KR20240060210A - 파우치형 배터리 셀 지그장치, 파우치형 배터리 셀 제조장치 및 파우치형 배터리 셀 제조방법 - Google Patents
파우치형 배터리 셀 지그장치, 파우치형 배터리 셀 제조장치 및 파우치형 배터리 셀 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240060210A KR20240060210A KR1020220141550A KR20220141550A KR20240060210A KR 20240060210 A KR20240060210 A KR 20240060210A KR 1020220141550 A KR1020220141550 A KR 1020220141550A KR 20220141550 A KR20220141550 A KR 20220141550A KR 20240060210 A KR20240060210 A KR 20240060210A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- pouch
- battery cell
- type battery
- jig device
- connection portion
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000001994 activation Methods 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 20
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 claims description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 5
- 239000003570 air Substances 0.000 description 35
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 30
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 28
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 19
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 18
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 15
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 14
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 8
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 6
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 1,1-Diethoxyethane Chemical compound CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910020213 PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910020210 Pb(Mg3Nb2/3)O3—PbTiO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 2
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016467 AlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017008 AsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010187 LiaM1xFe1-xM2yP1-yM3zO4-z Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010190 LiaM1xFe1-xM2yP1-yM3zO4−z Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010183 LiaM1xFe1−xM2yP1−yM3zO4−z Inorganic materials 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000156302 Porcine hemagglutinating encephalomyelitis virus Species 0.000 description 1
- 229910018286 SbF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N ZrO Inorganic materials [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 1
- 239000008274 jelly Substances 0.000 description 1
- 150000002641 lithium Chemical class 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- CASZBAVUIZZLOB-UHFFFAOYSA-N lithium iron(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Fe+2].[Li+] CASZBAVUIZZLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido-oxo-(oxomanganiooxy)manganese Chemical compound [Li+].[O-][Mn](=O)O[Mn]=O VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N lithium;oxonickel Chemical compound [Li].[Ni]=O URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N nickel zinc Chemical compound [Ni].[Zn] QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229920001384 propylene homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003606 tin compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0404—Machines for assembling batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0481—Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/049—Processes for forming or storing electrodes in the battery container
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/105—Pouches or flexible bags
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
본 발명의 일 실시상태는 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부와 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부에 대향하도록 구비된 제1 부재; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 반대면인 후면의 적어도 일부와 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부에 대향하도록 구비된 제2 부재를 포함하고, 상기 제1 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 정면; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부까지 연결되는 제1 연결부를 가압하며, 상기 제2 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 후면; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 후면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부까지 연결되는 제2 연결부를 가압하는 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치, 이를 포함하는 파우치형 배터리 셀 제조장치 및 파우치형 배터리 셀 제조방법 을 제공한다.
Description
본 발명은 파우치형 배터리 셀 지그장치, 파우치형 배터리 셀 제조장치 및 파우치형 배터리 셀 제조방법에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 배터리 셀은 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 자동차(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 배터리 셀은 이차 전지로서, 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 장점 또한 갖기 때문에 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
현재 널리 사용되는 배터리 셀의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 이차 전지를 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수 및 전기적 연결 형태는 요구되는 출력 전압 및/또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 한편, 배터리 셀의 종류로서, 원통형, 각형 및 파우치형 배터리 셀이 알려져 있다.
최근에는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 모바일 제품들에 적용될 수 있다는 점에서 파우치형 배터리 셀에 대한 수요가 점차 증가하는 추세이다. 파우치형 배터리 셀은 전지의 물성이 우수하면서 제조 단가 및 중량이 상대적으로 낮고, 형태 변형이 용이하여 활용 범위가 넓어지고 있다.
이러한 파우치형 배터리 셀은 알루미늄 라미네이트 시트로 형성된 파우치 형태의 전지케이스에 스택형 또는 권취형 전극조립체를 내장한 구조이다. 구체적으로, 파우치형 배터리 셀은 양극, 분리막 및 음극이 순차 적층된 스택형 또는 양극과 음극 사이에 절연체인 분리막을 개재하여 이를 권취한 권취형 전극 조립체가 전지케이스 내부에 수납된다. 양극 및 음극은 각각 전극 탭들에 의하여 전기적으로 연결되고, 전극 탭들은 외부로 인출되는 전극 리드와 연결된다. 상기 전극 탭 및 전극 리드가 연결된 전극조립체를 파우치 형태의 전지케이스에 수납한 다음 전해액을 주입하고. 전극 리드의 일부가 외부로 노출된 상태에서 전지케이스를 밀봉하여 파우치형 배터리 셀을 제조한다.
한편, 파우치 형태의 전지케이스는 가공이 용이하며, 전극조립체의 크기나 형태에 따른 제약이 적고, 배터리 셀 내부 공간을 효율적으로 사용할 수 있다. 따라서, 파우치형 배터리 셀은 에너지 밀도가 높으며, 다양한 형태로 가공이 가능하며, 최근에는 전기 자동차용 동력원으로도 적용되고 있다.
일반적으로, 파우치형 배터리 셀은 상기 배터리 셀을 조립하는 공정과 상기 배터리 셀을 활성화하는 공정 등을 거쳐 제조되는데, 활성화 공정에서는 전류의 원활한 통전을 위해 파우치형 배터리 셀 지그(jig)장치에 셀을 배치하고 활성화에 필요한 조건으로 충, 방전 등의 처리를 수행하게 된다. 최근 파우치형 배터리 셀의 적용 분야가 매우 다양해짐에 따라 다양한 크기와 구조의 파우치형 배터리 셀들이 제조되고 있으며, 이러한 파우치형 배터리 셀들을 활성화하기 위해서는 그에 적합한 파우치형 배터리 셀 지그장치가 사용되어야 한다.
본 발명은 파우치형 배터리 셀의 충, 방전 시 안전상의 문제를 방지하는 파우치형 배터리 셀 지그장치, 파우치형 배터리 셀 제조장치 및 이를 포함하는 파우치형 배터리 셀 제조방법을 제공한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시상태는 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부와 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부에 대향하도록 구비된 제1 부재; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 반대면인 후면의 적어도 일부와 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부에 대향하도록 구비된 제2 부재를 포함하고, 상기 제1 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 정면; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부까지 연결되는 제1 연결부를 가압하며, 상기 제2 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 후면; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 후면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부까지 연결되는 제2 연결부를 가압하는 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치를 제공한다.
본 발명의 또 하나의 실시상태는 본 발명의 일 실시상태에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치를 포함하는 파우치형 배터리 셀 제조장치를 제공한다.
본 발명의 또 하나의 실시상태는
(A) 전술한 실시상태에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치 내에 상기 파우치형 배터리 셀을 배치하는 단계;
(B) 상기 파우치형 배터리 셀 지그장치에 배치된 상기 파우치형 배터리 셀을 가압하는 단계; 및
(C) 상기 파우치형 배터리 셀에 활성화 공정을 진행하는 단계를 포함하는 파우치형 배터리 셀 제조방법을 제공한다.
파우치형 배터리 셀은 양극, 분리막 및 음극이 순차 적층된 스택형 또는 양극과 음극 사이에 절연체인 분리막을 개재하여 이를 권취한 권취형 전극 조립체를 포함하고, 이를 전해질과 함께 파우치 형태의 전지 케이스에 수납하여 구성된다. 상기 양극 및 음극을 포함하는 전극은 집전체 상에 전극 활물질을 코팅하여 제작되는데, 이 때 집전체 단부에서 전극 활물질의 두께가 감소하는 슬라이딩 현상이 발생할 수 있다. 상기 슬라이딩 현상과 같이 전극의 제조 공정상 불가피하게 전극의 두께 편차가 발생할 수 있으며, 이로 인해 상기 전극 및 분리막의 미접착 영역이 발생하게 되는데, 상기 미접착 영역으로 인하여 파우치형 배터리 셀의 저항이 증가되고, 성능 저하를 초래하며, 상기 파우치형 배터리 셀의 충, 방전 시 리튬 석출을 발생시켜 폭발 등의 안전성 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 실시상태들에 따르면, 파우치형 배터리 셀 지그장치는 제1 부재 및 제2 부재를 포함함으로써, 상기 파우치형 배터리 셀 내부의 전극 및 분리막의 미접착 영역을 모든 방향에서 고르게 가압할 수 있다. 특히, 상기 파우치형 배터리 셀의 제1 연결부 및 제2 연결부를 고르게 가압함으로써, 상기 파우치형 배터리 셀의 단부로 갈수록 전극 활물질의 두께가 감소하여 발생하는 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 가압하여 접착할 수 있다.
상기 전극 및 분리막의 미접착 영역을 접착할 수 있게 되어 파우치형 배터리 셀의 저항이 증가되지 않고, 성능 저하를 방지하며, 파우치형 배터리 셀의 충, 방전 시 리튬 석출을 방지하여 안전성 확보에 유리하다.
다만, 본 발명을 통해 얻을 수 있는 유리한 효과는 상술한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 비교예에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리 셀의 정면을 나타낸 사진이고, (b)는 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리 셀의 측면을 나타낸 사진이다.
도 4 (a)는 파우치형 배터리 셀 내부의 전극에서의 슬라이딩 현상을 나타낸 도면이고, (b)는 그에 따른 전극과 분리막의 미접착 영역을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 파우치형 배터리 셀에서 제1 및 제2 연결부를 가압하여 전극 및 분리막의 미접착 영역에서의 접착 여부를 검증하기 위한 파우치형 배터리 셀 지그장치에 대한 개략도이다.
도 6은 전극 및 분리막의 미접착 영역에서의 접착 여부를 검증하기 위한 파우치형 배터리 셀 지그장치 사용 전 파우치형 배터리 셀 조립공정에서의 전극 및 분리막의 미접착 영역을 나타내는 사진이다.
도 7은 전극 및 분리막의 미접착 영역에서의 접착 여부를 검증하기 위한 파우치형 배터리 셀 지그장치를 통해 가압된 파우치형 배터리 셀의 상기 미접착 영역에서 전극 및 분리막이 접착된 것을 나타내는 사진이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 비교예에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리 셀의 정면을 나타낸 사진이고, (b)는 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리 셀의 측면을 나타낸 사진이다.
도 4 (a)는 파우치형 배터리 셀 내부의 전극에서의 슬라이딩 현상을 나타낸 도면이고, (b)는 그에 따른 전극과 분리막의 미접착 영역을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 파우치형 배터리 셀에서 제1 및 제2 연결부를 가압하여 전극 및 분리막의 미접착 영역에서의 접착 여부를 검증하기 위한 파우치형 배터리 셀 지그장치에 대한 개략도이다.
도 6은 전극 및 분리막의 미접착 영역에서의 접착 여부를 검증하기 위한 파우치형 배터리 셀 지그장치 사용 전 파우치형 배터리 셀 조립공정에서의 전극 및 분리막의 미접착 영역을 나타내는 사진이다.
도 7은 전극 및 분리막의 미접착 영역에서의 접착 여부를 검증하기 위한 파우치형 배터리 셀 지그장치를 통해 가압된 파우치형 배터리 셀의 상기 미접착 영역에서 전극 및 분리막이 접착된 것을 나타내는 사진이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 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.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 서로 다른 실시예에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 부여될 수 있다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부와 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부에 대향하도록 구비된 제1 부재; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 반대면인 후면의 적어도 일부와 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부에 대향하도록 구비된 제2 부재를 포함하고, 상기 제1 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 정면; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부까지 연결되는 제1 연결부를 가압하며, 상기 제2 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 후면; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 후면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부까지 연결되는 제2 연결부를 가압하는 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치를 제공한다.
상기 파우치형 배터리 셀이란 배터리의 하나의 셀 단위를 의미한다.
상기 파우치형 배터리 셀은 양극, 분리막 및 음극이 순차 적층된 구조를 갖는 전극 조립체 또는 양극, 분리막 및 음극이 적층되어 권취된 구조를 갖는 전극 조립체를 포함하는 이차 전지일 수 있다.
상기 파우치형 배터리 셀은 파우치형 이차 전지일 수 있다.
상기 양극 및 음극을 포함하는 전극은 집전체 상에 전극 활물질을 코팅할 때, 상기 집전체 단부에서 전극 활물질의 두께가 감소하는 슬라이딩 현상이 발생할 수 있으며, 이와 같이 전극의 제조 공정상 상기 파우치형 배터리 셀의 단부에서 불가피하게 전극의 두께 편차가 발생할 수 있다. 이로 인해, 상기 파우치형 배터리 셀의 단부 내부에 위치한 상기 전극 및 분리막에 미접착 영역이 발생할 수 있다. 이 때, 상기 파우치형 배터리 셀의 저항이 증가되고, 성능 저하를 초래하며, 상기 파우치형 배터리 셀의 충, 방전 시 리튬 석출을 발생시켜 폭발 등의 안전성 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 실시상태들에 따르면, 파우치형 배터리 셀 지그장치는 제1 부재 및 제2 부재를 포함함으로써, 상기 파우치형 배터리 셀 내부의 전극 및 분리막의 미접착 영역을 모든 방향에서 고르게 가압할 수 있다. 특히, 상기 파우치형 배터리 셀의 제1 연결부 및 제2 연결부를 고르게 가압함으로써, 상기 파우치형 배터리 셀의 단부로 갈수록 전극 활물질의 두께가 감소하여 발생하는 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 가압하여 접착할 수 있다. 이에, 파우치형 배터리 셀의 저항이 증가되지 않고, 성능 저하를 방지하며, 파우치형 배터리 셀의 충, 방전 시 리튬 석출을 방지하여 안전성 확보에 유리하다.
일 실시상태에 따르면, 상기 파우치형 배터리 셀 지그장치는 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부와 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부에 대향하도록 구비된 제1 부재; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 반대면인 후면의 적어도 일부와 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부에 대향하도록 구비된 제2 부재를 포함하여, 파우치형 배터리 셀을 고정 및 가압할 수 있다. 상기 고정 및 가압에 의하여 상기 파우치형 배터리 셀은 활성화 공정에서 전류의 원활한 통전을 위해 활성화에 필요한 조건으로 충, 방전 등의 처리를 수행할 수 있다.
상기 파우치형 배터리 셀의 정면이란 상기 파우치형 배터리 셀에 포함되는 전극 조립체의 적층 방향에 수직으로 구비되는 면 중에서 면적이 넓은 일면 또는 권취축에 평행으로 구비되는 면 중 면적이 넓은 일면을 의미한다.
상기 파우치형 배터리 셀의 단부란 상기 파우치형 배터리 셀에 포함되는 전극 조립체의 적층 방향 또는 권취축의 수직인 방향에 수직으로 구비되는 양면 중에서 일면을 의미한다.
상기 파우치형 배터리 셀의 후면이란 상기 파우치형 배터리 셀에 포함되는 전극 조립체의 적층 방향에 수직으로 구비되는 면 중에서 상기 정면의 반대면 또는 권취축에 평행으로 구비되는 면 중 상기 정면의 반대면을 의미한다.
일 실시상태에 따르면, 상기 제1 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 정면; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부까지 연결되는 제1 연결부를 가압하며, 상기 제2 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 후면; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 후면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부까지 연결되는 제2 연결부를 가압할 수 있다.
상기 제1 연결부는 상기 파우치형 배터리 셀의 정면에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부까지 연결되는 엣지 부분을 포함할 수 있다.
상기 제2 연결부는 상기 파우치형 배터리 셀의 후면에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부까지 연결되는 엣지 부분을 포함할 수 있다.
상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부는 곡면 형상일 수 있다.
상기 파우치형 배터리 셀 지그장치는 제1 부재 및 제2 부재를 포함함으로써, 상기 파우치형 배터리 셀의 정면 및 상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부까지 연결되는 제1 연결부, 및 상기 파우치형 배터리 셀의 후면 및 상기 파우치형 배터리 셀의 후면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부까지 연결되는 제2 연결부를 가압하여, 상기 파우치형 배터리 셀의 단부로 갈수록 전극 활물질의 두께가 감소하여 발생하는 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 가압할 수 있다. 이에 따라, 상기 전극 및 분리막의 미접착 영역을 접착할 수 있으며, 상기 파우치형 배터리 셀의 저항이 증가되지 않고, 성능 저하를 방지하며, 파우치형 배터리 셀의 충, 방전 시 리튬 석출을 방지하여 안전성 확보에 유리하다.
구체적으로, 후술할 본 발명에 따른 파우치형 배터리 셀 제조방법은 파우치형 배터리 셀의 활성화 공정을 포함하는 것으로, 상기 파우치형 배터리 셀은 양극, 음극 및 분리막을 포함하며, 상기 분리막의 일면, 타면 또는 양면에 바인더 층이 형성되고, 상기 활성화 공정은 파우치형 배터리 셀에 압력 및 열을 가하는 과정을 포함한다.
상기 분리막은 상기 양극 및 음극 사이에 개재되어 있고, 상기 분리막의 일면, 타면 또는 양면에 형성되어 있는 상기 바인더 층은 상기 파우치형 배터리 셀에 열을 가하는 과정을 통해 유연성을 갖게 된다. 이에 따라, 상기 바인더 층은 상기 파우치형 배터리 셀을 가압하는 단계를 통해 상기 양극 또는 음극과 서로 접하게 되었을 때, 상기 양극 또는 음극 표면의 형상을 따라 적절히 그 표면 형상도 변형될 수 있으며, 상기 바인더층의 표면 형상이 상기 양극 또는 음극 표면의 형상을 따라 변형되어 서로 들어맞게 되므로 상기 바인더 층과 상기 양극 및/또는 음극 사이의 계면 사이의 공간이 효과적으로 제거되며 서로 접하게 될 수 있다. 또한, 상기 바인더 층이 상기 양극 및/또는 음극과 밀착될 때, 상기 양극 및/또는 음극에 대해 접착력(adhesion)을 발휘할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 파우치형 배터리 셀에 압력 및 열을 가하는 과정을 통하여, 상기 분리막의 바인더 층과 상기 양극 또는 상기 분리막의 바인더 층과 음극은 서로 밀착될 수 있고, 또한 상기 바인더 층이 상기 분리막의 일면 및 타면에 형성되어 있을 경우에는, 상기 분리막의 일면에 형성된 바인더 층과 상기 양극이 밀착되고, 또한 상기 분리막의 타면에 형성된 바인더 층과 상기 음극이 서로 밀착될 수 있다.
따라서, 상기 파우치형 배터리 셀 지그장치는 상기 제1 부재 및 제2 부재를 포함함으로써, 상기 파우치형 배터리 셀의 상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부를 가압하여, 상기 파우치형 배터리 셀의 단부로 갈수록 전극 활물질의 두께가 감소하여 발생하는 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 가압하여 상기 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 접착할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 비교예에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 상기 도 1 및 도 2에서의 파우치형 배터리 셀은 상기 파우치형 배터리 셀의 측면을 나타낸다.
본 명세서 전체에서 파우치형 배터리 셀의 전극 조립체는 양극, 분리막 및 음극이 순차 적층된 스택형을 기본으로 도시하고 있으나, 양극과 음극 사이에 절연체인 분리막을 개재하여 이를 권취한 권취형의 경우도 마찬가지이다.
도 3 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리 셀의 정면 및 측면을 나타낸 사진이고, 도 4는 파우치형 배터리 셀 내부의 전극에서의 슬라이딩 현상 및 그에 따른 전극과 분리막의 미접착 영역을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 파우치형 배터리 셀(100)은 양극, 분리막 및 음극이 순차 적층된 스택형 또는 양극과 음극 사이에 절연체인 분리막을 개재하여 이를 권취한 권취형인 젤리롤 형태의 전극 조립체를 포함하고, 이를 전해질과 함께 파우치 형태의 전지 케이스에 수납하여 구성된다.
상기 양극 및 음극을 포함하는 전극은 집전체 상에 전극 활물질을 코팅하여 제작될 수 있다. 이 때 집전체 단부에서 코팅된 전극 활물질의 두께가 감소하는 슬라이딩 현상이 발생할 수 있다. 이로 인해, 전극의 제조 공정상 불가피하게 전극의 두께 편차가 발생할 수 있으며, 상기 전극 및 분리막의 미접착 영역이 발생하게 될 수 있다. 상기 미접착 영역으로 상기 파우치형 배터리 셀의 저항이 증가되고, 성능 저하를 초래할 수 있다. 또한, 상기 파우치형 배터리 셀의 충, 방전 시 리튬 석출을 발생시켜 폭발 등의 안전성 문제가 발생할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 비교예에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치(1')는 파우치형 배터리 셀 지그장치에서 파우치형 배터리 셀(100')의 정면(110') 및 후면(120')에만 대향하도록 구비된 제1 부재(10') 및 제2 부재(20')를 포함하는 것으로, 기존의 제1 부재(10') 및 제2 부재(20')에서 상기 파우치형 배터리 셀의 정면(110') 및 후면(120')에 각각 대면하는 부분은 평면일 수 있다. 이는 상기 파우치형 배터리 셀의 정면(110') 및 후면(120')만 가압할 수 있고, 도 1에 기재된 본 발명의 실시예에 따른 상기 파우치형 배터리 셀의 정면에서부터 단부까지 연결되는 제1 연결부(140) 및 상기 파우치형 배터리 셀의 후면에서부터 단부까지 연결되는 제2 연결부(150)는 가압할 수 없다. 이에, 상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150) 내부에 위치한 전극 및 분리막의 미접착 영역을 접착할 수 없어, 파우치형 배터리 셀의 저항이 증가될 수 있고, 이에 성능이 저하될 수 있으며, 파우치형 배터리 셀의 충, 방전 시 리튬이 석출될 수 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 배터리 셀 지그장치(1)는 본 발명에 따른 제1 부재(10) 및 제2 부재(20)를 포함함으로써, 상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)를 가압하여 상기 파우치형 배터리 셀(100) 내부의 전극 및 분리막의 미접착 영역을 모든 방향에서 고르게 가압할 수 있다. 도면에 표시된 화살표 방향은 가압 방향을 나타낸다. 이에 따라, 상기 파우치형 배터리 셀의 단부(130)로 갈수록 전극 활물질의 두께가 감소하여 발생하는 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 접착할 수 있으며, 이에 파우치형 배터리 셀(100)의 저항이 증가되지 않고, 성능 저하를 방지하며, 충, 방전 시 리튬 석출을 방지하여 안전성 확보에 유리하다.
상기 파우치형 배터리 셀의 단부(130)에서는 양극 탭(103) 및 음극 탭(104)을 모두 포함할 수 있으며, 예컨대, 상기 파우치형 배터리 셀의 단부(130)에서 양극과 전기적으로 연결된 양극 탭(103) 및 음극과 전기적으로 연결된 음극 탭(104)이 구비될 수 있고, 반대의 경우도 가능하다.
상기 탭은 전기적으로 연결되는 전극 리드를 더 포함할 수 있다.
상기 도 1의 파우치형 배터리 셀(100)은 양극, 분리막 및 음극이 순차 적층된 스택형으로, 이는 상기 파우치형 배터리 셀(100)의 측면을 나타낸 것이다. 상기 도면에서는 이해를 위하여 전극을 매우 두껍게 표시한 것으로 상기 양극 탭(103) 및 음극 탭(104)이 겹쳐지지 않는 것으로 표시하였으나, 실제 파우치형 배터리 셀(100)의 측면에서 보면 상기 양극 탭(103) 및 음극 탭(104)이 겹쳐져서 하나의 탭만이 보일 수 있으며, 이 때 상기 파우치형 배터리 셀의 정면(110)에서는 두 탭이 구분되어 보일 수 있다(도 3 (a) 참조).
도 5는 본 발명의 파우치형 배터리 셀에서 제1 연결부 및 제2 연결부를 가압하여 전극 및 분리막의 미접착 영역에서의 접착 여부를 검증하기 위한 파우치형 배터리 셀 지그장치에 대한 개략도이다. 상기 도 5에서의 파우치형 배터리 셀(100)은 상기 파우치형 배터리 셀의 측면을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리 셀의 정면(110) 및 후면(120)에 대향하도록 각각 제1 부재(10) 및 제2 부재(20)를 포함하는 파우치형 배터리 셀 지그장치(1)를 구비하고, 상기 파우치형 배터리 셀(100)의 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)를 가압할 수 있도록 상기 제1 부재(10)에서 상기 제1 연결부(140)에 대응되는 부분 및 상기 제2 부재(20)에서 상기 제2 연결부(150)에 대응되는 부분에 테이프(300)를 부착할 수 있다. 따라서, 상기 테이프(300)는 본 발명의 실시예에 따른 상기 제1 부재(10) 및 제2 부재(20)와 같은 역할을 하며, 예컨대 상기 파우치형 배터리 셀의 정면(110) 및 후면(120)보다 상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)를 더 가압하는 효과를 가질 수 있다. 즉, 상기 파우치형 배터리 셀(100)의 상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)에 내부에 위치한 전극의 두께 편차 수준에 관계없이 상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)를 전체적으로 가압할 수 있다.
도 6은 전극 및 분리막의 미접착 영역에서의 접착 여부를 검증하기 위한 파우치형 배터리 셀 지그장치 사용 전 파우치형 배터리 셀 조립 공정에서의 전극 및 분리막의 미접착 영역을 나타내는 사진이고, 도 7은 전극 및 분리막의 미접착 영역에서의 접착 여부를 검증하기 위한 파우치형 배터리 셀 지그장치를 통해 가압된 파우치형 배터리 셀의 상기 미접착 영역에서 전극 및 분리막이 접착된 것을 나타내는 사진이다.
구체적으로, 일반적으로 가열 및 가압에 의한 전극과 분리막의 접착이 이루어지면 분리막 표면의 코팅층이 전극에 전사되어 전극 표면은 상기 분리막 표면의 코팅층의 특징을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 분리막 표면의 코팅층이 전극에 전사되어 전극의 표면은 흰색을 띄거나, 빗금 무늬 등을 가질수 있으며, 이렇게 전사되지 않은 영역을 통해 상기 분리막과 전극의 미접착 정도를 파악할 수 있다.
도 6을 참조하면, 파우치형 배터리 셀 지그장치(1) 사용 전 파우치형 배터리 셀(100) 조립 공정에서의 전극 및 분리막의 미접착 영역은 빗금 없는 영역으로 확인할 수 있다. 이는 분리막을 떼어내고 난 후의 전극, 예컨대, 음극만을 촬영한 것으로, 빗금 패턴을 가진 분리막을 사용하여 전극 및 분리막의 미접착 영역을 육안으로 확인할 수 있다. 즉, 파우치형 배터리 셀 지그장치 사용 전, 일반적인 셀 조립 공정에서 가열 및 가압 후 분리막을 떼어낸 상태이며 빗금 영역을 통해 배터리 셀의 단부쪽에 위치한 전극의 활물질층의 두께가 얇아 분리막과 접착되지 않음을 확인할 수 있다.
상기 미접착 영역은 파우치형 배터리 셀의 적층 방향(L)에 수직인 방향 또는 권취축 방향(A)으로 전극 및 분리막의 길이 대비 1.5 cm 이하일 수 있다.
상기 미접착 영역은 파우치형 배터리 셀의 적층 방향(L)에 수직인 방향 또는 권취축 방향(A)으로 전극 및 분리막의 길이 대비 0.2 cm 이상, 0.4 cm 이상, 또는0.6 cm 이상일 수 있다. 상기 미접착 영역은 파우치형 배터리 셀의 적층 방향(L)에 수직인 방향 또는 권취축 방향(A)으로 전극 및 분리막의 길이 대비 1.3 cm 이하, 1.1 cm 이하, 또는 0.9 cm 이하일 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 도 5에 따른 전극 및 분리막의 미접착 영역에서의 접착 여부를 검증하기 위한 파우치형 배터리 셀 지그장치를 이용하여, 본 발명에 따른 파우치형 배터리 셀(100)의 상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)를 가압하여, 파우치형 배터리 셀의 상기 미접착 영역에서 전극 및 분리막이 접착된 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 도 6에서 전술한 바와 같이, 이는 분리막을 떼어내고 난 후의 전극, 예컨대, 음극만을 촬영한 것으로, 빗금 패턴을 가진 분리막을 사용하여 전극 및 분리막의 미접착 영역을 육안으로 확인할 수 있다. 즉, 상기 파우치형 배터리 셀 지그장치를 이용한 활성화 공정에서 상기 제1 부재 및 제2 부재의 상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)에 대응되는 부분에 테이프(300)를 부착하고, 가열, 가압 및 충방전을 진행한 후 분리막을 떼어 내고 음극만 촬영한 것이다.
이로써, 상기 파우치형 배터리 셀 지그장치를 이용한 활성화 공정 전에 접착되지 않았던 상기 전극 및 분리막의 미접착 영역이 상기 활성화 공정에서 상기 제1 연결부(140)및 제2 연결부(150)를 집중적으로 가압하여 접착됨을 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 제1 부재에서 상기 파우치형 배터리 셀과 대면하는 부분은 상기 파우치형 배터리 셀의 정면 및 제1 연결부에 대응되는 형상으로 구비되고, 상기 제2 부재에서 상기 파우치형 배터리 셀과 대면하는 부분은 상기 파우치형 배터리 셀의 후면 및 제2 연결부에 대응되는 형상으로 구비되는 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치를 제공한다.
도 1을 참조하면, 상기 제1 부재(10)에서 상기 파우치형 배터리 셀(100)과 대면하는 부분은 상기 파우치형 배터리 셀의 정면(110) 및 제1 연결부(140)에 대응되는 형상으로 구비되며, 예컨대 상기 파우치형 배터리 셀의 정면(110) 및 제1 연결부(140)를 감싸도록 구비될 수 있다.
상기 제2 부재(20)에서 상기 파우치형 배터리 셀(100)과 대면하는 부분은 상기 파우치형 배터리 셀의 후면(120) 및 제2 연결부(150)에 대응되는 형상으로 구비되며, 예컨대 상기 파우치형 배터리 셀의 후면(120) 및 제2 연결부(150)를 감싸도록 구비될 수 있다.
상기 제1 부재(10) 및 제2 부재(20)에서 상기 파우치형 배터리 셀(100)과 대면하는 부분은 각각 상기 파우치형 배터리 셀의 정면(110) 및 제1 연결부(140), 및 상기 파우치형 배터리 셀의 후면(120) 및 제2 연결부(150)에 대응되는 형상으로 구비되어, 상기 파우치형 배터리 셀(100)을 고정시킬 수 있으며, 상기 파우치형 배터리 셀의 정면(110) 및 제1 연결부(140), 및 상기 파우치형 배터리 셀의 후면(120) 및 제2 연결부(150)를 가압할 수 있다.
상기 부분의 가압으로 인하여, 상기 분리막의 바인더 층과 상기 양극 및/또는 음극은 서로 밀착되어, 상기 파우치형 배터리 셀의 단부(130)로 갈수록 전극 활물질의 두께가 감소하여 발생하는 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 접착할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 부재 및 제2 부재에서 상기 파우치형 배터리 셀의 정면 및 후면에 각각 대면하는 부분은 평면이고, 상기 제1 부재 및 제2 부재에서 상기 파우치형 배터리 셀의 제1 연결부 및 제2 연결부에 각각 대면하는 부분은 곡면이다.
도 1을 참조하면, 상기 제1 부재(10) 및 제2 부재(20)에서 상기 파우치형 배터리 셀의 정면(110) 및 후면(120)에 각각 대면하는 부분은 평면으로 구비됨으로써, 상기 파우치형 배터리 셀(100)을 형상에 맞게 고정시킬 수 있으며, 상기 파우치형 배터리 셀의 정면(110) 및 후면(120)을 가압할 수 있다.
상기 제1 부재(10) 및 제2 부재(20)에서 상기 파우치형 배터리 셀(100)의 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)에 각각 대면하는 부분은 곡면으로 구비됨으로써, 상기 파우치형 배터리 셀(100)을 형상에 맞게 고정시킬 수 있으며, 상기 파우치형 배터리 셀(100)의 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)를 가압할 수 있다.
상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)는 파우치형 배터리 셀의 정면(110) 또는 후면(120)에서 단부(130)까지, 예컨대 엣지 부분을 포함하는 것으로서, 구부러진 형상일 수 있다. 이에, 상기 제1 부재(10) 및 제2 부재(20)에서 상기 파우치형 배터리 셀(100)의 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)에 각각 대면하는 부분은 곡면으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1 부재(10) 및 제2 부재(20)는 상기 파우치형 배터리 셀(100)의 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)에 대응되는 형상, 즉, 곡면으로 구비되어, 상기 파우치형 배터리 셀(100)의 전극 및 분리막의 미접착 영역을 모든 방향에서 고르게 가압할 수 있다. 이에, 상기 파우치형 배터리 셀의 단부(130)로 갈수록 전극 활물질의 두께가 감소하여 발생하는 전극 및 분리막의 미접착 영역을 접착할 수 있게 되어 파우치형 배터리 셀의 저항이 증가되지 않고, 성능 저하를 방지하며, 파우치형 배터리 셀의 충, 방전 시 리튬 석출을 방지하여 안전성을 확보할 수 있다.
상기 파우치형 배터리 셀(100)의 전극 및 분리막의 미접착 영역이란 상기 파우치형 배터리 셀의 적층 방향(L)에 수직 또는 권취축 방향(A)으로 일 단부에 구비된 전극, 예컨대 양극 및 음극이 집전체의 말단부에서 코팅된 전극 활물질의 두께가 감소하는 슬라이딩 현상이 발생하는 부분을 의미할 수 있으며, 상기 슬라이딩 현상과 같이 전극의 제조 공정상 불가피하게 전극의 두께 편차가 발생하는 부분을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 부재 및 제2 부재는 탄성이 있는 재질로 구비되며, 예컨대 상기 제1 부재 및 제2 부재는 실리콘 고무를 포함하는 것이다.
상기 탄성이 있는 재질은 실리콘 고무일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시상태에 따르면, 상기 탄성이 있는 재질은 고무(rubber)일 수 있으며, 여러 종류의 고무 중에서도 실리콘 고무(silicone rubber)일 수 있다.
상기 탄성이 있는 재질은 탄성도, 즉 신장률 및 내열성을 갖는 물질일 수 있다. 일 예에 있어서, 상기 탄성이 있는 재질은 실리콘 고무일 수 있으며, 인장강도는 30 kgf/cm2 내지 90 kgf/cm2 일 수 있고, 신장률은 100 % 내지 500 % 일 수 있으며, 이는 ISO 6892 국제시험법에 따라 측정될 수 있다.
일 예에 있어서, 최고상용온도는 약 200 oC 일 수 있으며, 이는 물질의 내열성의 정도를 나타낼 수 있다.
상기 인장강도는 40 kgf/cm2 내지 80 kgf/cm2, 또는 50 kgf/cm2 내지 70 kgf/cm2 일 수 있다. 상기 신장률은 150 % 내지 450 %, 200 % 내지 400 %, 또는 250 % 내지 350 %일 수 있다.
상기 인장강도란 재료의 양 끝에 힘을 가하여 늘릴 때 끊어지는 순간의 하중을 단면적으로 나눈 특성이고, 상기 신장률이란 끊어진 순간에 시료의 늘어난 길이를 원래의 길이로 나누어 백분율로 표시한 것으로, 이는 물질의 탄성도를 나타낼 수 있다.
상기 제1 부재 및 제2 부재는 탄성이 있는 재질로 구비되고, 예컨대 실리콘 고무를 포함함으로써, 상기 제1 부재 및 제2 부재는 탄성을 유지하여 상기 제1 연결부 및 제2 연결부를 가압할 수 있으며, 상기 제1 연결부 및 제2 연결부의 내측에 위치한 전극의 구부러짐에 따른 단락 없이 상기 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 접착하는 정도로 가압하기 용이하다.
상기 제1 부재 및 제2 부재는 탄성이 있는 재질로 구비됨으로써, 상기 제1 연결부 및 제2 연결부 내측에 위치한 전극 및 분리막의 미접착 영역을 가압하여, 상기 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 접착할 수 있으며, 이에 파우치형 배터리 셀의 충, 방전 시 리튬 석출을 방지하여 안전성을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 제1 부재 및 제2 부재는 에어 튜브이다.
상기 에어 튜브는 탄성이 있는 재질을 포함할 수 있고, 상기 탄성이 있는 재질 그 자체 또는 내부의 공기압을 통해 상기 파우치형 배터리 셀에 가하는 압력을 조절할 수 있다.
상기 제1 부재 및 제2 부재가 에어 튜브, 즉, 탄성 재질의 에어 튜브일 수 있으며, 이를 통해 전극의 두께 차이에 따른 편차 수준 및 형상에 관계없이 상기 배터리 셀의 제1 및 제2 연결부 전체를 가압하여 상기 전극 및 분리막의 미접착 영역의 접착을 개선할 수 있다.
상기 에어 튜브는 상기 제1 연결부 및 제2 연결부를 감싸도록 구비되는 것일 수 있다.
상기 에어 튜브가 상기 제1 연결부 및 제2 연결부를 감싸도록 구비되어, 이를 가압할 수 있으며, 예컨대, 상기 제1 연결부 및 제2 연결부의 내측에 위치한 전극의 구부러짐에 따른 단락 없이 전극 및 분리막의 미접착 영역을 접착하는 정도로 가압할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에어 튜브의 내부 충진재는 공기 또는 유체이다.
상기 유체란 기체 또는 액체의 흐름을 의미한다.
상기 에어 튜브는 탄성이 있는 재질을 포함하고, 내부 충진재로서 공기 또는 유체를 포함하여 상기 파우치형 배터리 셀에 가하는 압력을 조절할 수 있다.
상기 에어 튜브의 내부 충진재는 경우에 따라 공기, 아르곤 가스, 질소 가스 또는 glycol계열의 액체 등의 유체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 에어 튜브는 충분한 탄성의 재질이 적용된다면 상기 내부 충진재를 적용하지 않아도, 즉 그 자체의 탄성만으로도 상기 파우치형 배터리 셀에 압력을 가할 수 있다.
상기 충분한 탄성의 재질이란 신장률 및 내열성을 갖는 물질로서, 상기 신장률은 끊어진 순간에 시료의 늘어난 길이를 원래의 길이로 나누어 백분율로 표시하며 이는 물질의 탄성도를 나타낼 수 있다. 예컨대, 신장률은 100 % 내지 500 % 일 수 있으며, 이는 ISO 6892에 의해 측정될 수 있다. 상기 신장률은 150 % 내지 450 %, 200 % 내지 400 %, 또는 250 % 내지 350 %일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 부재 및 제2 부재는 내부의 공기압을 통해 상기 제1 연결부 및 제2 연결부를 가압한다.
상기 공기압은 상기 공기 또는 유체에 의한 압력을 의미할 수 있다.
상기 제1 부재 및 제2 부재의 내부 공기압은 평상시에는 일반 대기압 수준으로 유지되다가, 가압 시에 설정한 압력으로 상기 제1 부재 및 제2 부재가 눌리면서 상기 배터리 셀의 제1 및 제2 연결부를 가압할 수 있다. 즉, 내부 공기압으로 인하여 상기 제1 부재 및 제2 부재의 원상태 시 형상 유지를 하기 위해, 상기 배터리 셀의 제1 및 제2 연결부를 가압할 수 있다.
상기 제1 연결부 및 제2 연결부를 가압함으로써, 상기 연결부의 내측에 위치한 전극의 구부러짐에 따른 단락 없이 전극 및 분리막의 미접착 영역을 접착할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 부재 및 제2 부재의 공기압은 1 bar 내지 20 bar 이다.
상기 제1 부재 및 제2 부재의 공기압은 3 bar 이상, 5 bar 이상, 7 bar 이상, 또는 9 bar 이상일 수 있다. 상기 제1 부재 및 제2 부재의 공기압은 18 bar 이하, 16 bar 이하, 14 bar 이하, 또는 12 bar 이하일 수 있다.
상기 제1 부재 및 제2 부재의 공기압은 가압 시의 공기압을 의미할 수 있으며, 가압 전 공기압은 대기압 수준일 수 있다.
상기 범위 내에서, 상기 제1 연결부 및 제2 연결부의 내측에 위치한 전극의 구부러짐에 따른 단락 없이 전극 및 분리막의 미접착 영역을 접착하는 정도로 가압할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 부재 및 제2 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 적층 방향 또는 권취축의 수직 방향으로 상기 파우치형 배터리 셀의 정면 및 후면을 가압하는 것이다.
도 1을 참조하면, 상기 제1 부재(10) 및 제2 부재(20)는 상기 파우치형 배터리 셀의 적층 방향(L) 또는 권취축(A)의 수직 방향으로 상기 파우치형 배터리 셀의 정면(110) 및 후면(120)을 가압함으로써, 상기 파우치형 배터리 셀(100)을 고정시킬 수 있으며, 활성화 공정시 상기 파우치형 배터리 셀(100)을 가압함으로써, 상기 파우치형 배터리 셀(100)의 분리막의 바인더 층이 전극과 서로 접하게 되었을 때, 그 표면의 형상을 따라 상기 바인더 층과 상기 양극 및/또는 음극 사이의 계면 사이의 공간이 효과적으로 제거되며 서로 접하게 될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 부재 및 제2 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 적층 방향에 수직인 방향 또는 권취축 기준으로 0˚ 내지 90˚ 방향으로 상기 제1 연결부 및 제2 연결부를 가압하는 것이다.
상기 파우치형 배터리 셀에 가압하는 과정을 통하여, 상기 분리막의 바인더 층과 상기 양극 또는 상기 음극은 서로 밀착될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 제1 부재(10) 및 제2 부재(20)는 상기 파우치형 배터리 셀의 적층 방향(L)에 수직인 방향 또는 권취축(A) 기준으로 10˚ 이상, 20˚ 이상, 30˚ 이상, 또는 40˚ 이상 방향으로 상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)를 가압할 수 있다. 상기 제1 부재(10) 및 제2 부재(20)는 상기 파우치형 배터리 셀의 적층 방향(L)에 수직인 방향 또는 권취축(A) 기준으로 80˚ 이하, 70˚ 이하, 60˚ 이하, 또는 50˚ 이하 방향으로 상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)를 가압할 수 있다.
상기 제1 부재(10) 및 제2 부재(20)는 상기 파우치형 배터리 셀의 적층 방향(L)에 수직인 방향 또는 권취축(A) 기준으로 상기 방향에서 상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)를 가압함으로써, 상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150) 내의 상기 파우치형 배터리 셀(100)의 전극 및 분리막의 미접착 영역을 모든 방향에서 고르게 가압하여 접착할 수 있다. 이에, 파우치형 배터리 셀의 저항이 증가되지 않고, 성능 저하를 방지하며, 파우치형 배터리 셀의 충, 방전 시 리튬 석출을 방지하여 안전성을 확보할 수 있다.
본 발명의 다른 실시상태는 상기 제1 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 정면을 가압하도록 구비된 제1 평면 부재; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 제1 연결부를 가압하도록 구비된 제1 곡면 부재를 포함하고, 상기 제2 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 후면을 가압하도록 구비된 제2 평면 부재; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 제2 연결부를 가압하도록 구비된 제2 곡면 부재를 포함하는 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치를 제공한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 상기 도 8에서의 파우치형 배터리 셀은 상기 파우치형 배터리 셀의 측면을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 상기 제1 부재(10)는 제1 평면 부재(210) 및 제1 곡면 부재(230)가 각각 구분되어 적용될 수 있으며, 상기 제2 부재(20)는 제2 평면 부재(220) 및 제2 곡면 부재(240)가 각각 구분되어 적용될 수 있다.
상기 제1 평면 부재(210) 및 제2 평면 부재(220)는 기존의 파우치형 배터리 셀 지그장치(1')에서와 같은 형상일 수 있으며, 예컨대 상기 파우치형 배터리 셀의 정면(110) 및 후면(120)에 각각 대면하는 부분이 평면일 수 있다.
상기 제1 곡면 부재(230) 및 제2 곡면 부재(240)는 본 발명의 일 실시상태에 따른 상기 제1 부재(10) 및 제2 부재(20)의 상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)에 각각 대응하는 형상일 수 있으며, 예컨대 상기 파우치형 배터리 셀(100)의 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)에 각각 대면하는 부분이 곡면일 수 있다.
상기 제1 곡면 부재(230) 및 제2 곡면 부재(240)는 각각 상기 파우치형 배터리 셀(100)의 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)를 가압할 수 있는데, 가압 이전에는 상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)를 잘 눌러주기 위해 바깥쪽으로 볼록한 형태를 갖고, 가압하는 경우에는 도시된 바와 같이, 상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)의 형상에 맞게 오목한 형태를 가질 수 있다.
상기 제1 부재(10) 및 제2 부재(20)는 상기 곡면 부재 및 상기 평면 부재를 각각 포함함으로써 상기 부재들의 압력을 별도로 조절할 수 있으며, 상기 제1 곡면 부재(230) 및 제2 곡면 부재(240)를 포함함으로써 상기 파우치형 배터리 셀(100) 내부의 전극 및 분리막의 미접착 영역을 모든 방향에서 고르게 가압할 수 있다. 이에 따라, 상기 전극 및 분리막의 미접착 영역을 접착할 수 있게 되어 파우치형 배터리 셀의 저항이 증가되지 않고, 성능 저하를 방지하며, 파우치형 배터리 셀의 충, 방전 시 리튬 석출을 방지하여 안전성 확보에 유리하다.
상기 제1 곡면 부재(230) 및 제2 곡면 부재(240)는 내부의 공기압을 통해 각각 상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)를 가압할 수 있으며, 이에 관한 내용은 본 발명의 일 실시상태에 따른 상기 제1 부재(10) 및 제2 부재(20)가 내부의 공기압을 통해 상기 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)를 가압하는 내용에서 전술한 바와 동일하다.
본 발명의 다른 실시상태에 따르면, 상기 제1 곡면 부재 및 제2 곡면 부재는 에어 튜브이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 에어 튜브에 관한 내용은 본 발명의 일 실시상태에 따른 상기 제1 부재 및 제2 부재가 에어 튜브에 관한 내용에서 전술한 바와 동일하다.
본 발명의 다른 실시상태에 따르면, 상기 제1 곡면 부재 및 제2 곡면 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 적층 방향에 수직인 방향 또는 권취축 방향으로 상기 제1 부재 및 제2 부재의 일 단부에서부터 2 cm 이내로 구비된다.
상기 제1 곡면 부재(230) 및 제2 곡면 부재(240)는 상기 파우치형 배터리 셀의 적층 방향(L)에 수직인 방향 또는 권취축 방향(A)으로 상기 제1 부재 및 제2 부재의 일 단부에서부터 1.8 cm 이하, 1.6 cm 이하, 1.4 cm 이하, 1.2 cm 이하, 또는 1 cm 이하로 구비될 수 있다.
상기 제1 곡면 부재(230) 및 제2 곡면 부재(240)는 상기 파우치형 배터리 셀의 적층 방향(L)에 수직인 방향 또는 권취축 방향(A)으로 상기 제1 부재(10) 및 제2 부재(20)의 일 단부에서부터 0.4 cm 이상으로 구비될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 범위를 만족하는 경우, 상기 제1 곡면 부재(230) 및 제2 곡면 부재(240)는 상기 파우치형 배터리 셀(100)의 제1 연결부(140) 및 제2 연결부(150)를 가압하여 전극 및 분리막의 미접착 영역을 접착할 수 있게 되어 파우치형 배터리 셀의 저항이 증가되지 않고, 성능 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시상태는 상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부와 상기 파우치형 배터리 셀의 단부 및 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 반대면인 상기 파우치형 배터리 셀의 타단부의 적어도 일부에 대향하도록 구비된 제1 부재; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 후면의 적어도 일부와 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부 및 상기 파우치형 배터리 셀의 타단부의 적어도 일부에 대향하도록 구비된 제2 부재를 포함하고, 상기 제1 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 정면; 상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부까지 연결되는 제1 연결부; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 타단부의 적어도 일부까지 연결되는 제3 연결부를 가압하며, 상기 제2 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 후면; 상기 파우치형 배터리 셀의 후면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부까지 연결되는 제2 연결부; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 후면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 타단부의 적어도 일부까지 연결되는 제4 연결부를 가압하는 것이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 상기 도 9에서의 파우치형 배터리 셀은 상기 파우치형 배터리 셀의 측면을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 상기 제1 부재(10)는 상기 파우치형 배터리 셀의 단부(130), 상기 파우치형 배터리 셀의 정면(110) 및 상기 파우치형 배터리 셀의 타단부(130)를 대향하도록 구비될 수 있고, 상기 제2 부재(20)는 상기 파우치형 배터리 셀의 단부(130), 상기 파우치형 배터리 셀의 후면(120) 및 상기 파우치형 배터리 셀의 타단부(130)를 대향하도록 구비될 수 있다.
상기 제1 부재(10)는 상기 파우치형 배터리 셀의 정면(110); 상기 제1 연결부(140); 및 상기 제3 연결부(160)를 가압할 수 있고, 상기 제2 부재(20)는 상기 파우치형 배터리 셀의 후면(120); 상기 제2 연결부(150); 및 상기 제4 연결부(170)를 가압할 수 있다.
상기 실시상태에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치(1)는 예컨대, 대형 파우치형 배터리 셀에 적용될 수 있으며, 일 예로 자동차 등에 사용될 수 있다.
상기 실시상태에 따른 파우치형 배터리 셀의 양 단부는 각각 양극 탭(103) 및 음극 탭(104)을 포함할 수 있으며, 예컨대, 상기 파우치형 배터리 셀의 단부(130)에서 양극과 전기적으로 연결된 양극 탭(103)이 구비될 수 있고, 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 반대면인 타단부(130)에서 음극과 전기적으로 연결된 음극 탭(104)이 구비될 수 있으며, 반대의 경우도 가능하다.
상기 파우치형 배터리 셀 지그장치(1)는 상기 배터리 셀의 제1 연결부(140) 내지 제4 연결부(170)를 가압할 수 있으며, 상기 파우치형 배터리 셀의 단부(130)로 갈수록 전극 활물질의 두께가 감소하여 발생하는 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 가압하여 상기 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 접착할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 전술한 일 실시상태에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치를 포함하는 파우치형 배터리 셀 제조장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는
(A) 전술한 실시상태에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치 내에 상기 파우치형 배터리 셀을 배치하는 단계;
(B) 상기 파우치형 배터리 셀 지그장치에 배치된 상기 파우치형 배터리 셀을 가압하는 단계; 및
(C) 상기 파우치형 배터리 셀에 활성화 공정을 진행하는 단계를 포함하는 파우치형 배터리 셀 제조방법을 제공한다.
상기 파우치형 배터리 셀 지그장치 내에 상기 파우치형 배터리 셀을 배치하는 단계는 상기 파우치형 배터리 셀의 정면 및 후면에 전술한 실시상태에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치의 제1 부재 및 제2 부재를 각각 대면하도록 배치하는 단계가 포함될 수 있다.
상기 각 단계들의 순서는 기재 순서에 의하여 한정되는 것은 아니다. 일 예에서, 상기 (C) 단계가 상기 (B) 단계보다 먼저 수행될 수 있으며, 동시에 수행될 수 있다.
상기 파우치형 배터리 셀 지그장치에 배치된 상기 파우치형 배터리 셀을 가압하는 단계는 상기 파우치형 배터리 셀에 활성화 공정을 진행하는 단계에 포함될 수 있으며, 동시에 진행될 수 있다.
상기 배터리 셀 제조방법은 상기 파우치형 배터리 셀 지그장치에 배치된 상기 파우치형 배터리 셀을 가열하는 단계를 포함할 수 있으며, 이는 상기 파우치형 배터리 셀 지그장치에 배치된 상기 파우치형 배터리 셀을 가압하는 단계 이전 또는 동시에 진행될 수 있다.
상기 파우치형 배터리 셀 지그장치에 배치된 상기 파우치형 배터리 셀을 가열하는 과정은 상기 파우치형 배터리 셀에 활성화 공정을 진행하는 단계에 포함될 수 있으며, 동시에 진행될 수 있다.
본 발명의 파우치형 배터리 셀의 제조방법은 상기 파우치형 배터리 셀 지그장치에 배치된 상기 파우치형 배터리 셀을 가압하는 단계를 포함하므로, 상기 활성화 공정 시에 발생하는 가스를 상기 파우치형 배터리 셀의 전지 셀에서 보다 효율적으로 제거할 수 있다. 구체적으로, 상기 파우치형 배터리 셀을 가압하는 과정을 통하여, 상기 분리막 및 전극 사이의 간격이 줄어들게 되며, 계속하여 상기 분리막에 형성된 상기 바인더 층과 상기 양극 및/또는 음극이 밀착되는 과정에서, 상기 바인더 층과 상기 양극 및/또는 음극 사이의 계면에 존재하는 가스, 즉 활성화 공정 중 전극과 전해액의 반응을 통하여 발생되어 상기 분리막 및 전극 사이에 존재하는 가스는 상기 계면의 밖으로 밀려나와 제거될 수 있다.
따라서, 전술한 파우치형 배터리 셀 지그장치에 의해 상기 파우치형 배터리 셀을 가압함으로써, 상기 활성화 공정 시에 발생하는 가스를 상기 파우치형 배터리 셀의 전지 셀에서 보다 효율적으로 제거할 수 있다. 또한, 상기 분리막에 형성된 바인더 층과 상기 양극 및/또는 음극이 밀착되도록 하여 상기 파우치형 배터리 셀의 단부로 갈수록 전극 활물질의 두께가 감소하여 발생하는 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 가압하여 상기 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 접착할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 파우치형 배터리 셀을 가압하는 단계는 상기 제1 부재 및 제2 부재로 동시에 상기 파우치형 배터리 셀의 정면, 제1 연결부, 후면 및 제2 연결부를 가압하는 것이다.
상기와 같이 동시에 상기 파우치형 배터리 셀의 정면, 제1 연결부, 후면 및 제2 연결부를 가압하는 경우, 상기 파우치형 배터리 셀의 단부로 갈수록 전극 활물질의 두께가 감소하여 발생하는 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 가압하여 상기 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 접착할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 파우치형 배터리 셀을 가압하는 단계는 상기 제1 부재 및 제2 부재에 불활성 가스를 주입하여 내부의 공기압을 조절하는 것이다.
상기 불활성 가스는 경우에 따라 아르곤 가스 또는 질소 가스일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제1 부재 및 제2 부재에 불활성 가스를 주입하여 내부의 공기압을 조절함으로써, 상기 연결부의 가압 범위를 조절할 수 있으며, 예컨대, 상기 연결부의 내측에 위치한 전극의 구부러짐에 따른 단락 없이 전극 및 분리막의 미접착 영역을 접착하는 정도로 가압할 수 있다.
상기 내부 공기압을 조절하는 것은 상기 불활성 가스 주입 외에도, 상기 에어 튜브의 내부 충진재에서 전술한 바와 같이 공기 또는 유체에 관한 내용을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 활성화 공정은 23 ℃ 내지 100 ℃ 에서 진행되는 것이다.
전술한 바와 같이, 상기 파우치형 배터리 셀 지그장치에 배치된 상기 파우치형 배터리 셀을 가열하는 과정은 상기 파우치형 배터리 셀에 활성화 공정을 진행하는 단계에 포함될 수 있으며, 동시에 진행될 수 있다.
상기 활성화 공정은 25 ℃ 이상, 30 ℃ 이상, 35 ℃ 이상, 40 ℃ 이상, 또는 45 ℃ 이상에서 진행될 수 있다. 상기 활성화 공정은 95 ℃ 이하, 90 ℃ 이하, 85 ℃ 이하, 80 ℃ 이하, 또는 75 ℃ 이하에서 진행될 수 있다.
상기 범위를 만족하는 경우, 상기 활성화 공정 시에 발생하는 가스를 상기 파우치형 배터리 셀의 전지 셀에서 보다 효율적으로 제거할 수 있고, 상기 파우치형 배터리 셀의 단부로 갈수록 전극 활물질의 두께가 감소하여 발생하는 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 가압하여 상기 전극 및 분리막의 미접착 영역을 고르게 접착할 수 있다.
구체적으로, 상기 파우치형 배터리 셀은 양극, 음극 및 분리막을 포함하고, 상기 분리막의 일면, 타면 또는 양면에 바인더 층이 형성되어 있고, 상기 파우치형 배터리 셀을 가열하는 단계는 상기 파우치형 배터리 셀의 온도가 상기 바인더 층의 바인더의 열변형 온도(HDT) 이상 내지 녹는점(Tm) 미만이 되도록 수행될 수 있다.
상기 파우치형 배터리 셀의 제조방법은 상기 파우치형 배터리 셀을 가압하는 단계를 포함하며, 이 때 상기 파우치형 배터리 셀의 온도를 상기 바인더 층의 바인더의 열변형 온도(HDT) 이상 내지 녹는점(Tm) 미만이 되도록 가열함으로써, 상기 분리막의 바인더 층이 부드러워지면서(soft) 유연성을 가질 수 있도록 한다.
상기 열변형 온도(HDT, heat deflection temperature)는 ISO 75의 기준에 의해 측정될 수 있으며, 전해액에 의해 분리막이 함침 되거나, 가압이 되면 상기 열변형 온도는 변할 수 있다.
상기 분리막의 바인더 층이 부드러워지면서 유연성을 가지면, 상기 바인더 층은 상기 파우치형 배터리 셀을 가압하는 단계에 의해 상기 양극 또는 음극과 접하게 되었을 때 표면의 형상을 따라 적절히 변형될 수 있으며, 이에 상기 바인더 층과 상기 양극 및/또는 음극 사이의 계면 사이의 공간이 효과적으로 제거되며 서로 접하게 될 수 있다. 또한, 상기 바인더 층이 상기 양극 및/또는 음극과 밀착될 때, 상기 양극 및/또는 음극에 대해 접착력(adhesion)을 발휘할 수 있다.
따라서, 상기 파우치형 배터리 셀을 가압 및 가열하는 단계를 통하여, 상기 분리막의 바인더 층과 상기 양극 또는 음극은 서로 밀착될 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 활성화 공정은 상기 파우치형 배터리 셀을 가압 및 가열한 상태에서 일정 시간을 유지하는 단계; 상기 파우치형 배터리 셀을 가압 및 가열한 상태에서 설정된 정전류 또는 정전압의 인가를 통해 충전과 방전을 진행하는 단계 또는 상기 파우치형 배터리 셀을 가압한 상태로 온도를 상온으로 낮춰 식히는 단계를 포함할 수 있다.
상기 일정 시간이란 수시간에서 수일 정도의 시간을 의미하며, 배터리 셀의 용량 또는 설계 등에 따라 적절한 값으로 설정될 수 있다.
상기 정전류 또는 정전압의 인가를 통해 충전과 방전을 진행하는 단계는 배터리 셀의 용량 또는 설계 등에 따라 적절한 값으로 설정하여 충방전을 진행할 수 있으며, 업계의 일반적인 수치범위를 포함할 수 있다.
상기 상온이란 20 ℃ 내지 25 ℃ 에서 선택되는 하나의 온도, 예컨대, 21 ℃ 내지 24 ℃일 수 있고, 22 ℃ 내지 23 ℃일 수 있고, 또는 23 ℃일 수 있다.
상기 식히는 단계는 수시간에서 수일 정도의 시간동안 수행되며, 이는 배터리 셀의 용량 또는 설계 등에 따라 적절한 값으로 설정될 수 있다.
본 발명에 있어서, 양극판에 코팅되는 양극 활물질과 음극판에 코팅되는 음극 활물질은 당업계에 공지된 활물질이라면 제한없이 사용될 수 있다.
상기 양극활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬철산화물 또는 이들을 조합한 리튬복합산화물을 사용할 수 있다.
일 예에서, 양극 활물질은 일반 화학식 A[AxMy]O2+z(A는 Li, Na 및 K 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M은 Ni, Co, Mn, Ca, Mg, Al, Ti, Si, Fe, Mo, V, Zr, Zn, Cu, Al, Mo, Sc, Zr, Ru, 및 Cr에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; x ≥ 0, 1 ≤ x+y ≤ 2, -0.1 ≤ z ≤ 2; x, y, z 및 M에 포함된 성분의 화학량론적 계수는 화합물이 전기적 중성을 유지하도록 선택됨)로 표시되는 알칼리 금속 화합물을 포함할 수 있다.
다른 예에서, 양극 활물질은 US6,677,082, US6,680,143 등에 개시된 알칼리 금속 화합물 xLiM1O2-(1-x)Li2M2O3(M1은 평균 산화 상태 3을 갖는 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M2는 평균 산화 상태 4를 갖는 적어도 하나 이상의 원소를 포함; 0≤x≤1)일 수 있다.
또 다른 예에서, 양극 활물질은, 일반 화학식 LiaM1xFe1-xM2yP1-yM3zO4-z(M1은Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg 및 Al에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M2는 Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg, Al, As, Sb, Si, Ge, V 및 S에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M3는 F를 선택적으로 포함하는 할로겐족 원소를 포함; 0 < a ≤ 2, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y < 1, 0 ≤ z < 1; a, x, y, z, M1, M2, 및 M3에 포함된 성분의 화학량론적 계수는 화합물이 전기적 중성을 유지하도록 선택됨), 또는 Li3M2(PO4)3[M은 Ti, Si, Mn, Fe, Co, V, Cr, Mo, Ni, Al, Mg 및 Al에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함]로 표시되는 리튬 금속 포스페이트일 수 있다.
바람직하게, 양극 활물질은 1차 입자 및/또는 1차 입자가 응집된 2차 입자를 포함할 수 있다.
음극활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬 금속 또는 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 탄소류 등과 같은 리튬 흡착물질 등이 사용 가능하다.
일 예에서, 음극 활물질은 탄소재, 리튬금속 또는 리튬금속화합물, 규소 또는 규소화합물, 주석 또는 주석 화합물 등을 사용할 수 있다. 전위가 2V 미만인 TiO2, SnO2와 같은 금속 산화물도 음극 활물질로 사용 가능하다. 탄소재로는 저결정 탄소, 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다.
양극집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 음극 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.
분리막은 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독 중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체, 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있다. 다른 예시로서, 분리막은 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있다.
분리막의 적어도 한 쪽 표면에는 무기물 입자의 코팅층을 포함할 수 있다.
또한 분리막 자체가 무기물 입자의 코팅층으로 이루어지는 것도 가능하다. 코팅층을 구성하는 입자들은 인접하는 입자 사이 사이에 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)이 존재하도록 바인더와 결합된 구조를 가질 수 있다.
무기물 입자는 유전율이 5이상인 무기물로 이루어질 수 있다. 비제한적인 예시로서, 상기 무기물 입자는 Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), BaTiO3, hafnia(HfO2), SrTiO3, TiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2, CeO2, MgO, CaO, ZnO 및 Y2O3로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
전해질은 A+B-와 같은 구조를 갖는 염일 수 있다. 여기서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함한다. 그리고 B-는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, AlO4 -, AlCl4 -, PF6 -, SbF6 -, AsF6 -, BF2C2O4 -, BC4O8 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, C4F9SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 음이온을 포함한다.
전해질은 또한 유기 용매에 용해시켜 사용할 수 있다. 유기 용매로는, 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylenecarbonate, EC), 디에틸카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디프로필카보네이트(dipropyl carbonate, DPC), 디메틸설프옥사이드 (dimethyl sulfoxide), 아세토니트릴 (acetonitrile), 디메톡시에탄 (dimethoxyethane), 디에톡시에탄 (diethoxyethane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 에틸메틸카보네이트(ethyl methyl carbonate, EMC), 감마 부티로락톤(γbutyrolactone) 또는 이들의 혼합물이 사용될 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 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1: 파우치형 배터리 셀 지그장치
1': 기존의 파우치형 배터리 셀 지그장치
10: 제1 부재
10': 기존의 제1 부재
20: 제2 부재
20': 기존의 제2 부재
100: 파우치형 배터리 셀
100': 기존의 파우치형 배터리 셀
101: 전극
101': 기존의 전극
102: 전극 및 분리막의 미접착 영역
103: 양극 탭
104: 음극 탭
110: 파우치형 배터리 셀의 정면
110': 기존의 파우치형 배터리 셀의 정면
120: 파우치형 배터리 셀의 후면
120': 기존의 파우치형 배터리 셀의 후면
130: 파우치형 배터리 셀의 단부
135: 파우치형 배터리 셀의 타단부
140: 제1 연결부
150: 제2 연결부
160: 제3 연결부
170: 제4 연결부
210: 제1 평면 부재
220: 제2 평면 부재
230: 제1 곡면 부재
240: 제2 곡면 부재
300: 테이프
L: 파우치형 배터리 셀의 적층 방향
A: 파우치형 배터리 셀의 권취축 방향
1': 기존의 파우치형 배터리 셀 지그장치
10: 제1 부재
10': 기존의 제1 부재
20: 제2 부재
20': 기존의 제2 부재
100: 파우치형 배터리 셀
100': 기존의 파우치형 배터리 셀
101: 전극
101': 기존의 전극
102: 전극 및 분리막의 미접착 영역
103: 양극 탭
104: 음극 탭
110: 파우치형 배터리 셀의 정면
110': 기존의 파우치형 배터리 셀의 정면
120: 파우치형 배터리 셀의 후면
120': 기존의 파우치형 배터리 셀의 후면
130: 파우치형 배터리 셀의 단부
135: 파우치형 배터리 셀의 타단부
140: 제1 연결부
150: 제2 연결부
160: 제3 연결부
170: 제4 연결부
210: 제1 평면 부재
220: 제2 평면 부재
230: 제1 곡면 부재
240: 제2 곡면 부재
300: 테이프
L: 파우치형 배터리 셀의 적층 방향
A: 파우치형 배터리 셀의 권취축 방향
Claims (21)
- 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부와 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부에 대향하도록 구비된 제1 부재; 및
상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 반대면인 후면의 적어도 일부와 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부에 대향하도록 구비된 제2 부재를 포함하고,
상기 제1 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 정면; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부까지 연결되는 제1 연결부를 가압하며,
상기 제2 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 후면; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 후면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부까지 연결되는 제2 연결부를 가압하는 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치. - 청구항 1에 있어서, 상기 제1 부재에서 상기 파우치형 배터리 셀과 대면하는 부분은 상기 파우치형 배터리 셀의 정면 및 제1 연결부에 대응되는 형상으로 구비되고,
상기 제2 부재에서 상기 파우치형 배터리 셀과 대면하는 부분은 상기 파우치형 배터리 셀의 후면 및 제2 연결부에 대응되는 형상으로 구비되는 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치. - 청구항 1에 있어서, 상기 제1 부재 및 제2 부재에서 상기 파우치형 배터리 셀의 정면 및 후면에 각각 대면하는 부분은 평면인 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 부재 및 제2 부재에서 상기 파우치형 배터리 셀의 제1 연결부 및 제2 연결부에 각각 대면하는 부분은 곡면인 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 부재 및 제2 부재는 탄성이 있는 재질로 구비되는 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 부재 및 제2 부재는 실리콘 고무를 포함하는 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 부재 및 제2 부재는 에어 튜브인 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치.
- 청구항 7에 있어서, 상기 에어 튜브의 내부 충진재는 공기 또는 유체인 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 부재 및 제2 부재는 내부의 공기압을 통해 상기 제1 연결부 및 제2 연결부를 가압하는 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치.
- 청구항 9에 있어서, 상기 제1 부재 및 제2 부재의 공기압은 1 bar 내지 20 bar 인 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 부재 및 제2 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 적층 방향 또는 권취축의 수직 방향으로 상기 파우치형 배터리 셀의 정면 및 후면을 가압하는 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 부재 및 제2 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 적층 방향에 수직인 방향 또는 권취축 기준으로 0˚ 내지 90˚ 방향으로 상기 제1 연결부 및 제2 연결부를 가압하는 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 정면을 가압하도록 구비된 제1 평면 부재; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 제1 연결부를 가압하도록 구비된 제1 곡면 부재를 포함하고,
상기 제2 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 후면을 가압하도록 구비된 제2 평면 부재; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 제2 연결부를 가압하도록 구비된 제2 곡면 부재를 포함하는 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치. - 청구항 13에 있어서, 상기 제1 곡면 부재 및 제2 곡면 부재는 에어 튜브인 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치.
- 청구항 13에 있어서, 상기 제1 곡면 부재 및 제2 곡면 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 적층 방향에 수직인 방향 또는 권취축 방향으로 상기 제1 부재 및 제2 부재의 일 단부에서부터 2 cm 이내로 구비되는 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부와 상기 파우치형 배터리 셀의 단부 및 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 반대면인 상기 파우치형 배터리 셀의 타단부의 적어도 일부에 대향하도록 구비된 제1 부재; 및
상기 파우치형 배터리 셀의 후면의 적어도 일부와 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부 및 상기 파우치형 배터리 셀의 타단부의 적어도 일부에 대향하도록 구비된 제2 부재를 포함하고,
상기 제1 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 정면; 상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부까지 연결되는 제1 연결부; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 정면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 타단부의 적어도 일부까지 연결되는 제3 연결부를 가압하며,
상기 제2 부재는 상기 파우치형 배터리 셀의 후면; 상기 파우치형 배터리 셀의 후면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 단부의 적어도 일부까지 연결되는 제2 연결부; 및 상기 파우치형 배터리 셀의 후면의 적어도 일부에서부터 상기 파우치형 배터리 셀의 타단부의 적어도 일부까지 연결되는 제4 연결부를 가압하는 것인 파우치형 배터리 셀 지그장치. - 청구항 1 내지 16중 어느 한 항에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치를 포함하는 파우치형 배터리 셀 제조장치.
- (A) 청구항 1 내지 16 중 어느 한 항에 따른 파우치형 배터리 셀 지그장치 내에 상기 파우치형 배터리 셀을 배치하는 단계;
(B) 상기 파우치형 배터리 셀 지그장치에 배치된 상기 파우치형 배터리 셀을 가압하는 단계; 및
(C) 상기 파우치형 배터리 셀에 활성화 공정을 진행하는 단계를 포함하는 파우치형 배터리 셀 제조방법. - 청구항 18에 있어서, 상기 파우치형 배터리 셀을 가압하는 단계는 상기 제1 부재 및 제2 부재로 동시에 상기 파우치형 배터리 셀의 정면, 제1 연결부, 후면 및 제2 연결부를 가압하는 것인 파우치형 배터리 셀 제조방법.
- 청구항 18에 있어서, 상기 파우치형 배터리 셀을 가압하는 단계는 상기 제1 부재 및 제2 부재에 불활성 가스를 주입하여 내부의 공기압을 조절하는 것인 파우치형 배터리 셀 제조방법.
- 청구항 18에 있어서, 상기 활성화 공정은 23 ℃ 내지 100 ℃에서 진행되는 것인 파우치형 배터리 셀 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220141550A KR20240060210A (ko) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 파우치형 배터리 셀 지그장치, 파우치형 배터리 셀 제조장치 및 파우치형 배터리 셀 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220141550A KR20240060210A (ko) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 파우치형 배터리 셀 지그장치, 파우치형 배터리 셀 제조장치 및 파우치형 배터리 셀 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240060210A true KR20240060210A (ko) | 2024-05-08 |
Family
ID=91074104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220141550A KR20240060210A (ko) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 파우치형 배터리 셀 지그장치, 파우치형 배터리 셀 제조장치 및 파우치형 배터리 셀 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240060210A (ko) |
-
2022
- 2022-10-28 KR KR1020220141550A patent/KR20240060210A/ko unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102145534B1 (ko) | 점착력이 상이한 점착 코팅부들을 포함하는 분리막 및 이를 포함하는 전극조립체 | |
| JP4155054B2 (ja) | バイポーラ電池 | |
| JP4736580B2 (ja) | バイポーラ電池、組電池及びそれらの電池を搭載した車両 | |
| US6547839B2 (en) | Method of making an electrochemical cell by the application of polysiloxane onto at least one of the cell components | |
| EP1422780B1 (en) | Polymer battery and related method | |
| KR101528027B1 (ko) | 전극조립체의 제조공정 | |
| KR101523427B1 (ko) | 전극조립체의 제조공정 | |
| CN108140912B (zh) | 包含具有多孔结构的冷却/缓冲部件的电池模组 | |
| KR20080099890A (ko) | 바이폴라 셀을 포함하는 이차전지 | |
| JP2005149891A (ja) | バイポーラ電池、及びそれを用いた組電池 | |
| EP3327854B1 (en) | Battery cell including electrode lead containing gas adsorbent | |
| JP4967230B2 (ja) | 電池構造体 | |
| JP4100188B2 (ja) | バイポーラ電池 | |
| JP2006202680A (ja) | ポリマー電池 | |
| JP4595302B2 (ja) | バイポーラ電池 | |
| CN103959536A (zh) | 电极组件以及包含所述电极组件的锂二次电池 | |
| KR102470991B1 (ko) | 이차 전지 | |
| JP4984386B2 (ja) | 電池構造体 | |
| CN111630699B (zh) | 二次电池 | |
| KR20140012601A (ko) | 이차전지 및 이를 포함하는 전기화학소자 | |
| KR102051544B1 (ko) | 완충형 바인더층을 가진 분리막 및 이를 포함하는 전극조립체 | |
| KR20180085139A (ko) | 절연 코팅층을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 전지셀 | |
| KR20240060210A (ko) | 파우치형 배터리 셀 지그장치, 파우치형 배터리 셀 제조장치 및 파우치형 배터리 셀 제조방법 | |
| CN111213277B (zh) | 非水电解液二次电池 | |
| KR102197360B1 (ko) | 향상된 기계적 강도의 단면 전극을 포함하고 있는 전극조립체 |