KR20230123839A - 이차전지 제조방법 및 이에 사용되는 이차전지 제조장치 - Google Patents

이차전지 제조방법 및 이에 사용되는 이차전지 제조장치 Download PDF

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KR20230123839A
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Abstract

본 발명은 이차전지 제조방법 및 이에 사용되는 이차전지 제조장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 파우치 타입의 이차전지 제조방법 및 이에 사용되는 이차전지 제조장치에 관한 것이다.
본 발명은 전극조립체가 수납되는 수납부 및 상기 수납부의 테두리를 따라 연장 형성된 테두리부가 구비된 전지케이스를 포함하는 이차전지 제조방법에 있어서,
상기 전지케이스 내부의 가스를 외부로 배출시키는 가스 배출단계; 상기 테두리부의 일부를 가압하여 가압영역을 형성하는 가압단계; 및 상기 테두리부의 일부를 열융착 실링하여 제1 실링영역을 형성하는 제1 실링단계를 포함하며; 상기 가압영역은, 상기 수납부 및 상기 제1 실링영역 사이에 마련되는 이차전지 제조방법을 제공한다.
그리고 본 발명은 본체; 상기 본체로부터 이동 가능하게 구비되며 상기 테두리부의 일부를 가압하여 가압영역을 형성하는 가압 프레스를 포함하는 이차전지 제조장치를 제공한다.

Description

이차전지 제조방법 및 이에 사용되는 이차전지 제조장치 {Secondary battery manufacturing method and secondary battery manufacturing apparatus used therefor}
본 발명은 이차전지 제조방법 및 이에 사용되는 이차전지 제조장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 파우치 타입의 이차전지 제조방법 및 이에 사용되는 이차전지 제조장치에 관한 것이다.
이차전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치 타입의 전지로 분류된다. 이차전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 전지케이스에 내장한 구조의 파우치 타입의 이차전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
이러한, 상기 파우치 타입의 이차전지는 전지케이스 내부에 전해액과 함께 전극조립체를 수납하는 조립 공정; 전지케이스 내부의 가스를 외부로 배출하는 디가스(Degas) 공정 및 전지케이스를 밀봉하는 실링공정을 거쳐 제조된다.
그러나, 상기 디가스 공정 수행 이후에는 전지케이스 내부 가스 유동으로 인하여 전지케이스가 외면이 울퉁불퉁해질 수 있는데, 이 상태에서 전지케이스를 실링하는 경우, 실링 영역 및 실링 영역의 부근에 주름이 발생할 수 있다. 이와 같은 주름은 외관 불량 및 절연 저항 불량 등을 발생시키는 치명적인 문제가 있다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 디가싱 공정 및 실링 공정으로 제조된 이차전지의 전지케이스 외면의 주름 발생을 최소화할 수 있는 이차전지 제조방법 및 이에 사용되는 이차전지 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 전극조립체가 수납되는 수납부 및 상기 수납부의 테두리를 따라 연장 형성된 테두리부가 구비된 전지케이스를 포함하는 이차전지 제조방법에 있어서, 상기 전지케이스 내부의 가스를 외부로 배출시키는 가스 배출단계; 상기 테두리부의 일부를 가압하여 가압영역을 형성하는 가압단계; 및 상기 테두리부의 일부를 열융착 실링하여 제1 실링영역을 형성하는 제1 실링단계를 포함하며; 상기 가압영역은, 상기 수납부 및 상기 제1 실링영역 사이에 마련되는 이차전지 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은, 상기 제1 실링단계 이후에, 상기 테두리부의 일부를 열융착 실링하여 제2 실링영역을 형성하는 제2 실링단계를 더 포함하며; 상기 제2 실링영역은 상기 가압영역의 위치에 대응되어 형성될 수 있다.
상기 가압단계는, 상기 전지케이스의 길이 방향을 따라 가압을 수행하여 상기 가압영역을 형성할 수 있다.
상기 제1 실링단계는, 상기 가압영역과 나란하게 실링을 수행하여 제1 실링영역을 형성할 수 있다.
한편 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은, 상기 가스 배출단계 이전에, 상기 테두리부 상에 관통홀을 형성하는 관통홀 형성단계를 더 포함하며; 상기 가스 배출단계는 상기 관통홀을 통하여 상기 전지케이스 내부의 가스를 외부로 배출시킬 수 있다.
상기 제1 실링영역은, 상기 관통홀 및 상기 가압영역 사이에 마련될 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은, 상기 가압단계 및 상기 제1 실링단계 사이에서, 상기 관통홀에 피어싱 부재를 삽입하여 상기 전지케이스의 위치를 고정하는 전지케이스 고정단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은 상기 관통홀 형성단계 이전에, 상기 전지케이스 주위에 진공상태를 형성하는 진공 형성단계를 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은 상기 제1 실링단계 이후에, 상기 전지케이스 주위에 진공상태를 해제하는 진공 해제단계를 더 포함할 수 있다.
상기 가스 배출단계는, 상기 수납부를 상기 전지케이스의 두께방향으로 가압함으로써 상기 전지케이스 내부의 가스를 외부로 배출할 수 있다.
한편 본 발명은 전극조립체가 수납되는 수납부 및 상기 수납부의 테두리를 따라 연장형성된 테두리부가 구비된 전지케이스를 포함하는 이차전지를 제조하는 이차전지 제조장치에 있어서, 본체; 상기 본체로부터 이동 가능하게 구비되며 상기 테두리부의 일부를 가압하여 가압영역을 형성하는 가압 프레스; 및 상기 본체로부터 이동 가능하게 구비되며 상기 테두리부의 일부를 열융착 실링하여 제1 실링영역을 형성하는 실링부재를 포함하며; 상기 가압영역은, 상기 수납부 및 상기 제1 실링영역 사이에 마련되는 이차전지 제조장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 이차전지 제조장치는 상기 본체로부터 이동 가능하게 구비되며 상기 수납부를 가압하여 가스를 배출하는 가스 배출 프레스를 더 포함하며; 상기 가압 프레스는, 상기 가스 배출 프레스 및 상기 실링부재 사이에 배치될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 이차전지 제조장치는 상기 본체로부터 이동 가능하게 구비되며 상기 테두리부 상에 관통홀을 형성하는 피어싱 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 전지케이스의 테두리부 상에서 수납부 및 제1 실링영역 사이에 가압영역을 형성함으로써 전지케이스의 주름에 의한 외관 불량 및 절연 저항 불량 등의 문제를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명은 전지케이스의 테두리부 상에서 수납부 및 제1 실링영역 사이에 가압영역을 형성한 후, 상기 가압영역의 위치에 대응하여 제2 실링 영역을 형성함으로써 제2 실링 영역의 주름을 최소화하하여 절연 저항 불량을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 상기 가압영역의 위치에 대응하여 제2 실링 영역을 형성함으로써 제2 실링 영역에 대응되는 전지케이스 내부 영역의 전해액을 최소화하여 전해액에 의한 절연 저항 불량을 방지하여 실링 품질을 개선시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 제조방법의 흐름을 보여주는 흐름도이다.
도 2는, 도 1의 이차전지 제조방법에 따라 제조된 이차전지의 모습을 보여주는 정면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 제조장치의 모습을 보여주는 개념도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이차전지 제조방법
본 발명은, 도 1에 도시된 바와 같이, 전극조립체(11)가 수납되는 수납부(12a) 및 상기 수납부(12a)의 테두리를 따라 연장 형성된 테두리부(12b)가 구비된 전지케이스(12)를 포함하는 이차전지 제조방법에 있어서, 상기 전지케이스(12) 내부의 가스를 외부로 배출시키는 가스 배출단계(S30); 상기 테두리부(12b)의 일부를 가압하여 가압영역(P)을 형성하는 가압단계(S40); 및 상기 테두리부(12b)의 일부를 열융착 실링하여 제1 실링영역(A1)을 형성하는 제1 실링단계(S60)를 포함하는 이차전지 제조방법을 제공한다.
먼저 상기와 같은 이차전지(10)는, 전극조립체(11) 및 상기 전극조립체(11)를 수용하는 전지케이스(10)를 포함할 수 있다.
이때 전극조립체(11)는, 양극 및 음극의 전극과 분리막이 교대로 배치되는 구성일 수 있다. 구체적으로 상기 전극조립체(11)는 양극 집전체/ 양극 활물질층/ 분리막/ 음극 활물질층/ 음극 집전체 순으로 적층되어, 분리막의 일 면의 양극 활물질층이, 다른 일 면에 음극 활물질층이 대면하고 있는 구조를 가질 수 있다. 그리고 도 2에서 상기 전극조립체(11)는 전지케이스(12) 내부에 수납되는 구성으로서 점선으로 표시되었음에 유의한다.
그리고 상기 전지케이스(12)는, 전극조립체(11)가 수납되는 수납부(12a) 및 상기 수납부(12a)의 테두리를 따라 연장 형성된 테두리부(12b)가 구비된 구성으로서. 다양한 구성이 가능하다.
여기서 상기 수납부(12a)는 상기 전지케이스(12) 상에서 상술한 전극조립체(11)가 수납될 수 있도록 오목하게 포밍(forming)되어 빈 공간을 가지는 가지는 영역으로서, 상술한 전극조립체(11)와 함께 전해액 등이 수용될 수 있다.
그리고 상기 테두리부(12b)는, 상기 전지케이스(12) 상에서 상기 수납부(12a)의 테두리를 따라 연장형성되는 영역일 수 있다. 이러한 테두리부(12b)는 수납부(12a)에 수납된 전극조립체(11)가 외부의 수분 및 공기 등에 노출되어 손상됨을 방지하기 위하여 밀폐된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 테두리부(12b)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 테두리부(12b)의 외주변을 따라 열융착되어 실링되는 가장자리 실링영역(A3)이 형성될 수 있다.
한편, 이와 같은 구조의 이차전지(10)는 상기 전지케이스(12) 내부에서 전해액과 전극조립체(11)가 반응하여 가스가 발생하며, 이에 가스를 배출시키는 가스 배출단계(S30)가 수행된다.
구체적으로 상기 가스 배출단계(S30)는 상기 전지케이스(12) 내부의 가스를 외부로 배출시키는 단계로서, 다양한 방법으로 수행될 수 있다.
예를 들어, 상기 가스 배출단계(S30)는, 상기 수납부(12a)를 상기 전지케이스(12)의 두께방향(도 2 기준 X-Y평면에 수직한 방향)으로 가압함으로써 상기 전지케이스(12) 내부의 가스를 외부로 배출할 수 있다.
다만, 상기 가스 배출단계(S30)의 가스 배출방법은 상기 내용에 한정되는 것은 아니며, 상기 전지케이스(12) 주위에 진공을 형성함으로써 상기 전지케이스(12) 내부의 가스를 외부로 배출할 수도 있음은 물론이다.
한편, 상기 가스 배출단계(S30)의 수행 이후에는 상기 테두리부(12b)의 일부를 가압하는 가압단계(S40)가 수행될 수 있다.
구체적으로 상기 가압단계(S40)는, 전지케이스(12) 내부에서 가스 유동이 발생하여 울퉁불퉁해진 전지케이스(12)의 일부를 가압하여 가압 프레스(130) 등으로 가압하여 가압영역(P)을 형성할 수 있다.
이러한 상기 가압단계(S40)는 테두리부(12b)의 일부, 즉 가압영역(P)을 일정 수준 이상으로 평평한 상태를 유지할 수 있게 하므로 주름을 최소화 할 수 있으며, 이에 상기 가압영역(P)에 후술할 제2 실링단계(S80)에서 실링이 수행되는 경우에도 일정 수준 이상의 실링 품질을 확보할 수 있다.
또한 상기 가압단계(S40)는 테두리부(12b)의 일부를 가압하여 가압영역(P)을 형성하므로 상기 전지케이스(12) 내부에 마련된 전해액을 상기 가압영역(P)에 대응되지 않는 위치로 이동시킬 수 있다. 이 경우 상기 전해액은 상기 가압영역(P)에 대응되는 위치에서 상대적으로 적은 양으로 마련될 수 있으며, 이에 상기 가압영역(P)에 후술할 제2 실링단계(S80)에서 실링이 수행되는 경우 전해액으로 인한 절연저항 불량을 최소화할 수 있다.
이러한 가압영역(P)은 상기 테두리부(12b) 상에서 다양하게 형성될 수 있다.
다만 상기 가압영역(P)이 후술할 제2 실링단계(S80)에서 실링되는 경우 실링 품질이 개선된 실링 품질을 확보할 수 있음을 고려할 때, 상기 가압영역(P)은 완제품에서 절단되는 제1 실링영역(A1)보다 상기 수납부(12a)에 가깝게 마련됨이 바람직할 수 있다. 이를 고려하면 상기 가압영역(P)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 수납부(12a) 및 후술할 제1 실링영역(A1) 사이에 마련될 수 있다.
이 경우, 상기 가압영역(P)은 상기 전지케이스(12)의 길이 방향(도 2 기준 X 방향)을 따라 형성될 수 있다. 이때, 상기 가압영역(P)은 도 2에 도시된 바와 같이 연속적으로 형성됨이 바람직하나, 불연속적으로 형성될 수도 있음은 물론이다.
그리고 상기 가압단계(S40)는, 다양한 온도에서 수행될 수 있다. 다만, 상기 가압단계(S40)는 상기 테두리부(12b) 일부의 실링을 수행하는 것이 아닌, 상기 테두리부(12b)의 일부를 구겨지지 않도록 펴주는 단계임을 고려하면, 상기 가압단계(S40)는 상온에서 수행됨이 바람직할 수 있다.
여기서 상온은 한편, 상기 상온의 의미는, 당업계에 'room temperature' 또는 상온이라 칭하여지는 온도 범위를 말한다. 즉, 실험실, 연구실 등의 온도를 뜻하며, 특히 온도를 지정하거나 조절을 하지 않고 실험을 진행한 경우라든가 시료와 물질을 실내에 방치한 경우에 사용되는 온도 조건의 표현으로서, 실내의 대기 온도를 말한다. 일반적으로 인간이 쾌적하게 지낼 수 있는 온도로서, 보통 15℃ 내지 20℃ 전후이다.
한편, 상기 가압단계(S40) 이후에는 상기 테두리부(12b)의 일부를 열융착하여 실링하는 제1 실링단계(S60)가 수행될 수 있다.
구체적으로 상기 제1 실링단계(S60)는, 실링부재(140) 등을 이용하여 상기 테두리부(12b)의 일부를 열융착하여 실링하여 상기 테두리부(12b)에 제1 실링영역(A1)을 형성할 수 있다. 여기서 제1 실링영역(A1)은 제2 실링영역(A2)의 형성 이전, 전지케이스(12)의 실링 위치를 고정하고, 제2 실링영역(A2)의 형성 위치를 대략적으로 가이드하는 영역으로 이해될 수 있다.
여기서 제1 실링영역(A1)은, 상기 테두리부(12b) 상에서 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 제1 실링영역(A1)은 상술한 가압영역(P)과 나란하게 형성될 수 있다. 이때 상기 가압영역(P)이 상기 전지케이스(12)의 길이 방향(도 2 기준 X 방향)을 따라 형성되는 경우, 상기 제1 실링영역(A1) 역시 상기 전지케이스(12)의 길이 방향(도 2 기준 X 방향)을 따라 형성될 수 있다. 그리고 상기 제1 실링영역(A1)은 도 2에 도시된 바와 같이 연속적으로 형성됨이 바람직하나, 불연속적으로 형성될 수도 있음은 물론이다.
그리고 상기 제1 실링단계(S60)는, 다양한 온도에서 수행될 수 있다. 여기서 상기 실링단계는 상기 테두리부(12b) 일부의 실링을 수행하는 단계임을 고려하면, 상기 제1 실링단계(S60)는 상온 초과의 온도로 수행됨이 바람직할 수 있다. 여기서 상온은 전술한 바와 같이 당업계에 'room temperature' 또는 상온이라 칭하여지는 온도 범위로서, 보통 15℃ 내지 20℃ 전후이다.
이로써 상온 초과의 온도는 20℃ 이상의 온도일 수 있으며, 예를 들어 전지케이스(12)가 폴리프로필렌(polypropylene) 시트를 포함하는 경우, 160℃ 내지 190℃로 설정될 수 있다.
한편, 상기 제1 실링단계(S60) 이후에는, 상기 테두리부(12b)의 일부를 열융착 실링하는 제2 실링단계(S80)가 수행될 수 있다.
구체적으로 상기 제2 실링단계(S80)는, 실링 부재 등을 이용하여 상기 테두리부(12b)의 일부를 열융착 실링하여 제2 실링영역(A2)을 형성함으로써 상기 전지케이스(12)를 밀봉시킬 수 있다.
여기서 제2 실링영역(A2)은 상기 가압영역(P)의 위치에 대응되어 형성된다.
즉, 상기 제2 실링영역(A2)은 상기 가압영역(P)이 형성된 위치에 중첩되어 형성될 수 있다. 이에 도 2에는 제2 실링영역(A2)과 가압영역(P)이 동일한 위치를 가리키는 것으로 표시되어 있으나, 이는 제2 실링영역(A2)과 가압영역(P)이 중첩되어 형성되어 있음을 의미하는 것에 유의한다. 이 경우 상기 제2 실링영역(A2)은 상기 가압영역(P)과 동일한 면적을 가질 수도 있고, 상기 가압영역(P)보다 작거나 큰 면적을 가질 수도 있다.
이러한 제2 실링단계(S80)에서는 가압영역(P)에 제2 실링영역(A2)을 형성함으로써 제2 실링영역(A2)에 주름 및 절연저항 불량을 최소화함으로써 개선된 실링 품질을 확보할 수 있다.
한편, 상기한 제2 실링영역(A2)은 상기 가압영역(P)에 대응되어 형성되므로, 상기 가압영역(P)이 상기 전지케이스(12)의 길이 방향(도 2 기준 X 방향)을 따라 형성되는 경우, 상기 제2 실링영역(A2) 역시 상기 전지케이스(12)의 길이 방향(도 2 기준 X 방향)을 따라 형성될 수 있다.
그리고 상기 제2 실링단계(S80)는, 다양한 온도에서 수행될 수 있다. 여기서 상기 실링단계는 상기 테두리부(12b) 일부의 실링을 수행하는 단계임을 고려하면, 상기 제2 실링단계(S80)는 상온 초과의 온도로 수행됨이 바람직할 수 있다. 여기서 상온은 전술한 바와 같이 당업계에 'room temperature' 또는 상온이라 칭하여지는 온도 범위로서, 보통 15℃ 내지 20℃ 전후이다.
이로써 상온 초과의 온도는 20℃ 이상의 온도일 수 있으며, 예를 들어 전지케이스(12)가 폴리프로필렌(polypropylene) 시트를 포함하는 경우, 160℃ 내지 190℃로 설정될 수 있다.
한편, 본 발명은 전술한 가스 배출단계(S30) 이전에, 상기 테두리부(12b) 상에 관통홀(h)을 형성하는 관통홀 형성단계(S20)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 전술한 가스 배출단계(S30)에서 상기 관통홀(h)을 통하여 상기 전지케이스(12) 내부의 가스를 외부로 배출시킬 수 있다.
구체적으로 상기 관통홀 형성단계(S20)는, 피어싱(Piercing) 부재 등을 이용하여 상기 테두리부(12b) 상에 관통홀(h)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 피어싱 부재(150) 등은 상기 테두리부(12b)에 대응되는 위치에서 상기 전지케이스(12)를 향하여 승하강하여 상기 전지케이스(12)를 천공함으로써 상기 관통홀(h)을 형성할 수 있다.
상기한 관통홀(h)은 상기 테두리부(12b) 상에서 다양한 위치에 형성될 수 있다. 다만, 상기 관통홀(h)은 완제품에서 전극조립체(11)가 밀봉된 구조를 가져야함을 고려할 때, 상기 수납부(12a)와 상대적으로 먼 위치에 형성됨이 바람직할 수 있다.
이 경우, 상기 관통홀(h)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 테두리부(12b) 상에서 전술한 가장자리 실링영역(A3) 및 제1 실링영역(A1) 사이에 위치될 수 있다. 여기서 상기 제1 실링영역(A1)은, 상기 관통홀(h) 및 상기 가압영역(P) 사이에 마련될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 가압단계(S40) 및 상기 제1 실링단계(S60) 사이에서 상기 관통홀(h)에 피어싱 부재(150)를 삽입하여 상기 전지케이스(12)의 위치를 고정하는 전지케이스(12) 고정단계(S50)를 더 포함할 수도 있다.
구체적으로 상기 전지케이스(12) 고정단계(S50)는, 상기 관통홀(h)에 대응되는 위치에서 상기 피어싱 부재(150)가 상기 전지케이스(12)를 향하여 이동하여 상기 관통홀(h)에 삽입됨으로써 상기 전지케이스(12)의 위치를 고정할 수 있다.
그리고 상기 피어싱 부재(150)가 관통홀(h)에 삽입되어 전지케이스(12)의 위치가 고정된 상태에서 전술한 제1 실링단계(S60), 후술할 진공 해제단계(S70) 및 제2 실링단계(S80) 중 적어도 어느 하나의 단계가 수행될 수 있다.
한편 본 발명은 전술한 관통홀 형성단계(S20) 이전에, 상기 전지케이스(12) 주위에 진공상태를 형성하는 진공 형성단계(S10)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 전지케이스(12)는 내부에 진공 분위기를 형성하는 진공 챔버(미도시)에 수용될 수 있다.
또한 본 발명은 전술한 제1 실링단계(S60) 이후에 상기 전지케이스(12) 주위에 진공상태를 해제하는 진공 해제단계(S70)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 진공 해제단계(S70)는 상기 전지케이스(12)를 수용한 진공 챔버에서 내부의 진공분위기가 해제됨으로써 수행될 수 있다.
그리고 상기 진공 해제단계(S70)는 전술한 제1 실링단계(S60) 이후에 수행될 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 제1 실링단계(S60) 및 제2 실링단계(S80) 사이에 수행될 수 있다.
이차전지 제조장치
한편, 본 발명은 전극조립체(11)가 수납되는 수납부(12a) 및 상기 수납부(12a)의 테두리를 따라 연장형성된 테두리부(12b)가 구비된 전지케이스(12)를 포함하는 이차전지(10)를 제조하는 이차전지 제조장치(100)에 있어서, 본체(110); 상기 본체(110)로부터 이동 가능하게 구비되며 상기 테두리부(12b)의 일부를 가압하여 가압영역(P)을 형성하는 가압 프레스(130); 및 상기 본체(110)로부터 이동 가능하게 구비되며 상기 테두리부(12b)의 일부를 열융착 실링하여 제1 실링영역(A1)을 형성하는 실링부재(140)를 포함하는 이차전지 제조장치(100)를 제공한다.
여기서 본체(110)는, 상기 가압 프레스(130) 및 실링부재(140) 중 적어도 어느 하나가 이동 가능하게 연결되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다. 이때 상기 본체(110)는, 가압 프레스(130) 및 실링부재(140) 중 적어도 어느 하나가 이동 가능하도록 리니어 모터(linear motor), 유압 실린더 등을 포함할 수 있다.
한편, 가압 프레스(130)는, 상기 본체(110)로부터 이동 가능하게 구비되며 상기 테두리부(12b)의 일부를 가압하여 가압영역(P)을 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
여기서 전술한 바와 같이 상기 가압영역(P)은, 상기 수납부(12a) 및 상기 제1 실링영역(A1) 사이에 마련되는 경우, 상기 가압 프레스(130)는, 후술할 가스 배출 프레스(120) 및 실링부재(140) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 상기 가압영역(P) 및 제1 실링영역(A1)에 대한 구체적인 내용은 전술한 내용에 갈음할 수 있다.
또한 상기 가압 프레스(130)는 가열 부재(미도시)를 하나 이상 구비할 수도 있다. 이 경우 상기 가압 프레스(130)는 상기 가압영역(P)을 형성하는 경우에는 상온 상태를 유지하며, 전술한 제2 실링영역(A2)의 형성 시 상온 초과의 온도를 유지하여 가압영역(P)에 대응되는 위치를 가압함으로써 제2 실링영역(A2)을 형성할 수도 있다.
한편, 여기서 실링부재(140)는, 상기 본체(110)로부터 이동 가능하게 구비되며 상기 테두리부(12b)의 일부를 열융착 실링하여 제1 실링영역(A1)을 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
이 경우 상기 실링부재(140)는 상기 제1 실링영역(A1)을 상온 초과의 온도로 가열하는 동시에 가압할 수 있으며, 이를 위하여 가열부재를 더 포함할 수 있다. 여기서 상온 초과의 온도는 20℃ 이상의 온도일 수 있으며, 예를 들어 전지케이스(12)가 폴리프로필렌(polypropylene) 시트를 포함하는 경우, 160℃ 내지 190℃로 설정될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 수납부(12a)를 가압하여 가스를 배출하는 가스 배출 프레스(120)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로 가스 배출 프레스(120)는, 상기 본체(110)로부터 이동 가능하게 구비되며 상기 수납부(12a)를 가압하여 가스를 배출하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
상기한 가스 배출 프레스(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 수납부(12a)가 상기 전지케이스(12)의 두께방향(도 3 기준 Z 방향)으로 가압되도록 이동함으로써 상기 전지케이스(12) 내부의 가스를 외부로 배출할 수 있다.
한편 본 발명은 상기 본체(110)로부터 이동 가능하게 구비되며 상기 테두리부(12b) 상에 관통홀(h)을 형성하는 피어싱 부재(150)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 피어싱 부재(150)는 상기 테두리부(12b)에 대응되는 위치에서 상기 전지케이스(12)를 향하여 승하강하여 상기 전지케이스(12)를 천공함으로써 상기 관통홀(h)을 형성할 수 있다. 여기서 관통홀(h)에 대한 보다 상세한 내용은 전술한 내용에 갈음할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
S10: 진공 형성단계
S20: 관통홀 형성단계
S30: 가스 배출단계
S40: 가압단계
S50: 전지케이스 고정단계
S60: 제1 실링단계
S70: 진공 해제단계
S80: 제2 실링단계
10: 이차전지
11: 전극조립체
12: 전지케이스
12a: 수납부
12b: 테두리부
A1: 제1 실링영역
A2: 제2 실링영역
A3: 가장자리 실링영역
P: 가압영역
h: 관통홀
100: 이차전지 제조장치
110: 본체
120: 가스 배출 프레스
130: 가압 프레스
140: 실링부재
150: 피어싱 부재

Claims (13)

  1. 전극조립체가 수납되는 수납부 및 상기 수납부의 테두리를 따라 연장 형성된 테두리부가 구비된 전지케이스를 포함하는 이차전지 제조방법에 있어서,
    상기 전지케이스 내부의 가스를 외부로 배출시키는 가스 배출단계;
    상기 테두리부의 일부를 가압하여 가압영역을 형성하는 가압단계; 및
    상기 테두리부의 일부를 열융착 실링하여 제1 실링영역을 형성하는 제1 실링단계를 포함하며;
    상기 가압영역은, 상기 수납부 및 상기 제1 실링영역 사이에 마련되는 이차전지 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 실링단계 이후에,
    상기 테두리부의 일부를 열융착 실링하여 제2 실링영역을 형성하는 제2 실링단계를 더 포함하며;
    상기 제2 실링영역은 상기 가압영역의 위치에 대응되어 형성되는 이차전지 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압단계는, 상기 전지케이스의 길이 방향을 따라 가압을 수행하여 상기 가압영역을 형성하는 이차전지 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 실링단계는,
    상기 가압영역과 나란하게 실링을 수행하여 제1 실링영역을 형성하는 이차전지 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 배출단계 이전에,
    상기 테두리부 상에 관통홀을 형성하는 관통홀 형성단계를 더 포함하며;
    상기 가스 배출단계는 상기 관통홀을 통하여 상기 전지케이스 내부의 가스를 외부로 배출시키는 이차전지 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 실링영역은, 상기 관통홀 및 상기 가압영역 사이에 마련되는 이차전지 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 가압단계 및 상기 제1 실링단계 사이에서,
    상기 관통홀에 피어싱 부재를 삽입하여 상기 전지케이스의 위치를 고정하는 전지케이스 고정단계를 더 포함하는 이차전지 제조방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 관통홀 형성단계 이전에, 상기 전지케이스 주위에 진공상태를 형성하는 진공 형성단계를 더 포함하는 이차전지 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 실링단계 이후에,
    상기 전지케이스 주위에 진공상태를 해제하는 진공 해제단계를 더 포함하는 이차전지 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 배출단계는, 상기 수납부를 상기 전지케이스의 두께방향으로 가압함으로써 상기 전지케이스 내부의 가스를 외부로 배출하는 이차전지 제조방법.
  11. 전극조립체가 수납되는 수납부 및 상기 수납부의 테두리를 따라 연장형성된 테두리부가 구비된 전지케이스를 포함하는 이차전지를 제조하는 이차전지 제조장치에 있어서,
    본체;
    상기 본체로부터 이동 가능하게 구비되며 상기 테두리부의 일부를 가압하여 가압영역을 형성하는 가압 프레스; 및
    상기 본체로부터 이동 가능하게 구비되며 상기 테두리부의 일부를 열융착 실링하여 제1 실링영역을 형성하는 실링부재를 포함하며;
    상기 가압영역은, 상기 수납부 및 상기 제1 실링영역 사이에 마련되는 이차전지 제조장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 본체로부터 이동 가능하게 구비되며 상기 수납부를 가압하여 가스를 배출하는 가스 배출 프레스를 더 포함하며;
    상기 가압 프레스는, 상기 가스 배출 프레스 및 상기 실링부재 사이에 배치되는 이차전지 제조장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 본체로부터 이동 가능하게 구비되며 상기 테두리부 상에 관통홀을 형성하는 피어싱 부재를 더 포함하는 이차전지 제조장치.
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