KR20240094689A - Electrode assembly electrode assembly, secondary battery and manufacturing method for secondary battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극 조립체, 이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is intended to provide an electrode assembly, a secondary battery, and a method for manufacturing the secondary battery.
Description
본 발명은 전극 조립체, 이차 전지 및 이차 전지 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to electrode assemblies, secondary batteries, and secondary battery manufacturing methods.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.Unlike primary batteries, secondary batteries can be recharged and have been extensively researched and developed in recent years due to their small size and high capacity. As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.Secondary batteries are classified into coin-shaped batteries, cylindrical batteries, square-shaped batteries, and pouch-shaped batteries, depending on the shape of the battery case. In a secondary battery, the electrode assembly mounted inside the battery case is a power generating element capable of charging and discharging consisting of a stacked structure of electrodes and a separator.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리필름으로 권취한 스택 앤 폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.The electrode assembly is a jelly-roll type that is wound with a separator between the sheet-like positive and negative electrodes coated with active material, and a stack type in which multiple positive and negative electrodes are sequentially stacked with a separator interposed. , and stack-type unit cells can be roughly classified into stack-and-fold type in which the unit cells are wound with a long length of separation film.
여기서, 유기/무기 복합 다공성 코팅층을 포함하는 분리막을 이용하여 분리막이 지그 재그로 폴딩되어 전극이 사이사이에 위치된 형태를 가지는 적층물을 그리퍼로 고정하고, 가열 및 가압을 하여 스택형 전극 조립체를 제조하게 된다.Here, using a separator containing an organic/inorganic composite porous coating layer, a stacked product in which the separator is folded in a zigzag manner and electrodes are positioned in between is fixed with a gripper and heated and pressed to form a stacked electrode assembly. will be manufactured.
제조된 전극 조립체는 패키징(packaging) 공정 및/또는 활성화 공정을 거치게 된다. The manufactured electrode assembly undergoes a packaging process and/or an activation process.
이 때, 활성화 공정 이 후, 접착력의 불균일로 인해 전극 조립체가 구부러지거나 휘어지는 벤딩 현상이 발생하는 문제가 있었다.At this time, after the activation process, there was a problem in which a bending phenomenon occurred in which the electrode assembly was bent or bent due to uneven adhesion.
따라서, 활성화 공정 이 후에도 벤딩 현상이 억제된 전극 조립체에 대한 기술 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to develop technology for an electrode assembly in which bending is suppressed even after the activation process.
본 발명은 전극 조립체, 이차 전지 및 이차 전지 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide an electrode assembly, a secondary battery, and a secondary battery manufacturing method.
본 발명의 일 실시상태는, 폴딩되는 분리막 시트 사이사이에 제1 전극 및 제2 전극이 교대로 배치되는 전극 조립체로서, 상기 전극 조립체의 상기 제1 전극 중 적어도 하나는 제1 전극 탭을 포함하고, 상기 전극 조립체의 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 제2 전극 탭을 포함하고, 상기 전극 조립체는 상기 전극 조립체의 상기 제1 전극 탭 및 상기 제2 전극 탭이 위치하지 않는 면이 열수축 필름으로 감싸진 형태를 갖는 것인 전극 조립체를 제공한다.One embodiment of the present invention is an electrode assembly in which first electrodes and second electrodes are alternately disposed between folded separator sheets, wherein at least one of the first electrodes of the electrode assembly includes a first electrode tab, , at least one of the second electrodes of the electrode assembly includes a second electrode tab, and the electrode assembly is wrapped with a heat shrink film on a side where the first electrode tab and the second electrode tab are not located. An electrode assembly having a true shape is provided.
본 발명의 일 실시상태는, 밀봉된 전지 케이스; 상기 전지 케이스 내부에 포함되는 상기 전극 조립체; 및 상기 전지 케이스 내부에 포함되는 전해액을 포함하는 이차 전지를 제공한다.One embodiment of the present invention includes a sealed battery case; The electrode assembly included inside the battery case; and a secondary battery including an electrolyte contained within the battery case.
마지막으로, 본 발명의 일 실시상태는, 전지 케이스 내부에 상기 전극 조립체 전극 조립체를 배치하는 단계; 상기 전지 케이스에 전해액을 주입하는 단계; 및 상기 전해액이 주입된 전지 케이스를 밀봉하는 단계를 포함하는 이차 전지 제조 방법을 제공한다.Lastly, an exemplary embodiment of the present invention includes the steps of disposing the electrode assembly inside the battery case; Injecting electrolyte into the battery case; and sealing the battery case into which the electrolyte solution has been injected.
본 출원의 실시상태에 따른 전극 조립체는 공정 간의 운송하기 더욱 용이하다.The electrode assembly according to the exemplary embodiment of the present application is easier to transport between processes.
본 출원의 실시상태에 따른 전극 조립체는 구부러지거나 휘어지는 벤딩 현상을 방지하는 효과가 있다. The electrode assembly according to the exemplary embodiment of the present application has the effect of preventing bending or bending.
본 출원의 실시상태에 따른 전극 조립체는 벤딩 현상이 방지됨으로써, 전극의 위치가 틀어지지 않도록 정렬시켜 고정할 수 있어, 에너지 밀도가 향상될 수 있다. In the electrode assembly according to the exemplary embodiment of the present application, bending phenomenon is prevented, and the electrodes can be aligned and fixed so as not to be misaligned, thereby improving energy density.
본 출원의 실시상태에 따른 전극 조립체를 포함하는 이차 전지는 활성화 공정 이후 구부러지거나 휘어지는 벤딩 현상을 방지하는 효과가 있다.The secondary battery including the electrode assembly according to the exemplary embodiment of the present application has the effect of preventing bending or bending after the activation process.
본 출원의 실시상태에 따른 전극 조립체는 전해액에 용해성을 갖는 고분자를 열수축 필름으로 사용하므로 이를 이용하여 제조된 이차 전지에서 전해액에 대한 웨팅성이 우수하다.The electrode assembly according to the embodiment of the present application uses a polymer soluble in the electrolyte as a heat-shrinkable film, and thus has excellent wetting properties against the electrolyte in the secondary battery manufactured using it.
도 1은 일반적으로 제조되는 전극 조립체를 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 전극 조립체를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 3는 본 출원에 따른 전극 조립체를 포함하는 이차 전지의 벤딩 측정 방법 중 하나를 나타내는 도이다.
도 4는 본 출원에 따른 전극 조립체의 강성(stiffness) 측정 방법 중 하나를 나타내는 도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a commonly manufactured electrode assembly.
Figure 2 exemplarily shows an electrode assembly according to a specific embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing one of the bending measurement methods of a secondary battery including an electrode assembly according to the present application.
Figure 4 is a diagram showing one of the methods for measuring the stiffness of an electrode assembly according to the present application.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구성에만 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice it. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the configuration described herein.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.In this specification, when a part 'includes' a certain component, this means that it does not exclude other components but may further include other components, unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 'p 내지 q'는 'p 이상, q 이하'를 의미한다.In this specification, 'p to q' means 'p or more and q or less.'
본 명세서에 있어서, "분리막 공급 방향(MD; Machine Direction)" 및 "분리막이 폴딩된 부분과 수직인 방향"은 동일한 방향을 의미한다.In this specification, “separator supply direction (MD; machine direction)” and “direction perpendicular to the folded portion of the separator” mean the same direction.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.In describing the present invention, detailed descriptions of related known technologies that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.
본 발명의 일 실시상태는, 폴딩되는 분리막 시트 사이사이에 제1 전극 및 제2 전극이 교대로 배치되는 전극 조립체로서, 상기 전극 조립체의 상기 제1 전극 중 적어도 하나는 제1 전극 탭을 포함하고, 상기 전극 조립체의 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 제2 전극 탭을 포함하고, 상기 전극 조립체는 상기 전극 조립체의 상기 제1 전극 탭 및 상기 제2 전극 탭이 위치하지 않는 면이 열수축 필름으로 감싸진 형태를 갖는 것인 전극 조립체를 제공한다.One embodiment of the present invention is an electrode assembly in which first electrodes and second electrodes are alternately disposed between folded separator sheets, wherein at least one of the first electrodes of the electrode assembly includes a first electrode tab, , at least one of the second electrodes of the electrode assembly includes a second electrode tab, and the electrode assembly is wrapped with a heat shrink film on a side where the first electrode tab and the second electrode tab are not located. An electrode assembly having a true shape is provided.
본 명세서에 있어서 폴딩되는 상기 분리막 사이사이에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 교대로 배치되는 형태로 적층되는 것을 지그 재그 폴딩(Zig Zag Folding)이라고 한다.In this specification, stacking the first electrode and the second electrode alternately between the folded separators is called zig zag folding.
본 명세서에서 "활성화 공정"은 이차 전지의 충전 과정을 거쳐 상기 이차 전지를 활성화하고 가스를 제거하는 공정을 의미한다.In this specification, “activation process” refers to a process of activating the secondary battery and removing gas through the charging process of the secondary battery.
본 명세서에서 "에이징"은 상기 활성화 공정에 포함되는 공정으로 드라이(dry)한 상태의 이차 전지를 특정 온도 내에서 전해액에 충분히 웨팅(wetting)시키고자 적용하는 공정으로 그 기간은 1~5일 정도 소요된다. In this specification, “aging” is a process included in the activation process and is a process applied to sufficiently wet a dry secondary battery in an electrolyte solution within a specific temperature, and the period is about 1 to 5 days. It takes.
본 발명에 따른 전극 조립체는 상기 제1 전극 탭 및 상기 제2 전극 탭이 위치하지 않는 면이 열수축 필름으로 감싸진 형태를 갖는 것으로, 상기 열수축 필름으로 감싸진 형태를 갖기 때문에 상기 전극 조립체 내부에 적층된 전극 및 분리막이 틀어지지 않게 공정과 공정 사이에 이송하기 더욱 용이한 장점이 있다. The electrode assembly according to the present invention has a shape in which the surface on which the first electrode tab and the second electrode tab are not located are wrapped with a heat-shrinkable film, and since it has a shape wrapped with the heat-shrink film, it is laminated inside the electrode assembly. It has the advantage of being easier to transport between processes without distorting the electrodes and separators.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 열수축 필름은 전해액에 대해 용해성을 갖는 결정성 고분자를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 열수축 필름은 전해액에 대해 용해성을 갖는 결정성 고분자일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the heat-shrinkable film may include a crystalline polymer that is soluble in an electrolyte solution. In one embodiment of the present invention, the heat-shrinkable film may be a crystalline polymer that is soluble in an electrolyte solution.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 전해액에 대해 용해성을 갖는 결정성 고분자는 비닐리덴 플루오라이드와 헥사플루오르프로필렌(PVDF-HFP) 공중합체인 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 PVDF-HFP 공중합체 내부의 상기 헥사플루오르프로필렌(HFP)의 비율은 10mol% 이상일 수 있다. 상기 열수축 필름이 상기 공중합체인 경우, 상기 전극 조립체 내부에 적층된 전극 및 분리막이 틀어지지 않게 공정과 공정 사이에 이송하기 더욱 용이하면서도 상기 전극 조립체를 포함하는 이차 전지의 제조 과정에서 전해액에 의해 상기 열수축 필름이 용해될 수 있다. 상기 전해액에 의해 상기 열수축 필름이 용해된다는 것은 이를 이용하여 제조된 이차 전지에서 전해액에 대한 웨팅성을 개선시킬 수 있음을 의미한다. Additionally, in one embodiment of the present invention, the crystalline polymer soluble in the electrolyte solution may be a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVDF-HFP). More specifically, the proportion of hexafluoropropylene (HFP) in the PVDF-HFP copolymer may be 10 mol% or more. When the heat-shrinkable film is the copolymer, it is easier to transport between processes to prevent the electrodes and separators stacked inside the electrode assembly from being distorted, and the heat-shrinkable film is heat-shrinked by the electrolyte during the manufacturing process of the secondary battery including the electrode assembly. The film may dissolve. The fact that the heat-shrinkable film is dissolved by the electrolyte means that the wetting properties of the electrolyte solution can be improved in secondary batteries manufactured using it.
즉, 상기 전극 조립체 내부에 적층된 전극 및 분리막이 틀어지지 않게 공정과 공정 사이에 이송하기 더욱 용이하면서도 웨팅성이 우수한 이차 전지의 제조가 가능하다.In other words, it is possible to manufacture a secondary battery that is easier to transport between processes without distorting the electrodes and separators stacked inside the electrode assembly and has excellent wetting properties.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 열수축 필름의 일부 영역에는 전해액 통로가 형성된 것일 수 있다. 상기 전해액 통로는 상기 전극 조립체를 포함하는 이차 전지를 제조하는 과정에서 주입되는 전해액이 통과할 수 있는 통로를 의미한다. 상기 열수축 필름이 전해액 통로가 형성되는 경우 상기 열수축 필름이 상기 전해액에 용해되지 않더라도 상기 전해액 통로를 통해서 이차 전지의 성능을 유지할 수 있다. 즉, 상기 전극 조립체 내부에 적층된 전극 및 분리막이 틀어지지 않게 공정과 공정 사이에 이송하기 더욱 용이하면서도 웨팅성이 우수한 이차 전지의 제조가 가능하다.In one embodiment of the present invention, an electrolyte passage may be formed in some areas of the heat-shrinkable film. The electrolyte passage refers to a passage through which the electrolyte solution injected during the process of manufacturing a secondary battery including the electrode assembly can pass. When the heat-shrinkable film forms an electrolyte path, the performance of the secondary battery can be maintained through the electrolyte path even if the heat-shrinkable film is not dissolved in the electrolyte solution. In other words, it is possible to manufacture a secondary battery that is easier to transport between processes without distorting the electrodes and separators stacked inside the electrode assembly and has excellent wetting properties.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 전해액 통로는 상기 전극 조립체의 상기 분리막이 폴딩된 위치에 대응되도록 형성되는 것일 수 있다. 여기서 상기 분리막이 폴딩된 위치는 지그 재그 폴딩(Zig Zag Folding) 형태의 전극 조립체에서 분리막이 폴딩되며, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극과 접하는 부분을 의미한다. 상기 위치에 전해액 통로가 형성되는 경우, 웨팅성이 우수한 이차 전지의 제조하기 더욱 용이한 장점이 있다.In one embodiment of the present invention, the electrolyte passage may be formed to correspond to a position where the separator of the electrode assembly is folded. Here, the position where the separator is folded refers to the part where the separator is folded in a zig zag folding type electrode assembly and is in contact with the first electrode or the second electrode. When an electrolyte passage is formed at the above location, there is an advantage that it is easier to manufacture a secondary battery with excellent wetting properties.
도 1은 일반적으로 제조되는 전극 조립체를 예시적으로 나타낸 단면도이다. 도 1에 나타난 바와 같이 일반적으로 전극 조립체(10)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 제1 전극(11), 분리막(14), 및 제2 전극(12)이 교대로 적층되어 결집된 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 전극 조립체(10)는 예를 들어 분리막(14)이 지그 재그 형태로 폴딩되고, 폴딩되는 분리막(14) 사이사이에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)이 교대로 배치되는 형태일 수 있다. 이때, 전극 조립체(10)는 최외각을 분리막(14)이 감싼 형태로 구비될 수 있다.1 is a cross-sectional view illustrating a commonly manufactured electrode assembly. As shown in FIG. 1, the electrode assembly 10 is generally a power generating element capable of charging and discharging, and is composed of a first electrode 11, a separator 14, and a second electrode 12 alternately stacked and assembled. can be formed. Here, the electrode assembly 10 is, for example, the separator 14 is folded in a zigzag shape, and the first electrode 11 and the second electrode 12 are alternately disposed between the folded separators 14. It may be in the form. At this time, the electrode assembly 10 may be provided in a form where the outermost layer is surrounded by a separator 14.
본 발명에 따른 전극 조립체는 상기 전극 조립체를 상기 열수축 필름으로 감싼 형태를 갖는 것이 특징이다.The electrode assembly according to the present invention is characterized in that the electrode assembly is wrapped with the heat shrinkable film.
도 2는 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 전극 조립체를 예시적으로 나타낸 것이다. 도 2를 참고하면 전극 조립체(10)을 열수축 필름(A)으로 감쌀 수 있다. 이 때, 상기 열수축 필름에 적절한 열풍을 가하여 상기 열수축 필름(A)을 수축시키면서 상기 전극 조립체(10)를 고정시킬 수 있다. 이 때, 상기 전극 조립체의 상기 제1 전극 탭 및 상기 제2 전극 탭도 상기 열수축 필름(A)으로 감싸는 경우, 전극 조립체(10)의 기능을 방해할 수 있으므로 본 발명에 따른 전극 조립체(10)는 상기 전극 조립체(10)의 상기 제1 전극 탭 및 상기 제2 전극 탭이 위치하지 않는 면이 열수축 필름(A)으로 감싸진 형태를 갖게 된다.Figure 2 exemplarily shows an electrode assembly according to a specific embodiment of the present invention. Referring to Figure 2, the electrode assembly 10 can be wrapped with heat-shrinkable film (A). At this time, the electrode assembly 10 can be fixed while shrinking the heat-shrinkable film (A) by applying appropriate hot air to the heat-shrinkable film (A). At this time, if the first electrode tab and the second electrode tab of the electrode assembly are also wrapped with the heat shrinkable film (A), the function of the electrode assembly 10 may be disturbed, so the electrode assembly 10 according to the present invention has a shape in which the side of the electrode assembly 10 on which the first electrode tab and the second electrode tab are not located is wrapped with a heat-shrinkable film (A).
또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 전극 조립체는 강성(stiffness)이 우수하다. 이는 상기 전극 조립체가 상기 열수축 필름으로 감싸진 형태를 갖기 때문이다. 그 결과 상기 전극 조립체를 이용하여 이차 전지를 조립하기 용이한 장점이 있다.Additionally, the electrode assembly according to an exemplary embodiment of the present invention has excellent stiffness. This is because the electrode assembly is wrapped with the heat shrinkable film. As a result, there is an advantage that it is easy to assemble a secondary battery using the electrode assembly.
상기 강성(stiffness)을 측정하는 방법은 도 4에 나타난 바와 같이 전극 조립체의 끝단으로부터 5cm에 해당하는 길이에 해당하는 영역만 평평한 테이블에 놓일 수 있도록 배치한다. 이 후, 상기 전극 조립체가 수직 방향으로 휘어진 길이를 측정(도 4의 측정길이)하여 강성을 측정한다. 구체적으로, 상기 측정 길이가 0cm 이상 0.5cm 이하인 경우 강성이 우수하다고 판단하고, 상기 측정 길이가 0.5cm 초과 1cm 이하인 경우 강성이 보통이라고 판단하고, 상기 측정 길이가 1cm 초과인 경우 강성이 나쁨이라고 판단한다. The method of measuring the stiffness is to place the electrode assembly so that only an area corresponding to a length of 5 cm from the end of the electrode assembly can be placed on a flat table, as shown in FIG. 4. Afterwards, the rigidity is measured by measuring the length at which the electrode assembly is bent in the vertical direction (measured length in FIG. 4). Specifically, if the measured length is 0 cm or more and 0.5 cm or less, the rigidity is judged to be excellent, if the measured length is more than 0.5 cm and 1 cm or less, the rigidity is judged to be average, and if the measured length is more than 1 cm, the rigidity is judged to be poor. do.
본 발명의 일 실시상태는 폴딩되는 분리막 시트 사이사이에 제1 전극 및 제2 전극이 교대로 배치되는 형태인 전극 조립체 제조 방법으로서, 상기 전극 조립체를 열수축 필름으로 감싸는 단계; 및 상기 열수축 필름으로 감싸진 전극 조립체에 열풍을 가하는 단계를 포함하는 형태를 갖는 것인 전극 조립체 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention is a method of manufacturing an electrode assembly in which first electrodes and second electrodes are alternately disposed between folded separator sheets, comprising the steps of wrapping the electrode assembly with a heat-shrinkable film; and applying hot air to the electrode assembly wrapped with the heat-shrinkable film.
본 발명의 일 실시상태에 따른 전극 조립체 제조 방법에 있어서, 상기 전극 조립체의 상기 제1 전극 중 적어도 하나는 제1 전극 탭을 포함하고, 상기 전극 조립체의 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 제2 전극 탭을 포함하고, 상기 전극 조립체를 열수축 필름으로 감싸는 단계는 상기 전극 조립체의 상기 제1 전극 탭 및 상기 제2 전극 탭이 위치하지 않는 면을 열수축 필름으로 감싸는 단계를 의미한다. In the electrode assembly manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention, at least one of the first electrodes of the electrode assembly includes a first electrode tab, and at least one of the second electrodes of the electrode assembly includes a second electrode. It includes a tab, and the step of wrapping the electrode assembly with a heat-shrink film means wrapping a side of the electrode assembly on which the first electrode tab and the second electrode tab are not located with a heat-shrink film.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 열수축 필름으로 감싸진 전극 조립체에 열풍을 가하는 단계의 열풍은 35℃ 내지 55℃, 바람직하게는 40℃ 내지 50℃의 온도에서 진행되는 것일 수 있다. 상기 온도를 만족하는 경우 열수축 필름이 상기 전극 조립체에 들러붙지 않으면서 수축되어 상기 전극 조립체의 고정이 가능하다.In one embodiment of the present invention, the hot air in the step of applying hot air to the electrode assembly wrapped with the heat shrink film may be performed at a temperature of 35°C to 55°C, preferably 40°C to 50°C. When the temperature is satisfied, the heat-shrinkable film shrinks without sticking to the electrode assembly, making it possible to fix the electrode assembly.
본 발명의 일 실시상태는 밀봉된 전지 케이스; 상기 전지 케이스 내부에 포함되는 본 발명에 따른 전극 조립체; 및 상기 전지 케이스 내부에 포함되는 전해액을 포함하는 이차 전지를 제공한다. 상기 이차 전지는 충전 과정을 거쳐 전지를 활성화하고 가스를 제거하는 활성화 공정을 수행할 수 있으며, 상기 활성화 공정 이후, 상기 밀봉된 이차 전지는 벤딩이 없음을 확인할 수 있다.One embodiment of the present invention includes a sealed battery case; An electrode assembly according to the present invention included inside the battery case; and a secondary battery including an electrolyte contained within the battery case. The secondary battery may undergo a charging process to activate the battery and perform an activation process to remove gas. After the activation process, it can be confirmed that there is no bending of the sealed secondary battery.
즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 상기 이차 전지는 활성화 공정 이후 벤딩(bending)이 없는 것인 이차 전지를 제공한다. That is, the secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention provides a secondary battery without bending after the activation process.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 활성화 공정은 45℃ 내지 55℃의 온도 조건 및 0.5kgf/cm2 내지 1.5kgf/cm2 압력 조건에서 이차전지를 0.3C 내지 0.8C로 충전하여 진행할 수 있으며, 가장 바람직하게는 50℃의 온도 조건 및 1.0kgf/cm2 압력 조건에서 이차전지를 0.5C로 충전하여 진행할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the activation process can be performed by charging the secondary battery at 0.3C to 0.8C under temperature conditions of 45°C to 55°C and pressure conditions of 0.5kgf/cm 2 to 1.5kgf/cm 2 , most preferably, the secondary battery can be charged at 0.5C at a temperature of 50°C and a pressure of 1.0kgf/cm 2 .
본 발명의 일 실시상태는, 밀봉된 전지 케이스; 상기 전지 케이스 내부에 포함되는 본 출원에 따른 전극 조립체; 및 상기 전지 케이스 내부에 포함되는 전해액을 포함하는 이차 전지로서, 상기 이차 전지는 활성화 공정 이후 벤딩(bending)이 없는 것인 이차 전지를 제공한다. One embodiment of the present invention includes a sealed battery case; An electrode assembly according to the present application included inside the battery case; and a secondary battery including an electrolyte contained within the battery case, wherein the secondary battery is free from bending after an activation process.
이 때, 상기 전지 케이스, 전해액은 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 재료가 사용될 수 있다.At this time, materials commonly used in the field may be used as the battery case and electrolyte.
본 명세서에서, 벤딩 유무를 판단하는 방법 중 하나는 도 4와 같다. 구체적으로, 상기 전극 조립체 및 상기 전지 케이스 내부에 포함되는 전해액을 포함하는 이차 전지의 활성화 공정 이 후, 상기 이차 전지는 일면이 일부 오목한 형태를 가지게 된다. 이 때, 도 4와 같이 오목한 면이 위로 가도록 상기 이차 전지를 평평한 면에 올려둔 후, 상기 오목한 부분에 평평한 자(이하, a자)를 1개 올려두고, 별도의 평평한 자(이하, b자)를 이용하여, 상기 이차 전지의 벤딩 정도를 측정한다. 이 때, 상기 b자를 이용하여 측정된 상기 이차 전지의 오목한 부분과, 상기 a자의 일면과의 거리가 최대 5㎜ 미만인 경우, 벤딩이 없다고 정의한다.In this specification, one of the methods for determining the presence or absence of bending is as shown in FIG. 4. Specifically, after the activation process of the secondary battery including the electrode assembly and the electrolyte contained within the battery case, one side of the secondary battery has a partially concave shape. At this time, as shown in FIG. 4, the secondary battery is placed on a flat surface with the concave side facing up, then a flat ruler (hereinafter referred to as letter A) is placed on the concave part, and a separate flat ruler (hereinafter referred to as letter B) is placed on the concave part. ) is used to measure the degree of bending of the secondary battery. At this time, if the distance between the concave part of the secondary battery measured using the letter b and one surface of the letter a is less than a maximum of 5 mm, it is defined that there is no bending.
상기 정의에 따르면, 도 3의 (a)는 벤딩이 발생한 경우를 나타내고, 도 3의 (b)는 벤딩이 발생하지 않은 경우를 의미한다.According to the above definition, Figure 3(a) indicates a case where bending occurs, and Figure 3(b) indicates a case where bending does not occur.
즉, 본 발명의 일 실시상태는 밀봉된 전지 케이스; 상기 전지 케이스 내부에 포함되는 본 출원에 따른 전극 조립체 및 상기 전지 케이스 내부에 포함되는 전해액을 포함하는 이차 전지로서, 상기 이차 전지의 활성화 공정 이 후, 상기 이차 전지의 오목한 면이 위로 가도록 상기 이차 전지를 평평한 면에 올려둔 후 측정한 상기 평평한 면과의 최대 거리가 5㎜ 미만인 이차 전지를 제공한다.That is, one embodiment of the present invention includes a sealed battery case; A secondary battery including an electrode assembly according to the present application included in the battery case and an electrolyte included in the battery case, wherein after the activation process of the secondary battery, the secondary battery is placed so that the concave side of the secondary battery faces upward. Provides a secondary battery in which the maximum distance from the flat surface measured after placing it on a flat surface is less than 5 mm.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극 조립체는 활성화 공정 이후, 벤딩(bending)이 없는 것일 수 있다. 보다 구체적으로는 활성화 공정 이후, 상기 전지 케이스를 개봉하여 꺼낸 전극 조립체가 벤딩이 없는 것일 수 있다. Additionally, in one embodiment of the present invention, the electrode assembly may be free of bending after the activation process. More specifically, after the activation process, the electrode assembly taken out by opening the battery case may be free of bending.
구체적으로, 활성화 공정 이후, 상기 전지 케이스를 개봉하여 꺼낸 상기 전극 조립체에 대해 30kgf의 힘을 2초간 가한 후, 전극 조립체의 두께를 측정(d1)한 후, 90kgf의 힘을 2초간 가한 후, 전극 조립체의 두께를 측정한 후(d2) 상기 d1과 d2의 차이를 측정하여 그 차이가 0인 경우 벤딩이 일어나지 않았다(벤딩이 없음)고 정의할 수 있다. 이 때, 두께 차이가 클수록 벤딩 현상이 심화되는 것을 의미한다. Specifically, after the activation process, a force of 30 kgf is applied to the electrode assembly taken out by opening the battery case for 2 seconds, the thickness of the electrode assembly is measured (d1), and a force of 90 kgf is applied for 2 seconds, and then the electrode After measuring the thickness of the assembly (d2), the difference between d1 and d2 can be measured, and if the difference is 0, it can be defined that no bending has occurred (no bending). At this time, the larger the thickness difference means that the bending phenomenon becomes more severe.
즉, 본 발명의 일 실시상태는 상기 이차 전지의 활성화 공정 이 후, 상기 전지 케이스를 개봉하여 꺼낸 상기 전극 조립체에 전극 조립체에 대해 30kgf의 힘을 2초간 가한 후, 전극 조립체의 두께를 측정(d1)한 후, 90kgf의 힘을 2초간 가한 후, 전극 조립체의 두께를 측정한 후(d2) 상기 d1과 d2의 차이를 측정하여 그 차이가 100㎛ 이하, 바람직하게는 0㎛인 것인 전극 조립체를 제공한다.That is, in one embodiment of the present invention, after the activation process of the secondary battery, a force of 30 kgf is applied to the electrode assembly taken out by opening the battery case for 2 seconds, and then the thickness of the electrode assembly is measured (d1) ), apply a force of 90kgf for 2 seconds, measure the thickness of the electrode assembly (d2), and measure the difference between d1 and d2, and the difference is 100㎛ or less, preferably 0㎛. provides.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극 조립체의 장변의 길이는 500mm 이상일 수 있다. 상기 전극 조립체의 장변은 상기 전극 조립체의 제조 시에 공급되는 분리막의 공급 방향과 수직 방향의 길이를 의미한다. 일반적으로 보다 구체적으로 스택되는 전극의 수가 많고, 장변의 길이가 장변의 길이는 500mm 이상인 전극 조립체일수록 그 크기로 인하여 상기 전극 조립체의 처짐 또는 휘어지는 벤딩 각도로 인한 문제가 더 크게 발생하 수 있다. 즉, 동일한 각도로 휘어지거나 처지더라도 전극 조립체의 크기가 큰 경우가 전극 조립체의 크기가 작은 경우보다 상대적으로 벤딩 현상이 더 문제가 될 수 있다. 또한, 상기 문제를 해결하기 위해서 전극 조립체를 가열 및 가압하여 평평하게 제조한다고 하더라도 스택되는 전극의 수가 많기 때문에 수축 팽창할 수 있는 문제가 있어서, 한계가 존재한다. 하지만, 본 발명의 경우에는 상술한 바와 같이 전극 조립체가 열수축 필름에 의해 감싸진 형태를 가지고 있기 때문에 전극 조립체의 제조 과정에서 공급되는 분리막의 주름 발생 또는 사행 불량(Misalignment defect)을 해소할 수 있으며, 분리막과 전극을 접착시키지 않기 때문에 분리막과 양/음극(즉, 전극)과의 접착력 불균일로 인해 활성화 공정 이후 발생하는 이차 전지의 벤딩을 방지할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the length of the long side of the electrode assembly may be 500 mm or more. The long side of the electrode assembly refers to the length perpendicular to the supply direction of the separator supplied during manufacturing of the electrode assembly. In general, the larger the number of stacked electrodes and the longer the electrode assembly has a length of 500 mm or more, the greater the risk of problems due to sagging or bending angles of the electrode assembly due to its size. That is, even if the electrode assembly is bent or sagged at the same angle, the bending phenomenon may be relatively more problematic when the electrode assembly is large in size compared to when the electrode assembly is small. In addition, even if the electrode assembly is manufactured flat by heating and pressing to solve the above problem, there is a problem that the electrode assembly can expand and contract due to the large number of stacked electrodes, so there is a limit. However, in the case of the present invention, since the electrode assembly has a shape wrapped by a heat-shrink film as described above, wrinkles or misalignment defects in the separator supplied during the manufacturing process of the electrode assembly can be eliminated. Since the separator and the electrode are not bonded, bending of the secondary battery that occurs after the activation process due to uneven adhesion between the separator and the anode/cathode (i.e., electrode) can be prevented.
본 발명의 일 실시상태는, 전지 케이스 내부에 상기 전극 조립체 전극 조립체를 배치하는 단계; 상기 전지 케이스에 전해액을 주입하는 단계; 및 상기 전해액이 주입된 전지 케이스를 밀봉하는 단계를 포함하는 이차 전지 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention includes the steps of disposing the electrode assembly inside the battery case; Injecting electrolyte into the battery case; and sealing the battery case into which the electrolyte solution has been injected.
본 발명의 일 실시상태에 따른 이차 전지 제조 방법은, 상기 이차 전지를 에이징(aging)하는 단계를 더 포함할 수 있다. The secondary battery manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention may further include the step of aging the secondary battery.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 이차 전지를 에이징(aging)하는 단계는 55℃ 내지 65℃, 바람직하게는 40℃ 내지 60℃의 온도에서 진행되는 것일 수 있다. 상기 온도를 만족하는 경우 에이징이 적절하게 진행되고, 상기 열수축 필름이 전해액에 더욱 쉽게 용해될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of aging the secondary battery may be performed at a temperature of 55°C to 65°C, preferably 40°C to 60°C. When the above temperature is met, aging proceeds appropriately, and the heat-shrinkable film can be more easily dissolved in the electrolyte solution.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 음극 집전체는 예컨대 3㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 갖는다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 후술하는 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the negative electrode current collector has a thickness of, for example, 3 μm to 500 μm. This negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is conductive without causing chemical changes in the battery, for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, the surface of copper or stainless steel. Surface treatment with carbon, nickel, titanium, silver, etc., aluminum-cadmium alloy, etc. can be used. In addition, like the positive electrode current collector described later, fine irregularities can be formed on the surface to strengthen the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven materials.
상기 음극 활물질은 예컨대 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz(Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8)의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료 등을 사용할 수 있다.The negative electrode active material includes, for example, carbon such as non-graphitized carbon and graphitic carbon; LixFe 2 O 3 (0≤x≤1), LixWO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B , P, Si, elements of groups 1, 2, and 3 of the periodic table, halogen; 1≤y≤3; 1≤z≤8); lithium metal; lithium alloy; silicon-based alloy; tin-based alloy; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi2O4, Bi 2 O oxides such as 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni based materials, etc. can be used.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 하층 영역이 음극활물질로서 천연흑연을 포함하고, 상기 상층 영역에는 음극활물질로서 인조흑연을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the lower layer region may include natural graphite as a negative electrode active material, and the upper layer region may include artificial graphite as a negative electrode active material.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 하층 영역 및 상층 영역이 각각 독립적으로 음극활물질로서 규소계 화합물을 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the lower layer region and the upper layer region may each independently further include a silicon-based compound as a negative electrode active material.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 규소계 화합물은 SiOx(0≤x≤2) 및 SiC 중 1종 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the silicon-based compound may include one or more of SiOx (0≤x≤2) and SiC.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 규소계 화합물은 SiOx(x=0), SiOx(0≤x≤2) 및 SiC 중 1종 이상을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the silicon-based compound may include one or more of SiOx (x=0), SiOx (0≤x≤2), and SiC.
즉, 본 발명의 일 실시상태는 하층용 음극활물질을 포함하는 하층용 슬러리; 및 상층용 음극활물질 포함하는 상층용 슬러리;를 준비하는 단계; 음극 집전체의 일면에 상기 하층용 슬러리를 코팅하고, 동시에 또는 소정의 시간차를 두고 상기 하층용 슬러리 위에 상기 상층용 슬러리를 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 하층용 슬러리 및 상층용 슬러리를 동시에 건조하여 활물질층을 형성하는 단계;를 포함하는 음극의 제조 방법을 제공할 수 있다. That is, an exemplary embodiment of the present invention includes a lower layer slurry containing a lower layer negative electrode active material; Preparing a slurry for the upper layer containing a negative electrode active material for the upper layer; Coating the lower layer slurry on one surface of a negative electrode current collector and coating the upper layer slurry on the lower layer slurry simultaneously or at a predetermined time interval; and forming an active material layer by simultaneously drying the coated slurry for the lower layer and the slurry for the upper layer.
이 경우에, 상기 음극에서 하층 영역과 상층 영역이 맞닿는 부분에 이들 상이한 종류의 활물질들이 서로 혼재하는 혼합 영역(인터믹싱, intermixing)이 존재할 수 있다. 이는 하층 음극활물질로 포함하는 하층용 슬러리와 상층 음극활물질로 포함하는 상층용 슬러리를 집전체 상에 동시에 또는 매우 짧은 시간 차이를 두고 연속적으로 코팅을 하고, 이후 동시에 건조하는 방식으로 활물질층을 형성하는 경우에, 하층용 슬러리와 상층용 슬러리가 건조 전에 맞 닿은 계면 상에 소정의 혼합 구간이 발생하고 이후 건조되면서 이러한 혼합 구간이 혼합 영역의 층 형태로 형성되기 때문이다.In this case, a mixed region (intermixing) in which different types of active materials are mixed may exist in a portion of the cathode where the lower layer region and the upper layer region come into contact. This is to form an active material layer by coating the lower layer slurry containing the lower layer negative electrode active material and the upper layer slurry containing the upper layer negative electrode active material simultaneously or successively with a very short time difference on the current collector, and then drying them simultaneously. In this case, a predetermined mixing section occurs on the interface where the slurry for the lower layer and the slurry for the upper layer come into contact before drying, and after drying, this mixing section is formed in the form of a layer of mixing area.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 음극의 상기 활물질층에서, 상기 상층 영역과 상기 하층 영역의 중량비 (또는 단위 면적당 로딩양의 비)는 20:80 내지 50:50, 상세하게는 25:75 내지 50:50일 수 있다.In one embodiment of the present invention, in the active material layer of the negative electrode, the weight ratio (or ratio of loading amount per unit area) of the upper region and the lower region is 20:80 to 50:50, specifically 25:75. It may be 50:50.
본 발명의 상기 음극의 상기 활물질층의 하층 영역 및 상층 영역의 두께는 상기 코팅된 하층용 슬러리 및 상기 코팅된 상층용 슬러리의 두께와 완전히 일치하지 않을 수 있다. 하지만, 건조 또는 선택적인 압연 공정을 거친 결과, 최종 얻어지는 본 발명의 음극의 음극의 활물질층의 하층 영역 및 상층 영역의 두께의 비율은 상기 코팅된 하층용 슬러리 및 상기 코팅된 상층용 슬러리의 두께의 비율과는 일치할 수 있다.The thickness of the lower region and upper region of the active material layer of the negative electrode of the present invention may not completely match the thicknesses of the coated slurry for the lower layer and the slurry for the coated upper layer. However, as a result of the drying or selective rolling process, the ratio of the thickness of the lower layer region and the upper layer region of the active material layer of the negative electrode of the finally obtained negative electrode of the present invention is the thickness of the coated lower layer slurry and the coated upper layer slurry. It may be consistent with the ratio.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 음극 집전체의 일면에 상기 하층용 슬러리를 코팅하고, 동시에 또는 소정의 시간차를 두고 상기 하층용 슬러리 위에 상기 상층용 슬러리를 코팅하는 단계에서, 상기 소정의 시간차는 0.6초 이하, 또는 0.02초 내지 0.6초, 또는 0.02초 내지 0.06초, 또는 0.02초 내지 0.03초의 시간차일 수 있다. 가장 바람직하게는 0초 일 수 있다 즉, 동시에 하는 것이 가장 바람직할 수 있다. 즉, 상기 하층용 슬러리와 상기 상층용 슬러리의 코팅시에 시간차가 발생하는 것은 코팅 장비에 기인하는 것이므로, 상기 하층용 슬러리와 상기 상층용 슬러리를 동시에 코팅하는 것이 더 바람직할 수 있다. 이 때, 상기 하층용 슬러리와 상기 상층용 슬러리를 코팅하는 방법은 이중 슬롯 다이(double slot die), 등의 장치를 이용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, in the step of coating the slurry for the lower layer on one surface of the negative electrode current collector and coating the slurry for the upper layer on the slurry for the lower layer simultaneously or with a predetermined time difference, the predetermined time difference may be a time difference of 0.6 seconds or less, or 0.02 seconds to 0.6 seconds, or 0.02 seconds to 0.06 seconds, or 0.02 seconds to 0.03 seconds. Most preferably, it may be 0 seconds, that is, it may be most desirable to do it simultaneously. That is, since the time difference between coating the lower layer slurry and the upper layer slurry is due to the coating equipment, it may be more preferable to simultaneously coat the lower layer slurry and the upper layer slurry. At this time, a method of coating the slurry for the lower layer and the slurry for the upper layer may use a device such as a double slot die.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 바인더 고분자는 전극 활물질 입자와 도전재 등의 결합과 전극 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 예를 들어 전극활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더 고분자의 예로는 폴리에틸렌(polyethyelene), 폴리프로필렌(polypropylene), 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(ethylene-propylene-dienether polymer, EPDM), 술폰화된 EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene: PVdF), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan) 및 카르복실메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 폴리아크릴산과 그 수소가 Li, Na, Ca 등으로 치환된 물질, 다양한 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 바인더 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the binder polymer is a component that assists in the bonding of the electrode active material particles and the conductive material and the bonding to the electrode current collector, for example, 1 based on the total weight of the mixture containing the electrode active material. It is added at 50% by weight. Examples of these binder polymers include polyethyelene, polypropylene, ethylene-propylene-dienether polymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber, fluorine rubber, and polyvinyl. polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene (PVdF), polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene, polymethylmethacrylate, polybutylacrylate (polybutylacrylate), polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, polya polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol ), cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan and carboxyl methyl cellulose, polyacrylic acid and substances whose hydrogen is replaced with Li, Na, Ca, etc. , any one binder polymer selected from the group consisting of various copolymers or a mixture of two or more of them may be used, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질 입자를 도포 및 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 도전재, 바인더, 용매 등과 같은 성분들이 더 포함될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the negative electrode is manufactured by applying and drying negative electrode active material particles on a negative electrode current collector, and if necessary, components such as a conductive material, binder, solvent, etc. may be further included.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상술한 설명이 적용되는 범위 내에서 상기 음극에 사용되는 음극 활물질은 당업계에 공지된 활물질이라면 제한없이 사용될 수 있으며, 상술한 설명이 적용되는 범위 내에서 음극을 제조하는 방법도 당업계에서 공지된 방법이 제한없이 사용될 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the negative electrode active material used in the negative electrode within the scope to which the above description applies can be used without limitation as long as it is an active material known in the art, and within the scope to which the above description applies. Methods for manufacturing the cathode may be any method known in the art without limitation.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 양극은 양극 집전체; 및 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 위치하고, 양극활물질, 바인더 고분자, 및 도전재를 포함하는 양극활물질층을 구비할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the positive electrode includes a positive electrode current collector; and a positive electrode active material layer located on at least one side of the positive electrode current collector and including a positive electrode active material, a binder polymer, and a conductive material.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 양극 집전체는 예컨대 3 내지 500 ㎛의 두께를 갖는다. 이러한 양극 집전체도, 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 전극 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.In one embodiment of the present invention, the positive electrode current collector has a thickness of, for example, 3 to 500 ㎛. These positive electrode current collectors are not particularly limited as long as they are conductive without causing chemical changes in the battery, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or carbon on the surface of aluminum or stainless steel. , surface treated with nickel, titanium, silver, etc. can be used. The electrode current collector can increase the adhesion of the positive electrode active material by forming fine irregularities on its surface, and can take various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven fabrics.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물 또는 1종 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4(여기서, x는 0 내지 0.33임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물(LiMnO2); 리튬 구리 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2(여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga이고, x = 0.01 내지 0.3임)으로 표현되는 니켈사이트형 리튬 니켈 산화물(lithiated nickel oxide); 화학식 LiMn2-xMxO2(여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta이고, x = 0.01 내지 0.1임) 또는 Li2Mn3MO8(여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn임)로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 리튬 일부가 알칼리 토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 또는 이들의 조합에 의해 형성되는 복합 산화물 등과 같이 리튬 흡착 물질(lithium intercalation material)을 주성분으로 하며, 상기와 같은 종류들이 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the positive electrode active material is a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxide (LiMnO 2 ) with the formula Li 1+x Mn 2-x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 , etc.; lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , and Cu 2 V 2 O 7 ; Nickelsite type lithium nickel oxide (lithiated nickel) represented by the formula LiNi 1-x M oxide); Formula LiMn 2 - x M lithium manganese complex oxide expressed as Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which part of the lithium in the chemical formula is replaced with alkaline earth metal ions; disulfide compounds; It is mainly composed of lithium intercalation material, such as Fe 2 (MoO 4 ) 3 or a complex oxide formed by a combination thereof, and there are types like the above, but it is not limited to these.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 도전재는 상기 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유, 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the conductive material is added in an amount of 1% to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. These conductive materials are not particularly limited as long as they have high conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black, such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 양극은 양극 집전체 상에 양극 활물질 입자를 도포 및 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 도전재, 바인더, 용매 등과 같은 성분들이 더 포함될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the positive electrode is manufactured by applying and drying positive electrode active material particles on a positive electrode current collector, and if necessary, components such as a conductive material, binder, solvent, etc. may be further included.
또한, 본 발명에 있어서, 양극의 제조에 사용되는 양극 활물질 등은 당업계에 공지된 활물질이라면 제한없이 사용될 수 있으며, 양극을 제조하는 방법도 당업계에서 공지된 방법이 제한없이 사용될 수 있다.Additionally, in the present invention, any active material known in the art may be used as the positive electrode active material used in the production of the positive electrode without limitation, and any method known in the art may be used as a method for manufacturing the positive electrode without limitation.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 음극 또는 음극, 즉 전극의 제조에 사용되는 용매의 비제한적인 예로는 아세톤(acetone), 테 트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 클로로포름(chloroform), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산(cyclohexane), 물 또는 이들의 혼합체 등이 있다. 이러한 용매들은 전극 집전체 표면에 대해 소망하는 수준으로 슬러리 도포 층이 만들어질 수 있도록 적정한 수준의 점도를 제공한다.In one embodiment of the present invention, non-limiting examples of the solvent used in the production of the cathode or cathode, that is, the electrode, include acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, and chloroform ( chloroform), dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), cyclohexane, water, or mixtures thereof. These solvents provide an appropriate level of viscosity so that a slurry coating layer can be created at a desired level on the electrode current collector surface.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 분리막은 다공성의 고분자 기재 및 상기 고분자 기재의 적어도 일면에 형성된 유기/무기 복합 다공성 코팅층을 포함하고, 상기 유기/무기 복합 다공성 코팅층은 입자상의 바인더 수지들 및 무기물 입자들을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the separator includes a porous polymer substrate and an organic/inorganic composite porous coating layer formed on at least one surface of the polymer substrate, and the organic/inorganic composite porous coating layer includes particulate binder resins and inorganic substances. May contain particles.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 분리막은 다공성의 고분자 기재 및 상기 고분자 기재의 양면에 형성된 유기/무기 복합 다공성 코팅층을 포함하고, 상기 양면에 형성된 유기/무기 복합 다공성 코팅층은 각각 입자상의 바인더 수지들 및 무기물 입자들을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the separator includes a porous polymer substrate and an organic/inorganic composite porous coating layer formed on both sides of the polymer substrate, and the organic/inorganic composite porous coating layer formed on both sides is a particle-shaped binder resin. may include particles and inorganic particles.
상기 분리막에 사용되는 재료들은 해당 분야에서 사용되는 통상적인 물질들이 사용될 수 있다.Materials used in the separator may be common materials used in the relevant field.
본 명세서에 있어서, 상기 전해액은 하기 전해질을 포함하는 액체를 의미한다.In this specification, the electrolyte solution refers to a liquid containing the following electrolyte.
또한, 상기 전해질로는 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다. In addition, the electrolyte may include, but is not limited to, an organic liquid electrolyte, an inorganic liquid electrolyte, a solid polymer electrolyte, a gel-type polymer electrolyte, a solid inorganic electrolyte, and a molten inorganic electrolyte.
구체적으로, 상기 전해질은 비수계 유기용매와 금속염을 포함할 수 있다.Specifically, the electrolyte may include a non-aqueous organic solvent and a metal salt.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카보 네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보 네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라하이드로푸란, 2-메틸 테트 라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸 리디논, 프로필렌 카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피 온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다. Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butylolactone, 1,2 -Dimethoxy ethane, tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxoran, formamide, dimethylformamide, dioxoran, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, acetic acid. Methyl, phosphoric acid triester, trimethoxy methane, dioxorane derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazole ridinone, propylene carbonate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ether, pyropionic acid Aprotic organic solvents such as methyl and ethyl propionate can be used.
특히, 상기 카보네이트계 유기 용매 중 고리형 카보네이트인 에틸렌 카보네 이트 및 프로필렌 카보네이트는 고점도의 유기 용매로서 유전율이 높아 리튬염을 잘 해리시키므로 바람직하게 사용될 수 있으며, 이러한 고리형 카보네이트에 디메 틸카보네이트 및 디에틸카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 높은 전기 전도율을 갖는 전해질을 만들 수 있어 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.In particular, among the carbonate-based organic solvents, ethylene carbonate and propylene carbonate, which are cyclic carbonates, are high viscosity organic solvents and have a high dielectric constant, so they can be preferably used because they easily dissociate lithium salts. These cyclic carbonates include dimethyl carbonate and dimethyl carbonate. When low-viscosity, low-dielectric constant linear carbonates such as ethyl carbonate are mixed and used in an appropriate ratio, an electrolyte with high electrical conductivity can be made and can be used more preferably.
상기 금속염은 리튬염을 사용할 수 있고, 상기 리튬염은 상기 비수 전해액에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루 어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. The metal salt may be a lithium salt, and the lithium salt is a material that is easily soluble in the non-aqueous electrolyte solution. For example, anions of the lithium salt include F - , Cl - , I - , NO 3 - , N(CN) ) 2 - , BF 4 - , ClO 4 - , PF 6 - , (CF 3 ) 2 PF 4 - , (CF 3 ) 3 PF 3 - , (CF 3 ) 4 PF 2 - , (CF 3 ) 5 PF - , (CF 3 ) 6 P - , CF 3 SO 3 - , CF 3 CF 2 SO 3 - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - , (FSO 2 ) 2 N - , CF 3 CF 2 (CF 3 ) 2 CO - , (CF 3 SO 2 ) 2 CH - , (SF 5 ) 3 C - , (CF 3 SO 2 )3C - , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 3 - , CF 3 CO 2 - , CH 3 CO One or more types selected from the group consisting of 2 - , SCN - and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - can be used.
상기 전해질에는 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전 지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 예를 들어, 디플루오로 에틸렌카보네이트 등과 같은 할로알킬렌카보네이트계 화합물, 피리딘, 트리에틸포 스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사인 산 트리아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올 또는 삼염화 알루미늄 등의 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수도 있다.In addition to the electrolyte components, the electrolyte includes, for example, haloalkylene carbonate-based compounds such as difluoroethylene carbonate, pyridine, Triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexanoic acid triamide, nitrobenzene derivative, sulfur, quinone imine dye, N-substituted oxazolidinone, N,N-substituted One or more additives such as imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxy ethanol, or aluminum trichloride may be further included.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체 제조장치는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples above, this is for the purpose of specifically illustrating the present invention, and the electrode assembly manufacturing apparatus according to the present invention is not limited thereto. It can be said that various implementations are possible by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.
<전극 조립체 및 이차 전지의 제조><Manufacture of electrode assembly and secondary battery>
1) 실시예 11) Example 1
양극 19장, 음극 20장 및 분리막을 스택 테이블에 공급하면서, 분리막을 폴딩(folding)시키며, 폴딩되는 분리막 사이사이에 상기 양극 및 음극이 교대로 배치되는 형태가 되도록 상기 양극, 상기 음극 및 상기 분리막을 적층시켜 적층물을 제조하였다. 이 후. 상기 적층물을 상기 전극 조립체의 전극 탭이 형성되지 않은 분부을 열수축 필름으로 감싼 후, 40℃의 열풍을 가하여 상기 열수축 필름을 수축시킴으로써 전극 조립체를 제조하였다. Supplying 19 anodes, 20 cathodes, and separators to a stack table, folding the separators, and stacking the anode, cathode, and separator so that the anode and cathode are alternately arranged between the folded separators. A laminate was manufactured by stacking. after. An electrode assembly was manufactured by wrapping the laminate with a heat-shrink film on a portion of the electrode assembly where the electrode tab was not formed, and then applying hot air at 40° C. to shrink the heat-shrink film.
상기 전극 조립체를 지그(Jig)로 파지하여 상기 제조된 실시예 1의 전극 조립체를 CPP/알루미늄/나일론의 라미네이트 시트의 파우치 외장재(전지 케이스) 내부에 넣고, LiPF6 를 포함하는 에틸 메틸 카보네이트 전해액을 주입하고 파우치 외장재를 열융착시켜 이차 전지의 조립을 완료하였다.The electrode assembly was held with a jig, the electrode assembly of Example 1 prepared above was placed inside the pouch exterior material (battery case) of the CPP/aluminum/nylon laminate sheet, and an ethyl methyl carbonate electrolyte solution containing LiPF 6 was added. The assembly of the secondary battery was completed by injecting and heat-sealing the pouch exterior material.
2) 비교예 12) Comparative Example 1
양극 19장, 음극 20장 및 분리막을 스택 테이블에 공급하면서, 분리막을 폴딩(folding)시키며, 폴딩되는 분리막 사이사이에 상기 양극 및 음극이 교대로 배치되는 형태가 되도록 상기 양극, 상기 음극 및 상기 분리막을 적층시켜 적층물을 제조하다. 이 후, 상기 분리막을 와인딩하여 적층물을 감싸줌으로써 전극 조립체를 제조하였다. Supplying 19 anodes, 20 cathodes, and separators to a stack table, folding the separators, and stacking the anode, cathode, and separator so that the anode and cathode are alternately arranged between the folded separators. Manufacture a laminate by stacking. Afterwards, the electrode assembly was manufactured by winding the separator to cover the laminate.
이 후, 상기 전극 조립체를 지그(Jig)로 파지하여 상기 전극 조립체를 이송하면서 상기 제조된 비교예 1의 전극 조립체를 CPP/알루미늄/나일론의 라미네이트 시트의 파우치 외장재(전지 케이스) 내부에 넣고, LiPF6 를 포함하는 에틸 메틸 카보네이트 전해액을 주입하고 파우치 외장재를 열융착시켜 이차 전지의 조립을 완료하였다.Afterwards, the electrode assembly is held by a jig and the electrode assembly is transferred while the electrode assembly of Comparative Example 1 is placed inside the pouch exterior material (battery case) of the CPP/aluminum/nylon laminate sheet, and LiPF The assembly of the secondary battery was completed by injecting an ethyl methyl carbonate electrolyte solution containing 6 and heat-sealing the pouch exterior material.
3) 비교예 23) Comparative Example 2
양극 19장, 음극 20장 및 분리막을 스택 테이블에 공급하면서, 분리막을 폴딩(folding)시키며, 폴딩되는 분리막 사이사이에 상기 양극 및 음극이 교대로 배치되는 형태가 되도록 상기 양극, 상기 음극 및 상기 분리막을 적층시켜 적층물을 제조하였다. 이 때 분리막은 접착 성분이 있는 것을 사용하였으며, 상기 실시예 1 및 비교예 1의 경우에도 동일한 분리막을 사용하였다. 이 후. 상기 적층물을 60℃의 온도 조건 및 2Mpa의 압력 조건으로 15초(시간 조건) 동안 가열 및 가압하여 전극 조립체를 제조하였다.Supplying 19 anodes, 20 cathodes, and separators to a stack table, folding the separators, and stacking the anode, cathode, and separator so that the anode and cathode are alternately arranged between the folded separators. A laminate was manufactured by stacking. At this time, the separator with an adhesive component was used, and the same separator was used in Example 1 and Comparative Example 1. after. An electrode assembly was manufactured by heating and pressing the laminate for 15 seconds (time conditions) at a temperature of 60°C and a pressure of 2Mpa.
이 후, 상기 전극 조립체를 지그(Jig)로 파지하여 상기 전극 조립체를 이송하면서 상기 제조된 비교예 2의 전극 조립체를 CPP/알루미늄/나일론의 라미네이트 시트의 파우치 외장재(전지 케이스) 내부에 넣고, LiPF6 를 포함하는 에틸 메틸 카보네이트 전해액을 주입하고 파우치 외장재를 열융착시켜 이차 전지의 조립을 완료하였다.Afterwards, the electrode assembly is held by a jig and the electrode assembly is transferred while the electrode assembly of Comparative Example 2 is placed inside the pouch exterior material (battery case) of the CPP/aluminum/nylon laminate sheet, and LiPF The assembly of the secondary battery was completed by injecting an ethyl methyl carbonate electrolyte solution containing 6 and heat-sealing the pouch exterior material.
<실험예 1 - 고정력 측정><Experimental Example 1 - Measurement of fixation force>
활성화 공정을 진행하기 전 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 이차 전지를 각각 분해하여 전극 조립체 내에 적층된 전극 중 틀어진 전극의 개수를 셌다. 이 때, 전체 전극 중 틀어진 전극의 비율이 1% 이내인 경우 고정력이 우수(good)하다고 평가하였고, 전체 전극 중 틀어진 전극의 비율이 1%를 초과하는 경우 고정력을 나쁨(bad)으로 평가하였다.Before proceeding with the activation process, the secondary batteries of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 were each disassembled and the number of twisted electrodes among the electrodes stacked in the electrode assembly was counted. At this time, if the ratio of misaligned electrodes among all electrodes was within 1%, the fixation force was evaluated as good, and if the proportion of misaligned electrodes among all electrodes exceeded 1%, the fixation force was evaluated as bad.
그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. The results are shown in Table 1 below.
<실험예 2 -벤딩 측정><Experimental Example 2 - Bending Measurement>
상기 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 이차 전지 각각에 대해서 활성화 공정을 진행하였다. 상기 활성화 공정은 50℃의 온도 조건 및 1.0kgf/cm2 압력 조건에서 이차전지를 0.5C로 충전하여 진행하였다.An activation process was performed on each of the secondary batteries of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. The activation process was carried out by charging the secondary battery at 0.5C under temperature conditions of 50°C and pressure of 1.0kgf/cm 2 .
활성화 공정이 끝난 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 이차 전지 각각을 오목한 면이 위로 가도록 상기 이차 전지를 평평한 면에 올려둔 후, 상기 오목한 부분에 평평한 자(이하, a자)를 1개 올려두고, 별도의 평평한 자(이하, b자)를 이용하여, 상기 이차 전지의 벤딩 정도를 측정하였다. 이 때, 상기 b자를 이용하여 측정된 상기 이차 전지의 오목한 부분과, 상기 a자의 일면과의 거리를 측정하였다. After the activation process was completed, each secondary battery of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 was placed on a flat surface with the concave side facing upward, and then a flat ruler (hereinafter referred to as letter a) was placed on the concave part. The bending degree of the secondary battery was measured using a separate flat ruler (hereinafter referred to as ruler b). At this time, the distance between the concave part of the secondary battery measured using the letter b and one surface of the letter a was measured.
그 결과는 하기 표 1과 같았으며, 상기 a자의 일면과의 거리가 최대 5㎜ 미만인 경우, 벤딩이 없다고 정의하였다. 하기 표 1에서 벤딩이 없는 경우를 Good이라고 기재하였고, 벤딩이 있는 경우를 Bad라고 기재하였다.The results were as shown in Table 1 below, and when the distance from one side of the letter a was less than a maximum of 5 mm, it was defined that there was no bending. In Table 1 below, the case without bending was described as Good, and the case with bending was described as Bad.
<실험예 3 -강성 측정><Experimental Example 3 - Stiffness Measurement>
실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 이차 전지에 사용된 전극 조립체를 별도로 제작하여, 상기 전극 조립체의 끝단으로부터 5cm에 해당하는 길이에 해당하는 영역만 평평한 테이블에 놓일 수 있도록 배치하였다. 이 후, 상기 전극 조립체가 수직 방향으로 휘어진 길이를 측정(이하, 측정길이)하여 강성을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었으며, 상기 측정 길이가 0cm 이상 0.5cm 이하인 경우 강성이 우수하다고 판단(Good)하고, 상기 측정 길이가 0.5cm 초과 1cm 이하인 경우 강성이 보통(Normal)이라고 판단하고, 상기 측정 길이가 1cm 초과인 경우 강성이 나쁨(Bad)이라고 판단하였다.The electrode assembly used in the secondary batteries of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 was manufactured separately and placed so that only an area corresponding to a length of 5 cm from the end of the electrode assembly could be placed on a flat table. Afterwards, the rigidity was measured by measuring the length at which the electrode assembly was bent in the vertical direction (hereinafter referred to as measurement length). The results are shown in Table 1 below. If the measured length is 0 cm or more and 0.5 cm or less, the rigidity is judged to be excellent (Good). If the measured length is more than 0.5 cm and 1 cm or less, the rigidity is judged to be Normal. If the measured length exceeded 1 cm, the rigidity was judged to be bad.
상기 표 1을 참고할 때, 실시예 1은 고정력 및 벤딩 측면에서 모두 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 전극 조립체의 강성도 우수하여 이를 이용하여 이차 전지를 제조하기 용이할 수 있음을 확인하였다.Referring to Table 1 above, it was confirmed that Example 1 was excellent in both fixing force and bending. In addition, it was confirmed that the electrode assembly had excellent rigidity, making it easy to manufacture a secondary battery using it.
반면, 비교예 1의 경우 벤딩 특성은 우수하나, 전극 및 분리막을 적층하는 과정에서 전극의 틀어짐이 발생하여 고정력이 나쁨을 확인하였다. 또한, 전극 조립체의 강성이 좋지 않아서 이를 이용하여 이차 전지를 제조할 때, 상기 전극 조립체의 형태를 유지하기 위한 별도의 과정이 필요함을 확인할 수 있었다. On the other hand, in the case of Comparative Example 1, it was confirmed that the bending properties were excellent, but the fixing force was poor due to distortion of the electrode during the process of stacking the electrode and separator. In addition, it was confirmed that the rigidity of the electrode assembly was not good, so when manufacturing a secondary battery using it, a separate process was needed to maintain the shape of the electrode assembly.
비교예 2의 경우 전극 및 분리막의 적층물을 가열 및 가압하여 전극 조립체를 제조함으로써, 고정력 및 전극 조립체의 강성에서는 우수한 측면을 보이나, 분리막의 접착 성분에 열을 가하는 과정에서 분리막의 지나친 수축으로 인하여 벤딩 측면에서 문제가 있음을 확인할 수 있었다. In Comparative Example 2, the electrode assembly was manufactured by heating and pressing the laminate of the electrode and the separator, showing excellent fixation force and rigidity of the electrode assembly, but due to excessive shrinkage of the separator during the process of applying heat to the adhesive component of the separator. It was confirmed that there was a problem in terms of bending.
즉, 본 발명에 따른 전극 조립체는 열수축 필름에 감싸진 형태를 가짐으로써 강성이 우수하고, 이를 사용한 이차 전지의 경우 웨팅성, 고정력 및 벤딩 측면에 우수함을 확인할 수 있었다.In other words, it was confirmed that the electrode assembly according to the present invention has excellent rigidity by being wrapped in a heat-shrink film, and that the secondary battery using it is excellent in terms of wetting, fixing force, and bending.
10: 전극 조립체
11: 제1 전극
11a: 제1 전극 탭
12: 제2 전극
12a: 제2 전극 탭
14: 분리막
A: 열수축 필름10: Electrode assembly
11: first electrode
11a: first electrode tab
12: second electrode
12a: second electrode tab
14: Separator
A: Heat shrink film
Claims (9)
상기 전극 조립체의 상기 제1 전극 중 적어도 하나는 제1 전극 탭을 포함하고,
상기 전극 조립체의 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 제2 전극 탭을 포함하고,
상기 전극 조립체는 상기 전극 조립체의 상기 제1 전극 탭 및 상기 제2 전극 탭이 위치하지 않는 면이 열수축 필름으로 감싸진 형태를 갖는 것인 전극 조립체.An electrode assembly in which first electrodes and second electrodes are alternately arranged between folded separator sheets,
At least one of the first electrodes of the electrode assembly includes a first electrode tab,
At least one of the second electrodes of the electrode assembly includes a second electrode tab,
The electrode assembly has a shape in which a side of the electrode assembly on which the first electrode tab and the second electrode tab are not located is wrapped with a heat-shrinkable film.
상기 열수축 필름은 전해액에 대해 용해성을 갖는 결정성 고분자를 포함하는 것인 전극 조립체.In claim 1,
An electrode assembly wherein the heat-shrinkable film includes a crystalline polymer that is soluble in an electrolyte solution.
상기 열수축 필름의 일부 영역에는 전해액 통로가 형성된 것인 전극 조립체.In claim 1,
An electrode assembly in which an electrolyte passage is formed in a portion of the heat shrinkable film.
상기 전해액 통로는 상기 전극 조립체의 상기 분리막이 폴딩된 위치에 대응되도록 형성되는 것인 전극 조립체.In claim 3,
The electrolyte passage is formed to correspond to a folded position of the separator of the electrode assembly.
상기 전지 케이스 내부에 포함되는 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 따른 전극 조립체; 및
상기 전지 케이스 내부에 포함되는 전해액을 포함하는 이차 전지.Sealed battery case;
The electrode assembly according to any one of claims 1 to 4 included in the battery case; and
A secondary battery comprising an electrolyte contained within the battery case.
상기 이차 전지는 활성화 공정 이후 벤딩(bending)이 없는 것인 이차 전지.In claim 5,
The secondary battery is a secondary battery without bending after the activation process.
상기 전지 케이스에 전해액을 주입하는 단계; 및
상기 전해액이 주입된 전지 케이스를 밀봉하는 단계를 포함하는 이차 전지 제조 방법.Placing the electrode assembly according to any one of claims 1 to 4 inside the battery case;
Injecting electrolyte into the battery case; and
A secondary battery manufacturing method comprising the step of sealing the battery case into which the electrolyte solution has been injected.
상기 이차 전지를 에이징(aging)하는 단계를 더 포함하는 이차 전지 제조 방법.In claim 7,
A secondary battery manufacturing method further comprising the step of aging the secondary battery.
상기 이차 전지를 에이징(aging)하는 단계는 55℃ 내지 65℃의 온도에서 진행되는 것인 이차 전지 제조 방법.In claim 8,
A secondary battery manufacturing method wherein the step of aging the secondary battery is carried out at a temperature of 55°C to 65°C.
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| KR20130132230A (en) | 2012-05-25 | 2013-12-04 | 주식회사 엘지화학 | A stepwise electrode assembly, and battery cell, battery pack and device comprising the same |
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