KR20230115443A - Color-Changing Moisture Detection Sheet, and Lithium Secondary Battery Components Comprising the Same - Google Patents
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Abstract
본원발명은 리튬 이차전지 제조과정에서 전지셀을 구성하는 구성요소의 수분을 검출하는 수분검출시트로서, 수분과 접촉하면 색상이 변색되는 변색필름층, 및 상기 변색필름층이 부착된 베이스필름층을 포함하고, 상기 변색필름층은 수분량에 따라 다양한 색상으로 변하는 수분검출시트에 대한 것이다.The present invention is a moisture detecting sheet for detecting moisture in components constituting a battery cell in the manufacturing process of a lithium secondary battery, comprising a color-changing film layer that changes color when in contact with moisture, and a base film layer to which the color-changing film layer is attached. Including, the discoloration film layer is for a moisture detection sheet that changes to various colors according to the amount of moisture.
Description
본원발명은 색상이 변하는 수분검출시트, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 구성요소에 대한 것이다. 구체적으로, 리튬 이차전지의 제조과정에서 전지셀을 구성하는 구성요소들에 잔존하거나 외부에서 유입된 수분을 검출함으로써, 리튬 이차전지의 구성요소가 수분이 있는 상태로 조립되는 것을 방지하기 위한 것이다.The present invention relates to a color-changing moisture detection sheet and a lithium secondary battery component including the same. Specifically, it is to prevent the components of the lithium secondary battery from being assembled in a moisture state by detecting moisture remaining in the components constituting the battery cell or introduced from the outside during the manufacturing process of the lithium secondary battery.
반복적인 충방전이 가능한 리튬 이차전지는 계속 사용이 가능한 장점으로 인해 다양한 디바이스의 에너지원으로 사용되고 있다.Lithium secondary batteries, which can be repeatedly charged and discharged, are used as energy sources for various devices due to the advantage that they can be used continuously.
일반적으로, 리튬 이차전지는 전지케이스 내에 전극조립체와 전해질을 수용하고 밀봉하는 방법으로 조립되는데, 상기 전해질로서 전극조립체의 함침성이 우수하여 이온 전도도가 높은 액체상의 전해액이 사용될 수 있다.In general, a lithium secondary battery is assembled by a method of accommodating and sealing an electrode assembly and an electrolyte in a battery case. As the electrolyte, a liquid electrolyte having excellent impregnability of the electrode assembly and high ionic conductivity may be used.
상기 전해액으로는 리튬염과 첨가제가 용해된 유기용매를 사용하며, 예를 들어, 카보네이트계 비수계 유기용매 등이 상기 전해액을 구성하는 유기용매로 사용될 수 있다.As the electrolyte solution, an organic solvent in which lithium salt and additives are dissolved is used. For example, a carbonate-based non-aqueous organic solvent may be used as an organic solvent constituting the electrolyte solution.
전해액은 수분과 만나면 급격한 반응이 일어나기 때문에, 전지셀 내부에 수분이 있는 경우에는 전해액이 빠르게 고갈될 수 있다. 이와 같은 전해액의 고갈은 전지셀의 수명을 감소시키는 원인이 된다.Since a rapid reaction occurs when the electrolyte meets moisture, the electrolyte may be rapidly depleted when there is moisture inside the battery cell. The depletion of the electrolyte solution causes a decrease in the lifespan of the battery cell.
또한, 전지셀 내에 수분이 많을수록 전해액과 반응하여 강산인 불산이 증가하게 된다. 불산은 음극 표면에 존재하는 고체 전해질 계면(SEI 막)을 파괴할 수 있고, 이로 인해 음극 계면의 저항증가를 초래할 수 있다. 또한, 불산 생성시 생기는 불화리튬(LiF)이 양극 표면에 흡착되면 양극 계면의 저항이 증가할 수 있다. 그 외에도, 불산은 급격한 산화 반응을 일으켜서 전극 활물질을 용출시킬 수 있고, 양극 활물질인 리튬 금속 산화물에 포함된 전이금속 양이온이 용출되면, 용출된 양이온이 음극에 전착되면서 부가적인 음극 피막을 형성하여 음극 저항을 더욱 증가시킬 수 있다.In addition, as the amount of moisture in the battery cell increases, hydrofluoric acid, which is a strong acid, reacts with the electrolyte. Hydrofluoric acid may destroy the solid electrolyte interface (SEI film) present on the surface of the anode, and this may result in an increase in resistance at the cathode interface. In addition, when lithium fluoride (LiF) generated when hydrofluoric acid is generated is adsorbed on the surface of the anode, the resistance of the anode interface may increase. In addition, hydrofluoric acid can cause a rapid oxidation reaction to elute the electrode active material, and when transition metal cations included in lithium metal oxide, which is a positive electrode active material, are eluted, the eluted cations are electrodeposited on the negative electrode to form an additional negative electrode film. resistance can be further increased.
한편, 이차전지의 제조과정 중, 구성요소인 전극롤과 분리막롤을 진공 건조하는 과정을 거치는데, 롤 형태로 말려 있는 상태로 건조가 이루어지기 때문에 내부의 건조가 완전히 이루어지지 않는 등 건조 상태가 불균일하게 될 수 있다.On the other hand, during the manufacturing process of the secondary battery, the electrode roll and the separator roll, which are components, go through the process of vacuum drying. can be non-uniform.
따라서, 완성 전지셀 내에 수분이 잔존하지 않도록 관리하거나, 완성 전지셀 내로 수분이 유입되는 것을 방지하는 것이 전지의 성능 향상 측면에서 중요한 연구 대상이 되고 있다.Therefore, management so that moisture does not remain in the finished battery cell or preventing moisture from entering the finished battery cell has become an important research subject in terms of battery performance improvement.
특허문헌 1은 파우치형 전지케이스 내부로 수분이 침투하거나, 전해액의 누액을 감지하기 위하여 pH에 따라 색변화를 일으키는 pH 인디케이터가 전지케이스에 부가된 이차전지를 개시한다.Patent Document 1 discloses a secondary battery in which a pH indicator that causes a color change according to pH is added to the battery case in order to detect the penetration of moisture into the pouch-type battery case or the leakage of the electrolyte solution.
특허문헌 1은 pH 인디케이터가 전지케이스에 부가된 형태이기 때문에, 전지케이스에 수납되기 전 단계에서 전극조립체에 있는 수분을 감지하기 어렵다. 또한, 전해액이 주액된 후 물과 전해액의 부반응에 의해 산도가 변해야 pH 인디케이터의 색상이 변하게 되는 바, 수분의 잔존 여부를 직접적으로 확인할 수 없다.Since Patent Document 1 is a form in which the pH indicator is added to the battery case, it is difficult to detect moisture in the electrode assembly at a stage before being accommodated in the battery case. In addition, since the color of the pH indicator changes only when the acidity is changed by a side reaction between water and the electrolyte after the electrolyte is injected, it is not possible to directly check whether or not moisture remains.
특허문헌 2는 전극조립체와 전해액을 수용하는 케이스에 배치되며 전해액과 반응하면 색상이 변하는 식별테이프를 구비하는 이차전지를 개시한다. 상기 식별테이프는 케이스의 실링부를 감싸도록 배치되기 때문에, 케이스 외부로 누액되는 전해액을 쉽게 탐지할 수 있다.Patent Document 2 discloses a secondary battery having an electrode assembly and an identification tape that is disposed in a case accommodating an electrolyte solution and reacts with the electrolyte solution to change color. Since the identification tape is disposed to surround the sealing portion of the case, it is possible to easily detect electrolyte leaking out of the case.
그러나, 특허문헌 2의 이차전지도 케이스의 외측면에 식별테이프가 부가되는 형태인 바, 전극조립체를 케이스에 수납하기 전 단계에서 전극조립체에 잔존하는 수분을 검출할 수 없는 형태이다.However, since the secondary battery of Patent Document 2 is also a type in which an identification tape is added to the outer surface of the case, moisture remaining in the electrode assembly cannot be detected at a stage before the electrode assembly is accommodated in the case.
따라서, 리튬 이차전지의 제조과정 중 전지케이스를 포장하기 전 단계에서 리튬 이차전지의 구성요소에 수분이 있는지 여부를 시각적으로 확인하여, 불량 전지셀의 제조를 사전에 방지할 수 있는 기술이 필요하다.Therefore, in the process of manufacturing a lithium secondary battery, a technology capable of preventing the manufacturing of a defective battery cell in advance by visually checking whether or not there is moisture in the components of the lithium secondary battery is required in the step before packaging the battery case. .
본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 리튬 이차전지로 조립되는 구성요소들에 수분이 있는지 여부를 시각적으로 확인하여, 불량 전지셀의 제조를 사전에 방지할 수 있도록, 색상이 변하는 수분검출시트 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 구성요소를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problem, and to visually check whether or not there is moisture in components assembled into a lithium secondary battery, to prevent the manufacture of defective battery cells in advance, moisture that changes color. An object of the present invention is to provide a detection sheet and a lithium secondary battery component including the detection sheet.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원발명에 따른 수분검출시트는, 리튬 이차전지 제조과정에서 전지셀을 구성하는 구성요소의 수분을 검출하는 수분검출시트로서, 수분과 접촉하면 색상이 변색되는 변색필름층, 및 적어도 일면에 상기 변색필름층이 위치하는 베이스필름층을 포함하고, 상기 변색필름층은 수분량에 따라 다양한 색상으로 변할 수 있다.A moisture detecting sheet according to the present invention for achieving this object is a moisture detecting sheet for detecting moisture in components constituting a battery cell in the process of manufacturing a lithium secondary battery, a discoloration film layer that changes color when in contact with moisture, and a base film layer on at least one side of which the color-changing film layer is located, and the color-changing film layer may change to various colors according to the amount of moisture.
상기 변색필름층과 상기 베이스필름층 사이에 접착층이 더 포함될 수 있다.An adhesive layer may be further included between the discoloration film layer and the base film layer.
상기 접착층은 투명색으로 이루어질 수 있다.The adhesive layer may be made of a transparent color.
수분과 접촉하여 변색된 상기 변색필름층을 건조하면, 변색 전 색상으로 재변색될 수 있다.When the discolored film layer is dried in contact with moisture, it may be re-discolored to the previous color.
상기 베이스필름층의 양면 각각에 변색필름층이 위치할 수 있다.A discoloration film layer may be positioned on each side of the base film layer.
상기 변색필름층과 상기 베이스필름층 사이에 접착층이 더 포함될 수있다.An adhesive layer may be further included between the discoloration film layer and the base film layer.
본원발명은 상기 수분검출시트를 포함하는 분리막롤을 제공하는 바, 상기 분리막롤은 분리막 시트와 상기 수분검출시트가 중첩된 상태로 권취된 형태이고, 상기 수분검출시트의 변색필름층이 상기 분리막 시트와 대면하도록 배치된 상태로 권취되어 있을 수 있다.The present invention provides a separation membrane roll including the moisture detection sheet, wherein the separation membrane roll has a shape in which the separation membrane sheet and the moisture detection sheet are wound in an overlapping state, and the discoloration film layer of the moisture detection sheet is the separation membrane sheet. It may be wound in a state arranged to face the.
본원발명은 상기 수분검출시트를 포함하는 전극롤을 제공하는 바, 상기 전극롤은 전극시트와 상기 수분검출시트가 중첩된 상태로 권취된 형태이고, 상기 수분검출시트의 변색필름층이 상기 전극시트와 대면하도록 배치된 상태로 권취되어 있을 수 있다.The present invention provides an electrode roll including the moisture detection sheet, wherein the electrode roll has an electrode sheet and the moisture detection sheet wound in an overlapped state, and the discoloration film layer of the moisture detection sheet is the electrode sheet. It may be wound in a state arranged to face the.
상기 전극시트는 전극 탭이 형성된 노칭 전극시트로서, 상기 수분검출시트는 상기 노칭 전극시트에서 전극합제가 코팅된 코팅부와 대면하도록 배치될 수 있다.The electrode sheet is a notched electrode sheet on which an electrode tab is formed, and the moisture detection sheet may be disposed to face a coating portion coated with an electrode mixture in the notched electrode sheet.
본원발명은 상기 수분검출시트가 부가된 전극조립체를 제공하는 바, 상기 전극조립체는, 한 개 이상의 양극판과 한 개 이상의 음극판 사이에 분리막이 개재되어 있는 전극적층체, 및 상기 전극적층체의 외면에 부가된 수분검출시트를 포함하고, 상기 수분검출시트는 상기 전극적층체의 전폭방향과 평행하게 상기 전극적층체를 둘러싸는 띠 형태로 이루어질 수 있다.The present invention provides an electrode assembly to which the moisture detection sheet is added, wherein the electrode assembly includes an electrode laminate in which a separator is interposed between one or more positive electrode plates and one or more negative plates, and an outer surface of the electrode laminate. A moisture detecting sheet may be added, and the moisture detecting sheet may be formed in a band shape surrounding the electrode laminate in parallel with a full width direction of the electrode laminate.
상기 전극조립체는 2개 이상의 수분검출시트가 상기 전극적층체의 외면에 부가되어 있을 수 있다.In the electrode assembly, two or more moisture detection sheets may be added to the outer surface of the electrode laminate.
본원발명은 또한, 상기 전극조립체를 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 바, 상기 리튬 이차전지에서 상기 전극조립체는 상기 전극적층체의 외면에 수분검출시트가 부착된 상태로 전지케이스에 수용될 수 있다.The present invention also provides a lithium secondary battery including the electrode assembly. In the lithium secondary battery, the electrode assembly may be accommodated in a battery case with a moisture detection sheet attached to an outer surface of the electrode laminate. .
본원발명은 또한, 상기 과제의 해결 수단을 다양하게 조합한 형태로도 제공이 가능하다.The present invention can also be provided in the form of various combinations of means for solving the above problems.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명은 수분량에 따라 변색되는 정도에 차이가 있는 수분검출시트를 사용함으로써, 수분량이 어느 정도인지 여부를 확인할 수 있다. 따라서, 허용가능한 정도의 수분이 포함된 상태인지를 판단할 수 있다.As described above, the present invention can check the amount of moisture by using a moisture detecting sheet having a difference in discoloration depending on the amount of moisture. Therefore, it is possible to determine whether or not an acceptable level of moisture is included.
또한, 리튬 이차전지의 제조과정 중 분리막롤과 전극롤의 건조 과정을 거친 후에도 잔존하는 수분이 있는지 여부를 시각적으로 확인할 수 있는 바, 리튬 이차전지로 조립하기 전 단계에서 수분이 있는 부분을 선별하여 제거할 수 있다. 따라서, 리튬 이차전지의 성능이 저하된 불량 전지셀의 제조를 사전에 방지할 수 있다.In addition, it is possible to visually check whether or not there is moisture remaining after drying the separator roll and the electrode roll during the manufacturing process of the lithium secondary battery. can be removed Accordingly, it is possible to prevent manufacturing of a defective battery cell having deteriorated performance of the lithium secondary battery in advance.
또한, 수분과 접촉하여 변색된 수분검출시트를 건조하면 변색 전 색상으로 돌아가기 때문에, 상기 수분검출시트를 재사용 할 수 있다.In addition, since the color of the water detecting sheet, which has been discolored by contact with moisture, is dried, the color before the discoloration is restored, so that the water detecting sheet can be reused.
도 1은 본원발명에 따른 수분검출시트의 사시도이다.
도 2는 도 1의 부분확대도의 다양한 실시예이다.
도 3은 본원발명에 따른 분리막롤의 수직 단면도 및 부분 확대도이다.
도 4는 본원발명에 따른 전극롤의 수직 단면도 및 부분 확대도이다.
도 5는 본원발명에 따른 전극조립체의 평면도 및 수직 단면도이다. 1 is a perspective view of a moisture detecting sheet according to the present invention.
FIG. 2 is a partial enlarged view of FIG. 1 according to various embodiments.
3 is a vertical cross-sectional view and a partially enlarged view of a separator roll according to the present invention.
4 is a vertical cross-sectional view and a partially enlarged view of an electrode roll according to the present invention.
5 is a plan view and a vertical cross-sectional view of an electrode assembly according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments in which a person skilled in the art can easily practice the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention in describing the operating principle of the preferred embodiment of the present invention in detail, the detailed description will be omitted.
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 경우뿐만 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 for parts having similar functions and actions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only the case where it is directly connected, but also the case where it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, including a certain 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 발명에 대한 설명으로 한정되지 않는다.In addition, the detailed description by limiting or adding components can be applied to all inventions unless there is a particular limitation, and is not limited to the description of a specific invention.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다. In addition, what is indicated in the singular throughout the description and claims of the present invention includes plural unless otherwise stated.
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 of the present invention, "or" includes "and" unless otherwise stated. Therefore, "comprising A or B" means including A, including B, or including A and B in all three cases.
본원발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다. The present invention will be described as detailed examples with reference to the drawings.
리튬 이차전지에서 리튬염을 포함하는 전해액은 수분과 격렬하게 반응이 일어나면서 전해액을 고갈시키고 부반응에 의한 가스를 발생시키게 된다.In a lithium secondary battery, an electrolyte solution containing lithium salt reacts violently with moisture, depleting the electrolyte solution and generating gas due to a side reaction.
전해액의 고갈과 가스 발생은 리튬 이차전지의 수명을 단축하는 요인이 된다. 따라서, 리튬 이차전지의 성능을 향상시키고 안전성을 확보하기 위하여 전지셀 내에 잔존하는 수분을 최소화하는 것이 중요하다.The depletion of the electrolyte and the generation of gas are factors that shorten the lifespan of the lithium secondary battery. Therefore, it is important to minimize the moisture remaining in the battery cell in order to improve the performance of the lithium secondary battery and ensure safety.
이에, 본원발명에서는 수분과 접촉하면 색상이 변하는 특성이 있는 수분검출시트를 제시하고 있다.Accordingly, the present invention proposes a moisture detection sheet having a characteristic of changing color upon contact with moisture.
본원발명에 따른 수분검출시트는, 리튬 이차전지를 조립하는 과정에서 수분이 있는 구성요소를 선별하여 제조 과정에서 골라내기 위해 적용할 수 있는 바, 전지셀을 조립하기 이전 단계에서 수분을 포함하는 구성요소를 미연에 제거할 수 있다.The moisture detection sheet according to the present invention can be applied to select components with moisture in the process of assembling a lithium secondary battery and select them in the manufacturing process, and thus, a configuration containing moisture in a step before assembling a battery cell. Elements can be removed in advance.
구체적으로, 리튬 이차전지 제조과정에서 전지셀을 구성하는 구성요소의 수분을 검출하는 수분검출시트로서, 수분과 접촉하면 색상이 변색되는 변색필름층, 및 상기 변색필름층이 부착된 베이스필름층을 포함하고, 상기 변색필름층은 수분량에 따라 다양한 색상으로 변할 수 있다.Specifically, as a moisture detection sheet for detecting moisture in components constituting a battery cell in the manufacturing process of a lithium secondary battery, a color-changing film layer that changes color when in contact with moisture, and a base film layer to which the color-changing film layer is attached. Including, the discoloration film layer may change to various colors according to the amount of moisture.
예를 들어, 수분함량이 0% 이거나, 이에 가까운 경우에는 푸른색을 띠고, 수분함량이 증가할수록 노란색, 주황색, 빨간색으로 변할 수 있다.For example, when the moisture content is 0% or close to this, the color is blue, and as the moisture content increases, the color may change to yellow, orange, or red.
즉, 변색필름층의 색상은 수분량이 증가할수록 미색에서 빨간색에 가까워지도록 점진적으로 변할 수 있다.That is, the color of the color-changing film layer may gradually change from off-white to red as the moisture content increases.
상기 변색필름층은 염화코발트를 포함할 수 있다.The discoloration film layer may include cobalt chloride.
도 1은 본원발명에 따른 수분검출시트의 사시도이고, 도 2는 도 1의 부분확대도의 다양한 실시예이다.1 is a perspective view of a moisture detecting sheet according to the present invention, and FIG. 2 is a partial enlarged view of FIG. 1 according to various embodiments.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 수분검출시트(100)는 롤 형태로 권취된 형태일 수 있는 바, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 분리막시트 또는 전극시트와 함께 권취될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the moisture detection sheet 100 shown in FIG. 1 may be rolled in a roll shape, and as shown in FIGS. 3 and 4, it is wound together with a separator sheet or an electrode sheet. It can be.
도 2는 도 1의 수분검출시트의 4가지 실시예를 도시하고 있다.FIG. 2 shows four embodiments of the moisture detecting sheet of FIG. 1 .
도 2에서 (a)에 도시된 수분검출시트는 변색필름층(120)과 베이스필름층(110)이 적층된 형태로 구성된다.The moisture detection sheet shown in (a) in FIG. 2 is composed of a discoloration film layer 120 and a base film layer 110 stacked.
변색필름층(120)은 상기에서 설명한 바와 같이 수분량에 따라 색상 변화가 생기고, 베이스필름층(110)은 수분량에 따라 색상 변화가 생기지 않는 소재로 이루어진다. 베이스필름층(110)은 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 소재로 이루어질 수 있다.As described above, the discoloration film layer 120 changes color depending on the amount of moisture, and the base film layer 110 is made of a material that does not change color depending on the amount of moisture. The base film layer 110 may be made of, for example, a polyethylene terephthalate material.
상기 변색필름층과 상기 베이스필름층이 밀착된 상태를 유지할 수 있도록 이들 사이에 접착층이 더 포함될 수 있다. 이와 관련하여, 도 2에서 (b)에 도시된 수분검출시트는 변색필름층(120), 접착층(130) 및 베이스필름층(110)이 순차적으로 적층된 형태로 이루어진다. 이와 같이 변색필름층(120)과 베이스필름층(110) 사이에 접착층(130)이 포함된 경우에는, 리튬 이차전지의 제조과정 중 상기 수분검출시트가 전지 구성요소에 결합된 상태로 이송될 때, 베이스필름층에서 변색필름층이 이탈되는 것을 방지할 수 있다.An adhesive layer may be further included between the discoloration film layer and the base film layer so as to maintain close contact therebetween. In this regard, the moisture detection sheet shown in (b) in FIG. 2 is made of a form in which a discoloration film layer 120, an adhesive layer 130, and a base film layer 110 are sequentially stacked. In this way, when the adhesive layer 130 is included between the discoloration film layer 120 and the base film layer 110, when the moisture detection sheet is transferred while being coupled to a battery component during the manufacturing process of a lithium secondary battery , It is possible to prevent the discoloration film layer from being separated from the base film layer.
상기 접착층은 투명색으로 이루어질 수 있는 바, 베이스필름층이 고유의 색상을 갖는 소재로 이루어지더라도, 접착층이 투명색이기 때문에, 상기 변색필름층의 색상이 변하는지 여부를 명확하게 확인할 수 있다.The adhesive layer may be made of a transparent color, even if the base film layer is made of a material having a unique color, since the adhesive layer is transparent, it can be clearly confirmed whether the color of the color-changing film layer is changed.
상기 변색필름층은 수분량에 따라 변색되는 색상이 정해져 있는 바, 수분과 접촉하여 변색이 되더라도, 상기 변색필름층을 건조하면, 변색 전 색상으로 재변색이 일어날 수 있다. 따라서, 수분검출시트가 수분과 만나 변색되어 특정한 색이 되더라도, 이를 건조하면 건조 상태의 색으로 되돌아가는 바, 반복적인 재사용이 가능하다.The discoloration film layer has a color that is discolored according to the amount of moisture. Even if it is discolored by contact with moisture, when the color changeable film layer is dried, re-discoloration may occur to the color before discoloration. Therefore, even if the moisture detection sheet is discolored in contact with moisture and becomes a specific color, when it is dried, it returns to the dry color, so that it can be reused repeatedly.
도 2에서 (c)에 도시된 수분검출시트는 베이스필름층(110)의 양면에 변색필름층(120)이 배치된 형태이고, 도 2에서 (d)에 도시된 수분검출시트는 베이스필름층(110)을 기준으로 양면에 접착층(130) 및 변색필름층(120)이 적층된 형태이다.The moisture detection sheet shown in (c) in FIG. 2 has a discoloration film layer 120 disposed on both sides of the base film layer 110, and the moisture detection sheet shown in (d) in FIG. 2 is a base film layer. The adhesive layer 130 and the discoloration film layer 120 are laminated on both sides based on (110).
도 3의 분리막 시트에서 코팅층이 분리막 기재의 양면에 형성되는 경우, 또는 도 4의 전극롤에서 전극시트의 양면에 전극합제층이 형성된 경우, 도 2의 (c) 및 (d)의 수분검출시트와 함께 권취되면, 분리막 시트의 양면 코팅층 각각, 또는 전극롤의 양면 전극합제층 각각에 존재하는 수분에 의한 색상 변화를 확인할 수 있다.When the coating layer is formed on both sides of the separator substrate in the separator sheet of FIG. 3, or when the electrode mixture layer is formed on both sides of the electrode sheet in the electrode roll of FIG. 4, the moisture detection sheet in (c) and (d) of FIG. When wound together, it is possible to check the color change due to moisture present in each of the double-sided coating layers of the separator sheet or each of the double-sided electrode mixture layers of the electrode roll.
또한, 도 2의 (d)의 수분검출시트에는 베이스필름층(110)과 변색필름층(120) 사이에 접착층(130)이 개재되어 있는 바, 베이스필름층과 변색필름층의 분리를 방지할 수 있다.In addition, in the moisture detection sheet of FIG. 2 (d), the adhesive layer 130 is interposed between the base film layer 110 and the color-changing film layer 120, which prevents separation between the base film layer and the color-changing film layer. can
도 3은 본원발명에 따른 분리막롤의 수직 단면도 및 부분 확대도이다.3 is a vertical cross-sectional view and a partially enlarged view of a separator roll according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본원발명에 따른 분리막롤(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 수분검출시트(100)를 포함하는 바, 분리막롤(200)은 분리막 시트(210)와 수분검출시트(100)가 중첩된 상태로 권취된 형태이고, 수분검출시트(100)의 변색필름층(120)이 분리막 시트(210)와 대면하도록 배치된 상태로 권취되어 있다.Referring to FIG. 3, the separation membrane roll 200 according to the present invention includes the moisture detection sheet 100 shown in FIGS. 1 and 2, and the separation membrane roll 200 includes the separation membrane sheet 210 and the moisture detection sheet 100. 100 is wound in an overlapping state, and the discoloration film layer 120 of the moisture detection sheet 100 is wound in a state in which it faces the separator sheet 210.
도 3의 분리막 시트(210)는 라미네이션 과정 이후에 전극과 함께 단위셀로 커팅될 수 있다. 분리막 시트(210)는 폴리올레핀 소재의 다공성 구조로 이루어진 분리막 기재, 및 상기 분리막 기재의 적어도 일면에 형성되고 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층을 포함할 수 있다. 또는 상기 코팅층이 생략되고 내열성이 향상된 다공성 구조로 이루어진 형태의 분리막 시트일 수 있다.The separator sheet 210 of FIG. 3 may be cut into unit cells together with electrodes after the lamination process. The separator sheet 210 may include a separator substrate made of a porous polyolefin material and a coating layer formed on at least one surface of the separator substrate and containing an inorganic material and a binder. Alternatively, it may be a separator sheet having a porous structure in which the coating layer is omitted and heat resistance is improved.
분리막 시트(210)와 수분검출시트(100)가 밀착되어 권취되는 바, 분리막 시트(210) 중 어느 일부에서 수분이 잔존하는 경우에는 변색필름층(120)의 색상이 변한 것을 시각적으로 확인할 수 있다.Since the separation membrane sheet 210 and the moisture detection sheet 100 are tightly wound and wound, when moisture remains in any part of the separation membrane sheet 210, it can be visually confirmed that the color of the discoloration film layer 120 has changed. .
따라서, 분리막 시트와 전극시트를 적층하여 라미네이션하는 단계 이전에, 예를 들어, 분리막 시트의 건조 단계에서 수분 제거가 완전히 이루어지지 않은 경우에, 수분검출시트의 색상 변화가 확인될 수 있다.Therefore, before the step of stacking and laminating the separator sheet and the electrode sheet, for example, when moisture is not completely removed in the drying step of the separator sheet, a change in color of the moisture detection sheet can be confirmed.
이와 같은 방법에 의해, 수분이 완전히 제거되지 않은 분리막 시트의 해당 부분을 제거할 수 있는 바, 수분이 남아 있는 분리막이 리튬 이차전지로 조립되는 것을 방지할 수 있다.By such a method, a corresponding portion of the separator sheet from which moisture is not completely removed can be removed, and thus, it is possible to prevent the separator with remaining moisture from being assembled into a lithium secondary battery.
상기 변색필름층의 색상 변화는 육안으로 확인할 수 있고, 또는 비젼카메라를 이용하여 확인할 수 있다.The color change of the discoloration film layer can be confirmed with the naked eye or using a vision camera.
도 4는 본원발명에 따른 전극롤의 수직 단면도 및 부분 확대도이다.4 is a vertical cross-sectional view and a partially enlarged view of an electrode roll according to the present invention.
도 4를 참조하면, 본원발명에 따른 전극롤(300)은 수분검출시트(100)를 포함하는 바, 전극롤(300)은 전극시트(310)와 수분검출시트(100)가 중첩된 상태로 권취된 형태이고, 수분검출시트(100)의 변색필름층(120)이 전극시트(310)와 대면하도록 배치된 상태로 권취되어 있다.Referring to FIG. 4, the electrode roll 300 according to the present invention includes a moisture detection sheet 100, and the electrode roll 300 is in a state in which the electrode sheet 310 and the moisture detection sheet 100 are overlapped. It is in a rolled form, and the discoloration film layer 120 of the moisture detecting sheet 100 is wound in a state in which it is arranged to face the electrode sheet 310 .
전극시트(310)는 전극집전체(312)의 양면에 전극합제층(311)이 코팅된 형태일 수 있다. 전극합제층(311)은 전극시트(310)의 일부에 코팅되며, 그 나머지 부분은 전극합제층(311)이 도포되지 않은 미코팅부가 된다.The electrode sheet 310 may have an electrode mixture layer 311 coated on both sides of the electrode current collector 312 . The electrode mixture layer 311 is coated on a portion of the electrode sheet 310, and the remaining portion becomes an uncoated portion on which the electrode mixture layer 311 is not applied.
상기 미코팅부는 전극 탭을 형성하기 위한 부분으로, 상기 전극시트는 전극 탭이 형성된 노칭 전극시트일 수 있다.The uncoated portion is a portion for forming an electrode tab, and the electrode sheet may be a notched electrode sheet in which an electrode tab is formed.
상기 수분검출시트는 상기 노칭 전극시트에서 전극합제가 코팅된 코팅부와 대면하도록 배치된다. 즉, 전극시트가 노칭되기 전, 또는 노칭된 후와 관계없이, 수분검출시트는 전극합제층이 도포된 코팅부의 면적과 대응되는 크기로 구성되고, 상기 코팅부와 외주변이 일치하도록 배치되어 권취될 수 있다.The moisture detection sheet is disposed to face the coated portion coated with the electrode mixture in the notched electrode sheet. That is, regardless of whether the electrode sheet is notched before or after it is notched, the moisture detection sheet is configured to have a size corresponding to the area of the coated portion to which the electrode mixture layer is applied, and is arranged so that the outer periphery coincides with the coated portion and is wound. It can be.
또는, 상기 수분검출시트는 상기 전극시트에서 코팅부와 미코팅부 전체 면적과 대응되는 면적으로 구성될 수 있다.Alternatively, the moisture detection sheet may have an area corresponding to the total area of the coated portion and the non-coated portion of the electrode sheet.
전극시트(310)와 수분검출시트(100)가 밀착되어 권취되는 바, 전극시트(310) 중 어느 일부에서 수분이 잔존하는 경우에는 변색필름층(120)의 색상이 변한 것을 시각적으로 확인할 수 있다.Since the electrode sheet 310 and the moisture detection sheet 100 are tightly wound and wound, when moisture remains in any part of the electrode sheet 310, it can be visually confirmed that the color of the discoloration film layer 120 has changed. .
따라서, 전극시트와 분리막 시트를 적층하여 라미네이션하는 단계 이전에, 예를 들어, 전극시트의 건조 단계에서 수분 제거가 완전히 이루어지지 않은 경우에, 수분검출시트의 색상 변화가 확인될 수 있다.Therefore, before the step of stacking and laminating the electrode sheet and the separator sheet, for example, when moisture is not completely removed in the drying step of the electrode sheet, a change in color of the moisture detection sheet can be confirmed.
이와 같은 방법에 의해, 수분이 완전히 제거되지 않은 전극시트의 해당 부분을 제거할 수 있는 바, 수분이 남아 있는 전극이 리튬 이차전지로 조립되는 것을 방지할 수 있다.By such a method, a corresponding portion of the electrode sheet from which moisture is not completely removed can be removed, and thus, it is possible to prevent an electrode with remaining moisture from being assembled into a lithium secondary battery.
도 5는 본원발명에 따른 전극조립체의 평면도 및 수직 단면도이다.5 is a plan view and a vertical cross-sectional view of an electrode assembly according to the present invention.
도 5를 참조하면, 도 5의 상부에는 전극조립체(400)의 평면도를 도시하고, 하부에는 전극조립체(400)를 A-A'에 따라 절단한 수직 단면도를 도시하고 있다.Referring to FIG. 5 , a plan view of the electrode assembly 400 is shown in the upper part of FIG. 5 , and a vertical cross-sectional view of the electrode assembly 400 taken along line A-A' is shown in the lower part.
본원발명에 따른 전극조립체(400)는 한 개 이상의 양극판(412)과 한 개 이상의 음극판(411) 사이에 분리막(도시하지 않음)이 개재되어 있는 전극적층체(410), 및 전극적층체(410)의 외면에 부가된 수분검출시트(100)를 포함한다.The electrode assembly 400 according to the present invention includes an electrode stack 410 in which a separator (not shown) is interposed between one or more positive electrode plates 412 and one or more negative electrode plates 411, and an electrode stack 410 ) It includes a moisture detection sheet 100 added to the outer surface of the.
전극적층체(410)에서 양극판(412)과 음극판(411)은 서로 반대 방향으로 돌출되는 전극탭들(420)을 포함하고, 전극탭들(420)은 전극리드(430)와 용접 등으로 결합된다.In the electrode stack 410, the positive electrode plate 412 and the negative electrode plate 411 include electrode tabs 420 protruding in opposite directions, and the electrode tabs 420 are bonded to the electrode lead 430 by welding or the like. do.
전극조립체(400)가 전지케이스에 수용되어 밀봉될 때, 전극리드(430)는 전지케이스의 외주변에서 외측으로 연장되도록 배치되어 전극단자로 기능할 수 있다.When the electrode assembly 400 is accommodated in the battery case and sealed, the electrode lead 430 is arranged to extend outward from the outer periphery of the battery case and can function as an electrode terminal.
수분검출시트(100)는 전극적층체의 전폭방향(W)과 평행하게 전극적층체(410)를 둘러싸는 띠 형태로 이루어진다. 도 5에는 3개의 수분검출시트(100)가 전극적층체의 외면에 부가된 형태를 도시하고 있으나, 전극적층체에 부가되는 수분검출시트의 개수는 수분검출시트의 폭에 따라 줄어들거나, 늘어날 수 있다.The moisture detection sheet 100 is formed in a band shape surrounding the electrode stack 410 in parallel with the overall width direction W of the electrode stack. Although FIG. 5 shows a form in which three moisture detection sheets 100 are added to the outer surface of the electrode laminate, the number of moisture detection sheets added to the electrode laminate may be reduced or increased according to the width of the moisture detection sheet. there is.
이와 같이, 본원발명은 전극조립체의 외면에 수분검출시트가 부착되는 바, 전극조립체를 전지케이스에 수납하기 이전 단계에서, 전극조립체를 구성하는 전극 및 분리막에 수분이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다.As described above, in the present invention, since the moisture detection sheet is attached to the outer surface of the electrode assembly, it is possible to check whether moisture is present in the electrodes and separators constituting the electrode assembly in a step before accommodating the electrode assembly in the battery case.
또한, 전극조립체의 외면에 수분이 발생하거나 침투되는지 여부를 시각적으로 쉽게 확인할 수 있다.In addition, it can be easily visually confirmed whether moisture is generated or penetrated into the outer surface of the electrode assembly.
본원발명은 또한, 상기 수분검출시트가 수분과 접촉하면 바로 변색이 일어나게 된다. 따라서, 종래에 전극조립체를 전지케이스에 삽입하고 전해액을 주액한 후에, 전해액과 수분의 반응에 의해 수분의 존재 여부를 확인하는 간접적인 방식 보다 빠르고 정확하게 수분의 잔존 여부 및 침투 여부를 확인할 수 있다.In the present invention, discoloration occurs immediately when the moisture detection sheet comes into contact with moisture. Therefore, it is possible to quickly and accurately check whether moisture remains or penetrates, compared to the conventional indirect method of inserting the electrode assembly into the battery case and injecting the electrolyte, and then checking the presence or absence of moisture by the reaction between the electrolyte and moisture.
상기 수분검출시트가 전극적층체의 외면에 부착된 후 제거되지 않은 상태로 전지셀로 조립되는 바, 수분검출시트가 전극판들의 정렬 상태를 고정하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 리튬 이차전지의 조립 과정에서 전극적층체의 적층 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.Since the moisture detection sheet is assembled into a battery cell without being removed after being attached to the outer surface of the electrode laminate, the moisture detection sheet may serve to fix the alignment of the electrode plates. Therefore, it is possible to stably maintain the laminated state of the electrode stack during the assembly process of the lithium secondary battery.
본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above information.
100: 수분검출시트
110: 베이스필름층
120: 변색필름층
130: 접착층
200: 분리막롤
210: 분리막시트
300: 전극롤
310: 전극시트
311: 전극합제층
312: 전극집전체
400: 전극조립체
410: 전극적층체
411: 음극판
412: 양극판
420: 전극탭
430: 전극리드100: moisture detection sheet
110: base film layer
120: discoloration film layer
130: adhesive layer
200: separator roll
210: separator sheet
300: electrode roll
310: electrode sheet
311: electrode mixture layer
312: electrode current collector
400: electrode assembly
410: electrode laminate
411 negative plate
412 positive plate
420: electrode tab
430: electrode lead
Claims (12)
수분과 접촉하면 색상이 변색되는 변색필름층, 및 적어도 일면에 상기 변색필름층이 위치하는 베이스필름층을 포함하고,
상기 변색필름층은 수분량에 따라 다양한 색상으로 변하는 수분검출시트.A moisture detection sheet for detecting moisture in components constituting a battery cell in the manufacturing process of a lithium secondary battery,
A color-changing film layer that changes color when in contact with moisture, and a base film layer on at least one surface of which the color-changing film layer is located,
The color-changing film layer is a moisture detection sheet that changes to various colors according to the amount of moisture.
상기 분리막롤은 분리막 시트와 상기 수분검출시트가 중첩된 상태로 권취된 형태이고,
상기 수분검출시트의 변색필름층이 상기 분리막 시트와 대면하도록 배치된 상태로 권취되어 있는 분리막롤.In the separation membrane roll comprising the moisture detection sheet according to any one of claims 1 to 6,
The separator roll is wound in a state in which the separator sheet and the moisture detection sheet are overlapped,
A separation membrane roll wound in a state in which the discoloration film layer of the moisture detection sheet faces the separation membrane sheet.
상기 전극롤은 전극시트와 상기 수분검출시트가 중첩된 상태로 권취된 형태이고,
상기 수분검출시트의 변색필름층이 상기 전극시트와 대면하도록 배치된 상태로 권취되어 있는 전극롤.In the electrode roll comprising the moisture detection sheet according to any one of claims 1 to 6,
The electrode roll is wound in a state in which the electrode sheet and the moisture detection sheet are overlapped,
An electrode roll wound in a state in which the discoloration film layer of the moisture detection sheet faces the electrode sheet.
상기 전극조립체는, 한 개 이상의 양극판과 한 개 이상의 음극판 사이에 분리막이 개재되어 있는 전극적층체, 및 상기 전극적층체의 외면에 부가된 수분검출시트를 포함하고,
상기 수분검출시트는 상기 전극적층체의 전폭방향과 평행하게 상기 전극적층체를 둘러싸는 띠 형태로 이루어진 전극조립체.In the electrode assembly to which the moisture detection sheet according to any one of claims 1 to 6 is added,
The electrode assembly includes an electrode stack in which a separator is interposed between at least one positive electrode plate and at least one negative electrode plate, and a moisture detection sheet added to an outer surface of the electrode stack,
The electrode assembly of claim 1 , wherein the moisture detection sheet has a band shape surrounding the electrode laminate in parallel with the entire width direction of the electrode laminate.
상기 전극조립체는 상기 전극적층체의 외면에 수분검출시트가 부착된 상태로 전지케이스에 수용되는 리튬 이차전지.In the lithium secondary battery comprising the electrode assembly according to claim 10,
The electrode assembly is a lithium secondary battery accommodated in a battery case with a moisture detection sheet attached to an outer surface of the electrode laminate.
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