KR20230077053A - 단락 검사용 전지, 그 제조 방법 및 전지 안전성 분석 방법 - Google Patents
단락 검사용 전지, 그 제조 방법 및 전지 안전성 분석 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230077053A KR20230077053A KR1020210163887A KR20210163887A KR20230077053A KR 20230077053 A KR20230077053 A KR 20230077053A KR 1020210163887 A KR1020210163887 A KR 1020210163887A KR 20210163887 A KR20210163887 A KR 20210163887A KR 20230077053 A KR20230077053 A KR 20230077053A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- battery
- short
- separator
- active material
- perforated
- Prior art date
Links
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims description 32
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 6
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 claims description 15
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 12
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 12
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 11
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 229920001384 propylene homopolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
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
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4285—Testing apparatus
-
- 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
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
- G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
-
- 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
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
-
- 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
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
-
- 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
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
-
- 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
본 발명은 단락 검사용 전지, 그 제조 방법 및 전지 안전성 분석 방법에 관한 것으로, 내부 단락 상태로 용이하게 전환 가능한 단락 검사용 전지를 제조하고, 상기 전지를 통해 전지의 안전성을 분석하는 단락 검사용 전지, 그 제조 방법 및 전지 안전성 분석 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 단락 검사용 전지, 그 제조 방법 및 전지 안전성 분석 방법에 관한 것으로, 내부 단락 상태로 용이하게 전환 가능한 단락 검사용 전지를 제조하고, 상기 전지를 통해 전지의 안전성을 분석하는 단락 검사용 전지, 그 제조 방법 및 전지 안전성 분석 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 방전과 역방향인 충전과정을 통하여 반복 사용이 가능한 전지이며, 제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 장치 외에도 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이차전지가 다양한 제품에 적용되는 만큼, 이차전지의 안전성은 제품의 안전성과 연결되기 때문에, 이차전지의 안전성 평가는 중요하다.
이차전지의 안전성 평가는 여러가지가 있으며, 그 중에 하나로 이차전지 내부에서 음극과 양극이 접촉한 상태인 내부 단락 검사가 있을 수 있다.
이차전지는 다양한 내외부 환경에 의해 단락될 수 있으며, 단락 시에는 발화의 위험이 발생할 수 있다.
따라서, 이차전지에 단락 상태를 쉽게 부여하고, 단락 상태에서의 이차전지의 안전성을 분석할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명은 단락 검사용 전지, 그 제조 방법 및 전지 안전성 분석 방법에 관한 것으로, 내부 단락 상태로 용이하게 전환 가능한 단락 검사용 전지를 제조하고, 상기 전지를 통해 전지의 안전성을 분석하는 단락 검사용 전지, 그 제조 방법 및 전지 안전성 분석 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 단락 검사용 전지는, 양극 집전체에 양극 활물질이 도포되어 형성되는 양극부; 음극 집전체에 음극 활물질이 도포되어 형성되는 음극부; 상기 양극부와 상기 음극부 사이에 적층되고 타공홀이 형성되는 타공 분리막; 상기 양극부와 상기 음극부 사이에 적층되는 상기 타공홀을 덮는 보조 분리막; 및 상기 양극부, 상기 음극부, 상기 타공 분리막 및 상기 보조 분리막을 내부에 수용하는 전지 케이스를 포함하고, 상기 양극부에는 상기 타공 분리막의 상기 타공홀과 대면하는 영역에 상기 양극 활물질이 제거된 활물질 제거 영역이 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 단락 검사용 전지에서, 상기 활물질 제거 영역의 넓이는 상기 타공홀의 넓이보다 큰 것일 수 있다.
본 발명의 단락 검사용 전지에서, 상기 타공 분리막 및 상기 보조 분리막의 소재는 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 단락 검사용 전지에서, 상기 보조 분리막의 일단부는 전지 케이스 외부로 돌출되는 것일 수 있다.
본 발명의 단락 검사용 전지 제조 방법은, 상기 양극 집전체에 상기 양극 활물질이 도포된 상기 양극부와 상기 음극 집전체에 상기 음극 활물질이 도포된 상기 음극부를 준비하는 전극 준비 단계; 상기 양극의 일부 영역에 상기 양극 활물질을 제거하여 상기 활물질 제거 영역을 형성하는 양극 활물질 제거 단계; 상기 활물질 제거 영역과 대면하는 위치에 상기 타공홀이 형성된 타공 분리막을 상기 양극부에 적층하는 타공 분리막 적층 단계; 상기 타공홀이 가려지도록 상기 타공 분리막에 상기 보조 분리막을 적층하는 보조 분리막 적층 단계; 상기 타공 분리막 및 상기 보조 분리막을 사이에 두고 상기 양극부에 상기 음극부를 적층하는 음극 적층 단계; 및 상기 양극부, 상기 음극부, 상기 타공 분리막 및 상기 보조 분리막을 전지 케이스에 수용시킨 후 밀봉하여 단락 검사용 전지를 전지 완성하는 전지 완성 단계를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 단락 검사용 전지 제조 방법의 상기 양극 활물질 제거 단계에서, 상기 양극 활물질은 NMP(N-Methyl-2-pyrrolidone)로 세척되어 제거되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 분석 방법은, 상기 단락 검사용 전지를 충전하는 전지 충전 단계; 상기 보조 분리막을 제거하고 상기 타공홀을 통해 상기 양극부와 상기 음극부를 접촉시키는 단락 단계; 및 상기 단락 검사용 전지의 SOC 또는 온도를 측정하여 안전성을 분석하는 안전성 분석 단계를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 분석 방법의 상기 안전성 분석 단계에서, 상기 단락 검사용 전지의 SOC 또는 온도는 시계열에 따라 측정되는 것일 수 있다.
본 발명의 단락 검사용 전지는 이차전지에 단락 상태를 임의적으로 원하는 상황에서 부여할 수 있는 것으로, 다양한 SOC, 온도, 충격 등의 조건에서 단락 상태를 이차전지에 부여하여 이차전지의 안전성을 분석할 수 있는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 분석 방법은 이차전지가 적용되는 제품의 구동 상황을 모사하여 단락 상태를 부여하여 이차전지의 안전성 분석을 수행할 수 있다.
본 발명의 전지 안전성 분석 방법은 전지 안전성 여부를 간단하게 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 단락 검사용 전지의 내부를 나타내는 단면도이다.
도 2는 양극부와 타공 분리막이 적층된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 단락 검사용 전지 제조 방법을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 전지 안전성 분석 방법을 나타내는 블록도이다.
도 5는 실시예에 따른 SOC 및 온도 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 양극부와 타공 분리막이 적층된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 단락 검사용 전지 제조 방법을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 전지 안전성 분석 방법을 나타내는 블록도이다.
도 5는 실시예에 따른 SOC 및 온도 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
본 발명의 설명에 있어서, 유의하여야 할 점은 용어 "중심", "상", "하" "좌", "우", "수직", "수평", "내측", "외측", “일면”, “타면” 등이 지시한 방위 또는 위치 관계는 도면에서 나타낸 방위 또는 위치 관계, 또는 평소에 본 발명 제품을 사용할 시 배치하는 방위 또는 위치관계에 기초한 것이고, 본 발명의 설명과 간략한 설명을 위한 것일 뿐, 표시된 장치 또는 소자가 반드시 특정된 방위를 가지고 특정된 방위로 구성되거나 조작되어야 하는 것을 제시 또는 암시하는 것이 아니므로 본 발명을 제한하는 것으로 이해해서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 단락 검사용 전지의 내부를 나타내는 단면도이다. 도 2는 양극부(100)와 타공 분리막(310)이 적층된 상태를 나타내는 평면도이다. 도 3은 본 발명의 단락 검사용 전지 제조 방법을 나타내는 블록도이다. 도 4는 본 발명의 전지 안전성 분석 방법을 나타내는 블록도이다. 도 5는 실시예에 따른 SOC 및 온도 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 단락 검사용 전지, 그 제조 방법 및 전지 안전성 분석 방법에 대해서 상세히 설명한다.
본 발명의 단락 검사용 전지는 정상적인 충방전이 가능한 상태로 마련되는 것으로, 사용자가 원하는 수치의 SOC(state of charge) 값으로 충전한 후, 전지 내부에서 음극과 양극이 직접 접촉하는 내부 단락 상태가 쉽게 부여 가능한 것일 수 있다. 따라서, 본 발명의 단락 검사용 전지를 이용하면, 전지를 다양한 환경에서 구동하면서 원하는 시점에 바로 단락 상태로 변환하면서, 전지의 안전성 분석이 가능한 것일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 단락 검사용 전지는,
양극 집전체(110)에 양극 활물질(120)이 도포되어 형성되는 양극부(100);
음극 집전체(210)에 음극 활물질(220)이 도포되어 형성되는 음극부(200);
상기 양극부(100)와 상기 음극부(200) 사이에 적층되고 타공홀(311)이 형성되는 타공 분리막(310);
상기 양극부(100)와 상기 음극부(200) 사이에 적층되는 상기 타공홀(311)을 덮는 보조 분리막(320); 및
상기 양극부(100), 상기 음극부(200), 상기 타공 분리막(310) 및 상기 보조 분리막(320)을 내부에 수용하는 전지 케이스를 포함하고,
상기 양극부(100)에는 상기 타공 분리막(310)의 상기 타공홀(311)과 대면하는 영역에 상기 양극 활물질(120)이 제거된 활물질 제거 영역(121)이 형성되는 것일 수 있다.
양극 집전체(110) 또는 음극 집전체(210)는 호일(foil) 형태의 얇은 시트 형상으로 마련되는 것일 수 있다. 양극 활물질(120) 및 음극 활물질(220) 각각은 슬러리 형태로 양극 집전체(110) 또는 및 집전체에 각각 도포된 후 건조되어, 양극 집전체(110) 및 음극 집전체(210)의 일측면 또는 양측면에 적정 두께의 층으로 형성될 수 있다.
상기 타공 분리막(310) 및 상기 보조 분리막(320)의 소재는 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
양극부(100) 및 음극부(200)는 각각 복수로 마련될 수 있으며, 양극부(100) 및 음극부(200)가 복수로 마련될 경우, 양극부(100)와 음극부(200)는 하나씩 서로 교차되어 적층되고, 각각의 양극부(100)와 음극부(200) 사이에는 분리막이 개별적으로 마련될 수 있다. 즉, 양극부(100) 및 음극부(200)가 복수로 마련되면 분리막 또한 복수로 마련되며, 이때에는 복수의 분리막 중 하나 또는 일부의 분리막만이 타공 분리막(310)으로서 마련될 수 있다. 예를 들어, 양극부(100), 음극부(200) 및 분리막이 각각 복수로 마련되어 서로 교차하도록 적층된 상태에서, 복수의 양극부(100) 중 최외각의 양극부(100)에 활물질 제거 영역(121)이 형성되고, 활물질 제거 영역(121)과 대면하는 분리막이 타공 분리막(310)으로서 형성될 수 있다. 더 구체적인 예로, 6개의 음극부(200) 사이 사이에 5개의 양극부(100)가 분리막을 사이에 두고 각각 적층되고, 5개의 양극부(100) 중 최외각에 인접한 두 개의 양극부(100) 중 하나에 활물질 제거 영역(121)이 형성되며, 활물질 제거 영역(121)이 형성된 양극부와 그에 인접한 최외각 음극부(200) 사이에 타공 분리막(310) 및 보조 분리막(320)이 위치할 수 있다. 즉, 본 발명의 단락 검사용 전지는 복수의 양극부(100) 및 음극부(200)가 복수로 마련되는 경우에, 최외각에 인접한 하나의 양극부(100)에만 활물질 제거 영역(121)이 형성될 수 있으며, 최외각에서부터, [음극부(200)]-[타공 분리막(310)]-[보조 분리막(320)]-[양극부(100)] 순으로 적층되거나, [음극부(200)]-[보조 분리막(320)]-[타공 분리막(310)]-[양극부(100)] 순으로 적층될 수 있다. 따라서, 외부의 가압 장치에 의해서 양극부(100)와 음극부(200)는 상대적으로 작은 힘으로 쉽게 접촉될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 활물질 제거 영역(121)의 넓이는 상기 타공홀(311)의 넓이보다 크게 형성될 수 있다. 활물질 제거 영역(121)이 타공홀(311)보다 더 크게 형성됨으로써, 음극 활물질과 양극 활물질이 서로 직접 접촉하는 단락이 아닌, 음극 활물과 양극 집전체가 접촉하는 단락 상태를 안정적으로 부여할 수 있다.
상기 보조 분리막(320)의 일단부는 전지 케이스 외부로 돌출되는 것일 수 있다. 즉, 보조 분리막(320)은 일단부가 전지 케이스 외부에 위치하고, 타단부가 전지 케이스 내부에서 타공홀(311)을 덮고 있을 수 있다. 보조 분리막(320)은 단락 검사용 전지에 단락 상태를 부여할 때, 일단부가 당겨짐으로써 제거될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 단락 검사용 전지 제조 방법은,
상기 양극 집전체(110)에 상기 양극 활물질(120)이 도포된 상기 양극부(100)와 상기 음극 집전체(210)에 상기 음극 활물질(220)이 도포된 상기 음극부(200)를 준비하는 전극 준비 단계(S1);
상기 양극의 일부 영역에 상기 양극 활물질(120)을 제거하여 상기 활물질 제거 영역(121)을 형성하는 양극 활물질 제거 단계(S2);
상기 활물질 제거 영역(121)과 대면하는 위치에 상기 타공홀(311)이 형성된 타공 분리막(310)을 상기 양극부(100)에 적층하는 타공 분리막 적층 단계(S3);
상기 타공홀(311)이 가려지도록 상기 타공 분리막(310)에 상기 보조 분리막(320)을 적층하는 보조 분리막 적층 단계(S4);
상기 타공 분리막(310) 및 상기 보조 분리막(320)을 사이에 두고 상기 양극부(100)에 상기 음극부(200)를 적층하는 음극 적층 단계(S5); 및
상기 양극부(100), 상기 음극부(200), 상기 타공 분리막(310) 및 상기 보조 분리막(320)을 전지 케이스에 수용시킨 후 밀봉하여 단락 검사용 전지를 전지 완성하는 전지 완성 단계(S6)를 포함하는 것일 수 있다.
상기 전극 준비 단계(S1)에서, 양극부(100) 및 음극부(200)는 양극 활물질(120) 및 음극 활물질(220)이 슬러리 형태로 반죽되는 믹싱 공정, 양극 활물질(120) 슬러리 및 음극 활물질(220) 슬러리 각각을 양극 집전체(110) 및 음극 집전체(210) 각각에 도포하는 코팅 공정, 코팅된 각각의 전극을 열을 가해 가압하는 프레스 공정, 전극을 규격에 맞게 재단하는 슬리팅 공정, 열풍을 통해 전극 건조하는 드라이 공정을 통해 준비될 수 있다.
상기 양극 활물질 제거 단계(S2)에서, 상기 양극 활물질(120)은 NMP(N-Methyl-2-pyrrolidone)로 세척되어 제거되는 것일 수 있다. 활물질 제거 영역(121)의 크기 및 형상은 전지 안전성 분석에서 요구되는 조건으로 결정될 수 있고, 따라서, 양극 활물질(120)의 세척 정도 또한 이를 고려하여 결정될 수 있다.
상기 타공 분리막 적층 단계(S3)에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 타공홀(311)의 크기는 활물질 제거 영역(121) 내에 위치하도록 형성될 수 있다.
상기 보조 분리막 적층 단계(S4)에서 보조 분리막(320)은 타공홀(311)을 완전이 가릴 수 있도록 충분한 크기로 제작될 수 있다. 더하여, 제거 시 타단부가 당겨지면서 장력이 발생하기 때문에, 인장 강도를 고려하여 제거 시에 파단되지 않는 규격으로 마련될 수 있다.
상기 전극 준비 단계(S1) 또는 음극 적층 단계(S5)에서, 양극부(100) 및 음극부(200) 각각에는 활물질이 도포되지 않은 무지부에 양극 탭 및 음극 탭이 각각 융착되고, 양극 탭 및 음극 탭 각각은 외부 장치와의 전기적 연결을 위한 양극 리드 및 음극 리드 각각에 융착될 수 있다.
상기 전지 완성 단계(S6)에서, 양극 리드 및 음극 리드가 전지 케이스 외부로 돌출되도록, 양극부(100) 및 음극부(200)는 전지 케이스 내부에 수용되고, 전지 케이스에는 분리막이 충분히 함침되도록 전해액이 주액될 수 있다. 이후 전지 케이스는 내부의 가스가 제거된 후 밀봉될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전지 안전성 분석 방법은,
상기 단락 검사용 전지를 충전하는 전지 충전 단계(S10);
상기 보조 분리막(320)을 제거하고 상기 타공홀(311)을 통해 상기 양극부(100)와 상기 음극부(200)를 접촉시키는 단락 단계(S20); 및
상기 단락 검사용 전지의 SOC 또는 온도를 측정하여 안전성을 분석하는 안전성 분석 단계(S30)를 포함하는 것일 수 있다.
상기 단락 단계(S20)에서, 단락 검사용 전지는 가압 장치에 의해서 가압되며, 양극부(100)와 음극부(200)는 가압 장치에 의해 가해지는 압력에 의해서 타공홀(311)을 통해 직접 접촉될 수 있다.
상기 안전성 분석 단계(S30)에서, 상기 단락 검사용 전지의 SOC 또는 온도는 시계열에 따라 측정되는 것일 수 있다. SOC 값, 온도 값뿐만 아니라, SOC의 시간 변화량 값, 온도 시간 변화량 값을 근거로 전지의 안전성에 대한 특성 정보를 도출할 수 있다.
상기 안전성 분석 단계(S30)에서 온도 측정은 단락 검사용 전지에 직접 온도 센서를 접촉하여 측정할 수도 있고, 단락 검사용 전지를 내부에 밀폐 공간이 형성되는 챔버에 수용시킨 후, 챔버의 내부 온도를 측정한 것일 수 있다.
실시예
양극부(100) 및 음극부(200)를 5개의 층으로 적층하고, 최상층의 양극부(100)의 중앙에 활물질 제거 영역(121)하여, 단락 검사용 전지를 2개 제조하였다.
2개의 단락 검사용 전지를 0.33C, 4.2V로 충전한 후, 보조 분리막(320)을 제거한 상태에서 단락 검사용 전지를 가압 장치로 가압하여 단락 상태를 부여하였다.
도 5는 단락 상태 부여 이후에 2개 단락 검사용 전지의 SOC 값 및 온도 값을 시계열에 따라 나타낸 그래프이다. 2개의 단락 검사용 전지 모두 0.5 ~ 1.5 sec. 사이에 발화하였다. 도 5에서 실선 그래프는 SOC를 나타내며, 점선의 그래프는 온도를 나타낸다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100...양극부
110...양극 집전체
120...양극 활물질
121...활물질 제거 영역
200...음극부
210...음극 집전체
220...음극 활물질
310...타공 분리막
311...타공홀
320...보조 분리막
110...양극 집전체
120...양극 활물질
121...활물질 제거 영역
200...음극부
210...음극 집전체
220...음극 활물질
310...타공 분리막
311...타공홀
320...보조 분리막
Claims (8)
- 양극 집전체에 양극 활물질이 도포되어 형성되는 양극부;
음극 집전체에 음극 활물질이 도포되어 형성되는 음극부;
상기 양극부와 상기 음극부 사이에 적층되고 타공홀이 형성되는 타공 분리막;
상기 양극부와 상기 음극부 사이에 적층되는 상기 타공홀을 덮는 보조 분리막; 및
상기 양극부, 상기 음극부, 상기 타공 분리막 및 상기 보조 분리막을 내부에 수용하는 전지 케이스를 포함하고,
상기 양극부에는 상기 타공 분리막의 상기 타공홀과 대면하는 영역에 상기 양극 활물질이 제거된 활물질 제거 영역이 형성되는 것인 단락 검사용 전지. - 제1항에 있어서,
상기 활물질 제거 영역의 넓이는 상기 타공홀의 넓이보다 큰 것인 단락 검사용 전지. - 제1항에 있어서,
상기 타공 분리막 및 상기 보조 분리막의 소재는 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것인 단락 검사용 전지. - 제1항에 있어서,
상기 보조 분리막의 일단부는 전지 케이스 외부로 돌출되는 것인 단락 검사용 전지. - 제1항의 단락 검사용 전지를 제조하는 단락 검사용 전지 제조 방법에 있어서,
상기 양극 집전체에 상기 양극 활물질이 도포된 상기 양극부와 상기 음극 집전체에 상기 음극 활물질이 도포된 상기 음극부를 준비하는 전극 준비 단계;
상기 양극의 일부 영역에 상기 양극 활물질을 제거하여 상기 활물질 제거 영역을 형성하는 양극 활물질 제거 단계;
상기 활물질 제거 영역과 대면하는 위치에 상기 타공홀이 형성된 타공 분리막을 상기 양극부에 적층하는 타공 분리막 적층 단계;
상기 타공홀이 가려지도록 상기 타공 분리막에 상기 보조 분리막을 적층하는 보조 분리막 적층 단계;
상기 타공 분리막 및 상기 보조 분리막을 사이에 두고 상기 양극부에 상기 음극부를 적층하는 음극 적층 단계; 및
상기 양극부, 상기 음극부, 상기 타공 분리막 및 상기 보조 분리막을 전지 케이스에 수용시킨 후 밀봉하여 단락 검사용 전지를 전지 완성하는 전지 완성 단계를 포함하는 것인 단락 검사용 전지 제조 방법. - 제5항에 있어서,
상기 양극 활물질 제거 단계에서,
상기 양극 활물질은 NMP(N-Methyl-2-pyrrolidone)로 세척되어 제거되는 것인 단락 검사용 전지 제조 방법. - 제1항의 단락 검사용 전지를 이용하는 전지 안전성 분석 방법에 있어서,
상기 단락 검사용 전지를 충전하는 전지 충전 단계;
상기 보조 분리막을 제거하고 상기 타공홀을 통해 상기 양극부와 상기 음극부를 접촉시키는 단락 단계; 및
상기 단락 검사용 전지의 SOC 또는 온도를 측정하여 안전성을 분석하는 안전성 분석 단계를 포함하는 것인 전지 안전성 분석 방법. - 제7항에 있어서,
상기 안전성 분석 단계에서,
상기 단락 검사용 전지의 SOC 또는 온도는 시계열에 따라 측정되는 것인 전지 안전성 분석 방법.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210163887A KR20230077053A (ko) | 2021-11-25 | 2021-11-25 | 단락 검사용 전지, 그 제조 방법 및 전지 안전성 분석 방법 |
EP22898813.5A EP4310985A1 (en) | 2021-11-25 | 2022-09-26 | Battery for testing short circuit, manufacturing method therefor, and battery safety analysis method |
JP2023563058A JP2024514895A (ja) | 2021-11-25 | 2022-09-26 | 短絡検査用電池、その製造方法及び電池の安全性の分析方法 |
CN202280030518.2A CN117242619A (zh) | 2021-11-25 | 2022-09-26 | 用于测试短路的电池、其制造方法和电池安全性分析方法 |
US18/287,620 US20240204374A1 (en) | 2021-11-25 | 2022-09-26 | Battery for testing short circuit, manufacturing method therefor, and battery safety analysis method |
PCT/KR2022/014318 WO2023096130A1 (ko) | 2021-11-25 | 2022-09-26 | 단락 검사용 전지, 그 제조 방법 및 전지 안전성 분석 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210163887A KR20230077053A (ko) | 2021-11-25 | 2021-11-25 | 단락 검사용 전지, 그 제조 방법 및 전지 안전성 분석 방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230077053A true KR20230077053A (ko) | 2023-06-01 |
Family
ID=86539743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210163887A KR20230077053A (ko) | 2021-11-25 | 2021-11-25 | 단락 검사용 전지, 그 제조 방법 및 전지 안전성 분석 방법 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240204374A1 (ko) |
EP (1) | EP4310985A1 (ko) |
JP (1) | JP2024514895A (ko) |
KR (1) | KR20230077053A (ko) |
CN (1) | CN117242619A (ko) |
WO (1) | WO2023096130A1 (ko) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9214703B2 (en) * | 2011-03-01 | 2015-12-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Secondary cell and method for testing secondary cell |
JP6631792B2 (ja) * | 2016-03-29 | 2020-01-15 | 三菱自動車工業株式会社 | 二次電池の短絡評価方法 |
KR102656799B1 (ko) * | 2018-11-09 | 2024-04-12 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전지의 내부단락 유도장치, 이를 포함하는 전지 및 전지의 내부단락을 통한 안전성 평가방법 |
KR20200118958A (ko) * | 2019-04-09 | 2020-10-19 | 주식회사 엘지화학 | 단락 유도 부재를 포함하는 전지셀 및 이를 이용한 안전성 평가방법 |
KR20210017178A (ko) * | 2019-08-07 | 2021-02-17 | 주식회사 엘지화학 | 내부 단락 유도를 위한 전기화학소자 및 이를 이용한 안전성 평가방법 |
-
2021
- 2021-11-25 KR KR1020210163887A patent/KR20230077053A/ko active Search and Examination
-
2022
- 2022-09-26 WO PCT/KR2022/014318 patent/WO2023096130A1/ko active Application Filing
- 2022-09-26 CN CN202280030518.2A patent/CN117242619A/zh active Pending
- 2022-09-26 US US18/287,620 patent/US20240204374A1/en active Pending
- 2022-09-26 EP EP22898813.5A patent/EP4310985A1/en active Pending
- 2022-09-26 JP JP2023563058A patent/JP2024514895A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4310985A1 (en) | 2024-01-24 |
CN117242619A (zh) | 2023-12-15 |
WO2023096130A1 (ko) | 2023-06-01 |
JP2024514895A (ja) | 2024-04-03 |
US20240204374A1 (en) | 2024-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8734984B2 (en) | Bipolar battery manufacturing method, and bipolar battery | |
CN101904029B (zh) | 具有改进的安全性的袋型二次电池 | |
CN110729516B (zh) | 锂离子电池的微短路测试方法 | |
US9583783B2 (en) | Prismatic secondary battery | |
RU2520575C1 (ru) | Батарея плоского типа | |
CN104718656B (zh) | 电极组件的制造方法 | |
US9157964B2 (en) | Method for producing secondary battery | |
KR102707220B1 (ko) | 가압력을 이용한 전지셀의 비파괴적 단선 여부 평가 방법 | |
US11923558B2 (en) | Rectangular secondary battery | |
KR101619444B1 (ko) | 젤리-롤형 전극 조립체 및 이를 구비한 이차전지 | |
JP7109231B2 (ja) | 角形非水電解質二次電池及びその製造方法 | |
KR20200059563A (ko) | 지그 가압 방식의 가압 단락 검사 방법 | |
CN110391446A (zh) | 制造用于电池单元的电极组件的方法以及电池单元 | |
KR20220156971A (ko) | 전기화학 디바이스용 분리판, 전기화학 디바이스 및 전자 디바이스 | |
KR20230077053A (ko) | 단락 검사용 전지, 그 제조 방법 및 전지 안전성 분석 방법 | |
CN115377582A (zh) | 电池单体、电池模组、电池包、储能系统及电动汽车 | |
JP7192581B2 (ja) | 電圧計測方法 | |
JP2018137192A (ja) | 角形二次電池 | |
KR102412587B1 (ko) | 셀 성능 측정방법 | |
KR20210097525A (ko) | 이차전지 및 이차전지의 제조 방법 | |
JP2020148478A (ja) | 抵抗計測方法 | |
US20240291014A1 (en) | Insulation tape, jelly roll, secondary battery, battery pack, and vehicle | |
WO2024150716A1 (ja) | 蓄電装置 | |
US20230327303A1 (en) | Riveting structure of electrode terminal, and secondary battery, battery pack, and automobile comprising same | |
KR101311493B1 (ko) | 리튬 이차전지 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination |