WO2022139450A1 - 전해액 재주액 방법 및 전해액 재주액이 가능한 이차전지 - Google Patents

전해액 재주액 방법 및 전해액 재주액이 가능한 이차전지 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a pouch, a secondary battery including the same, and a manufacturing method thereof.
  • Secondary batteries unlike primary batteries, can be recharged, and have been widely researched and developed in recent years due to their small size and large capacity. As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing.
  • the secondary battery is classified into a coin-type battery, a cylindrical battery, a prismatic battery, and a pouch-type battery according to the shape of the battery case.
  • an electrode assembly mounted inside a battery case is a charging/discharging power generating element having a stacked structure of an electrode and a separator.
  • the electrode assembly is a sheet-type electrode assembly coated with an active material, with a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and is a jelly-roll type, and a stack type in which a plurality of positive and negative electrodes are sequentially stacked with a separator interposed therebetween.
  • stack-type unit cells can be roughly classified into a stack-and-fold type in which a long-length separation film is wound.
  • a pouch-type battery having a structure in which a stack-type or stack/folding-type electrode assembly is embedded in a pouch-type battery case of an aluminum laminate sheet is attracting a lot of attention due to low manufacturing cost, small weight, easy shape deformation, etc. Also, its usage is gradually increasing.
  • the secondary battery has a problem in that the electrolyte is consumed as charging and discharging proceed, and thus the performance is deteriorated.
  • Patent Document Korean Patent Laid-Open No. 10-2014-0015647
  • One aspect of the present invention is to provide an electrolyte re-injection method that facilitates re-injection of the electrolyte and a secondary battery capable of re-injecting the electrolyte.
  • the electrolyte re-injection method is an electrolyte re-injection method of a secondary battery in which an electrode assembly and an electrolyte are accommodated in a pouch, wherein the pouch includes an aluminum sheet having functional holes and a polymer layer laminated on the aluminum sheet and a re-injection process of opening the functional hole and injecting additional electrolyte into the pouch through the functional hole; and a sealing process of sealing the functional hole after the re-injection process.
  • a secondary battery capable of re-injecting an electrolyte includes an electrode assembly in which electrodes and separators are alternately stacked and assembled; and a pouch accommodating the electrode assembly, wherein the pouch includes an aluminum sheet and a polymer layer laminated with the aluminum sheet, a functional hole is formed in the aluminum sheet, and an inner peripheral surface of the functional hole is coated in the aluminum sheet It may be possible to re-inject an additionally equipped electrolyte.
  • an electrolyte in a secondary battery, can be easily re-injected through the functional hole by using a pouch in which a polymer layer is laminated on an aluminum sheet in which a functional hole is formed.
  • the gas located inside the pouch penetrates the polymer layer through the functional hole and can be easily discharged to the outside.
  • FIG. 1 is a plan view showing a state before an electrode assembly is accommodated in a pouch in a secondary battery applied to an electrolyte re-injection method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 1 .
  • FIG 3 is a plan view showing a secondary battery applied to the electrolyte re-injection method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line B-B' in FIG. 3 .
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of region C in FIG. 4 .
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the concept of the re-injection process in the electrolyte re-injection method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the concept of a sealing process in the electrolyte re-injection method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view showing a state before an electrode assembly is accommodated in a pouch in a secondary battery applied to an electrolyte re-injection method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. to be.
  • FIG. 3 is a plan view showing a secondary battery applied to the electrolyte re-injection method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line B-B' in FIG. 3
  • FIG. 5 is FIG. It is a cross-sectional view showing area C enlarged.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the concept of a re-injection process in the electrolyte re-injection method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the concept of a sealing process in the electrolyte re-injection method according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6 and 7 are views exemplarily illustrating the concepts of the re-injection process and the sealing process by enlarging area C in FIG. 4 .
  • the electrolyte re-injection method of the secondary battery according to the embodiment of the present invention is an electrolyte re-injection method of the secondary battery 100 in which the electrode assembly 120 and the electrolyte are accommodated in the pouch 110,
  • the pouch 110 includes an aluminum sheet 113 in which a functional hole 113a is formed and polymer layers 111 and 116 laminated on the aluminum sheet 113, and additional electrolyte is supplied through the functional hole 113a inside the pouch 110. It includes a sealing process of sealing the functional hole 113a after going through a re-injection process and re-injection process.
  • the electrode assembly 120 and the electrolyte in which electrodes and separators are alternately stacked and assembled into a pouch This is a method of re-injecting the electrolyte solution of the secondary battery 100 accommodated in 110).
  • the pouch 110 includes an aluminum sheet 113 in which functional holes 113a are formed and polymer layers 111 and 116 laminated on the aluminum sheet 113 .
  • the coating portion 113b may be formed on the inner circumferential surface of the functional hole 113a in the aluminum sheet 113 .
  • the coating part 113b may include an insulating and chemical resistant material.
  • a hole is formed in the polymer layer 111 and 116 corresponding to the functional hole 113a for the electrolyte re-injection process, and after sealing through a sealing process, the functional hole 113a portion to oxidize the aluminum sheet 113 while in contact with the electrolyte, or to prevent electricity from passing between the electrode assembly 120 and the aluminum sheet 113 through the functional hole 113a.
  • the coating portion 113b may include, for example, silicon, but the material of the coating portion 113b of the present invention is not necessarily limited thereto.
  • the re-injection process may open the functional hole 113a by forming a hole through the tool P in the polymer layers 111 and 116 covering the functional hole 113a.
  • an additional electrolyte may be injected through the functional hole 113a by piercing portions of the polymer layers 111 and 116 covering the functional hole 113a, for example.
  • an additional electrolyte may be injected through the functional hole 113a by penetrating a needle into the polymer layers 111 and 116 covering the functional hole 113a.
  • the polymer layers 111 and 116 may include a first polymer layer 116 and a second polymer layer 111 . Accordingly, the pouch 110 may be stacked with the first polymer layer 116 , the aluminum sheet 113 , and the second polymer layer 111 from the inside in which the electrode assembly 120 is accommodated.
  • the first polymer layer 116 and the second polymer layer 111 may be formed on both surfaces of the aluminum sheet 113 to cover the functional hole 113a formed in the aluminum sheet 113 .
  • the first polymer layer 116 and the second polymer layer 111 may include a polymer material.
  • the first polymer layer 116 and the second polymer layer 111 including a polymer material through which gases such as CO and CO2 are permeable cover the functional hole 113a so that the internal gas can be discharged. , it is possible to prevent the electrolyte from leaking through the functional hole 113a.
  • the first polymer layer 116 and the second polymer layer 111 covering the functional hole 113a are opened to inject the electrolyte into the pouch 110 through the functional hole 113a.
  • a nylon layer 112 may be further laminated between the aluminum sheet 113 and the second polymer layer 111 .
  • the first polymer layer 116, the nylon layer 112, and the second polymer layer 111 covering the functional hole 113a are opened to pass the electrolyte solution through the functional hole 113a into the pouch ( 110) can be injected inside.
  • the first polymer layer 116 may be made of a polypropylene (PP) material
  • the second polymer layer 111 may be made of a PET (polyethylene terephthalate) material.
  • the inner layer in which the electrode assembly 120 is accommodated is made of a polypropylene (PP) material, and the outer layer facing the aluminum sheet 113 is polyphthalamide (PPa).
  • the second polymer layer 111 may be made of a PET (polyethylene terephthalate) material.
  • the sealing process may seal the functional hole 113a after the re-injection process.
  • the functional hole 113a may be sealed by sealing a portion corresponding to the opened functional hole 113a in the second polymer layer 111 .
  • the functional hole 113a may be sealed by filling the hole portion corresponding to the opened functional hole 113a in the second polymer layer 111 with a sealing material R.
  • the open portion of the second polymer layer 111 may be sealed using a resin material.
  • the open portion of the second polymer layer 111 may be sealed using the same material as that of the second polymer layer 111 .
  • the electrolyte re-injection solution Even when the electrolyte injection part is sealed through the post-sealing process, internal gas can be discharged, and the electrolyte can be prevented from leaking through the functional hole 113a.
  • the secondary battery 100 capable of re-injecting an electrolyte includes an electrode assembly 120 in which electrodes and separators are alternately stacked and assembled, and an electrode assembly 120 . It includes a pouch 110 for accommodating it, the pouch 110 includes an aluminum sheet 113 and polymer layers 111 and 116 laminated with the aluminum sheet 113, and a functional hole 113a is formed in the aluminum sheet 113. is formed
  • the secondary battery 100 capable of re-injecting the electrolyte according to the embodiment of the present invention relates to the secondary battery 100 to which the method of re-injecting the electrolyte according to the above-described embodiment is applied. Accordingly, the present embodiment will omit or briefly describe the content overlapping with the above-described embodiment, and will focus on the differences.
  • the electrode assembly 120 is a power generating element capable of charging and discharging, and electrodes and separators are alternately stacked and assembled.
  • the electrode may include an anode and a cathode, and an anode, a separator, and a cathode may be alternately positioned.
  • the electrode assembly 120 may further include an electrode lead 130 connected to an end of the electrode.
  • the electrode assembly 120 may be electrically connected to an external device through the electrode lead 130 .
  • the pouch 110 may accommodate the electrode assembly 120 .
  • a receiving part in which the electrode assembly 120 is accommodated may be formed therein.
  • the pouch 110 may include an aluminum sheet 113 and polymer layers 111 and 116 laminated with the aluminum sheet 113 .
  • the aluminum sheet 113 may be formed in the form of a sheet made of an aluminum material to form a layer.
  • a functional hole 113a may be formed in the aluminum sheet 113 .
  • the functional hole 113a may be formed in the aluminum sheet 113 with a size of 1 to 9 mm.
  • the functional hole may be formed to penetrate through the aluminum sheet 113 with respect to the lamination direction of the aluminum sheet 113 and the polymer layers 111 and 116 .
  • the functional hole 113a may be formed between the electrode assembly 120 and the outer peripheral surface of the pouch 110 in the pouch 110 .
  • the functional hole 113a may be formed in the portion of the aluminum sheet 113 on the side where the electrode lead 130 is located.
  • the polymer layers 111 and 116 may include a first polymer layer 116 and a second polymer layer 111 .
  • the first polymer layer 116 and the second polymer layer 111 may be formed on both surfaces of the aluminum sheet 113 to cover the functional hole 113a formed in the aluminum sheet 113 .
  • the first polymer layer 116 and the second polymer layer 111 may include a polymer material. Accordingly, the first polymer layer 116 and the second polymer layer 111 including a polymer material through which a gas such as CO and CO 2 can permeate cover the functional hole 113a so that internal gas can be discharged. In addition, it is possible to prevent the electrolyte from leaking through the functional hole 113a.
  • the coating part 113b may be provided on the inner peripheral surface of the functional hole 113a in the aluminum sheet 113 .
  • the coating portion 113b may be coated to cover the entire inner circumferential surface of the functional hole 113a in the aluminum sheet 113 .
  • the coating part 113b may include an insulating and chemical resistant material. Accordingly, in order to re-inject the electrolyte, a hole is formed and sealed in the polymer layer 111 and 116 corresponding to the functional hole 113a, and then the electrolyte comes into contact with the functional hole 113a portion to oxidize the aluminum sheet 113 or , it is possible to prevent electricity from passing between the electrode assembly and the aluminum sheet 113 through the functional hole 113a.
  • the coating portion 113b is formed along the inner circumferential surface of the functional hole 113a. It is possible to prevent direct contact between the electrolyte and the aluminum sheet 113 .
  • the coating portion 113b is formed along the inner circumferential surface of the functional hole 113a to prevent the electrode assembly 120 from directly contacting the aluminum sheet 113 through the hole portion of the first polymer layer 116 .
  • the coating portion 113b may include, for example, silicon, but the material of the coating portion 113b of the present invention is not necessarily limited thereto.
  • a first polymer layer 116 , an aluminum sheet 113 , and a second polymer layer 111 may be stacked from the inside in which the electrode assembly 120 is accommodated to the outside.
  • the pouch 110 may be bonded by laminating a first polymer layer 116 , an aluminum sheet 113 , and a second polymer layer 111 each having a thickness of 10 ⁇ m to 90 ⁇ m.
  • a nylon layer 112 may be further laminated between the aluminum sheet 113 and the second polymer layer 111 .
  • the nylon layer 112 is made of a nylon (nylon) material, and gas may pass therethrough.
  • the nylon layer 112 is also Corresponding holes may be formed.
  • the second polymer layer 111 may be made of a PET (polyethylene terephthalate) material.
  • the first polymer layer 116 may be made of a PP (polypropylene, polypropylene) material.
  • the inner layer 115 in which the electrode assembly 120 is accommodated in the first polymer layer 116 is made of a PP (polypropylene, polypropylene) material, and the outer layer 114 facing the aluminum sheet 113 is It may be made of a PPa (Polyphthalamide, Polyphthalamide) material.
  • a sealing part S is formed on the outer circumferential surface of the pouch 110 to seal the inside of the pouch 110 .
  • the sealing part S may be formed by thermally sealing the outer peripheral surface of the pouch 110 in three or four directions.

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Abstract

본 발명은 전해액 재주액 방법 및 전해액 재주액이 가능한 이차전지에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 전해액 재주액 방법은, 전극 조립체 및 전해액이 파우치에 수용된 이차전지의 전해액 재주액 방법으로서, 상기 파우치는 기능성 홀이 형성된 알루미늄 시트 및 상기 알루미늄 시트에 적층된 폴리머층을 포함하고, 상기 기능성 홀을 개방시켜, 상기 기능성 홀을 통해 추가 전해액을 상기 파우치 내부로 주액하는 재주액과정; 및 상기 재주액 과정을 거친 후 상기 기능성 홀을 밀봉시키는 밀봉과정을 포함한다.

Description

전해액 재주액 방법 및 전해액 재주액이 가능한 이차전지
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2020년 12월 23일자 한국특허출원 제10-2020-0182659호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 파우치 및 이를 포함하는 이차전지와, 그 제조방법에 관한 것이다.
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.
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.
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.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
한편, 이차전지는 충방전이 진행함에 따라 전해액이 소모되고, 이에 따라 성능의 열화가 일어나는 문제가 있다.
[선행기술문헌] (특허문헌) 한국 공개특허 제10-2014-0015647호
본 발명의 하나의 관점은 전해액의 재주액이 용이한 전해액 재주액 방법 및 전해액 재주액이 가능한 이차전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전해액 재주액 방법은, 전극 조립체 및 전해액이 파우치에 수용된 이차전지의 전해액 재주액 방법으로서, 상기 파우치는 기능성 홀이 형성된 알루미늄 시트 및 상기 알루미늄 시트에 적층된 폴리머층을 포함하고, 상기 기능성 홀을 개방시켜, 상기 기능성 홀을 통해 추가 전해액을 상기 파우치 내부로 주액하는 재주액과정; 및 상기 재주액 과정을 거친 후 상기 기능성 홀을 밀봉시키는 밀봉과정을 포함할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 전해액 재주액이 가능한 이차전지는, 전극 및 분리막이 교대로 적층되어 결집된 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치를 포함하고, 상기 파우치는 알루미늄 시트 및 상기 알루미늄 시트와 라미네이션된 폴리머층을 포함하며, 상기 알루미늄 시트에 기능성 홀이 형성되고, 상기 알루미늄 시트에서 상기 기능성 홀의 내주면에 코팅부가 구비된 전해액 재주액이 가능할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이차전지에서 기능성 홀이 형성된 알루미늄 시트에 폴리머층이 적층된 파우치를 사용하여 기능성 홀을 통해 전해액을 용이하게 재주액할 수 있다. 여기서, 이차전지는 파우치 내부에 위치된 가스가 기능성 홀을 통해 폴리머층을 투과하며 외부로 용이하게 배출될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전해액 재주액 방법에 적용되는 이차전지에서 파우치에 전극 조립체가 수용되기 전 상태를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1에서 A-A'선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전해액 재주액 방법에 적용되는 이차전지를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3에서 B-B'선을 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 도 4에서 C영역을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전해액 재주액 방법에서 재주액과정의 개념을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전해액 재주액 방법에서 밀봉과정의 개념을 나타낸 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
전해액 재주액 방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전해액 재주액 방법에 적용되는 이차전지에서 파우치에 전극 조립체가 수용되기 전 상태를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1에서 A-A'선을 따라 절개한 단면도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전해액 재주액 방법에 적용되는 이차전지를 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 3에서 B-B'선을 따라 절개한 단면도이며, 도 5는 도 4에서 C영역을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전해액 재주액 방법에서 재주액과정의 개념을 나타낸 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전해액 재주액 방법에서 밀봉과정의 개념을 나타낸 단면도이다. 여기서, 도 6 및 도 7은 도 4에서 C영역을 확대하여 재주액과정 및 밀봉과정의 개념을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 전해액 재주액 방법은 전극 조립체(120) 및 전해액이 파우치(110)에 수용된 이차전지(100)의 전해액 재주액 방법으로서, 파우치(110)는 기능성 홀(113a)이 형성된 알루미늄 시트(113) 및 알루미늄 시트(113)에 적층된 폴리머층(111,116)을 포함하고, 기능성 홀(113a)을 통해 추가 전해액을 파우치(110) 내부로 주액하는 재주액과정 및 재주액 과정을 거친 후 기능성 홀(113a)을 밀봉시키는 밀봉과정을 포함한다.
보다 상세히, 도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지(100)의 전해액 재주액 방법은 전극 및 분리막이 교대로 적층되어 결집된 전극 조립체(120) 및 전해액이 파우치(110)에 수용된 이차전지(100)의 전해액 재주액 방법이다.
여기서, 파우치(110)는 기능성 홀(113a)이 형성된 알루미늄 시트(113)(Aluminium Sheet) 및 알루미늄 시트(113)에 적층된 폴리머층(111,116)을 포함한다. 이때, 알루미늄 시트(113)에서 기능성 홀(113a)의 내주면에 코팅부(113b)가 형성될 수 있다. 그리고, 코팅부(113b)는 절연 및 내화학성 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 이후 진행하는 전해액 재주액 과정에서 전해액 재주액을 위해 기능성 홀(113a)과 대응되는 폴리머층(111,116) 부분에 홀을 형성시키고, 밀봉과정을 통해 밀봉한 후, 기능성 홀(113a) 부분으로 전해액이 접하며 알루미늄 시트(113)를 산화시키거나, 기능성 홀(113a) 부분을 통해 전극 조립체(120)와 알루미늄 시트(113) 사이가 통전되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 코팅부(113b)는 예를 들어 실리콘을 포함할 수 있지만, 본 발명의 코팅부(113b) 재질이 여기에 반드시 한정되는 것은 아니다.
도 4 및 도 6을 참고하면, 재주액과정은 기능성 홀(113a)을 통해 추가 전해액을 파우치(110) 내부로 주액한다. 이때, 재주액과정은 기능성 홀(113a)을 덮고 있는 폴리머층(111,116) 부분을 도구(P)를 통해 홀을 형성시켜 기능성 홀(113a)을 개방시킬 수 있다.
재주액 과정은 일례로 기능성 홀(113a)을 덮고 있는 폴리머층(111,116) 부분을 피어싱하여 기능성 홀(113a)을 통해 추가 전해액을 주액할 수 있다.
한편, 재주액 과정은 다른 예로 기능성 홀(113a)을 덮고 있는 폴리머층(111,116) 부분에 주사바늘을 관통시켜 기능성 홀(113a)을 통해 추가 전해액을 주액할 수 있다.
폴리머층(111,116)은 제1 폴리머층(116) 및 제2 폴리머층(111)을 포함할 수 있다. 따라서, 파우치(110)는 전극 조립체(120)가 수용되는 내측으로부터 외측으로 제1 폴리머층(116), 알루미늄 시트(113), 및 제2 폴리머층(111)으로 적층될 수 있다. 여기서, 알루미늄 시트(113)의 양면에 제1 폴리머층(116) 및 제2 폴리머층(111)을 형성시켜 알루미늄 시트(113)에 형성된 기능성 홀(113a)을 덮을 수 있다. 이때, 제1 폴리머층(116) 및 제2 폴리머층(111)은 폴리머(polymer) 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라, CO,CO2 등의 가스가 투과 가능한 폴리머(polymer) 재질을 포함하는 제1 폴리머층(116) 및 제2 폴리머층(111)이 기능성 홀(113a)을 덮어 내부 가스의 배출이 가능하고, 기능성 홀(113a)을 통해 전해액이 누액되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 재주액과정은 기능성 홀(113a)을 덮고 있는 제1 폴리머층(116) 및 제2 폴리머층(111) 부분을 개방시켜 전해액을 기능성 홀(113a)을 통해 파우치(110) 내부로 주액할 수 있다. 한편, 파우치(110)는 알루미늄 시트(113)와 제2 폴리머층(111) 사이에 나일론 층(112)이 더 적층될 수 있다. 이때, 재주액과정은 기능성 홀(113a)을 덮고 있는 제1 폴리머층(116), 나일론 층(112) 및 제2 폴리머층(111) 부분을 개방시켜 전해액을 기능성 홀(113a)을 통해 파우치(110) 내부로 주액할 수 있다.
한편, 일례로, 제1 폴리머층(116)은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 재질로 이루어지고, 제2 폴리머층(111)은 PET(polyethylene terephthalate, 폴리에틸렌테레프탈레이트) 재질로 이루어질 수 있다.
다른 예로, 제1 폴리머층(116)에서 전극 조립체(120)가 수용되는 내층은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 재질로 이루어지고, 알루미늄 시트(113)와 마주보는 외층은 PPa(Polyphthalamide, 폴리프탈아미드) 재질로 이루어지며, 제2 폴리머층(111)은 PET(polyethylene terephthalate, 폴리에틸렌테레프탈레이트) 재질로 이루어질 수 있다.
도 4 및 도 7을 참고하면, 밀봉과정은 재주액 과정을 거친 후 기능성 홀(113a)을 밀봉시킬 수 있다.
밀봉 과정은 제2 폴리머층(111)에서 개방된 기능성 홀(113a)에 대응되는 부분을 실링하여 기능성 홀(113a)을 밀봉시킬 수 있다. 이때, 밀봉 과정은 제2 폴리머층(111)에서 개방된 기능성 홀(113a)에 대응되는 홀 부분에 실링재(R)를 충진하며 기능성 홀(113a)을 밀봉시킬 수 있다.
밀봉 과정은 일례로 제2 폴리머층(111)의 개방 부분을 레진(Resin) 재질을 사용하여 실링할 수 있다.
한편, 밀봉 과정은 다른 예로 제2 폴리머층(111)의 개방 부분을 제2 폴리머층(111)과 동일 재질을 사용하여 실링할 수 있다.
이에 따라, CO,CO2 등의 가스가 투과 가능한 폴리머(polymer) 재질을 포함하는 제2 폴리머층(111)과 동일 재질을 사용하여 제2 폴리머층(111)의 개방 부분을 실링하여, 전해액 재주액 후 밀봉과정을 통해 전해액 주액 부분을 밀봉하여도 내부 가스의 배출이 가능하고, 기능성 홀(113a)을 통해 전해액이 누액되는 것을 방지할 수 있다.
전해액 재주액이 가능한 이차전지
이하에서 본 발명의 실시예에 따른 전해액 재주액이 가능한 이차전지를 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 전해액 재주액이 가능한 이차전지(100)는 전극 및 분리막이 교대로 적층되어 결집된 전극 조립체(120), 및 전극 조립체(120)를 수용하는 파우치(110)를 포함하고, 파우치(110)는 알루미늄 시트(113) 및 알루미늄 시트(113)와 라미네이션된 폴리머층(111,116)을 포함하고, 알루미늄 시트(113)에 기능성 홀(113a)이 형성된다.
본 발명의 실시예에 따른 전해액 재주액이 가능한 이차전지(100)는 전술한 실시예에 따른 전해액 재주액 방법이 적용되는 이차전지(100)에 관한 것이다. 따라서, 본 실시예는 전술한 실시예와 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 본 발명의 실시예에 따른 전해액 재주액이 가능한 이차전지(100)에서 전극 조립체(120)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극 및 분리막이 교대로 적층되어 결집된다.
여기서, 전극은 양극 및 음극을 포함하여, 양극, 분리막, 및 음극이 교대로 위치될 수 있다.
또한, 전극 조립체(120)는 전극의 단부와 연결된 전극 리드(130)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 전극 리드(130)를 통해 전극 조립체(120)는 외부장치와 전기적으로 연결될 수 있다.
파우치(110)는 전극 조립체(120)를 수용할 수 있다. 여기서, 파우치(110)는 전극 조립체(120)가 수용되는 수용부가 내부에 형성될 수 있다.
또한, 파우치(110)는 알루미늄 시트(113) 및 알루미늄 시트(113)와 라미네이션된 폴리머층(111,116)을 포함할 수 있다.
알루미늄 시트(113)는 알루미늄 재질의 시트(Sheet) 형태로 이루어져 층을 형성할 수 있다.
그리고 알루미늄 시트(113)에는 기능성 홀(113a)이 형성될 수 있다. 이때, 기능성 홀(113a)은 알루미늄 시트(113)에 1~9mm 크기로 형성될 수 있다.
기능성 홀은 알루미늄 시트(113) 및 폴리머층(111,116)의 적층방향에 대하여 알루미늄 시트(113)를 관통하도록 형성될 수 있다.
또한, 기능성 홀(113a)은 파우치(110)에서 전극 조립체(120)와 파우치(110)의 외주면 사이에 형성될 수 있다.
아울러, 기능성 홀(113a)은 전극 리드(130)가 위치된 측의 알루미늄 시트(113) 부분에 형성될 수 있다.
폴리머층(111,116)은 제1 폴리머층(116) 및 제2 폴리머층(111)을 포함할 수 있다. 여기서, 알루미늄 시트(113)의 양면에 제1 폴리머층(116) 및 제2 폴리머층(111)을 형성시켜 알루미늄 시트(113)에 형성된 기능성 홀(113a)을 덮을 수 있다. 이때, 제1 폴리머층(116) 및 제2 폴리머층(111)은 폴리머(polymer) 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라, CO,CO2 등의 가스가 투과 가능한 폴리머(polymer) 재질을 포함하는 제1 폴리머층(116) 및 제2 폴리머층(111)이 기능성 홀(113a)을 덮어 내부 가스의 배출이 가능하고, 기능성 홀(113a)을 통해 전해액이 누액되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5를 참고하면, 알루미늄 시트(113)에서 기능성 홀(113a)의 내주면에 코팅부(113b)가 구비될 수 있다.
코팅부(113b)는 알루미늄 시트(113)에서 기능성 홀(113a)의 내주면 전체를 덮도록 코팅될 수 있다. 여기서, 코팅부(113b)는 절연 및 내화학성 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 전해액 재주액을 위해 기능성 홀(113a)과 대응되는 폴리머층(111,116) 부분에 홀이 형성되어 밀봉된 후, 기능성 홀(113a) 부분으로 전해액이 접하며 알루미늄 시트(113)를 산화시키거나, 기능성 홀(113a) 부분을 통해 전극 조립체와 알루미늄 시트(113) 사이가 통전되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 기능성 홀(113a)과 대응되는 제1 폴리머층(116) 및 제2 폴리머층(111)부분에 홀이 형성되고, 전해액 재주액 후 제2 폴리머층(111)의 홀 부분을 밀봉된 후, 제1 폴리머층(116)의 홀 부분을 통해 알루미늄 시트(113)의 기능성 홀(113a) 부분으로 전해액이 진입하게될 때, 기능성 홀(113a)의 내주면을 따라 코팅부(113b)가 형성되어 전해액과 알루미늄 시트(113)가 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 기능성 홀(113a)의 내주면을 따라 코팅부(113b)가 형성되어, 전극 조립체(120)가 제1 폴리머층(116)의 홀 부분을 통해 알루미늄 시트(113)와 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 코팅부(113b)는 예를 들어 실리콘을 포함할 수 있지만, 본 발명의 코팅부(113b) 재질이 여기에 반드시 한정되는 것은 아니다.
또한, 파우치(110)는 전극 조립체(120)가 수용되는 내측으로부터 외측으로 제1 폴리머층(116), 알루미늄 시트(113), 및 제2 폴리머층(111)이 적층될 수 있다. 여기서, 파우치(110)는 두께가 각각 10~90μm의 제1 폴리머층(116), 알루미늄 시트(113), 및 제2 폴리머층(111)이 적층되어 접합될 수 있다. 또한, 파우치(110)는 알루미늄 시트(113)와 제2 폴리머층(111) 사이에 나일론 층(112)이 더 적층될 수 있다. 여기서, 나일론 층(112)은 나일론(nylon) 재질로 이루어져, 가스가 통과될 수 있다. 이때, 전해액 재주액을 위해 알루미늄 시트(113)의 기능성 홀(113a)과 대응되는 제1 폴리머층(116) 및 제2 폴리머층(111)부분에 홀을 형성 시, 나일론 층(112)에도 이에 대응되는 홀을 형성할 수 있다.
한편, 제2 폴리머층(111)은 PET(polyethylene terephthalate, 폴리에틸렌테레프탈레이트) 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 일례로 제1 폴리머층(116)은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 재질로 이루어질 수 있다.
아울러, 다른 예로 제1 폴리머층(116)에서 전극 조립체(120)가 수용되는 내층(115)은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 재질로 이루어지고, 알루미늄 시트(113)와 마주보는 외층(114)은 PPa(Polyphthalamide, 폴리프탈아미드) 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 도 3을 참고하면, 파우치(110)의 외주면에 실링부(S)가 형성되어 파우치(110)의 내부를 밀봉할 수 있다. 이때, 실링부(S)는 파우치(110)의 3방향 또는 4방향 외주면이 열융착되어 형성될 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
[부호의 설명]
100: 이차전지
110: 파우치
111: 제2 폴리머층
112: 나일론 층
113: 알루미늄 시트
113a: 기능성 홀
113b: 코팅부
116: 제1 폴리머층
120: 전극 조립체
130: 전극 리드

Claims (20)

  1. 전극 조립체 및 전해액이 파우치에 수용된 이차전지의 전해액 재주액 방법으로서,
    상기 파우치는 기능성 홀이 형성된 알루미늄 시트 및 상기 알루미늄 시트에 적층된 폴리머층을 포함하고,
    상기 기능성 홀을 개방시켜, 상기 기능성 홀을 통해 추가 전해액을 상기 파우치 내부로 주액하는 재주액과정; 및
    상기 재주액 과정을 거친 후 상기 기능성 홀을 밀봉시키는 밀봉과정을 포함하는 전해액 재주액 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 재주액 과정은
    상기 기능성 홀을 덮고 있는 상기 폴리머층 부분을 피어싱하여 상기 기능성 홀을 통해 추가 전해액을 주액하는 전해액 재주액 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 재주액 과정은
    상기 기능성 홀을 덮고 있는 상기 폴리머층 부분에 주사바늘을 관통시켜 상기 기능성 홀을 통해 추가 전해액을 주액하는 전해액 재주액 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리머층은 제1 폴리머층 및 제2 폴리머층을 포함하고,
    상기 파우치는 상기 전극 조립체가 수용되는 내측으로부터 외측으로 상기 제1 폴리머층, 상기 알루미늄 시트, 및 상기 제2 폴리머층으로 적층되며,
    상기 재주액과정은 상기 기능성 홀을 덮고 있는 상기 제1 폴리머층 및 제2 폴리머층 부분을 개방시켜 상기 전해액을 상기 기능성 홀을 통해 상기 파우치 내부로 주액하는 전해액 재주액 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 밀봉 과정은
    상기 제2 폴리머층에서 개방된 상기 기능성 홀에 대응되는 부분을 실링하여 상기 기능성 홀을 밀봉시키는 전해액 재주액 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 밀봉 과정은
    상기 제2 폴리머층의 개방 부분을 레진(Resin) 재질을 사용하여 실링하는 전해액 재주액 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 밀봉 과정은
    상기 제2 폴리머층의 개방 부분을 상기 제2 폴리머층과 동일 재질을 사용하여 실링하는 전해액 재주액 방법.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 폴리머층은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 재질로 이루어지고, 상기 제2 폴리머층은 PET(polyethylene terephthalate, 폴리에틸렌테레프탈레이트) 재질로 이루어지는 전해액 재주액 방법.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 폴리머층에서 전극 조립체가 수용되는 내층은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 재질로 이루어지고, 알루미늄 시트와 마주보는 외층은 PPa(Polyphthalamide, 폴리프탈아미드) 재질로 이루어지며,
    상기 제2 폴리머층은 PET(polyethylene terephthalate, 폴리에틸렌테레프탈레이트) 재질로 이루어지는 전해액 재주액 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 알루미늄 시트에서 상기 기능성 홀의 내주면에 코팅부가 형성된 전해액 재주액 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 코팅부는 절연 및 내화학성 재질을 포함하는 전해액 재주액 방법.
  12. 전극 및 분리막이 교대로 적층되어 결집된 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체를 수용하는 파우치를 포함하고,
    상기 파우치는 알루미늄 시트 및 상기 알루미늄 시트와 라미네이션된 폴리머층을 포함하며,
    상기 알루미늄 시트에 기능성 홀이 형성되고,
    상기 알루미늄 시트에서 상기 기능성 홀의 내주면에 코팅부가 구비된 전해액 재주액이 가능한 이차전지.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 코팅부는 상기 알루미늄 시트에서 상기 기능성 홀의 내주면 전체를 덮도록 코팅된 전해액 재주액이 가능한 이차전지.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 코팅부는 절연 및 내화학성 재질을 포함하는 전해액 재주액이 가능한 이차전지.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 코팅부는 실리콘을 포함하는 전해액 재주액이 가능한 이차전지.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 기능성 홀은
    상기 알루미늄 시트 및 상기 폴리머층의 적층방향에 대하여 상기 알루미늄 시트를 관통하는 전해액 재주액이 가능한 이차전지.
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 폴리머층은 제1 폴리머층 및 제2 폴리머층을 포함하고,
    상기 파우치는 상기 전극 조립체가 수용되는 내측으로부터 외측으로 상기 제1 폴리머층, 상기 알루미늄 시트, 및 상기 제2 폴리머층이 적층된 전해액 재주액이 가능한 이차전지.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 폴리머층은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 재질로 이루어지고, 상기 제2 폴리머층은 PET(polyethylene terephthalate, 폴리에틸렌테레프탈레이트) 재질로 이루어지는 전해액 재주액이 가능한 이차전지.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 폴리머층에서 전극 조립체가 수용되는 내층은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 재질로 이루어지고, 알루미늄 시트와 마주보는 외층은 PPa(Polyphthalamide, 폴리프탈아미드) 재질로 이루어지며,
    상기 제2 폴리머층은 PET(polyethylene terephthalate, 폴리에틸렌테레프탈레이트) 재질로 이루어지는 전해액 재주액이 가능한 이차전지.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 기능성 홀은
    상기 파우치에서 상기 전극 조립체와 상기 파우치의 외주면 사이에 형성된 전해액 재주액이 가능한 이차전지.
PCT/KR2021/019597 2020-12-23 2021-12-22 전해액 재주액 방법 및 전해액 재주액이 가능한 이차전지 WO2022139450A1 (ko)

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