KR20230109362A - 이차 전지 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 이차 전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

이차 전지 및 이의 제조방법{SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD FOR SAME}
본 발명은 이차 전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
전기자동차, 모바일 기기 등 이차 전지의 수요는 급격히 확대되고 있으며, 이차 전지의 상태 진단 및 품질 안정성에 대한 요구가 커지고 있다.
이러한, 이차 전지는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차 전지로 구분될 수 있다. 이 중에서, 리튬 이차 전지는 니켈-카드뮴 전지나 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 휴대용 전자 기기 또는 고출력의 하이브리드 자동차에 주로 사용되고 있다
일반적으로 리튬 이차 전지는 양극, 음극 및 분리막을 구비한 전극 조립체, 전극 조립체로부터 연장되어 있는 전극 탭들 및 전극 탭들에 용접되어 있는 전극 리드 등의 구성을 포함한다. 또한, 리튬 이차 전지는 각형 전지, 원형 전지, 파우치형 전지로 구분될 수 있다. 그 중에서도 각형 또는 원형 전지의 외장재는 개방단이 형성된 원형 캔 및 원형 캔의 개방단에 밀봉 결합되는 캡 조립체를 구비한다.
상기 이차 전지를 제조하는 과정에서 여러 개의 전극 탭을 갖는 전극판을 분리막을 사이에 두고 교대로 층층이 쌓아 올리는 스태킹/폴딩(Stacking/Folding) 공정 및 전해액을 주입한 후 최종 전지 형태로 제조하는 패키지(package) 공정을 진행하게 된다.
기존에는 도 2에 나타난 바와 같이 양극 탭(400c, 400d)이 구비된 양극판(200c, 200d) 및 음극 탭(500c, 500d)이 구비된 음극판(300c, 300d)을 상기 스태킹/폴딩(Stacking/Folding) 공정을 통해 전극 조립체(200)를 제조한 이후, 별 다른 공정 없이 상기 패키지 공정을 위해 운반하게 된다. 참고로, 음극판 및 양극판의 적층 순서는 예시에 해당하는 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.
이 때, 상기 스태킹/폴딩(Stacking/Folding) 공정 이후, 상기 패키지 공정을 위해 운반하는 과정에서 상기 전극 탭이 접히는 것과 같은 손상(damage)을 입는 경우가 다수 발생하는 문제가 있었다.
따라서, 이러한 문제를 극복할 수 있는 새로운 이차 전지의 제조 방법이 필요한 상황이다.
한국 공개특허 제10-2013-0114067호
본 발명은 이차 전지 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시상태는, 스태킹/폴딩(Stacking/Folding) 공정 및 패키지(package) 공정을 포함하는 이차전지의 제조 방법으로서, 상기 스태킹/폴딩 공정은 (a) 분리막 사이사이에 전극 탭이 구비된 전극판이 교대로 적층된 전극 조립체를 제조하는 단계; 및 (b) 상기 전극 탭들의 끝단을 제1차 예비 용접(pre-welding)하는 단계를 포함하고, 상기 패키지 공정은 (c) 상기 전극 탭들의 제1차 예비 용접(pre-welding)된 영역을 절단하는 단계; (d) 상기 제1차 예비 용접(pre-welding)된 영역이 절단된 전극 탭들을 제2차 예비 용접하는 단계; (e) 상기 전극 탭들을 외부단자와 전기적으로 연결하는 전극 리드와 최종 용접하는 단계; 및 (f) 상기 전극 리드와 최종 용접된 전극 조립체를 케이스에 수용하고 밀봉하는 단계를 포함하는 것인 이차 전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 이차 전지의 제조방법으로 제조된 이차 전지로서, 상기 전극 탭들 및 상기 전극 탭에 연결된 전극 리드가 가지런히 정렬된 형태를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 이차 전지를 단위셀로 포함하는 전지모듈을 제공한다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시상태는 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공한다.
본 발명의 본 출원의 실시상태에 따른 이차 전지 제조 방법은 패키지 공정을 위해 운반되는 과정에서 발생하는 전극 탭의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 본 출원의 실시상태에 따른 이차 전지는 제조 과정에서 발생하는 전극 탭의 손상이 방지되어, 전지의 성능 및 수명이 더욱 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 제조방법을 예시적으로 나타낸 도이다.
도 2는 기존의 이차 전지의 제조방법을 예시적으로 나타낸 도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구성에만 한정되지 않는다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 'p 내지 q'는 p 이상 q 이하를 의미한다.
그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 일 실시상태는, 스태킹/폴딩(Stacking/Folding) 공정 및 패키지(package) 공정을 포함하는 이차전지의 제조 방법으로서, 상기 스태킹/폴딩 공정은 (a) 분리막 사이사이에 전극 탭이 구비된 전극판이 교대로 적층된 전극 조립체를 제조하는 단계; 및 (b) 상기 전극 탭들의 끝단을 제1차 예비 용접(pre-welding)하는 단계를 포함하고, 상기 패키지 공정은 (c) 상기 전극 탭들의 제1차 예비 용접(pre-welding)된 영역을 절단하는 단계; (d) 상기 제1차 예비 용접(pre-welding)된 영역이 절단된 전극 탭들을 제2차 예비 용접하는 단계; (e) 상기 전극 탭들을 외부단자와 전기적으로 연결하는 전극 리드와 최종 용접하는 단계; 및 (f) 상기 전극 리드와 최종 용접된 전극 조립체를 케이스에 수용하고 밀봉하는 단계를 포함하는 것인 이차 전지의 제조방법을 제공한다.
상기 스태킹/폴딩(Stacking/Folding) 공정에서 전극 탭들의 끝단을 제1차 예비 용접(pre-welding)하는 단계를 포함하고, 상기 패키지 공정에서 상기 전극 탭들의 제1차 예비 용접(pre-welding)된 영역을 절단하고, 전극 탭들을 제2차 예비 용접하고, 전극 리드와 최종 용접하는 단계를 포함함으로써, 상기 스태킹/폴딩(Stacking/Folding) 공정 이후, 상기 패키지 공정을 위해 운반하는 과정에서 상기 전극 탭이 접히는 것과 같은 손상이 발생하는 기존의 문제를 해소할 수 있다.
즉, 제1차 예비 용접(pre-welding)된 영역은 절단되는 영역에 해당하므로, 제1차 예비 용접은 임시 용접(temporary welding)이라고도 할 수 있다.
본 명세서에 있어서, "스태킹/폴딩(Stacking/Folding) 공정"은 스태킹 공정, 폴딩 공정 또는 스태킹 및 폴딩(Stacking and Folding) 공정을 의미한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 (b) 단계의 상기 전극 탭들의 끝단은상기 전극 조립체의 단부로부터 상기 전극 탭들의 이격 거리가 전극 조립체 두께의 1/10을 초과하는 지점부터 상기 전극 조립체의 단부로부터 이격 거리가 최대인 지점까지를 의미하고, 상기 (b) 단계의 제1차 예비 용접(pre-welding)하는 영역은 상기 끝단에 포함되는 것일 수 있다.
상기 제1차 예비 용접하는 영역은 추후 절단이 되는 영역이므로, 너무 넓은 범위에서 제1차 예비 용접을 하는 경우, 상기 패키지 공정에서 이차 전지의 불량이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 (d) 단계의 제2차 예비 용접하는 영역은 상기 전극 조립체의 단부로부터 상기 전극 탭들의 이격 거리가 전극조립체 두께의 1/15 내지 1/10인 영역인 것일 수 있다.
상기 제2차 예비 용접하는 영역이 상기 전극 조립체의 단부와 너무 가까울 경우, 전극 조립체 자체에 손상이 발생할 수 있으며, 패키지 공정을 통한 최종 이차 전지의 제조 과정에서 전극 조립체의 적층 구조가 변형되는 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 범위를 충족하는 것이 전지의 성능 측면에서 유리하다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 (d) 단계의 제2차 예비 용접하는 영역은 상기 (e) 단계의 최종 용접하는 영역을 포함하는 것일 수 있다. 즉, 제2차 예비 용접하는 영역과 최종 용접하는 영역이 중복되는 영역은 제 2차 예비 용접하는 영역보다 작다. 이를 통해서, 용접을 반복하는 과정에서 발생할 수 있는 전극 탭의 손상을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극 조립체는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형, 젤리-롤형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어진다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체의 구체적인 구성은 당업계에 공지된 구성을 참조한다. 구체적으로, 스택형 전극조립체는 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 구조이며, 스택/폴딩형 전극조립체는, 일정한 단위 크기의 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이셀(bicell)을 긴 길이의 연속적인 분리막 필름을 이용하여 폴딩한 구조일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 탭은 양극 탭 또는 음극 탭이고, 상기 전극 리드는 양극 리드 또는 음극 리드이고, 상기 음극 리드와 상기 음극 탭의 최종 용접되는 부분의 면적은 상기 양극 리드와 상기 양극 탭의 최종 용접되는 부분의 면적과 동일한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 조립체에서 상기 전극 탭이 구비된 전극판은 양극 탭이 구비된 양극판 또는 음극 탭이 구비된 음극판이고, 상기 양극 탭들은 상기 양극판의 우측 상단 또는 좌측 상단에 함께 위치하고 상기 음극 탭들은 그에 대응하여 상기 음극판의 좌측 상단 또는 우측 상단에 함께 위치하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극판은 전극 탭이 돌출된 전극판일 수 있다. 즉, 상기 전극탭이 구비된 전극판에서 상기 전극탭은 상기 전극판으로부터 돌출된 형태를 가지고 있다.
이때, 상기 돌출된 전극 탭들의 돌출 길이의 증가폭은 전극의 두께에 따라 달라지나, 용접부까지 수직 또는 그의 근접하게 절곡되어 도달하는데 있어서, 가장 먼쪽에 위치하는 극판들로부터 돌출된 전극 탭에 걸리는 인장력이, 중앙부에 위치하는 극판들로부터 돌출된 전극 탭에 걸리는 인장력의 120% 이내, 상세하게는 110% 이내가 되도록 증가될 수 있다.
상기 전극 탭들은 양극 탭들 또는 음극 탭들일 수 있고, 이들의 돌출방향은 서로 동일하거나, 상이할 수 있으나, 전극조립체의 단부와 용접부의 이격거리가 매우 짤아 전극 탭들이 수직 또는 그에 근접하게 절곡되므로, 반대 전극들과의 접촉에 의한 쇼트를 효과적으로 방지하기 위해, 서로 반대 방향으로 전극조립체의 양측에서 돌출되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1차 예비 용접, 상기 제2차 예비 용접 및 상기 최종 용접은 초음파 용접, 레이저 용접, 또는 저항 용접일 수 있고, 바람직하게는 초음파 용접일 수 있다.
상기 초음파 용접은 10kHz 내지 75kHz의 초음파 진동을 발생시키고, 금속 간의 초음파 진동 마찰열을 통해 금속을 용접하는 기법이다. 즉, 전극 탭과 전극 리드가 서로 접촉된 상태에서 초음파 용접 장치에 의해 초음파 진동이 가해지면, 전극 탭과 전극 리드 간의 접촉면에서 마찰열이 발생하고, 이 마찰열로 인하여 전극 탭과 전극 리드가 서로 용접된다. 이를 위해서 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 초음파 용접 장치가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 패키지 공정은 상기 (f) 단계 이후 (g) 상기 케이스에 전해액을 주입하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 제조방법을 나타낸 것으로, 스태킹/폴딩 공정을 통해 전극 조립체를 제조한 이후, 도 1의 (a)에 표시된 영역에 제1차 예비 용접을 진행할 수 있다. 이 때, 제2차 예비용접 영역(B)과 중복되지 않도록 상기 제1차 예비 용접 영역(A)을 설정한다.
제1차 예비 용접을 한 전극 조립체를 후, 패키지 공정을 위해서 운반한 후, 제2차 예비 용접을 통해서 전극 리드를 용접하기 전 전극 탭을 정렬한다. 상기 제 2차 예비 용접 이후 전극 리드를 용접하는 최종 용접을 한다. 이 때 최종 용접 영역(C)은 제2차 예비용접 영역(B)보다 작을 수 있다. 이 후, 최종 용접까지 진행한 전극 조립체를 케이스에 넣고, 밀봉한 후 전해액을 주입하여 이차 전지를 제조할 수 있다.
상기 과정을 도 1을 예시로 하여 보다 구체적으로 설명하면, 도 1의 (a)와 같이 우선 양극 탭(400a, 400b)이 구비된 양극판(200a, 200b) 및 음극 탭(500a, 500b)이 구비된 음극판(300a, 300b)를 스태킹/폴딩 공정을 통해 전극 조립체(100)를 제조한다. 상기 제조된 전극 조립체(100)의 양극 탭(400a, 400b) 및 음극 탭(500a, 500b)의 끝단에 해당하는 제1차 예비 용접 영역(A)에 제1차 예비 용접을 진행하여 전극 탭들이 접히지 않도록 한다.
이 후, 제1차 예비 용접이 완료된 전극 조립체(100)를 패키지 공정을 위해 이송하고, 패키지 공정에서 우선적으로 제1차 예비 용접 영역(A)을 절단한다.
이 후, 상기 제1차 예비 용접(pre-welding)된 영역이 절단된 전극 탭들을 제2차 예비용접 영역(B)에 제2차 예비 용접을 진행하고, 도 1의 (b)와 같이 최종적으로 최종 용접 영역(C)에 상기 전극 탭들을 외부단자와 전기적으로 연결하는 전극 리드와 최종 용접한다.
최종 용접이 완료된 전극 조립체를 케이스에 수용하고 밀봉하여 이차 전지를 제조할 수 있다. 참고로, 도 1의 음극판 및 양극판의 적층 순서는 예시에 해당하는 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3에 나타난 바와 같이 본 발명의 이차전지 제조방법으로 제조하는 경우, 전극 탭이 접히는 현상이 발생하지 않음을 확인할 수 있었다.
반면, 기존의 이차전지 제조방법으로 제조하는 경우. 도 4와 같이 패키지 공정으로 이동 전 후로 전극 탭이 접히는 현상이 발생하는 경우가 다수 관찰되었다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 전지케이스는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스일 수 있다. 이 때, 상기 라미네이트 시트는, 알루미늄 라미네이트 시트일 수 있고, 상세하게는 금속 차단층의 일면(외면)에 내구성이 우수한 수지 외곽층이 부가되어 있고, 타면(내면)에 열용융성의 수지 실란트층이 부가되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 수지 외곽층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 또는 연신 나일론 필름을 사용하는 것일 수 있다. 상기 필름은 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지고 있기 때문에 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가지고 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 금속 차단층은 알루미늄, 또는 알루미늄 합금이 포함될 수 있다. 이를 통해 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있다.
또한, 상기 수지 실란트층의 고분자 수지로는 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 바람직하게 사용될 수 있으며, 더욱 상세하게는 무연신 폴리프로필렌(CPP)이 사용될 수 있다.
일반적으로 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀계 수지는 금속과의 접착력이 낮으므로, 상기 금속 차단층과의 접착력을 향상시키기 위한 방안으로서, 상세하게는 상기 금속층과 수지 실란트층 사이에 접착층을 추가로 포함하여 접착력 및 차단 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 접착층의 소재로는, 예를 들어, 우레탄(urethane)계 물질, 아크릴(acryl)계 물질, 열가소성 일래스토머(elastomer)를 함유하는 조성물 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 양극은 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조될 수 있다. 또한, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2(여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 등과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합 산화물; 화학식 Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M' = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 20 중량%로 첨가될 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, 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.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 바인더는, 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 전극 활물질을 포함하는 슬러리 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 30 중량%로 첨가될 수 있다.
이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조될 수 있다. 또한, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, 및 Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료; 티타늄 산화물; 리튬 티타늄 산화물 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 상기 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ㎛ 내지 300 ㎛이다.
상기 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 이차 전지의 제조 방법에 의해 제조된 전극 조립체를 포함하고, 상기 전극 탭들 및 상기 전극 탭에 연결된 전극 리드가 가지런히 정렬된 형태를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지 를 제공한다.
본 명세서에 있어서, "상기 전극 탭들 및 상기 전극 탭에 연결된 전극 리드가 가지런히 정렬된 형태를 가지고 있는 것"은 상기 전극 탭 또는 전극 리드가 접히거나, 끊어지거나, 잘못 연결된 형태가 아니고, 전극 탭 및 전극 리드가 전극 조립체의 적층 순서에 따라서 적층되어 있는 형태를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 이차 전지를 단위셀로 포함하는 전지모듈을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공한다.
본 명세서에 있어서, 상기 본 발명에 따른 이차 전지의 제조 방법에 대한 설명은 상기 이차 전지, 상기 이차 전지를 단위셀로 포함하는 전지모듈 및 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩에 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
전극 조립체: 100, 200
양극 판: 200a, 200b, 200c, 200d
음극 판: 300a, 300b, 300c, 300d
양극 탭: 400a, 400b, 400c, 400d
음극 탭: 500a, 500b, 500c, 500d
제1차 예비 용접 영역: A
제2차 예비용접 영역: B
최종 용접 영역: C

Claims (10)

  1. 스태킹/폴딩(Stacking/Folding) 공정 및 패키지(package) 공정을 포함하는 이차전지의 제조 방법으로서,
    상기 스태킹/폴딩 공정은
    (a) 분리막 사이사이에 전극 탭이 구비된 전극판이 교대로 적층된 전극 조립체를 제조하는 단계; 및
    (b) 상기 전극 탭들의 끝단을 제1차 예비 용접(pre-welding)하는 단계를 포함하고,
    상기 패키지 공정은
    (c) 상기 전극 탭들의 제1차 예비 용접(pre-welding)된 영역을 절단하는 단계;
    (d) 상기 제1차 예비 용접(pre-welding)된 영역이 절단된 전극 탭들을 제2차 예비 용접하는 단계;
    (e) 상기 전극 탭들을 외부단자와 전기적으로 연결하는 전극 리드와 최종 용접하는 단계; 및
    (f) 상기 전극 리드와 최종 용접된 전극 조립체를 케이스에 수용하고 밀봉하는 단계를 포함하는 것인 이차 전지의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (b) 단계의 상기 전극 탭들의 끝단은
    상기 전극 조립체의 단부로부터 상기 전극 탭들의 이격 거리가 전극 조립체 두께의 1/10을 초과하는 지점부터 상기 전극 조립체의 단부로부터 이격 거리가 최대인 지점까지를 의미하고,
    상기 (b) 단계의 제1차 예비 용접(pre-welding)하는 영역은 상기 끝단에 포함되는 것인 이차 전지의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 (d) 단계의 제2차 예비 용접하는 영역은
    상기 전극 조립체의 단부로부터 상기 전극 탭들의 이격 거리가 전극조립체 두께의 1/15 내지 1/10인 영역인 것인 이차 전지의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 (d) 단계의 제2차 예비 용접하는 영역은 상기 (e) 단계의 최종 용접하는 영역을 포함하는 것인 이차 전지의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 조립체에서
    상기 전극 탭이 구비된 전극판은 양극 탭이 구비된 양극판 또는 음극 탭이 구비된 음극판이고,
    상기 양극 탭들은 상기 양극판의 우측 상단 또는 좌측 상단에 함께 위치하고 상기 음극 탭들은 그에 대응하여 상기 음극판의 좌측 상단 또는 우측 상단에 함께 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1차 예비 용접, 상기 제2차 예비 용접 및 상기 최종 용접은 초음파 용접, 레이저 용접, 또는 저항 용접인 것인 이차 전지의 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 패키지 공정은
    상기 (f) 단계 이후 (g) 상기 케이스에 전해액을 주입하는 단계를 더 포함하는 것인 이차 전지의 제조방법.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 이차 전지의 제조방법으로 제조된 이차 전지로서,
    상기 전극 탭들 및 상기 전극 탭에 연결된 전극 리드가 가지런히 정렬된 형태를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 청구항 8에 따른 이차 전지를 단위셀로 포함하는 전지모듈.
  10. 청구항 9에 따른 전지모듈을 포함하는 전지팩.
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