KR20240044781A - Formation jig of secondary battery and formation method using the same - Google Patents

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KR20240044781A
KR20240044781A KR1020220124232A KR20220124232A KR20240044781A KR 20240044781 A KR20240044781 A KR 20240044781A KR 1020220124232 A KR1020220124232 A KR 1020220124232A KR 20220124232 A KR20220124232 A KR 20220124232A KR 20240044781 A KR20240044781 A KR 20240044781A
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이효준
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명에 따른 포메이션 지그는, 나란하게 다수로 설치되고, 서로 간에 간결 조절이 가능하도록 결합되며, 각각의 사이에 형성되는 갭(Gap)에 이차전지가 개재되도록 구성된 가압 플레이트; 및 상기 가압 플레이트와, 상기 이차전지의 사이에 개재되고, 평면 상 두께 방향(z축 방향)으로 a의 길이만큼 돌출된 돌출부를 구비한 가압 보조 부재를 포함한다.The formation jig according to the present invention includes a plurality of press plates installed side by side, coupled to each other to enable compact adjustment, and configured to have a secondary battery interposed in a gap formed between each press plate; and a pressing auxiliary member interposed between the pressing plate and the secondary battery and having a protrusion protruding by a length of a in the thickness direction (z-axis direction) on a plane.

Description

이차전지의 포메이션 지그 및 이를 이용한 포메이션 방법{Formation jig of secondary battery and formation method using the same}Formation jig of secondary battery and formation method using the same {Formation jig of secondary battery and formation method using the same}

본 발명은 이차전지의 포메이션 지그 및 이를 이용한 포메이션 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는, 이차전지의 양극 또는 음극의 슬라이딩 영역에서 리튬의 석출을 방지하기 위한 포메이션 지그 및 이를 이용한 포메이션 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a formation jig for a secondary battery and a formation method using the same. More specifically, it relates to a formation jig for preventing precipitation of lithium in the sliding area of the positive or negative electrode of a secondary battery and a formation method using the same.

이차전지는 충전 및 방전을 통해 반복적으로 재사용될 수 있는 전지를 말한 다. 이러한 이차 전지는 스마트폰, 노트북, 나아가, 전기 자동차 등 첨단 전자기 기 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 기존의 납 축전지, 니 켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지 및 니켈-아연 전지 등 다른 이차전지와 비교하여 단위 중량당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능하기 때문에 최근 들어 보다 활 발하게 사용되고 있는 추세이다.Secondary batteries refer to batteries that can be reused repeatedly through charging and discharging. These secondary batteries are widely used in advanced electronic devices such as smartphones, laptops, and even electric vehicles. In particular, lithium secondary batteries have become more popular in recent years because they have a higher energy density per unit weight and enable rapid charging compared to other secondary batteries such as existing lead acid batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, and nickel-zinc batteries. It is being widely used.

이차전지는 전지케이스의 형태 및 소재에 따라 각형, 파우치형, 원통형 등의 이차전지로 분류될 수 있으며, 파우치형 이차전지는 내층/배리어층/외층 구조의 라미네이트 시트의 전지케이스 내부에, 양극/분리막/음극을 포함하는 전극조립체가 전해액과 수납된 형태의 이차전지이다. Secondary batteries can be classified into prismatic, pouch-shaped, and cylindrical secondary batteries depending on the shape and material of the battery case. Pouch-type secondary batteries are inside the battery case of a laminate sheet with an inner layer/barrier layer/outer layer structure, and the anode/ It is a secondary battery in which an electrode assembly including a separator/cathode is stored in an electrolyte solution.

이러한 이차전지는 조립을 완료한 직후 바로 사용할 수 없고, 전해액과 전극이 전기화학적 반응을 하도록 활성화하는 과정을 거친 후 비로소 출하될 수 있다. 이러한 활성화 과정은 조립한 이차전지의 전해액이 전극조립체에 함침되도록하는 프리-에이징 과정, 이차전지를 소정의 충전 심도까지 충전하는 포메이션 과정, 소정의 온도 조건에서 이차전지를 숙성시키는 에이징 과정, 이차전지를 만방전 만충전하는 과정 등을 포함할 수 있다. These secondary batteries cannot be used immediately after assembly, and can only be shipped after going through a process of activating the electrolyte and electrodes to cause an electrochemical reaction. This activation process includes a pre-aging process in which the electrolyte of the assembled secondary battery impregnates the electrode assembly, a formation process in which the secondary battery is charged to a predetermined charging depth, an aging process in which the secondary battery is aged under predetermined temperature conditions, and the secondary battery It may include a process of fully discharging and fully charging.

그리고, 상기 포메이션 과정은, 이차전지를 가압한 상태에서 충전을 수행하는 과정을 포함할 수 있는데, 이를 지그 포메이션이라 하고, 이러한 지그 포메이션을 위해, 도 3에 도시한 바와 같은 가압 수단인 포메이션 지그를 이용할 수 있다. In addition, the formation process may include a process of performing charging while pressurizing the secondary battery, which is called jig formation. For this jig formation, a formation jig, which is a pressurizing means as shown in FIG. 3, is used. Available.

한편, 도 1을 참조하면, 이차전지의 전극조립체를 구성하는 양극(10) 및 음극(20)은, 양극 합제층(12) 및 음극 합제층(22)의 두께가 점차적으로 감소하여, 집전체(11,21)의 평면에 대해 경사면을 형성한 슬라이딩 부(S,S')를 포함할 수 있으며, 이러한 슬라이딩 부에서는 도 2에 도시한 바와 같이 양극과 음극이 밀착되지 않고, 이격된 상태이다. Meanwhile, referring to FIG. 1, the positive electrode 10 and the negative electrode 20 constituting the electrode assembly of the secondary battery gradually decrease in thickness of the positive electrode mixture layer 12 and the negative electrode mixture layer 22, resulting in a current collector. It may include a sliding part (S, S') forming an inclined surface with respect to the plane of (11, 21), and in this sliding part, the anode and the cathode are not in close contact but are spaced apart, as shown in FIG. .

양극과 음극이 이격된 부위에서는, 이러한 이격 상태가 리튬 이온의 이동에 저항으로 작용하므로, 슬라이딩 부에서는 리튬 이온의 석출을 야기할 수 있다. 따라서, 이차전지의 제조 시, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 기술 개발이 필요한 실정이다. In areas where the anode and the cathode are spaced apart, this separation acts as a resistance to the movement of lithium ions, so it may cause precipitation of lithium ions in the sliding area. Therefore, when manufacturing secondary batteries, there is a need to develop technology that can solve these problems.

대한민국 공개특허 제10-2021-0051281호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2021-0051281

본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로, 전극조립체에 포함된 양극 또는 음극에 슬라이딩 부가 존재하는 경우, 해당 부위에서의 리튬 석출을 억제하는 포메이션 지그 및 포메이션 방법을 제공하고자 한다.The present invention is intended to solve the above technical problem, and seeks to provide a formation jig and a formation method for suppressing lithium precipitation at that site when a sliding part is present on the anode or cathode included in the electrode assembly.

본 발명의 일 실시예에 따른 포메이션 지그는, 나란하게 다수로 설치되고, 서로 간에 간결 조절이 가능하도록 결합되며, 각각의 사이에 형성되는 갭(Gap)에 이차전지가 개재되도록 구성된 가압 플레이트; 및 상기 가압 플레이트와, 상기 이차전지의 사이에 개재되고, 평면 상 두께 방향(z축 방향)으로 a의 길이만큼 돌출된 돌출부를 구비한 가압 보조 부재를 포함한다. The formation jig according to an embodiment of the present invention includes a plurality of pressure plates installed side by side, coupled to each other to enable compactness adjustment, and configured to have a secondary battery interposed in a gap formed between each press plate; and a pressing auxiliary member interposed between the pressing plate and the secondary battery and having a protrusion protruding by a length of a in the thickness direction (z-axis direction) on a plane.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 이차전지는 파우치형 전지케이스 내부에 양극/분리막/음극을 포함하는 전극조립체가 수납된 구조의 파우치형 이차전지일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the secondary battery may be a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly including an anode/separator/cathode is stored inside a pouch-type battery case.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 가압 보조 부재는, 한 쌍의 돌출부를 구비할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the pressing auxiliary member may include a pair of protrusions.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 돌출부는, 상기 가압 보조 부재의 양측 가장자리에 마련될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the protrusions may be provided on both edges of the pressing auxiliary member.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 돌출부는, 바(bar) 형상으로, 소정의 폭방향 길이(b)를 가지되, 상기 가압 보조 부재의 평면상 세로 방향을 따라 연장된 형태일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the protrusion may be bar-shaped, have a predetermined width direction length (b), and may be extended along the longitudinal direction on the plane of the pressing auxiliary member.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 가압 보조 부재는, 상기 돌출부와 일체형일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the pressing auxiliary member may be integrated with the protrusion.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 돌출부의 높이(a)는, 상기 이차전지 중앙부에서의 양극과 음극의 두께의 총합에서, 이차전지의 양측 가장자리 부위에서의 양극과 음극의 두께의 총합을 차감한 두께 차이에 따라 설정될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the height (a) of the protrusion is calculated by subtracting the sum of the thicknesses of the anode and the cathode at both edge portions of the secondary battery from the sum of the thicknesses of the anode and the cathode at the center of the secondary battery. It can be set according to the thickness difference.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 돌출부의 폭방향 길이(b)는, 음극 또는 양극의 슬라이딩 부의 길이에 따라 설정될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the width direction length (b) of the protrusion may be set according to the length of the sliding portion of the cathode or anode.

본 발명의 일 실시예에 따른 포메이션 지그는, 지지를 위해 설치되는 지지부재; 상기 지지부재에 대향하도록 설치되는 가동부재; 상기 가압 플레이트가 상기 간격 조절의 방향으로 이동하도록 가이드하는 가이드 부재; 및 상기 가동부재를 전후로 이동시킴으로써 상기 가압 플레이트 사이의 상기 이차전지를 양면에서 가압 및 가압 해제하도록 하는 가압 구동부를 더 포함할 수 있다.A formation jig according to an embodiment of the present invention includes a support member installed for support; A movable member installed to face the support member; a guide member that guides the pressure plate to move in the direction of the spacing adjustment; And it may further include a pressure driving unit that presses and releases pressure from both sides of the secondary battery between the pressure plates by moving the movable member back and forth.

본 발명에 따른 이차전지의 포메이션 방법은, 포메이션 지그를 이용하여, 이차전지를 가압하는 과정을 포함한다.The secondary battery formation method according to the present invention includes the process of pressurizing the secondary battery using a formation jig.

본 발명에 따른 포메이션 지그는, 돌출부를 구비한 가압 보조 부재가, 상대적으로 두께가 얇은 전극 슬라이딩 부를 효과적으로 가압해, 양극과 음극이 상호 밀착하도록 한다. 따라서, 급속 충전 조건의 충방전 반복 시에도, 슬라이딩 부위에서 부산물이 발생하거나 리튬이 석출할 가능성을 현저히 감소시킬 수 있다. In the formation jig according to the present invention, the pressurizing auxiliary member provided with the protrusion effectively pressurizes the relatively thin electrode sliding portion, allowing the anode and cathode to come into close contact with each other. Therefore, even when charging and discharging are repeated under rapid charging conditions, the possibility of generating by-products or precipitating lithium at the sliding area can be significantly reduced.

도 1은 본 발명의 이차전지 내부에 수납된 전극조립체의 단면도이다.
도 2는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 플레이트의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 보조 부재의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 다른 포메이션 지그의 측면 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 포메이션 지그의 상부 모식도이다.
도 7은 본 발명에 따른 가압 보조 부재의 작용 효과를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압 보조 부재의 모식도이다.
1 is a cross-sectional view of an electrode assembly stored inside a secondary battery of the present invention.
Figure 2 is a conceptual diagram to explain the problems of the prior art.
Figure 3 is a perspective view of a pressure plate according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a front view of a pressing auxiliary member according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a side schematic diagram of a formation jig according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram of the upper part of a formation jig according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a conceptual diagram for explaining the effect of the pressing auxiliary member according to the present invention.
Figure 8 is a schematic diagram of a pressing auxiliary member according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can be subject to various changes and have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

본 출원에서, "포함하다" 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, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 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 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Additionally, when a part of a layer, membrane, region, plate, etc. is said to be “on” another part, this includes not only being “directly above” the other part, but also cases where there is another part in between. Conversely, when a part of a layer, membrane, region, plate, etc. is said to be "under" another part, this includes not only being "right underneath" that other part, but also cases where there is another part in between. Additionally, in this application, being placed “on” may include being placed not only at the top but also at the bottom.

본 발명에 있어서, 슬라이딩 부란, 전극 합제층(양극 합제층 및 음극 합제층)가 도포되지 않은 전극 합제 비도포부와, 전극 합제가 도포된 전극 도포부의 경계 주변에서, 전극 합제 비도포부에 접근함에 따라 전극 합제층의 두께가 점차적으로 감소하여, 집전체 평면에 대해 경사면을 형성한 부위를 의미한다. 즉, 전극 합제층의 평탄도가 감소된 부위 및 그 주변부를 포함하는 개념이다. In the present invention, the sliding portion refers to the area around the boundary between the electrode mixture uncoated portion where the electrode mixture layer (anode mixture layer and cathode mixture layer) is not applied and the electrode mixture applied portion where the electrode mixture is applied, as it approaches the electrode mixture uncoated portion. This refers to an area where the thickness of the electrode mixture layer gradually decreases and an inclined surface is formed with respect to the current collector plane. In other words, the concept includes the area where the flatness of the electrode mixture layer is reduced and the surrounding area.

본 발명에서 x축은 이차전지 가로 방향 및 가압 보조 부재의 평면상 가로 방향에 해당되며, y축은 이차전지의 세로 방향 및 가압 보조 부재의 평면상 세로 방향에 해당되며, z축은 가압 플레이트의 간격 조절의 방향, 이차전지의 두께 방향에 해당된다. In the present invention, the x-axis corresponds to the horizontal direction of the secondary battery and the horizontal direction in the plane of the pressing auxiliary member, the y-axis corresponds to the longitudinal direction of the secondary battery and the vertical direction in the plane of the pressing auxiliary member, and the z-axis corresponds to the spacing adjustment of the pressing plate. Direction, corresponds to the thickness direction of the secondary battery.

이하 본 발명의 이차전지의 포메이션 지그에 대해 설명한다. Hereinafter, the formation jig for the secondary battery of the present invention will be described.

본 발명에 따른 포메이션 지그는, 파우치형 리튬 이차전지의 활성화 과정에 사용되는 것으로서, 상기 파우치형 리튬 이차전지는, 파우치형의 전지케이스 내부에 전극조립체가 전해액과 함께 수납된 형태의 이차전지이다. The formation jig according to the present invention is used in the activation process of a pouch-type lithium secondary battery. The pouch-type lithium secondary battery is a secondary battery in which an electrode assembly is stored together with an electrolyte inside a pouch-type battery case.

상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 기본 단위체를 순차적으로 적층한 구조의 스택형 전극조립체 또는 상기 기본 단위체를 긴 길이의 연속적인 폴딩 분리막 시트를 사용하여 폴딩한 구조의 스택-폴딩형 전극조립체일 수 있다.The electrode assembly may be a stacked electrode assembly in which basic units of anode/separator/cathode are sequentially stacked, or a stack-folded electrode assembly in which the basic units are folded using a long length of continuous folded separator sheet. You can.

도 1은 이차전지의 전지케이스 내부에 수납된 전극조립체를 구성하는 기본 단위체의 모식도이다. 도 1을 참조하면, 기본 단위체는 양극(10), 분리막(30) 및 음극(20)이 순차적으로 적층된 구조이다. Figure 1 is a schematic diagram of basic units constituting an electrode assembly stored inside a battery case of a secondary battery. Referring to Figure 1, the basic unit has a structure in which an anode 10, a separator 30, and a cathode 20 are sequentially stacked.

상기 양극(10)은 양극 집전체(11)의 양면에 양극 활물질을 포함하는 양극 합제층(12)이 도포되어 있을 수 있고, 상기 음극(20)은 음극 집전체(21)의 양면에 음극 활물질을 포함하는 음극 합제층(22)이 도포되어 있을 수 있다. The positive electrode 10 may have a positive electrode mixture layer 12 containing a positive electrode active material applied to both sides of the positive electrode current collector 11, and the negative electrode 20 may have a negative electrode active material applied to both sides of the negative electrode current collector 21. A negative electrode mixture layer 22 containing may be applied.

상기 양극 및 음극의 각 양측 말단부는, 양극 합제층 및 음극 합제층의 두께가 점차적으로 감소하여, 집전체의 평면에 대해 경사면을 형성한 슬라이딩 부(S,S')를 포함한다. 이러한 슬라이딩 부는, 유체 형태의 전극 슬러리가 유동성을 가짐에 따라 나타나는 현상이다. Both end portions of the positive electrode and the negative electrode include sliding portions S and S' in which the thickness of the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer gradually decreases to form an inclined surface with respect to the plane of the current collector. This sliding part is a phenomenon that appears as the fluid-type electrode slurry has fluidity.

도 2를 참조하면, 이러한 슬라이딩 부(S,S')를 포함하는 양극(10)과 음극(20)이 상호 대면하는 영역(B)에서는, 슬라이딩 부를 포함하지 않은 영역(A)과 비교하여, 양극(10)과 음극(20) 사이의 거리가 상대적으로 긴 것을 알 수 있다. 즉 양극 또는 음극의 슬라이딩 부(S,S')에서는, 양/음극 사이의 이격 거리가 길어지게 되는데, 이는 리튬 이온의 이동에 저항으로 작용하게 되며, 특히 고속 충전 및 고전압 조건 하에서 더욱 취약하다. 따라서 이차전지를 이러한 취약 조건에서 충방전하게 되면, 충방전 사이클의 진행에 따라, 상기 슬라이딩 부에서는 부산물 또는 리튬 금속의 석출이 발생할 수 있으며, 이는 전지의 수명 특성을 불량하게 만든다. Referring to FIG. 2, in the area B where the anode 10 and the cathode 20 including the sliding parts S and S' face each other, compared to the area A not including the sliding part, It can be seen that the distance between the anode 10 and the cathode 20 is relatively long. That is, in the sliding portions (S, S') of the anode or cathode, the separation distance between the anode and cathode becomes longer, which acts as a resistance to the movement of lithium ions and is especially vulnerable under fast charging and high voltage conditions. Therefore, when a secondary battery is charged and discharged under these vulnerable conditions, by-products or precipitation of lithium metal may occur in the sliding portion as the charge and discharge cycle progresses, which deteriorates the lifespan characteristics of the battery.

본 발명의 발명자들은, 상기한 문제를 해결하기 위해 연구를 거듭한 결과, 이차전지를 활성화하기 위해 거치는 포메이션 과정에서, 돌출부가 구비된 가압 보조 부재를 이용하여 양/음극의 슬라이딩 부를 고온 조건으로 가압하여, 양극의 슬라이딩 부와 음극의 슬라이딩 부를 상호 밀착시키면, 고속 충전 또는 고전압 조건 하에서의 충방전 반복에도 불구하고, 부산물 발생 또는 리튬 석출을 억제할 수 있음을 알아내고 본 발명에 이르게 되었다. As a result of repeated research to solve the above-described problem, the inventors of the present invention found that, in the formation process used to activate the secondary battery, the sliding portion of the anode/cathode is pressed under high temperature conditions using a pressurizing auxiliary member provided with a protrusion. Thus, it was discovered that by-product generation or lithium precipitation could be suppressed by bringing the sliding portion of the anode and the sliding portion of the cathode into close contact with each other despite repeated charging and discharging under high-speed charging or high-voltage conditions, leading to the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 플레이트의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 보조 부재의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 다른 포메이션 지그의 측면 모식도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 포메이션 지그의 상부 모식도이며, 도 7은 도 6의 일부를 확대한 도면이다. Figure 3 is a perspective view of a pressure plate according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a front view of a pressure auxiliary member according to an embodiment of the present invention, and Figure 5 is a side view of a formation jig according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram, and Figure 6 is a schematic diagram of the upper part of the formation jig according to an embodiment of the present invention, and Figure 7 is an enlarged view of a part of Figure 6.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포메이션 지그(100)는, 나란하게 다수로 설치되고, 서로 간에 간결 조절이 가능하도록 결합되며, 각각의 사이에 형성되는 갭(Gap)에 이차전지(1)가 개재되도록 구성된 가압 플레이트(110); 및 상기 가압 플레이트(110)와, 상기 이차전지(1)의 사이에 개재되고, 평면 상 두께 방향(z축 방향)으로 a의 길이만큼 돌출된 돌출부(121)를 구비한 가압 보조 부재(120)를 포함한다. Referring to these drawings, a plurality of formation jigs 100 according to an embodiment of the present invention are installed in parallel, are coupled to each other to enable compact adjustment, and are secondary to a gap formed between each. A pressure plate 110 configured to have the cell 1 interposed therebetween; and a pressing auxiliary member 120 disposed between the pressing plate 110 and the secondary battery 1 and having a protrusion 121 that protrudes by a length of a in the thickness direction (z-axis direction) on the plane. Includes.

본 발명에 따른 포메이션 지그(100)는, 상기 돌출부(121)를 구비한 가압 보조 부재(120)를 이차전지(1)와 가압 플레이트(110) 사이에 개재하여, 상기 가압 플레이트(110)가 이차전지(1)를 가압하는 과정에서, 상기 가압 보조 부재(120)가, 상대적으로 두께가 얇은 전극 슬라이딩 부를 효과적으로 가압해, 양극의 슬라이딩 부와 이와 마주보는 음극 슬라이딩 부가 상호 밀착하도록 한다. 따라서, 슬라이딩 부에서 양/음극 간의 이격 거리가 길어지지 않으므로, 급속 충전 조건의 충방전 반복 시에도, 부산물이 발생하거나 리튬이 석출할 가능성을 현저히 감소시킬 수 있다. The formation jig 100 according to the present invention interposes the pressing auxiliary member 120 having the protrusion 121 between the secondary battery 1 and the pressing plate 110, so that the pressing plate 110 is used to press the secondary battery 110. In the process of pressurizing the battery 1, the pressing auxiliary member 120 effectively pressurizes the relatively thin electrode sliding part, so that the positive electrode sliding part and the negative electrode sliding part facing it come into close contact with each other. Therefore, since the separation distance between the positive and negative electrodes in the sliding portion is not long, the possibility of generating by-products or precipitating lithium can be significantly reduced even when charging and discharging are repeated under rapid charging conditions.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 가압 보조 부재(120)는 장방형의 플레이트(plate) 형태일 수 있고, 가압 보조 부재(120)의 가로 방향(x축 방향)의 길이 L1은, 이차전지(1)의 가로 방향(x축 방향)의 길이(L2)와 동일하거나 약간 더 클 수 있다. Referring to FIGS. 3 to 5, the pressing auxiliary member 120 may be in the shape of a rectangular plate, and the length L1 in the horizontal direction (x-axis direction) of the pressing auxiliary member 120 is the secondary battery 1 ) may be equal to or slightly larger than the length (L2) in the horizontal direction (x-axis direction).

상기 가압 보조 부재의 가로 방향(x축 방향)의 양측 가장자리에는, 이차전지를 향해 돌출된 한 쌍의 돌출부(121)가 마련되어 있다. 이차전지의 가로 방향(x축 방향)의 양측 가장자리에 양극 슬라이딩 부 또는 음극 슬라이딩 부가 위치하므로, 상기 슬라이딩 부를 선택적으로 가압하기 위한 돌출부는 가압 보조 부재의 가로 방향의 양측 가장자리에 마련될 수 있다. A pair of protrusions 121 protruding toward the secondary battery are provided on both edges of the pressing auxiliary member in the horizontal direction (x-axis direction). Since the positive electrode sliding part or the negative electrode sliding part is located on both edges in the horizontal direction (x-axis direction) of the secondary battery, protrusions for selectively pressing the sliding part may be provided on both horizontal edges of the pressing auxiliary member.

상기 양/음극의 각 슬라이딩 부는 전극 합제층의 두께가 상대적으로 얇으므로, 슬라이딩 부를 가압하기 위해서는, 단차가 있는 가압 부재로 가압해야 한다. 본 발명의 돌출부(210)는 상기 가압 보조 부재(120)의 평면으로부터, 이차전지(1)를 향해 소정의 길이만큼 돌출되어 있으므로, 상대적으로 두께가 얇은 슬라이딩 부위를 가압할 수 있다.Since the thickness of the electrode mixture layer of each sliding part of the anode/cathode is relatively thin, in order to pressurize the sliding part, it must be pressed with a pressure member having a step. Since the protrusion 210 of the present invention protrudes from the plane of the pressing auxiliary member 120 toward the secondary battery 1 by a predetermined length, it can pressurize a sliding portion that is relatively thin.

상기 돌출부(121)는 바(bar) 형상으로, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 이차전지를 향해 돌출 연장된 높이(a), 평면상 가로 방향 길이(b) 및 평면상 세로 방향 길이(c)를 가질 수 있다. 즉, 상기 돌출부는 소정의 폭방향 길이 b를 가지되, 가압 보조 부재의 평면상 세로 방향을 따라 연장된 형태일 수 있다. The protrusion 121 has a bar shape. Referring to FIGS. 4 to 6, the protruding portion 121 has a height (a) extending protruding toward the secondary battery, a horizontal length (b) in a plane, and a vertical length (c) in a plane. ) can have. That is, the protrusion may have a predetermined length b in the width direction and may be extended along the longitudinal direction on the plane of the pressing auxiliary member.

상기 돌출부(121)의 높이(a)는, 상기 이차전지 중앙부에서의 양극과 음극의 두께의 총합에서, 이차전지의 양측 가장자리 부위에서의 양극과 음극의 두께의 총합을 차감한 두께 차이에 따라 설정될 수 있다. 상기 이차전지의 양측 가장자리는, 양극 또는 음극이 슬라이딩 부를 포함하는 영역이고, 상기 돌출부는 슬라이딩 부를 가압해야 하므로, 상기 이차전지 중앙부에서의 양극과 음극의 두께의 총합에서, 이차전지의 양측 가장자리 부위에서의 양극과 음극의 두께의 총합을 차감한 두께 차이의 길이만큼 돌출되어야 하는 것이다. The height (a) of the protrusion 121 is set according to the thickness difference obtained by subtracting the total thickness of the positive electrode and negative electrode at both edge areas of the secondary battery from the total thickness of the positive electrode and negative electrode at the center of the secondary battery. It can be. Both edges of the secondary battery are areas where the positive or negative electrode includes a sliding part, and the protrusion must press the sliding part. Therefore, in the total thickness of the positive and negative electrodes in the center of the secondary battery, the area at both edges of the secondary battery is It must protrude by the length of the difference in thickness minus the total thickness of the anode and cathode.

이차전지의 양측 가장자리 부위에서의 양극과 음극의 두께의 총합은, 양극 슬라이딩 부의 양극 합제층의 두께와 음극 슬라이딩 부의 음극 합제층의 두께의 총합을 의미할 수 있다. 이때 양극 슬라딩 부의 양극 합제층의 두께 및 음극 슬라이딩 부의 음극 합제층의 두께는, 슬라이딩 부의 연장 방향(x축 방향)을 따라 점차적으로 감소하여 일정하지 않으므로, 전극 슬라이딩 부에서 연장 방향을 기준으로 한 중간 지점에서의 전극 합제층의 두께를 기준으로 할 수 있다. The total thickness of the positive electrode and negative electrode at both edge portions of the secondary battery may mean the sum of the thickness of the positive electrode mixture layer of the positive electrode sliding portion and the thickness of the negative electrode mixture layer of the negative electrode sliding portion. At this time, the thickness of the anode mixture layer of the anode sliding part and the thickness of the cathode mixture layer of the cathode sliding part gradually decrease along the extension direction (x-axis direction) of the sliding part and are not constant, so the thickness of the anode mixture layer of the cathode sliding part is not constant. The thickness of the electrode mixture layer at the midpoint can be used as a reference.

그리고, 돌출부(121)의 평면상 가로 방향 길이(b)는, 음극의 슬라이딩 부의 길이 또는 양극의 슬라이딩 부의 길이에 따라 설정될 수 있다. 여기서 슬라이딩 부의 길이란, 양극 슬라이딩 부 또는 음극의 슬라이딩 부에서, 전극 합제층의 두께가 얇아지기 시작하는 지점으로부터 전극 합제층이 종료되는 지점까지의 가로 방향(x축 방향) 길이로 정의될 수 있다. And, the horizontal length (b) of the protrusion 121 on a plane may be set according to the length of the sliding part of the cathode or the length of the sliding part of the anode. Here, the length of the sliding portion is the length in the transverse direction (x-axis direction) from the point where the thickness of the electrode mixture layer begins to become thin in the anode sliding portion or the cathode sliding portion to the point where the electrode mixture layer ends. .

슬라이딩 부의 길이가 긴 경우에는, 이에 대응하여 돌출부의 평면상 가로 방향의 길이(b)도 길어져야 하고, 반대로 슬라이딩 부의 길이가 짧은 경우에는 돌출부의 평면상 가로 방향의 길이(b)도 짧아져야 하는 것이다. If the length of the sliding part is long, the length (b) of the protrusion in the transverse direction on the plane must be correspondingly longer, and conversely, if the length of the sliding part is short, the length (b) of the protrusion in the transverse direction on the plane must also be shortened. will be.

또한, 상기 돌출부(121)의 평면상 세로 방향 길이(c)는, 음극의 평면상 세로 방향의 길이의 100% 내지 110%일 수 있다. 돌출부는 슬라이딩 부 전면을 가압해야 하므로, 돌출부의 세로 방향 길이가, 음극의 세로 방향 길이 보다 긴 것이 바람직하다. Additionally, the planar vertical length (c) of the protrusion 121 may be 100% to 110% of the planar vertical length of the cathode. Since the protrusion must press the front surface of the sliding part, it is preferable that the longitudinal length of the protrusion is longer than the vertical length of the cathode.

그리고, 돌출부의 세로 방향 길이를 설정함에 있어서, 음극의 크기를 기준으로 하는 것은, 통상 이차전지의 설계 시, NP Ratio 값을 1보다 크게 하기 위하여, 음극을 양극 보다 크게 재단하므로, 음극의 크기를 기준으로, 돌출부의 세로 방향 길이를 설정할 경우, 음극 슬라이딩 부뿐만 아니라, 양극 슬라이딩 부 전체를 가압할 수 있기 때문이다. And, in setting the vertical length of the protrusion, the size of the negative electrode is used as a standard. Usually, when designing a secondary battery, the negative electrode is cut larger than the positive electrode in order to make the NP Ratio value greater than 1, so the size of the negative electrode is This is because if the vertical length of the protrusion is set as a standard, not only the cathode sliding part but also the entire anode sliding part can be pressed.

하나의 구체적 예에서, 상기 가압 보조 부재(120)는 상기 돌출부(121)와 일체형일 수 있다. 가압 보조 부재가 돌출부와 일체형인 경우, 평평한 가압 보조 부재 상에 접착 테이프를 부착하여 돌출부를 형성한 경우와 대비하여, 가용 수명이 연장될 수 있다. In one specific example, the pressing auxiliary member 120 may be integrated with the protrusion 121. When the pressure auxiliary member is integrated with the protrusion, the usable life can be extended compared to the case where the protrusion is formed by attaching an adhesive tape on a flat pressure auxiliary member.

포메이션 과정은 고온/고압 조건에서 수행되는데, 통상 접착 테이프는 고온/고압 조건하에서 마모될 수 있고, 지속적으로 사용하다 보면 돌출부의 단차가 줄어들 수 있다. 따라서 가압 보조 부재의 가용 수명을 향상시키기 위해서는, 상기 돌출부와 일체형인 가압 보조 부재의 소재가, 내열성 및 내마모성이 우수한 플라스틱인 것이 바람직하다. 이러한 플라스틱의 구체적 예로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등을 열거할 수 있다. The formation process is performed under high temperature/high pressure conditions. Typically, adhesive tapes can wear out under high temperature/high pressure conditions, and the level difference between protrusions may decrease with continuous use. Therefore, in order to improve the useful life of the pressure auxiliary member, it is desirable that the material of the pressure auxiliary member integrated with the protrusion is plastic with excellent heat resistance and wear resistance. Specific examples of such plastics include polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), and the like.

돌출부와 일체를 이루는 가압 보조 부재를 제조함에 있어서, 상기 돌출부의 높이(a) 및 가로 방향 길이(b)는, 사전에 슬라이딩 부의 슬라이딩 수준을 시뮬레이션하여 적절한 수준의 값을 설정할 수 있다. 전극 슬러리의 점도, 전극 슬러리를 코팅하는 설비인 코터에 포함된 코팅 심(shim)의 폭, 종류에 따라 슬라이딩 수준에 차이가 발생하는 바, 상기 조건에 따라 돌출부의 규격이 정해지는 것이 바람직하므로, 다양한 슬라이딩 수준에 따른 적절한 돌출부의 높이(a) 및 가로 방향 길이(b)를 설정해, 일체형의 가압 보조 부재를 제작하는 것이 바람직하다. When manufacturing a pressing auxiliary member integrated with a protrusion, the height (a) and horizontal length (b) of the protrusion can be set to appropriate values by simulating the sliding level of the sliding part in advance. Differences in sliding level occur depending on the viscosity of the electrode slurry and the width and type of the coating shim included in the coater, which is equipment for coating the electrode slurry. Therefore, it is desirable to determine the size of the protrusion according to the above conditions. It is desirable to manufacture an integrated pressing auxiliary member by setting appropriate heights (a) and transverse lengths (b) of the protrusions according to various sliding levels.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포메이션 지그에서, 상기 가압 보조 부재를 생략한 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 포메이션 지그(100)는, 나란하게 다수로 설치되고, 서로 간에 간결 조절이 가능하도록 결합되며, 각각의 사이에 형성되는 갭(Gap)에 이차전지(1)가 개재되도록 구성된 가압 플레이트(110); 지지를 위해 설치되는 지지부재(130); 상기 지지부재(130)에 대향하도록 설치되는 가동부재(140); 상기 가압 플레이트(110)가 상기 간격 조절의 방향으로 이동하도록 가이드하는 가이드 부재(150); 및 상기 가동부재(140)를 전후로 이동시킴으로써 상기 가압 플레이트(110) 사이의 상기 이차전지(10)를 양면에서 가압 및 가압 해제하도록 하는 가압 구동부(160)를 포함할 수 있다. Figure 3 is a diagram omitting the pressing auxiliary member in the formation jig according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, a plurality of secondary battery formation jigs 100 according to an embodiment of the present invention are installed in parallel, are coupled to each other to enable compact adjustment, and have a gap formed between each. ) a pressure plate 110 configured to interpose the secondary battery 1; A support member 130 installed for support; A movable member 140 installed to face the support member 130; A guide member 150 that guides the pressure plate 110 to move in the direction of the spacing adjustment; And it may include a pressure driver 160 that presses and releases the pressure on both sides of the secondary battery 10 between the pressure plate 110 by moving the movable member 140 back and forth.

상기 가압 플레이트(110)는, 이차전지(1)를 가압하기 위한 것으로, 다수의 이차전지를 동시에 가압할 수 있도록, 지지부재(130)와 가동부재(140)의 사이에 나란하게 다수로 수직되게 설치되고, 가동부재(140)의 전후 이동에 의해 서로 간에 간격 조절이 가능하도록 결합되며, 각각의 사이에 형성되는 갭에 이차전지가 삽입된다.The pressing plate 110 is for pressurizing the secondary battery 1, and is arranged vertically in parallel between the support member 130 and the movable member 140 so as to pressurize a plurality of secondary batteries at the same time. They are installed and coupled so that the gap between them can be adjusted by moving the movable member 140 back and forth, and a secondary battery is inserted into the gap formed between them.

상기 가압 플레이트(110)는, 포메이션 과정에서 이차전지에 압력을 가하기 위해, 후술하는 가이드 부재(150)에 의해 간격 조절의 방향(z축 방향)으로 이동 가능하도록 구성될 수 있으며, 가압 플레이트(110)는, 가이드 부재(160)가 슬라이딩 가능하게 관통하도록 결합되는 슬라이딩 결합부(미도시)가 마련될 수 있다. The pressure plate 110 may be configured to be movable in the direction of spacing adjustment (z-axis direction) by a guide member 150, which will be described later, in order to apply pressure to the secondary battery during the formation process, and the pressure plate 110 ) may be provided with a sliding coupling portion (not shown) through which the guide member 160 can slide.

본 발명의 포메이션 지그(100)는, 가압 플레이트(110)가 이차전지를 가압할 때에, 양극 슬라이딩 부 또는 음극 슬라이딩 부를 동시에 가압할 수 있도록, 도 5에 도시한 바와 같이, 가압 플레이트(110)와 이차전지(1)의 사이에 돌출부(121)를 구비한 상기 가압 보조 부재(120)를 개재할 수 있도록 구성될 수 있다. The formation jig 100 of the present invention is equipped with a pressure plate 110, as shown in FIG. 5, so that when the pressure plate 110 pressurizes the secondary battery, the anode sliding part or the cathode sliding part can be simultaneously pressed. It may be configured to interpose the pressing auxiliary member 120 having the protrusion 121 between the secondary batteries 1 .

도 5는 다수의 가압 보조 부재(120)를, 가압 플레이트(110)와 이차전지(1)의 사이에 삽입하도록 구성된 실시예를 도시하였으나, 이에 한정되지 아니한다.Figure 5 shows an embodiment configured to insert a plurality of press auxiliary members 120 between the press plate 110 and the secondary battery 1, but the present invention is not limited thereto.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 가압 보조 부재(220-는 z축 방향으로 길게 연장되는 박막의 시트 형태일 수 있다. 이러한 경우, 가압 보조 부재(220)를, y축 방향을 기준으로, 이차전지(1)와 가압 플레이트(210)의 사이에 위치시킨 상태에서, 이차전지를 가압 플레이트 각각의 사이에 삽입하면, 이차전지와 가압 보조 부재(220)가 함께 가압 플레이트들의 각각의 사이에 삽입될 수 있다. 이러한 형태의 가압 보조 부재는, 이차전지와 가압 플레이트의 사이에 용이하게 개재될 수 있는 효과가 있다. Referring to Figure 8, in another embodiment of the present invention, the pressing auxiliary member 220- may be in the form of a thin film sheet extending long in the z-axis direction. In this case, the pressing auxiliary member 220 is positioned along the y-axis. Based on the direction, when the secondary battery is placed between the secondary battery 1 and the pressure plate 210 and the secondary battery is inserted between each of the pressure plates, the secondary battery and the pressure auxiliary member 220 are pressed together into the pressure plates. This type of pressure auxiliary member has the effect of being able to be easily inserted between the secondary battery and the pressure plate.

상기 지지부재(130)는, 지지를 위해 설치되는데, 일례로 지면에 설치되는 프레임(170)에 수직되게 설치될 수 있고, 다른 예로서 탄성지지부재에 의해 탄성 지지되도록 설치될 수 있다. The support member 130 is installed for support. For example, it may be installed perpendicular to the frame 170 installed on the ground, or as another example, it may be installed to be elastically supported by an elastic support member.

상기 가동부재(140)는, 지지부재(130)에 대향하도록 설치되고, 가압구동부(160)에 의해 전후로 이동하여 가압 플레이트(110)를 가압 및 가압 해제하도록 한다. The movable member 140 is installed to face the support member 130 and moves back and forth by the pressure drive unit 160 to press and release the pressure plate 110.

상기 가이드 부재(150)는 다수의 가압 플레이트(110)들이 간격 조절의 방향으로 이동하도록 가이드하는데, 이를 위해 가압 플레이트의 배열 방향(z축 방향)으로 놓여지도록, 일측 말단부가 상기 지지부재(130)에, 타측 말단부가 상기 가동부재(140)에 고정되는 축(axis)부재로 이루어질 수 있고, 다수개가 나란하게 마련될 수 있다. The guide member 150 guides the plurality of pressure plates 110 to move in the direction of spacing adjustment. To this end, one end of the support member 130 is positioned in the arrangement direction (z-axis direction) of the pressure plates. In this case, the other end may be made of an axis member fixed to the movable member 140, and a plurality of them may be provided side by side.

상기 가압 구동부(160)는, 상기 가동부재(140)를 전후로 이동시킴으로써, 가압 플레이트 사이의 이차전지를 양면에서 가압 및 가압 해제하도록 하는데, 이를 위해 실린더의 왕복 운동을 이용하거나 모터의 회전력을 직선 운동으로 전환하도록 구성되는 것을 비롯하여 다양하게 구성될 수 있다. The pressing drive unit 160 moves the movable member 140 back and forth to pressurize and depressurize the secondary battery between the pressurizing plates from both sides. For this purpose, the reciprocating motion of the cylinder is used or the rotational force of the motor is used for linear motion. It can be configured in various ways, including being configured to convert to .

한편, 본 발명에 따른 이차전지의 포메이션 방법은, 상기 포메이션 지그(100)를 이용하여 이차전지를 포메이션하는 과정을 포함한다. Meanwhile, the secondary battery formation method according to the present invention includes the process of forming the secondary battery using the formation jig 100.

포메이션 과정은, 이차전지를 충전 및 방전하여 이차전지를 활성화는 과정이며, 본 발명의 포메이션 과정은, 소정의 압력이 가해진 상태에서 수행될 수 있으며, 이차전지를 충방전하기 이전에 전지를 가압하는 과정을 포함할 수도 있다. The formation process is a process of activating the secondary battery by charging and discharging the secondary battery. The formation process of the present invention can be performed with a predetermined pressure applied, and involves pressurizing the battery before charging and discharging the secondary battery. It may also include processes.

본 발명의 구체적인 일 실시예에서, 상기 충전은 전지 용량(SOC)의 30% 내지 100%의 범위, 50% 내지 100%의 범위, 도는 80% 내지 100%의 범위로 수행될 수 있으며, 방전은 전지 용량의 50% 내지 0%, 또는 30% 내지 0%까지 방전되도록 할 수 있다. 상기 충방전은, 0.1C-rate를 기준으로 하여 충전은 CC/CV(정전류/정전압) 모드, 방전은 CC(정전류) 모드로 수행될 수 있다. 그러나, 충방전 시의 충방전 심도나, 충방전 속도 및 충방전 모드는 상기 방식에 한정되지 않으며, 전극 활물질, 전지 종류, 전지 특성 등을 고려하여 적절한 범위나 조건으로 설정할 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, the charging may be performed in the range of 30% to 100%, 50% to 100%, or 80% to 100% of the battery capacity (SOC), and the discharge may be performed The battery can be discharged from 50% to 0% of its capacity, or from 30% to 0%. The charging and discharging can be performed in CC/CV (constant current/constant voltage) mode for charging and in constant current (CC) mode based on 0.1C-rate. However, the charging/discharging depth, charging/discharging speed, and charging/discharging mode during charging/discharging are not limited to the above methods, and can be set to an appropriate range or condition in consideration of electrode active material, battery type, battery characteristics, etc.

상기 포메이션 과정에서 가해지는 압력은, 1kgf/㎠ 내지 3kgf/㎠로 제어될 수 있다. 또한, 상기 1차 가압 단계는 약 30℃ 내지 70℃ 의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 예를 들어 상기 온도는 50℃ 이상으로 조절될 수 있다. 바람직하게는 상기 가압 조건 및 온도 조건은 1시간 이내, 바람직하게는 30분 이내의 시간 동안 유지되는 것이다. The pressure applied during the formation process can be controlled to 1kgf/cm2 to 3kgf/cm2. Additionally, the first pressurizing step may be performed in a temperature range of about 30°C to 70°C. For example, the temperature can be adjusted to 50°C or higher. Preferably, the pressurization conditions and temperature conditions are maintained for less than 1 hour, preferably less than 30 minutes.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and do not limit the scope of the present invention.

실시예Example

양극 슬라이딩 부와 음극 슬라이딩 부의 각 슬라이딩 길이와, 이차전지 중앙부에서의 양/음극 두께의 총합, 슬라이딩 영역에서의 양/음극 두께의 총합을 고려하여, 슬라이딩 부를 가압하기 위한 돌출부의 높이(a) 및 가로 방향 길이(b)를 설정하였다. 상기 설정된 크기를 가지는 돌출부를, 가로 방향의 양측 가장자리에 구비한 일체형의 가압 보조 부재를 제작한 후, 상기 가압 보조 부재의 돌출부가 이차전지를 향해 돌출되도록, 상기 가압 보조 부재를, 포메이션 지그의 가압 플레이트와 이차전지의 사이에 삽입하였다. Considering the respective sliding lengths of the positive and negative sliding parts, the total of the positive and negative electrode thicknesses in the center of the secondary battery, and the total of the positive and negative electrode thicknesses in the sliding area, the height (a) of the protrusion for pressing the sliding part and The horizontal length (b) was set. After manufacturing an integrated pressing auxiliary member having protrusions having the set size on both edges in the horizontal direction, the pressing auxiliary member is pressed by a formation jig so that the protrusions of the pressing auxiliary member protrude toward the secondary battery. It was inserted between the plate and the secondary battery.

이러한 상태에서 다수의 가압 플레이트가 간격 조절의 방향으로 이동하게 하여, 이차전지를 가압한 상태로 SOC 60%까지 충전하는 포메이션 과정(온도: 70℃)을 수행하였다. 포메이션 이후, 이차전지를 60℃의 온도에서 12시간 동안 방치하여 고온 에이징을 수행하고, 23℃의 온도에서 36시간 동안 방치하는 상온 에이징을 수행하였다. 이후 이차전지를 SOC 0%가 될 때까지 방전하고, 만충전 및 만방전하여 이차전지를 활성화하였다. In this state, a formation process (temperature: 70°C) was performed in which a plurality of pressurizing plates were moved in the direction of spacing adjustment and the secondary battery was charged to SOC 60% while being pressurized. After formation, high-temperature aging was performed by leaving the secondary battery at a temperature of 60°C for 12 hours, and room temperature aging was performed by leaving the secondary battery at a temperature of 23°C for 36 hours. Afterwards, the secondary battery was discharged until the SOC reached 0%, and the secondary battery was activated by fully charging and discharging.

비교예Comparative example

상기 실시예에서 포메이션 과정에서, 상기 가압 보조 부재를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 이차전지를 활성화하였다. In the above example, during the formation process, the secondary battery was activated in the same manner as in the example, except that the pressing auxiliary member was not used.

실험예: 리튬 석출 여부 관찰Experimental example: Observation of lithium precipitation

상기 실시예 및 비교예에 따라 활성화한 이차전지를, 2-step의 급속 충방전 조건으로 350 사이클 충방전을 반복한 후, 전지를 분해하여 리튬이 석출되었는지 여부를 관찰하고 그 결과를 표 1에 나타내었다. 리튬이 석출하면 "O"로, 리튬이 석출되지 않으면 "X"로 기재하였다.The secondary battery activated according to the above examples and comparative examples was repeatedly charged and discharged for 350 cycles under 2-step rapid charge and discharge conditions, and then the battery was disassembled to observe whether lithium was precipitated. The results are shown in Table 1. indicated. If lithium precipitated, it was written as “O”, and if lithium did not precipitate, it was written as “X”.

<급속 충방전 조건><Rapid charge/discharge conditions>

1 내지 150 사이클에서는, 2C-rate로 4.2V까지 충전하고, 1C-rate cut off 하는 정전류/정전압 충전을 실시하고, 0.5C-rate로 3.0V까지 방전하되, 이를 1회 사이클로 하여 150회 사이클을 반복 실시하였다.From 1 to 150 cycles, charge to 4.2V at 2C-rate, perform constant current/constant voltage charging with 1C-rate cut off, and discharge to 3.0V at 0.5C-rate, but consider this as one cycle and perform 150 cycles. This was repeated.

151 내지 350 사이클에서는, 1C-rate로 4.4V까지 충전하고, 0.05C-rate cut off 하는 정전류/정전압 충전을 실시하고, 0.5C-rate로 3.0V까지 방전하되, 이를 1회 사이클로 하여 200회 사이클을 반복 실시하였다.In cycles 151 to 350, charge to 4.4V at 1C-rate, perform constant current/constant voltage charging with 0.05C-rate cut off, and discharge to 3.0V at 0.5C-rate, but consider this as one cycle and cycle 200 times. was repeated.

리튬 석출 여부Whether lithium is precipitated or not 실시예Example XX 비교예 Comparative example OO

표 1을 참조하면, 실시예에 따른 이차전지는 충방전 반복 후 리튬이 석출되지 않았으나, 비교예에 따른 이차전지는 음극의 양측 가장자리 부위에서 리튬이 석출되었다. Referring to Table 1, in the secondary battery according to the example, lithium did not precipitate after repeated charging and discharging, but in the secondary battery according to the comparative example, lithium precipitated at both edges of the negative electrode.

본 발명에 따른 포메이션 지그 및 이를 이용한 포메이션 방법은, 이차전지를 활성화하기 위한 포메이션 과정에서, 전지를 가압할 때 슬라이딩 부를 가압할 수 있는 돌출부를 구비한 가압 보조 부재로 슬라이딩 부위도 함께 가압하여, 해당 부위에서 양/음극이 이격되지 않고, 밀착되게 하므로, 충방전 사이클 반복 시 슬라이딩 부에서 리튬이 석출하는 것을 방지하는 효과가 있다.The formation jig and the formation method using the same according to the present invention, in the formation process for activating the secondary battery, pressurize the sliding portion together with a pressing auxiliary member having a protrusion capable of pressing the sliding portion when pressing the battery, thereby pressurizing the sliding portion. Since the positive and negative electrodes are not spaced apart and are in close contact with each other, there is an effect of preventing lithium from being deposited on the sliding part when charging and discharging cycles are repeated.

1: 이차전지
13, 23: 전극 리드
100: 포메이션 지그
110, 210: 가압 플레이트
120, 220: 가압 보조 부재
130: 지지부재
140: 가동부재
150: 가이드 부재
160: 가압 구동부
170: 프레임
1: Secondary battery
13, 23: electrode leads
100: Formation jig
110, 210: Pressure plate
120, 220: Pressurizing auxiliary member
130: Support member
140: Movable member
150: Guide member
160: Pressure drive unit
170: frame

Claims (10)

나란하게 다수로 설치되고, 서로 간에 간결 조절이 가능하도록 결합되며, 각각의 사이에 형성되는 갭(Gap)에 이차전지가 개재되도록 구성된 가압 플레이트; 및
상기 가압 플레이트와, 상기 이차전지의 사이에 개재되고, 평면 상 두께 방향(z축 방향)으로 a의 길이만큼 돌출된 돌출부를 구비한 가압 보조 부재를 포함하는 이차전지의 포메이션 지그.
A plurality of pressure plates are installed side by side, coupled to each other to enable compact adjustment, and configured to have a secondary battery interposed in a gap formed between each pressure plate; and
A formation jig for a secondary battery, including a pressing auxiliary member interposed between the pressing plate and the secondary battery and having a protrusion protruding by a length of a in a plane thickness direction (z-axis direction).
청구항 1에 있어서,
상기 이차전지는 파우치형 전지케이스 내부에 양극/분리막/음극을 포함하는 전극조립체가 수납된 구조의 파우치형 이차전지인 이차전지의 포메이션 지그.
In claim 1,
The secondary battery is a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly including an anode/separator/cathode is stored inside a pouch-type battery case.
청구항 1에 있어서,
상기 가압 보조 부재는, 한 쌍의 돌출부를 구비한 이차전지의 포메이션 지그.
In claim 1,
The pressing auxiliary member is a formation jig for a secondary battery having a pair of protrusions.
청구항 3에 있어서,
상기 돌출부는, 상기 가압 보조 부재의 양측 가장자리에 마련되는 이차전지의 포메이션 지그.
In claim 3,
The protrusions are a formation jig for a secondary battery provided on both edges of the pressing auxiliary member.
청구항 3에 있어서,
상기 돌출부는, 바(bar) 형상으로, 소정의 폭방향 길이(b)를 가지되, 상기 가압 보조 부재의 평면상 세로 방향을 따라 연장된 형태인 이차전지의 포메이션 지그.
In claim 3,
The protrusion is bar-shaped, has a predetermined width direction length (b), and extends along the longitudinal direction on the plane of the pressing auxiliary member.
청구항 1에 있어서,
상기 가압 보조 부재는, 상기 돌출부와 일체형인 이차전지의 포메이션 지그.
In claim 1,
The pressing auxiliary member is a formation jig for a secondary battery integrated with the protrusion.
청구항 1에 있어서,
상기 돌출부의 높이(a)는, 상기 이차전지 중앙부에서의 양극과 음극의 두께의 총합에서, 이차전지의 양측 가장자리 부위에서의 양극과 음극의 두께의 총합을 차감한 두께 차이에 따라 설정되는 이차전지의 포메이션 지그.
In claim 1,
The height (a) of the protrusion is set according to the thickness difference obtained by subtracting the total thickness of the positive electrode and negative electrode at both edge areas of the secondary battery from the total thickness of the positive electrode and negative electrode at the center of the secondary battery. Formation jig.
청구항 5에 있어서,
상기 돌출부의 폭방향 길이(b)는, 음극 또는 양극의 슬라이딩 부의 길이에 따라 설정되는 이차전지의 포메이션 지그.
In claim 5,
A formation jig for a secondary battery in which the width direction length (b) of the protrusion is set according to the length of the sliding portion of the cathode or anode.
청구항 1에 있어서,
지지를 위해 설치되는 지지부재;
상기 지지부재에 대향하도록 설치되는 가동부재;
상기 가압 플레이트가 상기 간격 조절의 방향으로 이동하도록 가이드하는 가이드 부재; 및
상기 가동부재를 전후로 이동시킴으로써 상기 가압 플레이트 사이의 상기 이차전지를 양면에서 가압 및 가압 해제하도록 하는 가압 구동부를 더 포함하는 이차전지의 포메이션 지그.
In claim 1,
A support member installed for support;
A movable member installed to face the support member;
a guide member that guides the pressure plate to move in the direction of the spacing adjustment; and
A formation jig for a secondary battery, further comprising a pressurizing drive unit that pressurizes and depressurizes the secondary battery between the pressurizing plates from both sides by moving the movable member back and forth.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 청구항에 따른 이차전지의 포메이션 지그를 이용하여, 이차전지를 가압하는 과정을 포함하는 이차전지의 포메이션 방법.

A formation method for a secondary battery comprising pressurizing the secondary battery using the secondary battery formation jig according to any one of claims 1 to 9.

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