단시간에 주입하는 경우 펌프의 정확도는 높으나 실질적으로 전지 케이스에 주입되는 전해액의 양이 균일하지 않음을 의미한다.
비교예 2.
전지 케이스에 전해액을 1차 주입하는 제1 실린지와; 전해액이 1차 주입된 전지 케이스에 전해액을 2차 주입하는 제2 실린지를 포함하고, 상기 제1 실린지 및 제2 실린지는 각각 고압 펌프가 결합된 펌프형 전해액 주입 장치를 이용하여 이차전지를 제작하였다.
구체적으로, 전극 조립체가 삽입된 전지 케이스를 100개를 준비하고, 준비된 전지 케이스를 상술된 펌프형 전해액 주입 장치에 장착하였다. 그 후, 각 전지 케이스에 300g의 전해액을 주입하고, 전해액이 주입된 전지 케이스를 실링하여 이차전지를 제조하였다. 이때, 2차 전해액 주입 시 해당 전지 케이스에 주입된 1차 전해액 주입량을 측정하고, 측정된 1차 전해액 주입량과 전해액 총 주입량(300g)의 편차를 2차 전해액 주입량으로 적용하였다.
제작된 100개의 이차전지들을 대상으로 최종적으로 주입된 전해액의 총량을 측정한 결과, 펌프 정확도 및 주액량 산포는 각각 ±0.5% 및 ±1.9g인 것을 확인하였다. 이러한 결과는 200g 이상의 대용량 전해액을 단시간에 주입하는 경우 펌프의 정확도는 높으나 실질적으로 전지 케이스에 주입되는 전해액의 양이 균일하지 않음을 의미한다.
이상에서는 본 발명 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. 전극 조립체가 삽입된 전지 케이스에 기설정된 주입량으로 전해액을 1차 주입하는 단계;
    전해액이 1차 주입된 전지 케이스에 전해액을 2차 주입하는 단계; 및
    전해액이 2차 주입된 전지 케이스를 실링하는 단계를 포함하되,
    2차 주입되는 전해액의 주입량은 전해액 주입이 n+1번째로 수행되는 경우, n-a번째(단, 10≤a≤20의 정수)에서 n번째까지 1차 주입된 전해액 주입량의 평균값으로부터 보정값을 산출하고, 산출된 보정값을 기설정된 2차 전해액 주입량에 반영하여 결정되는 이차전지의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    1차 주입된 전해액 주입량의 평균값은,
    n-a번째(단, 10≤a≤20의 정수)에서 n번째까지 1차 주입된 전해액 주입량의 평균 주액값(A) 및 표준 편차(σ)를 산출하는 단계;
    산출된 평균 주액값(A)과 표준 편차(σ)로부터 신뢰구간을 설정하는 단계;
    상기 평균 주액값(A) 및 표준 편차(σ)의 산출 시 사용된 a개의 1차 전해액 주입량 중 설정된 신뢰구간에 속하는 값만을 선별하고, 이들의 평균값인 신뢰구간 평균값을 산출하는 단계에 의해 얻어지는 이차전지의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    보정값은 1차 전해액 주입량의 신뢰구간 평균값 및 기설정된 2차 전해액 주입량의 합과 총 전해액 주입량의 편차인 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    이차전지의 제조방법은 실린지를 통해 전해액을 주입하는 펌프형 주입장치를 이용하는 수행되고,
    2차 주입되는 전해액 주입량은 보정값에 따른 실린지의 구동값을 산출하고, 산출된 구동값을 기설정된 실린지 구동값에 반영하여 실린지를 작동시킴으로써 조절되는 이차전지의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    전지 케이스에 전해액을 1차 주입하는 단계 이후에,
    1차 주입된 전해액의 양을 측정하는 단계를 더 포함하는 이차전지의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    1차 주입된 전해액의 양을 측정하는 단계 이후에,
    측정된 1차 전해액 주입량을 저장하는 단계를 더 포함하는 이차전지의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    2차 주입되는 전해액의 주입량은 전해액의 총 주입량에 대하여 10 내지 60 중량%인 이차전지의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    2차 주입되는 전해액의 주입량은 전해액의 총 주입량에 대하여 20 내지 40 중량%인 이차전지의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    주액되는 전해액의 총량은 200g 이상인 이차전지의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    전해액의 총 주액 시간은 3초 미만인 이차전지의 제조방법.
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